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Lichtschwächungsvorrichtung Bei optischen, photographischen und anderen
wissenschaftlichen Apparaten, insbesondere Photometern, handelt es sich vielfach
darum, den durch eine Fläche hindurchtretenden Lichtstrom in meßbarer Weise abzuregeln.
Für feinste Präzisionsinstrumente wird hierfür meist die Polarisation des Lichtes
verwendet. In zahlreichen anderen Fällen aber wird weniger äußerste Präzision als
vielmehr billige Herstellungsmöglichkeit und einfachste Handhabung in handlicher
Größe und ein möglichst .großer Meßbereich gefordert.
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Als einfachste Konstruktionselemente für solche Zwecke stehen zur
Verfügung r. solche, die eine geometrische Einengung des abzuschwächenden Lichtbündels
bewirken, und 2. solche, bei denen die Lichtschwächung durch Absorption in grauen
oder farbigen Gläsern oder Folien erfolgt.
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Zu den ersteren gehören die einfachen Lochblenden, die Revolverblende,
die besonders in photographischen Sensitometern angewendeten Lochreihensysteme,
die Irisblende usw. Zu den letzteren gehören die vielfach in photographischen Belichtungsmessern
verwendeten Blau- und Graukeile, der Eder-Hecht-Keil zur Messung der Plattenempfindlichkeit
und andere.
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Vorrichtungen der ersteren Art haben den Vorteil einfachster, rein
mechanischer Herstellbarkeit, können aber, wenigstens bei den für Taschenapparate
gebräuchlichen Größen, der Forderung eines möglichst großen Meßbereichs nicht genügen.
So ist beispielsweise der Meßbereich einer Irisblende von ro mm größter und 2 mm
kleinster Öffnung nur 25 : i. Sie als Meßblende unter 2 mm Durchmesser zu benutzen,
ist nicht empfehlenswert, da die sich ungleichmäßig zusammendrängende Skala in Verbindung
mit dem stets vorhandenen Spiel eine hinreichende Meßgenauigkeit-auch für geringste
Ansprüche nicht mehr gewährleistet.
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Absorptionskeile haben dagegen den Vorteil eines großen Meßbereichs
bei äquidistanter Skala, doch ist es bekanntlich schwierig, solche Keile, ganz biesonders
wenn sie die Form eines Kreisbogens haben sollen, mit stets gleicher Absorption
und gleicher Keilkonstante herzustellen.
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Mit Rücksicht auf diese Schwierigkeiten hat man daher vielfach auf
den Einbau von Absorptionskeilen verzichtet und sich damit begnügt, den an sich
geringen Meßbereich einer Blende durch zusätzlich einzuschaltende Absorptionsgläser
oder sonstige Absorptionsschichten nach Bedarf zu erweitern. Derartige Kombinationen
haben für die praktische Handhabung den Nachteil, daß der Messende vor Beginn der
eigentlichen-Feineinstellung durch "ersuche den für .die gerade vorliegenden Verhältnisse
passenden Meßbereich feststellen muß, was stets, ganz besonders aber dann, wenn
die betreffende Einstellung zufällig im überlappungsbereich zweier benachbarter
Meßbereiche gelegen ist,
mit Aufenthalt verbunden ist. Konstruktiv
aber bedingt dieser Ausweg den Einbau von Umschaltmechanismen, also weiterer beweglicher
Teile, meist auch verschiedene Ableseskalen für die einzelnen Meßbereiche.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Abdunkelungsvorrichtung, bei der
die Lichtschwächung durch geometrische Einengung des zu schwächenden Lichtbündels
und durch Absorption in Schichten, wie Graufolien, Rauchgläsern u. dgl., erzeugt
wird. sie ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere untereinander gleiche Gruppen
von Blendöffnungen auf einem Träger vorhanden sind und daß jeder Gruppe ein mit
dem Träger gleichfalls starr verbundenes Filter zugeordnet ist. Es wird so erreicht,
daß innerhalb eines sehr großen Meßbereichs jeder beliebige Abdunkelungsgrad durch
eine einzige Einstellbewegung bzw. Einstellablesung erhalten werden kann. Die Filterstufen
können so gewählt werden, daß das innerhalb der einzelnen Gruppen gleiche Schwächungsverhältnis
auch für den Übergang von der einen zur nächsten Filterstufe gilt. Bei einer als
vorteilhaft erkannten Ausführungsform der Vorrichtung sind die Filter in Vertiefungen
einer Platte eingefügt lind beiderseits durch eine durchsichtige aufgekittete Platte
abgedeckt.
