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Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtintensität Es ist
bei Photometern bereits vorgeschlagen worden, an Stelle einer Lichtquelle mit konstanter
Lichtintensität (Glühlampen, Radiumleuchtfarben) eine nach Einwirkung von Lichtstrahlen
phosphoreszierende Substanz, z. B. einen Schwefelcalciumkörper, als Vergleichslichtquelle
zu verwenden. Man versuchte hierbei die variable Lichtintensität der Leuchtmasse
dadurch zu umgehen, daß man der Messung das als konstant angenommene Leuchtmaximum
der Veggleichslichtquelle zugrunde legte. Zu diesem Zwecke wurde der Leuchtkörper
auf sein Leuchtmaximum erregt und dann dieser Maximalwert mit dem Objektlicht verglichen,
indem man die Intensität des Objektes durch geeignete Abschwächungsmittel auf das
vermeintliche Leuchtmaximum der Vergleichslichtquelle abblendete und den Grad der
Abblendung als Maßstab für die zu bestimmende Lichtintensität verwendete.
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Nun nimmt aber die Leuchtkraft derartiger Leuchtmassen nach erfolgter
Reizung auf ihr Leuchtmaximum so rasch ab, daß sie während der Messung, auch bei
kürzester Meßzeit, auf eine wesentlich kleinere Intensität abklingt. Man vergleicht
also in Wirklichkeit nicht einen konstanten Lichtwert (nämlich das Leuchtmaximum)
mit der Lichtintensität des Objektes, sondern einen variablen Wert, dessen Größe
bei dem bisherigen Meßvorgang von praktisch nicht bestimmbaren Faktoren, wie Zeitdauer
der Messung u. a.,. abhängt; die Meßresultate sind daher unrichtig. Mit den bisherigen
Photometern dieser Art können ferner nur solche Objekte gemessen werden, deren Lichtintensität
größer ist als die Maximalintensität der Vergleichslichtquelle, sie sind also in
vielen Fällen, z. B. bei Interieuraufnahmen, vollkommen unbrauchbar.
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Diesen Übelständen soll nun die Erfindung abhelfen; sie geht von dem
Gedanken aus, daß die dauernde Konstanz einer Lichtquelle gar nicht nötig ist, um
diese als Vergleichungslichtquelle brauchbar zu machen, sondern daß es praktisch
gleichwertig ist, wenn die Lichtintensität nur jeweils zur Zeit jeder Messung jedesmal
gleich ist. Es kann also auch eine inkonstante Lichtquelle als Vergleichsbasis dienen,
sofern ihre Veränderlichkeits- bzw. Abklingungskurve charakteristisch und die einzelnen
Helligkeitsstufen in bezug auf das Ende der Reizung zeitlich bestimmbar sind.
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Verwendet man als Vergleichslichtquelle einen nach Einwirkung von
Lichtstrahlen lumineszierenden oder phosphoreszierenden Leuchtkörper, dessen Lichtintensität
gesetzmäßig abklingt, z. B. eine Balminsche Leuchtfarbe, so ist der jeweilige Lichtwert
LW der Vergleichslichtquelle eine Funktion der
Zeit (t);
die seit dem Ende der Reizung der Leuchtmasse auf ihr Leuchtmaximum verflossen ist,-
also LW ^ f (t). In einem gegebenen Zeitpunkt t, ist daher
LW -- f (t,). Ist nun LW, die Lichtintensität des zu messenden Objektes,
so gibt es, da die Abklingungskurve der Leuchtkörper stetig ist und alle Werte bis
zu jeder noch irgendwie photographierbaren Helligkeit durchläuft, einen bestimmten
Wert auf der Abklingungskurve, welcher der gesuchten Lichtintensität des Objektes
gleich ist. LW - LW:,. Daraus ergibt sich nun ein sehr einfaches Verfahren
zur photometrischen Bestimmung von Lichtintensitäten. Man reizt die Leuchtmasse
auf ihr Maximum und vergleicht nun damit die Helligkeit des zu messenden Objektes,
indem man die Zeit mißt, die die Leuchtmasse braucht, um von dem Helligkeitsmaximum
bei der Erregung auf die Intensität des Objektlichtes abzuklingen. Da jedem Zeitpunkt
ein bestimmter Lichtwert des Leuchtkörpers eindeutig zugeordnet ist, ist die gemessene
Zeit unmittelbar ein Maßstab für die Lichtintensität des Objektes.
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Die Messung kann aber auch auf die Weise durchgeführt werden, daß
man bestimmte Zeitpunkte nach dem Ende der Erregung herausgreift und das Objektlicht
auf die in diesen Zeitpunkten herrschenden Lichtwerte des Leuchtkörpers abschwächt.
Blendet man z. B. das.ßb:jektlicht nach t,-Sekunden auf die in diesem Zeitpunkt
herrschenden Lichtwerte ab; so weiß man, daß, die Intensität des Obj ektlichtes
auf jenen Wert ;abgeschwächt wurde, der dem Zeitpunkt t1 auf der Abklingungskurve
des Leuchtkörpers zugeordnet ist.
