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Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Lichtintensität Obwohl
bereits vor Jahrzehnten vorgeschlagen wurde, nach Einwirkung von Lichtstrahlen phosphoreszierende
Substanzen als Vergleichslichtquelle für Photometer zu verwenden, und obwohl die
Verwendung derartiger Leuchtmassen gegenüber den bisherigen Methoden eine ganze
Reihe von Vorteilen zu bieten versprach, ist bisher ein derartiges Photometer nicht
in den Handel gekommen. Der Grund hierfür liegt darin, daß sich in der Praxis herausstellte,
daß die sehr rasch von einem Intensitätsmaximum abklingende Leuchtkraft der phosphoreszierenden
Masse für eine genaue Messung nicht geeignet ist. Im Hauptpatent 532 149 wurde nun
ein Weg gezeigt, durch den dieser Nachteil behoben werden kann. Gemäß dem Hauptpatent
wird die Messung von der Zeit abhängig gemacht, die seit dem Ende der Erregung der
Leuchtmasse verflossen ist, indem ihr die zum Zeitpunkt der Ablesung jeweils herrschenden
Lichtwerte der Abklingungskurve zugrunde gelegt werden und die Ablesung in den diesen
Lichtwerten entsprechenden Zeitpunkten erfolgt.
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Die mit den Photometern nach dem Hauptpatent durchgeführten Versuche
haben gezeigt, daß die Messung im größten Teil des praktisch in Betracht kommenden
Meßbereichs außerordentlich genau durchgeführt «-erden kann, daß jedoch gewisse
Fehlerquellen auftreten, wenn sehr helle Objekte gemessen werden und die Messung
in einem kurzen Zeitpunkt nach der Erregung der Leuchtmasse, z. B. 5 bis io Sekunden
nach der Reizung der Vergleichslichtquelle auf ihr Maximum, durchgeführt wird.
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Bei der Untersuchung dieser Fehlerquellen stellte sich heraus, daß
die Leuchtmasse nicht, wie man bisher glaubte, ein bestimmtes, eindeutiges Maximum
hat, sondern daß dieses vielmehr von der Intensität und von der Wellenlänge (Farbe)
des Erregerlichtes abhängig ist. Ein und dieselbe Leuchtmasse hat daher j e nach
der Art des Erregerlichtes verschiedene Abklingungskurven mit -,:erschiedenen Maxima
und verschiedenem Verlauf.
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Diese Verhältnisse sind im Kurvendiagramm der Fig. I der Zeichnung
dargestellt. Als Abszisse ist die seit dem Ende der Erregung verflossene Zeit t
in Sekunden und als Ordinate die Leuchtstärke T in einem willkürlichen Maßstabe
aufgetragen.
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Bei optimalen Reizbedingungen klingt die Leuchtmasse nach der das
größte Maximum aufweisenden Kurve I ab. Da nun jedem Leuchtmaximum, das durch eine
kleinere als die optimale Reizung entstanden, eine eigene Abklingungskurve II, III
usf. entspricht, so
ergibt eine z. B. im Zeitpunkt t,_ durchgeführte
Messung keine exakten Resultate, da jedem Wert t1 mehrere Lichtwerte J1, J2, J3
entsprechen, deren Größe von der völlig unkontrollierbaren Intensität des jeweiligen
Reizlichtes abhängen. Es hat sich jedoch in Versuchsreihen gezeigt, daß diese aus
verschiedenen Maxima entsprechenden Abklingungskurven konvergieren und sich nach
einer bestimmten Zeit tk praktisch vereinigen. Die verschiedenen Abklingungskurven
vereinigen sich also nach dem Punkt ti, in eine einzige Kurve, somit ist, trotz
Verschiedenheit der Maxima, d. h. trotz Verschiedenheit der Intensität und der Wellenlänge
des Erregerlichtes, jedem Zeitpunkt t, der größer ist als 1k, nur ein einziger Lichtwert
zugeordnet. Die Auswertung dieser Erscheinung führt zu dem den Gegenstand der vorliegenden
Erfindung bildenden Verfahren, das darin besteht, die Messung nach dem Hauptpatent
derart durchzuführen, daß ihr nur Lichtwerte der Leuchtmasse zugrunde gelegt werden,
die gleich oder kleiner sind als dem Lichtwert Jk im Punkt tk entspricht, d. h.
also, der Meßbereich wird gemäß der vorliegenden Erfindung auf jene Sekundenzahlen
beschränkt, die größer sind als tk.
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Durch dieses neue Verfahren ist jedoch der verfügbaren Helligkeit,
die noch Eindeutigkeit der Lichtwerte und damit der Meßresultate ergibt, eine obere
Grenze gesetzt, da die vor tk liegenden, somit helleren und daher zum Vergleich
an sich günstigeren Lichtwerte ausgeschaltet werden müssen. Man wird daher bestrebt
sein müssen, als Vergleichslichtquelle solche Leuchtmassen zu wählen, die im Konvergenzpunkt
tk noch einen hohen Helligkeitswert haben. Je größer nämlich tk ist, desto größer
wird das Verhältnis der jeweiligen Maximalintensität 1m zur Intensität Jk, d. h.
um so dunkler und ungünstiger wird die für genaue Messungen verfügbare Helligkeit
der Leuchtmasse.
