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Verfahren und Einrichtung. zur Messung des Gradienten photographischer
Schichten . Da für viele Anwendungszwecke der Photographie, besonders auf dem Gebiete
des Tonfilms, die Gradation des verwendeten photographischen Materials wichtig ist,
ist es von großer praktischer Bedeutung, diese durch zahlenmäßige Angaben- zu kennzeichnen
und durch geeignete Meßmethoden schnell zu bestimmen. Die Gradation einer photographischen
Schicht wird bekanntlich durch den `'erlauf des Gradienten
in Abhängigkeit von den logarithmischen Belichtungswerten log E gekennzeichnet und
zweckmäßig durch die erste Ableitungskurve der Schwärzungskurve dargestellt. Für
praktische Zwecke begnügt man sich im allgemeinen mit der Berücksichtigung des geradlinigen
Teiles der Schwärzungskurve, dessen Gradation durch den sogenanten Gaminawert, d.li.
den Gradienten dieses Kurventeiles, gekennzeichnet wird.
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Zur Bestimmung des Gainmawertes sind indirekte und direkte Verfahren
bekannt. Bei beiden wird zunächst auf das zu untersuchende Material mit Hilfe einer
der als Sensitographen bekannten Einrichtungen eine in bekanntem Maße abgestufte
Reihe von Belichtungen aufgebracht, wozu in der Praxis @ ornehmlich Graukeile bekannter
Konstante bzw. Grautreppen bekannter Abstufung verwendet werden. Bei den indirekten
Verfahren werden die auf dem -entwickelten Prüfling entstandenen Schwärzungen mittels
der bekannten Schwärzungsmesser ausgemessen und die Meßergebnisse auf graphischem
oder rechnerischem Wege ausgewertet. Dieses Verfahren liefert zwar genaue Werte,
ist aber umständlich und zeitraubend. Zur Vermeidung dieses Nachteiles werden bei
den direkten Verfahren die ,auf dem Prüfling ents.tan; denen Schwärzungen nicht
einzeln ausgemessen, sondern der Prüfling wird unmittelbar oder mit Hilfe besonderer
Kunstgriffe in eine Reihe von Vergleichsskalen, deren Gradation verschiedenen Gammawerten
entspricht, einzuordnen versucht. Dieses Verfahren besitzt jedoch nur eine geringe
Meßgenauigkeit und ist nur für die Zwecke einer schnellen Kontrolle ausreichend.
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Zur Bestimmung .des Gradienten für den gesamten Bereich der Schwärzungskurv
e bzw. zur Ermittlung der ersten Ableitungskurve sind bisher, abgesehen von der
auf einem besonderen Prinzip beruhenden Detailplatte, keine besonderen Meßverfahren
oder Einrichtungen bekannt. Man war daher darauf angewiesen, die Ableitungskurve
indirekt aus der Schwärzungskurve auf graphischem oder
rechnerischem
Wege zu entwickeln. Die Umständlichkeit dieses Verfahrens hat bewirkt, daß trotz
ihrer praktischen und theoretischen Wichtigkeit für sensitometrische Untersuchungen
die Ableitungskurve nur selten herangezogen wurde.
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Die vorliegende Erfindung stellt ein neues Verfahren der Gradationsbestimmung
dar, das die Vorteile der indirekten Ermittlung, insbesondere deren größere Meßgenauigkeit,
mit denen der direkten Gewinnung der Gradationswerte ohne besondere Auswertung vereinigt.
Sie geht davon aus, daß der Gradient durch den jeweiligen Schwärzungsunterschied
für einen bestimmten logarithmischen Belichtungsunterschied gegeben ist, so daß
die Messung dieses Schwärzungsunterschiedes unmittelbar den Gradienten ergibt. Nach
vorliegender Erfindung wird diese Messung in besonderen, hierfür geeigneten Differentialschwärzungsmessern
vorgenommen.
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Für vorliegenden Zweck wird als Differentialschwärzungsmesser eine
besondere photometrische Einrichtung benutzt, die zwei in einem bestimmten Abstand
belegene Stellen des Prüflings in bekannter Weise gleichzeitig im Gesichtsfeld des
Photometers zu beobachten und mittels der bekannten Einrichtungen zur meßbaren Lichtschwächung
auf gleiche Helligkeit einzustellen gestattet. Die Messung ergibt den gesuchten
Gradienten G bzw. im geradlinigen Bereich der Schwärzungskurve den Gammawert y nach
der Formel
worin d S die gemessene Schwärzungsdifferenz, k die Konstante des Sensitographenkeiles
und b die Meßbasis, d. h. den Abstand der beiden beobachteten Punkte. darstellen.
Da k und b konstant sind und die Einstellung der Lichtschwächungseinrichtung
des Differentialschwärzungsmessers eine Funktion von d S ist, läßt sich dieser direkt
in G- bzw. y-Werten eichen, so daß der jeweilige Wert des Gradienten mittels einer
einzigen Messung festgestellt werden kann.
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Für vorliegenden Zweck geeignete Differentialschwärzungsmesser lassen
sich vorteilhaft z. B. mit Graukeilen als Lichtschwächungseinrichtung herstellen.
Abb. i zeigt schematisch den Aufbau einer derartigen Einrichtung. In einer` in ihrer
Längsrichtung verschiebbaren Haltevorrichtung i, die zweckmäßig mit einer an der
Marke 2 ablesbaren Skala 3 versehen ist, befindet sich .der Prüfling q. in Kontakt
mit einer Opalglasscheibe 5 und wird von der Lampe G durchleuchtet. Mittels einer
der bekannten optischen Einrichtungen (Fresnelsche Prismen, Zwillingsprisma, Albrechtscher
Rhombus o. dgl.) werden im Gesichtsfeld 7 des Photometers die beiden Punkte 8 und
9 des Prüflings nebeneinander beobachtet. In dem Punkt 8 durchsetzenden Strahlengang
ist der in der verschiebbaren Haltevorrichtung io angebrachte Meßkeil i i angeordnet,
dessen jeweilige Einstellung sich an der Skala 12 und der Marke i3 ablesen läßt.