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Der Erfindungsgedanke ist sehr verschiedener Anwendung fähig, je nachdem
es sich um eine Lichtschwächung durch eine Einstellbewegung oder um eine feste Anordnung
handelt, bei der die Lichtschwächung an verschiedenen Stellen eines Gesichtsfeldes
verschieden sein soll, ferner je nachdem die Abdunkelung stetig oder stufenföhnig
erfolgen soll us-,v.
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Abb. i zeigt eine Lichtschwächungsvorrichtung im Sinne der Erfindiung,
bestehend aus einer Revolverblende, bei der die Durchmesser der auf einem Kreisbogen
angeordneten Bohrungen nach einem bestimmten Gesetz abnehmen. Die Reihe wird, wenn
die letzte Bohrung so klein geworden ist, daß bei weiterer Fortsetzung der '.Reihe
die Genauigkeit gefährdet wäre, ein oder mehrere Male wiederholt, jedoch jeweils
überlagert finit einer Graufolie, deren Absorption so bemessen ist, daß das gewählte
Gesetz der Lichtschwächung fortgesetzt wird.
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Es seien beispielsweise 18 Bohrungen vorhanden, und zwar die Bohrung
a bei o° mit einem Durchmesser j , 2 mm, Bohrung b bei 2o° mit einem Durchmesser
2,3 mm, Bohrung c bei q.o° mit einem Durchmesser i,6 mm, , Bohrung d bei 6o° mit
einem Durchmesser 1,1 mm, Bohrung e bei 80° mit einem Durchmesser 0,8 mm, Bohrung
f bei foo° mit einem Durchmesser o,6 mm, was eine Lichtschwächung im Verhältnis
2 : i beim Fortschreiten um je 2o° zur Folge hat.
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Die Bohrung g bei i2o° müßte einen Durchmesser von 0,4 mm erhalten.
Statt dessen wird die Bohrung wieder dieselbe wie beim Feld a, d. h. 3,2 mm im Durchmesser,
aber überlagert mit einer Graufolie von der Transparenz 1164 und die erste Reihe
wiederholt. Nach Aufbrauch dieser Reihe wird eine dritte Reihe gleicher Art angeschlossen,
aber belegt mit einer Graufolie von der Transparenz 1(6q.2 oder zwei übereinandergelegten
Graufolien, deren jede die Transparenz 1164 besitzt.
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Das letzte Feld der dritten Reihe hat also rIen Durchlaß von o,6 mm
Durchmesser, überlagert mit der Transparenz 1(6q.2. Die Lichtschwächung durch dieses
letzte Feld steht also zu der des Feldes a im Verhältnis (3,2(o,6)2 - 642, d. i.
ungefähr 1r6 ooo : i. Der Abdunkelungsbereich dieser Blende ist also von gleicher
Größenordnung wie die Variation der Tageslichthelligkeit von i oo ooo Lux zu i Lux.
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Die vorstehend beschriebene Abdunkelungsblende eignet sich vorzüglich
zur Massenfabrikation. Die- Lochhlende selbst wird gestanzt, wobei sie zweckmäßig
bei o Grad .der Winkelteilung am Rand eine Kerbe h. erhält, in die eine entsprechende
Eindrückung der. Fassung eingreift, in die sie zwecks Einbau in ein Meßinstrument
eingebracht wird.
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Die vorgelagerten Graufil%er können neutralgraue Rauchgläser sein,
am besten jedoch Gelatinefolien, die nach dem Verfahren der Herstellung von Lichtfiltern
eine bestimmte Dosierung eines nentralgrauen Farbstoffes je Quadratmeter erhalten.
Vorzüglich geeignet hierfür ist der Lichtfilterfarbstoff Netttralgrau der Höchster
Farbwerke, der in stets gleicher Beschaffenheit speziell für diese Zwecke geliefert
wird.
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Die Graufilter können mit der Revolverblende fest verkittet oder vernietet
werden. Eine solche feste Verbindung ist an sich nicht unbedingt nötig, da es nur
darauf ankommt, daß die Filter die Lochreihen richtig überdecken. Die Filterkombination
kann daher auch für sich hergestellt und z. B. durch die erwähnte Eindrückung in
der Fassung in einer bestimmten Lage zur Lochblende festgehalten werden. _ .