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Die Größe tk ist ein Charakteristikum für jede Leuchtfarbe, und ihr
Wert gibt ein Kriterium für ihre Eignung als Vergleichslichtquelle. Es gibt Leuchtmassen,
deren Abklingungskurven erst in einem sehr späten Zeitpunkt, z. B. nach 4o Sek.
nach erfolgter Reizung, den Konvergenzpunkt erreichen. Solche Leuchtmassen kommen
für die vorliegende Erfindung nicht in Betracht. Zur Durchführung des neuen Verfahrens
werden nun nur solche Leuchtmassen verwendet, deren Abklingungskurven längstens
innerhalb 30 Sek. bis auf den dem Konvergenzpunkt t, entsprechenden Lichtwert
Jk abklingen.
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Dieser Bedingung haben die bisher für photometrische Zwecke verwendeten
Leuchtmassen nicht entsprochen. Man hat bisher mit Rücksicht auf die vorwiegende
Blauempfindlichkeit des Negativmaterials ausschließlich blau leuchtende Massen (Calciuin-oder
Bariumfarben) vorgeschlagen, welche hauptsächlich den photographisch besonders wirksamen
Blauanteil des Objektlichtes messen sollten. Nun wird aber gerade das Blau oder
Violett dieser Leuchtfarbe vom menschlichen Auge nur als so schwach leuchtend empfunden,
daß es bei einiger Überblendung überhaupt nicht mehr wahrgenommen wird. Der Erfinder
hat nun entdeckt, daß man auch mit einer Leuchtmässe, deren Farbe dem Empfindlichkeitsmaximum
des menschlichen Auges entspricht, deren Emissionsmaximum also zwischen gelbgrün
und hellorange liegt (z. B. Zinksulfitfarbe), ' genaue Vergleichsmessungen vornehmen
kann. Diese Leuchtfarben sind noch bequem als leuchtend sichtbar, wenn bei gleicher
Überblendung von der blauen Leuchtfarbe überhaupt keine Spur mehr erkannt wird.
Derartige Leuchtfarben sind bisher als Vergleichslichtquelle für Photometer nicht
vorgeschlagen worden, da man glaubte, den Blauanteil des Objektlichtes messen zu
müssen, während durch Farben, die annähernd dem Empfindlichkeitsmaximum des menschlichen
Auges entsprechen, vorwiegend der Gelbanteil des Objektlichtes gemessen wird. Es
hat sich jedoch gezeigt, daß dieser Umstand die Genauigkeit der Messung nicht beeinträchtigt,
da einerseits das Verhältnis des Blauanteiles zum Gesamtlicht praktisch als ziemlich
konstant angenommen werden kann und anderseits die immerhin noch vorkommenden geringen
Schwankungen dieses Verhältnisses durch die hervorragende Orthochromasie des modernen
Negativmaterials ausgeglichen werden. Der Nachteil, der theoretisch darin liegt,
daß man vorwiegend den Gelbanteil des Objektlichtes statt seines Blauanteiles mißt,
spielt daher praktisch keine Rolle.
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Die genannten Leuchtfarben gewähren nun den Vorteil, daß die Meßmöglichkeit
bis an die äußerste Grenze hellster Außenlichtverhältnisse und starker Überblendung
des Auges gesteigert werden kann. Der Konvergenzpunkt dieser Leuchtmassen ist viel
früher erreicht als bei den bisherigen blauen Leuchtmassen, so daß sie zur Durchführung
des den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildenden Verfahrens vorzüglich geeignet
sind.
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Die durch das neue Verfahren bedingte Notwendigkeit, die subjektive
Helligkeit der Leuchtfarbe zu steigern, z. B. durch Wahl einer geeigneten gelblichen
Leuchtfarbe, kann der Erfindung gemäß auch dadurch erfüllt werden, daß Mittel vorgesehen
werden, um die beobachtbare Leuchtfläche zu vergrößern, indem z. B. der Raum zwischen
dem Okular
des Photometers und der Leuchtscheibe gleichfalls mit
Leuchtmasse ausgekleidet wird, die zugleich mit der Leuchtscheibe auf ihr Maximum
erregt werden kann.
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Eine Ausführungsform dieser Art ist in Fig. z veranschaulicht. In
den das Okular tragenden Tubus A' ist eine zylindrische oder konische Hülse A, eingeschoben
und gegebenenfalls mit ihm verbunden, die als Träger für die Leuchtmasse L1 dient.
Es kann nat @rlich auch der Tubus A= selbst an seiner Innenfläche mit Leuchtfarbe
bestrichen sein. Die als Vergleichslichtquelle dienende Leuchtscheibe L ist in einem
mit dem Tubus (durch Einschieben, Zusammenklappen o. dgl.) leicht lösbar verbundenen
Tubus Al vorgesehen. Das Photometer enthält ferner die im Hauptpatent beschriebenen
Mittel zur Abblendung des Objektlichtes und zur Angleichung der Farbe desselben
an die Farbe der Leuchtmasse.