Der in dem Punkt g durchsetzenden Strahlengang angeordnete kurze Justierkeil 14
dient zur Einstellung gleicher Helligkeit in der Nullstellung des Meßkeiles. Zur
Begrenzung der die Meßpunkte durchsetzenden Strahlengänge dienen entsprechende Blenden,
die entweder zwischen Prüfling und Opalscheibe oder unmittelbar vor den Eintrittsöffnungen
der Vergleichseinrichtung des Photometers angebracht werden können.
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Der Differentialschwärzungsmesser nach Abb. i in Verbindung mit einer
geeigneten Sensitographexieinrichtung, z. B. einem Graukeil bekannter Konstante,
ist vornehmlich zur Bestimmung des maximalen Gradienten, also als Ga.mmameter bestimmt.
Zur Ermittlung des Gamniawertes wird durch Verschiebung des Prüflings und j edesmalige
Einstellung auf gleiche Helligkeit die maximale Verschiebung des Meßkeiles bestimmt.
Der gesuchte Gammawert ergibt sich dann als
wenn km die Konstante des Meßkeiles, kh die des Kopierkeiles, L die von der
Nullstellung aus gerechnete Verschiebung des Meßkeiles und b die Meßbasis darstellen.
Die Skala i2 des Differentialschwärzungsmessers ist auf Grund dieser Formel direkt
in Gammawerten geeicht.
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Ebenso wie für die Bestimmung des .Maximalgradienten bzw. des Gammawertes
ist die vorliegende Erfindung auch zur Messung des Gradienten im Bereich des nichtgeradlinigen
Teiles der Schwärzungskurve und somit zur direkten Bestimmung der ersten Ableitung
der Schwärzungskurve geeignet. Zu diesem Zwecke sind insbesondere Differentialschwärzungsmesser
in Verbindung mit einer Vorrichtung zur kurvenmäßigen Registrierung der Messungen,
wie solche z. B. vom Densographen u. ä. Einrichtungen her bekannt ist, brauchbar.
Abb. 2 zeigt als Beispiel eine derartige Ausführung der vorliegenden Erfindung.
Mit der Haltevorrichtung i des Prüflings ist ein schlittenartig ausgebildeter Tisch
2 verbunden, auf dem sich ein Blatt Koordinatenpapier 3 befestigen läßt und der
zusammen mit dem Prüfling in dessen Längsrichtung verschiebbar ist, wozu zweckmäßig
ein Zahntrieb q. benutzt wird. Mit der Haltevorrichtung des Meßkeiles 5 steht andererseits
eine Markierungsvorrichtung 6 in Verbindung, die zusammen mit dem Meßkeil in dessen
Längsrichtung verschiebbar
ist, wozu wieder zweckmäßig ein Zahntrieb
7 dient. Die Aufzeichnung wird -in der bekannten Art vorgenommen, daß der Prüfling
verschoben, Punkt für Punkt ausgemessen und die Messung mit der Markierungsvorrichtung
auf das Koordinatenpapier aufgezeichnet wird. Es entsteht so eine Aufzeichnung der
- gegen die log E-Werte, die bei Anwendung einer entsprechend kleinen Meßbasis mit
dem Verlauf des Differentialquotienten
gegen log E, d. h. also der ersten Ableitungskurve, praktisch identisch ist.
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Eine zweckmäßige Abänderung der beschriebenen Einrichtungen besteht
in einer Ausführung .der Differentialschwärzungsmesser in der Art, daß mit ihrer
Hilfe auch gewöhnliche Schwärzungsmessungen ausgeführt werden können. Die entsprechenden
Anordnungen sind im vorliegendem Falle besonders leicht ausführbar, da ein Differentialschwärzungsmesser
aus den gleichen wesentlichen Bestandteilen, nämlich Vergleichseinrichtung, Lichtschwächungseinrichtung,
Lichtquelle usw., wie ein gewöhnlicher Schwärzungsmesser besteht. Die Anordnung
zum übergang auf normale Schwärzungsmessung wird so getroffen, daß durch mechanische
oder optische Verschiebung des Strahlenganges einmal zur Differentialmessung zwei
Stellen des Prüflings und andererseits zur Schwärzungsmessung eine solche neben
einer direkt von der Lichtquelle beleuchteten Vergleichsfläche beobachtet und photometriert
werden. Es kann dies z. B. durch Drehung oder Verschiebung des Photometerteiles
gegen den Prüfling oder auch den umgekehrten Vorgang erreicht werden. Insbesondere
die letztbeschriebene Einrichtung mit kurvenmäßiger Registrierung der Messungen
gestattet in dieser Ausführungsform die Aufzeichnung der Ableitungs- wie daneben
die der Schwärzungskurve selbst, eine für die Praxis besonders' wertvolle Möglichkeit.
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Die beschriebenen Einrichtungen können naturgemäß nach entsprechender
Abänderung der Beleuchtungseinrichtung des Differentialschwärzungsmessers einerseits
auch für Messungen im gerichteten Licht und andererseits auch für die Messung photographischer
Schichten in der Aufsicht und damit für die Gradationsbestimmung photographischer
Papiere benutzt werden. Auch kann an Stelle der hier beschriebenen subjektiven in
allen Fällen auch die objektive Methode der Photometrie mittels Photozellen o. dgl.
Anwendung finden.