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Besonders empfehlenswert ist die Einlagerung der Folien zwischen Cellüloidblättern,
die miteinander durch Aceton verkittet werden. Auf ein Celluloidblatt von der in
Abb. 2
gezeichneten Form wird ein Celluloidblatt der in Abb. 3 gezeichneten
Form aufgekittet. Die Flächen i sind ausgestanzt und bilden nach dem Aufkitten flächenhafte
Vertiefungen, in die .die Graufilter :eingelegt werden. Danach wird das Ganze wiederum
mit einem aufgekitteten Celluloidblatt der Form der Abb. 2 geschlossen. Das Kitten
geschieht in einer mit einer Eindrückung versehenen Form, so daß die drei Randkerben
übereinanderkommen. Die Graufilter liegen urverschiebbar und überdies hift- und
wasserdicht eingeschlossen, können also auch in den Trol-en nicht verderben.
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Die so hergestellte Graufilterkombination "wird in der Fassung der
Lochblende unmittelbar auf diese aufgelegt, wobei die Randkerbe in die Eindrückung
der Fassung kommt: darauf wird dann meist eine Glasscheibe oder, je nach dem Verwendungszweck,
eine Matt- oder Milchglasscheibe aufgelegt und alle drei Teile durch einen Sprengring
bzw. eine Umbördelung des Fassungsrandes zu einem einheitlichen Stück zusaminengepreßt.
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Die Abb. .1 und 5 veranschaulichen, wie die neuartige Abdunkelungsblende
beispielsweise in eine Photometriereinricbtung eingebaut verwendet werden kann.
Im Hauptrohr lz liegt auf einer Abstufung die Bildmattscheibe l auf, auf die man
durch das im verschiebbaren Tubus in. eingesetzte Okular scharf einstellen
kann. In den vorderen Teil des Rohres k ist ein Einsatz eingesetzt, der in Abb.
5 im Schnitt gezeichnet ist. Man kann sich diesen Einsatz z. B. hergestellt denken
aus einem dickwandigen Rohr, in dessen innere Wandung Längsnuten eingefräst sind,
so daß eine Art Zahnkranz gebildet wird. Die zwischen den Zähnen liegenden Längskammern
werden nach innen durch ein eingeschobenes, dünnwandiges Rohr o abgeschlossen. Dieser
Einsatz wird in den vorderen Teil des Hauptrohrs k eingescho-;ien,wobei die Zähne
auf der Bildmattscheibe aufsitzen, während der Rand des dünnwandigen Rohres o zweckmäßig
einige Zehntel Millimeter von der Mattscheibe entfernt bleibt. Auf der Bildmattscheibe
entsteht so uin zentrales Kreisfeld p, umgeben von einem Kranz von kleinen Feldern.
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Das Rohr o ist vorn durch den Boden q geschlossen. r ist eine kleine
N ormallampe, durch die das zentrale Kreisfeld auf der Bildmattscheibe auf eine
bestimmte Helligkeit gebracht wird.
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Das Hauptrohr wird vorn abgeschlossen ;furch die neuartige Alydunkelungsblend'e.
Es folgen sich, unmittelbar aufliegend auf dein Zahnkranz, zunächst die Lochblende,
dann die Graufiltereinlage, darauf :eine Milchglas-Scheibe s. Alle drei Teile werden
so in die Fassung eingesetzt, daß die Eindrückung t vier Fassung in die Randkerben
der Teile eingreift und alle Teile durch die Umbördelung des Fassungsrandes ti aufeinandergepreßt
werden.
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Durch die Vorlagerung der Abdunkelungsblende -wird bewirkt, daß die
Helligkeit der das zentrale Vergleichsfeld umgebenden Randfelder nach den t für
die Abdunkelungsblende gewählten Gesetz abnimmt.
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Ein Photometer dieser Art läßt sich beispielsweise dazu verwenden,
die Helligkeit des auf die Milchglasscheibe auftreffenden Tageslichte. zu messen,
indem man etwa an einer am Rand der zentralen Vergleichsfläche unter den Randfeldern
angebrachten Zahlenreihe die ,\Tuinmer desjenigen Feldes abliest, das mit dein zentralen
Vergleichsfeld gleich hell erscheint. Unter Mitbenutzung von entsprechenden Tabellen
bzw. -Rechenschiebernkalen läßt sich das Instrument auch zum photographischen Belichtungsmesser
ausbilden.