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Durch diese Anordnung wird zweierlei bewirkt i. Durch die Strahlen,
die von der leuchtenden Auskleidung des Okulartubus auf die in der Brennebene befindliche
Leuchtscheibe L fallen, erscheint diese infolge Reflexion der Strahlen der Auskleidung
heller.
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a. Dadurch, daß das Auge von einer größeren hellen Fläche gereizt
wird, indem auch die Strahlen der Auskleidung das Auge treffen, steigert sich die
subjektive Helligkeit. Dies hat zur Folge, daß sich das überblendete Auge nicht
so sehr und so lange an die Helligkeit, die im Instrument herrscht, adaptieren muß.
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Es ist klar, daß diese subjektive Helligkeit zum Teil abhängig ist
vom Winkel, den die Okularlinse leistet, und mit diesem Winkel steigt. Es ist eine
Frage der Praxis, diesbezüglich. jenes Optimum zu finden, das sich aus der Kombination:
Winkel, Brennweite, Schärfe usw. ergibt.
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Die vorstehend beschriebene Auskleidung kann sowohl bei blauen als
auch bei gelblichen Leuchtfarben durchgeführt werden.
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Das Verfahren gemäß dem Hauptpatent kann entweder auf die Weise durchgeführt
werden, daß man einen bestimmten Zeitpunkt nach dem Ende der Erregung herausgreift
und das Objektlicht durch bekannte Abschwächungsmittel auf den in diesem Zeitpunkt
herrschenden Lichtwert der Leuchtmasse abschwächt (Anspruch 3 des Hauptpatents)
oder indem die Zeit gemessen wird, die die Leuchtmasse braucht, um von ihrer Maximalintensität
auf die Intensität des Objektlichtes abzuklingen (Anspruch?- des Hauptpatents).
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Das Verfahren gemäß Anspruch 3 des Hauptpatents wird nun gemäß der
vorliegenden Erfindung auf die Weise durchgeführt, daß nur solche Zeitpunkte der
Messung zugrunde gelegt werden, die größer sind als der Zeitpunkt tk.
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Auf das Verfahren gemäß dem Anspruch :2 des Hauptpatents könnte das
Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung auf die Weise angewendet werden, daß
das Außenlicht durch Absorptionsmittel von vornherein so stark abgedämpft wird,
daß sein in das Instrument fallender Anteil auch beim hellsten Objekt kleiner ist
als die Leuchtintensität der Leuchtfarbe im Punkt tk. Hierdurch würde wohl erreicht,
daß auch bei dem Verfahren nach Anspruch 2 des Hauptpatents der Meßbereich auf jene
Lichtwerte beschränkt würde, die eindeutige Meßresultate ergeben; es würde jedoch
der Nachteil entstehen, daß Objekte geringerer Helligkeit durch die Abdämpfung einen
Lichtwert erhalten, der einem sehr späten Zeitpunkt der Abklingungskurve entspricht.
In solchen Fällen wäre selbst die durch die beschriebenen Mittel (Vergrößerung der
subjektiven Helligkeit der Leuchtmasse) erzielte Helligkeit zu gering, um eine genaue
Messung zu ermöglichen. Um nun auf das Verfahren nach Anspruch z des Hauptpatents
das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung anwenden zu können, wird der Gesamtbereich
photographierbarer Helligkeiten vom sonnbeschienenen Gletscher im Hochsommer bis
zum dunkelsten Innenraum in mehrere Meßbereiche geteilt. Dies geschieht gemäß dem
in Fig. 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel dadurch, daß an dem dem zu messenden
Objekt zugekehrten Ende des Instruments Absorptionsmittel F (Graufilter, Blenden
usw.) auswechselbar, z. B. einschiebbar,- eingebracht werden können, die nach Helligeitsgruppen
des Außenlichtes abgestuft sind. Innerhalb jeder dieser Helligkeitsgruppen erfolgt
dann nach entsprechender Wahl und Einstellung des Absorptionsmittels die genaue
Messung durch Zeitzählung nach dem Verfahren gemäß Anspruch :2 des Hauptpatentes,
z. B. innerhalb 2o bis i2o Sek. nach erfolgter Reizung der Leuchtmasse. Die Auswertung
der gefundenen Intensitäten erfolgt sinngemäß durch Tabellen.
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Es ist zweckmäßig, die Absorptionsmittel so abzustufen, daß die ihnen
zugeordneten Meßbereiche aneinander anstoßen oder ein wenig überschneiden.
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Durch diese Modifizierung des Verfahrens nach dem Anspruch 2 des Hauptpatentes
kann somit erreicht werden, daß auch mit diesem Meßverfahren, bei Beschränkung des
Meßbereiches auf die Lichtwerte, die kleiner sind als dem Lichtwerk flz im Punkte
tk entspricht, alle in Betracht kommenden Helligkeitsstufen genau gemessen werden
können. Selbstverständlich können auch bei dem so
modifizierten
Verfahren alle Mittel zur Erhöhung der subjektiven Helligkeit (gelbliche Leuchtfarbe,
Auskleidung des Tubus mit Leuchtmasse usw.) angewendet werden.