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- Zweckmäßig werden die durch den Zeitpunkt auf der Abklingungskurve
eindeutig charakterisierten Helligkeitswerte der Leuchtmasse der Eichung der Belichtungsskala
zugrunde gelegt.
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Bei Anwendung des neuen Verfahrens ergeben sich automatisch mehrere
Meßbereiche. Bei sehr hellen Objekten wird ein anderer Zeitpunkt nach beendeter
Reizung für die Messung vorgeschrieben werden als z. B. bei dunklen Innenräumen;
während in ersterem Fälle z. B. 2o Sekunden nach beendeter Reizung die Messung vorzunehmen
ist, -wird in letzterem Falle 6o oder z2o Sekunden nach erfolgter Reizung abzulesen
sein, wobei die Werte einer einzigen Skala nur mit einem empirisch festgestellten
Umrechnungsfaktor zu multiplizieren sind. Damit ist der Mißlichkeit der Überblendung
gesteuert, da die durch Licht gereizte Leuchtfarbe nach z. B. 2o Sekunden bei Berücksichtigung
aller Blendungsmöglichkeiten noch hell genug ist, um -wahrgenommen zu werden; zugleich
ist aber auch den Verhältnissen der dunkelsten Innenräume Rechnung getragen, da
nach 2 Minuten die Leuchtfarbe jedenfalls nur mehr so schwach leuchtet, daß jede
noch irgendwie photographierbare Helligkeit nicht größer ist als die der Leuchtfarbe.
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In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung durch einige Ausführungsbeispiele
veranschaulicht.
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In Abb. z ist die Abklingungskurve einer durch Tages- oder künstliches
Licht erregten Leuchtmasse, einer sogenannten Leuchtfarbe, dargestellt, und zwar
sind als Abszissen die Zeiten in Sekunden und als Ordinaten die Leuchtstärken in
einem willkürlichen Maßstabe aufgetragen. Das Maximum der Leuchtstärke ist bei Erregung
durch Tageslicht, dem die Leuchtmasse kurze Zeit ausgesetzt wird, von den Schwankungen
desselben praktisch unabhängig. Bei Erregung durch künstliches Licht wird der Verschiedenheit
in der Reizung in einer dem Photometer beigegebenen Tabelle bzw. Gebrauchsvorschrift
Rechnung getragen. Die Leuchtstärke fällt dann, z. B. in ao Sekunden, auf einen
bestimmten Wert ab, der mit der Zeit nur mehr allmählich in ganz bestimmter Weise
abklingt und innerhalb enger Zeitgrenzen, z. B. 5 Sekunden, praktisch als konstant
angesehen werden kann, so daß sich durch die Festlegung, daß die Messung in der
Zeit zwischen der 2o. und 25. oder zwischen der 40. und 45. Sekunde usw. durchzuführen
ist, verschiedene Meßbereiche für zu messende Lichtstärken verschiedener Größenordnungen
ergeben, wobei, wie oben erwähnt, innerhalb jedes dieser Meßbereiche die Leuchtstärke
der zum Vergleich dienenden Leuchtmasse Praktisch einen bestimmten, bei jeder Messung
gleichen Wert beibehält, der mit genügender Genauigkeit als Vergleichsmasse dienen
kann.
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Zn Abb. 2 ist ein Ausführungsbeispiel eines Belichtungsmessers .gemäß
der Erfindung schematisch veranschaulicht. S bezeichnet die Sonnenblmde; F ist ein
Filter, _ um das zu messende Licht in der Farbe möglichst der. Emission der Leuchtfarbe
anzugleichen; B ist eine verstellbare Blende, etwa eine Irisblende; D ist eine zur
besseren Verteilung oder Zerstreuung des Lichtes dienende Diffusionsscheibe; P ist
eine durchsichtige Platte, die zum Teil etwa in der Form eines Sternes, Kreises,
Kreisringes o. dgl. mit der Leuchtmasse L bedeckt ist; F' isst ein allenfalls. weiteres
zum Farbenausgleich vorgesehenes Filter, und 0 ist ein Okular mit Augenschild. Die
PlatteP ist an den belegten Stellen zweckmäßig auf der dem Objekt zugekehrten Seite
noch mit einem undurchsichtigen Belag auf einer Seite versehen, um den Einfluß des
zu messenden Lichtes auf die Leuchtmasse auszuschalten, da sonst allenfalls dadurch
die
Abklingungskurve betroffen werden könnte. Abb.3 zeigt eine andere
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Photometers, bei dem an Stelle der Blende
ein Graukeil K verwendet ist.