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Aus der in den Abb. 4. und 5 dargestellten .Vbdunleelungseinrichtung,
die ihrer -Natur nach und an sich eine stufenförmige Lichtabschwächung ergibt, entsteht
leicht eine Anordnung mit stetiger Lichtschwächung, wenn man die durch den Zahnkranz
gebildeten Trennwände der Randkammern erheblich kürzt, so daß sie nicht mehr auf
der Bildrnattscheibe aufstoßen und die von den einzelnen Öffnungen der Lochblende
ausgehenden Lichtbündel sich ,an den Endflächen der abgekürzten Trennwände derart
überschneiden, daß auf der das zentrale Vergleichsfeld umgebenden ringförmigen Zone
der Bildinattscheibe ein stetiger Übergang der Helligkeit erfolgt. Die Helligkeit
auf der Ringzone nimmt dann also gleichmäßig mit dem Winkel ab, und die Anordnung
ersetzt einen Graukeil in Kreisform.
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Wiaderum ausgehend von der in den Abb. q. und 5 dargestellten Grundform
einer festen Anordnung erhält man eine solche mit Einstellbewegung leicht in folgender
Weise: Man denke sich alle auf der Bildmattscheibe erzeugten Randfelder abgedeckt
bis auf eines, etwa das oberste, die Abdunkelungsblende aber in einer gegen das
Hauptrohr drehbaren Fassung untergebracht, so claß bei dieser Drehbewegung die einzelnen
Öffnungen der Lochblende nacheinander vor der Lichtkammer vorbeiwandern, also auf
dem zugehörigen Randfeld der Bildmattscheibe eine entsprechende Lichtabstufung erzeugen.
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Hierbei ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß die Drehbewegung
immer dann, wenn wieder eine öffnung der Lochblende zentral
vor
der Lichtkammer steht, durch eine etwa in Rasten einspringende Feder einen Einstellhalt
b ekommt.
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Man stellt diese Vorrichtung so ein, daß wieder das Randfeld auf etwa
gleiche Helligkeit mit dem zentralen Vergleichsfeld gebracht ist und liest an einer
etwa auf dem Hauptrohr aufgravierten Skala die gemessene Lichtstufe ab.
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Bei der zuletzt beschriebenen Variation tritt der Nachteil der stufenförmigen
Lichtschwächung besonders deutlich in Erscheinung, da nur die Feststellung der Stufe,
nicht aber eine genaue Messung möglich ist.
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Eine Abgleichung auf genau gleiche Helligkeit ist' nur mit einer Einstellvorrichtung
möglich, die eine stetige Abdunkelung ergibt. Hierzu ist nur nötig, die Lochreihe
der Lochblende durch einen sich allmählich verengenden Schnitt zu ersetzen.
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Eine derartige stetige AbdunkelungsbIende im Sinne vorliegender Erfindung
ist in Abb.6 in beispielsweiser Ausführung dargestellt. Auch hier wirrt die Schlitzfigur
mehrere Male wiederholt, jedesmal mit einem stärkeren Graufiker überlagert, deren
Transparenzen so berechnet sind, daß das für die erste Figur geltende Gesetz der
Lichtschwächung sich stetig fortsetzt.
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Die Zusammenstellung der Schlitzblende mit der zugg@härigen Graufilterkombination
in einer festen oder drehbaren Fassung kann wieder in derselben Weise geschehen,
wie bei der Lochblende beschrieben und durch -die Abb. i und 3 veranschaulicht.
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Die Zahl und die Anordnung der lichtschwächenden Elemente, die Art
der Lagerung der Absorptionsfilter und deren Farbe, das. Gesetz, nach dem die Lichtschwächung
erfolgt, usw. sind für das Wesen der Erfinü.ung belanglos. Die lichtschwächenden
Elemente können z. B. auch auf einer geraden Linie angeordnet sein, so daß sich
für die Einstellung eine Schubbewegung ergibt. Man kann die Filter, wo es auf Tropenbeständigkeit
-weniger ankommt, auch z. B. direkt in flächenhafte Vertiefungen der Lochi-)zw.
Schlitzblende einlegen und das Ganze finit einem aufgekitteten bzw. aufgepreßten
Deckblatt so schließen, daß die Filter sich gegenüber den Öffnungen. der Blenrlie
nicht mehr verschieben können usw.