DE3543789C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Farbenmeßanordnung mit mehreren optoelektronischen Wandlern und vorgeordneten Farb­ filtern zur Gewinnung von Farbanteilen in einem zu unter­ suchenden Licht entsprechenden elektrischen Signalen.

Bei einer bekannten Farbenmeßanordnung dieser Art ("Siemens Forschungs- und Entwicklungsberichte", Band 13 (1984), Nr. 1, Seiten 28 bis 32) fällt das zu untersuchende Licht zunächst auf einen Strahlungsteiler, von dem ein Teil auf einen wei­ teren Strahlungsteiler gelangt, während der andere Teil aus dem Strahlungsteiler auf ein Farbfilter fällt, dem ein opto­ elektronischer Wandler nachgeordnet ist. Dem weiteren Strahlungsteiler sind zwei weitere Farbfilter nachgeordnet, hinter denen in Strahlenrichtung jeweils ein weiterer opto­ elektronischer Wandler liegt. Bei den Farbfiltern handelt es sich um ein Rot-, ein Grün- und ein Blaufilter, so daß von den optoelektronischen Wandlern elektrische Signale abgegeben werden, die ein Maß für den Anteil der jeweiligen Farbe in dem zu untersuchenden Licht sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Farbenmeß­ anordnung vorzuschlagen, die sich mit vergleichsweise geringem Aufwand herstellen läßt.

Diese Aufgabe wird bei einer Farbenmeßan­ ordnung der eingangs angegebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder optoelektronische Wandler aus einer Fluoreszenzplatte mit einer breiten spektralen Empfindlichkeit und aus einem seitlich an der Fluoreszenzplatte angebrachten Fotodetektor besteht, daß die Fluoreszenzplatten unter Zwischenfügung der Farb­ filter zu einem stapelartigen Aufbau in Richtung des ein­ fallenden Lichtes hintereinander angeordnet sind und daß eine Schaltungsanordnung zur Umformung der Ausgangs­ signale der Fotodetektoren in den Farbanteilen ent­ sprechende elektrische Signale vorgesehen ist.

Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Farbenmeßan­ ordnung besteht darin, daß sie ohne Strahlungsteiler in Form von halbdurchlässigen Spiegeln oder Prismen auskommt, wodurch sie in ihrem Aufbau und damit auch in ihrer Her­ stellung verhältnismäßig einfach wird. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß eine optische Justierung der einzelnen Bestandteile der erfindungsgemäßen Farbenmeßanordnung zuein­ ander nicht erforderlich ist, weil zum Aufbau der erfindungs­ gemäßen Anordnung die einzelnen optoelektronischen Wandler unter Zwischenfügung der Farbfilter lediglich stapel­ artig aufeinander gesetzt zu werden brauchen.

Im Rahmen der Erfindung wird unter einer Fluoreszenzplatte ein plattenförmiger, fluoreszierende Moleküle enthaltender Lichtkonzentrator verstanden, wie er beispielsweise aus der DE-OS 26 20 115 bekannt ist. Ein Teil des auf die Fluoreszenz­ platte auftreffenden Lichtes regt fluoreszierende Moleküle zur Fluoreszenz an. Der restliche Teil des Lichts tritt durch die Fluoreszenzplatte hindurch. Das Fluoreszenzlicht wird in der Fluoreszenzplatte zu den Seitenflächen hin durch Totalreflektion übertragen und dort von dem jeweiligen Foto­ detektor erfaßt.

Es ist zwar aus der Zeitschrift "elektronikpraxis", Nr. 3, März 1979, Seiten 31 bis 37 ein Stapel aus Fluoreszenzkol­ lektoren bekannt, die jeweils eine unterschiedliche spektrale Empfindlichkeit aufweisen, so daß einfallendes Licht den Farbanteilen entsprechend von den unterschiedlichen Kollek­ toren erfaßt und seitlich an ihnen angebrachten Fotodetek­ toren zugeführt wird, jedoch handelt es sich bei diesem Stapel von Fluoreszenzkollektoren um eine Anordnung zur Umwandlung von Solarenergie in elektrische Energie. Die bei dem bekannten Stapel verwendeten Fluoreszenzplatten brauchen dabei den verschiedenen Spektralbereichen nicht in dem Maße entsprechen, wie dies bei einer Farbenmeßanordnung der Fall sein müßte. Für einen solchen Verwendungszweck lassen sich derartige Fluoreszenzplatten nur in Spezialanfertigungen einsetzen, weil sie nur dann die erforderliche Güte aufwei­ sen; der Aufwand einer Farbenmeßanordnung mit derartigen Flu­ oreszenzkollektoren ist dann sehr hoch.