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Abb. 4 zeigt eine Ausführungsform, die zur Bestimmung der Belichtungszeit
bei photographischen Aufnahmen, Vergrößerungen o. dgl. unmittelbar auf die Mattscheibe
NI der photographischen Kamera o. dgl. aufgesetzt werden kann. Bei dieser Ausführungsform
kann die Blende B bzw. der Keil in Wegfall kommen, da an ihrer Stelle bei der Messung
die Blende der Kamera selbst oder des Projektionsapparates zur Einstellung auf gleiche
Helligkeit verwendet werden kann.
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Diese Anordnung kann zweckmäßig abgeändert werden, indem man, wie
in Abb. 5 bzw. 6, die Fläche L als Scheibe ausbildet, die in irgendeiner Anordnung
eine Anzahl Öffnungen (Löcher, Schlitze o. dgl.) trägt, wobei jeder einzelnen Öffnung
eine eigene Sonnenblende zugeordnet werden kann, indem eine undurchsichtige Platte
S" angebracht ist, die den Öffnungen der Leuchtscheibe L entsprechende Löcher hat.
Jede der Öffnungen in der Leuchtscheibe L ist mit einem Graufilter hinterlegt, wobei
diese Filter hinsichtlich ihrer Absorption stufenförmig ansteigen, so daß jeder
Öffnung eine bestimmte Lichtstärke entspricht. An Stelle der stufenförmig verlaufenden
Graufilter kann auch eine Fläche verwendet werden, die aus kontinuierlich verlaufenden
Graukeilen K,-K, (Abb. 6) besteht, oder die Scheibe kann einen ringförmigen Schlitz
besitzen oder auf einem Kreisring eine Anzahl Öffnungen tragen, der mit einem Rundkeil
hinterlegt ist. Bei allen Ausführungen nach diesem Prinzip übersieht man mit einem
Blick alle Lichtstärken, von der dunkelsten bis zur hellsten. Es entspricht dabei
dem Verschwimmen einer Öffnung mit der Leuchtfläche in einem Zeitpunkt, der eine
bestimmte Anzahl von Sekunden vom Ende der Reizung entfernt ist, eine bestimmte
Lichtstärke (im Falle eines ringförmigen Schlitzes T eine bestimmte Stelle desselben
wie in Abb. 7 bzw. 8), während alle anderen Öffnungen sich von der Leuchtfarbe als
dunkel bzw. heller abheben. Die Ablesung erfolgt entweder dadurch, daß jede Öffnung
mit einer Ziffer oder einem Buchstaben versehen ist (Abb. 5 und 6), die dann in
bekannter Weise sinngemäß auf einer Skala oder Tabelle eingestellt wird, oder es
kann der ganze Teil des Gehäuses R (Abb.7), in dem die Leuchtscheibe samt Absorptionsmittel
befestigt ist, drehbar in bezug auf den Okularteil ausgestattet lverden und außen
eine Belichtungsskala S1 entsprechend der Absorption der einzelnen Öffnungen tragen.
Im Innern des Okularteiles befindet sich ein beliebig gestalteter Index T, auf den
die verschwimmende Öffnung jeweils eingestellt wird, wobei die außen am Tubus R
angebrachte Delichtungsskala mit der Blendenskala Sb bzw. mit der Empfindlichkeitsskala
Se korrespondiert und so eine unmittelbare Ablesung der für jede Blende gültigen
Belichtungszeit gestattet.
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Die Messung mit einer der obenerwähnten Vorrichtungen gemäß der Erfindung
geht folgendermaßen vor sich: Die Leuchtmasse L wird dem Tageslicht wenige Sekunden
ausgesetzt und bis zum Maximum erregt. Sodann wird die Leuchtmasse (je nach der
Konstruktion) gegen das Licht abgeschlossen, das Instrument an das Auge gesetzt
und gegen die zu messende Lichtquelle gerichtet. Hierauf wird nach Auszählung einer
bestimmten Zeit, z. B. 2o Sekunden, durch Steigerung der Absorption mittels der
vorgesehenen Einrichtungen (Blenden, Graukeile, Filter usw.) das zu messende Licht
so weit abgeschwächt, bis die von ihm getroffenen durchsichtigen oder durchscheinenden
Flächenteile dieselbe Helligkeit zeigen wie die mit Leuchtmasse versehenen phosphoreszierenden
bzw. lumineszierenden Teile des Gesichtsfeldes und daher mit den letzteren ganz
verschwimmen oder sich möglichst wenig von denselben abheben. Diese Einstellung
wird durch die Filter wesentlich erleichtert, die die beiden zu vergleichenden Lichtquellen
auf möglichst gleiche Farbe bringen.
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Die Lichtmessung kann erfindungsgemäß auch in der Weise erfolgen,
daß die Zeitdauer gemessen wird, nach welcher die Lichtstärke der phosphoreszierenden
Stellen im Gesichtsfelde des Instrumentes gleich der des zu messenden Lichtes geworden
ist. Die Auswertung dieser Zahl erfolgt sinngemäß durch eine Tabelle.