Zur Erläuterung der Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels ist in

Fig. 1 der stapelartige Aufbau und in

Fig. 2 die Anordnung der Fotodetektoren nach Fig. 1 in einer Schaltungsanordnung zur Gewinnung der den Farbanteilen entsprechenden Signale wiedergegeben.

In Fig. 1 sind drei Fluoreszenzplatten 1, 2 und 3 in Richtung des einfallenden Lichtes übereinander zu einem stapelartigen Aufbau zusammengefügt, wobei zwischen der Fluoreszenzplatte 1 und der Fluoreszenzplatte 2 ein erstes Farbfilter 4 und zwischen der Fluoreszenzplatte 2 und der Fluoreszenzplatte 3 ein weiteres Farbfilter 5 eingefügt ist. Bei dem einen Farbfilter 4 kann es sich beispielsweise um ein Farbfilter mit Rot-Absorption und bei dem weiteren Farbfilter 5 um ein Filter mit Grün-Absorption handeln. Ein weiteres Farbfilter ist bei dem stapelartigen Aufbau nach Fig. 1 nicht vorgesehen, so daß die Fluoreszenzplatte 1 von dem zu untersuchenden Licht in seiner vollen spektralen Breite beaufschlagt ist.

Seitlich an jeder Fluoreszenzplatte 1 bis 3 ist ein Fotode­ tektor 6, 7 und 8 angebracht; die Fotodetektoren weisen jeweils elektrische Anschlüsse 6′, 6′′, 7′ und 7′′ sowie 8′ und 8′′ auf.

In der Fig. 2 sind die Fotodetektoren mit den gleichen Be­ zugszeichen wie in Fig. 1 versehen; ebenso sind ihre An­ schlüsse entsprechend Fig. 1 bezeichnet. Die Fotodetekto­ ren 6 bis 8 sind über Vorwiderstände an eine Gleichspannungs­ quelle 9 angeschlossen, so daß sie entsprechend ihrer Beauf­ schlagung von dem Fluoreszenzlicht in den Fluoreszenzplatten 1 bis 3 von Strömen I₁ bis I₃ durchflossen sind. Den Foto­ detektoren 6 bis 8 sind Strom-Spannungs-Umsetzer 10, 11 und 12 nachgeordnet, in denen aus den Strömen I₁ bis I₃ ent­ sprechend hohe Spannungen erzeugt werden. Diese Spannungen werden nach Verstärkung in Verstärkern 13, 14 und 15 in nachgeordneten Analog-Digital-Umsetzern 16, 17 und 18 in digitale Größen umgesetzt, die in einem Rechner-Baustein 19 verarbeitet werden.

Die Verarbeitung im Rechner-Baustein 19 erfolgt dabei in der Weise, daß durch Subtraktion der von dem Analog-Digital- Umsetzer 17 abgegebenen digitalen Größe von der elektrischen Ausgangsgröße des Analog-Digital-Umsetzers 16 am Ausgang 20 des Rechner-Bausteins eine Meßgröße entsteht, die infolge des Farbfilters 4 mit Rot-Absorption dem Rot-Anteil im zu untersuchenden Licht entspricht.

In entsprechender Weise läßt sich durch Subtraktion der di­ gitalen Meßgröße am Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers 18 von der digitalen Ausgangsgröße des Analog-Digital-Umsetzers 17 am Ausgang 21 des Rechner-Bausteins 19 eine Meßgröße ge­ winnen, die dem Grün-Anteil im zu untersuchenden Licht ent­ spricht, weil das Farbfilter 5 eine Grün-Absorption aufweist. Die digitale Ausgangsgröße des Analog-Digital-Umsetzers 18 führt nach entsprechender Umsetzung an einem zusätzlichen Ausgang 22 des Rechner-Bausteins zu einer Meßgröße, die dem Blau-Anteil des zu untersuchenden Lichts entspricht.

Claims (1)

1. Farbenmeßanordnung mit mehreren optoelektronischen Wandlern und vorgeordneten Farbfiltern zur Gewinnung von Farbanteilen in einem zu untersuchenden Licht entsprechenden elektrischen Signalen,
   dadurch gekennzeichnet, daß
   jeder optoelektronische Wandler aus einer Fluoreszenzplatte (1, 2, 3) mit einer breiten spektralen Empfindlichkeit und aus einem seitlich an der Fluoreszenzplatte (1, 2, 3) angebrachten Fotodetektor (6, 7, 8) besteht, und daß die Fluoreszenzplatten (1, 2, 3) unter Zwischenfügung der Farbfilter (4, 5) zu einem stapelartigen Aufbau in Richtung des einfallenden Lichtes hintereinander angeordnet sind und daß eine Schaltungsanord­ nung (10 bis 19) zur Umformung der Ausgangssignal der Foto­ detektoren (6, 7, 8) in den Farbanteilen entsprechende elek­ tische Signale vorgesehen ist.