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Verfahren zuin Vergleichen von Helligkeiten Befm Vergleichen von Lichtquellen
hat der Beobachter eines Vergleichsfeldes die Aufgabe, die Helligkeiten einzelner
Gebiete abzuschätzen und iz. B. die eine der beiden Lichtquellen so lange zu verändern,
bis die den beiden Lichtquellen zugeordneten Gebiete gleich hell sind. Da das Auge
bei kleinen Helligkeitsunterschieden nicht sehr empfindlich ist, ist auch die Einstellung
auf gleiche Helligkeit mit verhältnismäßig starken Fehlern behaftet.
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Es ist auch bekannt, die beiden zu vergleichenden Gebiete nicht auf
genau gleiche Helligkeit einzuregeln, sondern durch Hinzunahme von Teilgebieten
verminderter Helligkeit einen Kontrast zu erzeugen, der in beiden Hälften des Vergleichsfeldes
gleich groß erscheinen muß. Da es sich auch hier um ein Abschätzen und Vergleichen
von Helligkeiten handelt, ist insbesondere bei Lichtquellen verschiedener Farbe
eine Messung nur fehlerhaft möglich.
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Bei einer anderen bekannten Einrichtung hat man zwischen zwei Streifen,
die der zu messenden Helligkeit entsprechen, einen Streifen angeordnet, der von
einer festen Lichtquelle beleuchtet wird und dessen Helligkeit von dem einen nach
dem andern Ende stetig zunimmt. Beim Phototuetrieren sucht man die Stelle, an der
die Helligkeit des mittleren Streifens mit der der beiden äußeren Streifen übereinstimmt.
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Ferner ist ein Photometer bekannt, bei dem das Vergleichsfeld in
eine größere Anzahl gleich breiter nebeneinanderliegender Streifen aufgeteilt ist,
die abwechselnd den beiden Helligkeiten zugeordnet sind. Dabei ist die Helliglçeit
längs der Streifen unverändert,
und man stellt auf Verschwinden
des Streifensystems ein.
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Die Erfindung geht demzufolge von einem Verfahren zum Vergleichell
von Helligkeiten gleicher oder ungleicher Farbe mit einem in mehrere nebeneinanderliegende,
den beiden zu vergleichenden Helligkeiten abxvechselncl zugeordnete Streifen aufgeteilten
Gesichtsfeld aus. Sie besteht darin, daß bei einem solchen Verfahren bei gleicher
oder in Richtung der Streifen zu- bzw. abnehmender Streifenbreite und längs den
Streifen zu- bzw. abnehmender Helligkeit oder bei gleichbleibender Helligkeit und
in Richtung der Streifen zu- bzw. abnehmender Streifenbreite auf die senkrecht zur
Streifenrichtung verlaufende Zone verminderter Erkennbarkeit der Streifen eingestellt
wird. Es wird als im Vergleichsfeld eine Linie oder Zone verringerter Erkennbarkeit
erzeugt, die ihre Lage ändert, wenn man die Helligkeit der einen Lichtquelle ändert.
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Eine Beurteilung von Helligkeiten ist bei diesem Vergleichsfeld nicht
mehr nötig, sondern es ist nur die Lage bzw. Grenze der Zone verringerter Erkennbarkeit
zu bestimmen.
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Die Verschiebung dieser Zone bzw. ihre Grenze ist aber wesentlidi
genauer festzulegen als eine einfache Helligkeitsänderung und insbesondere eindeutig
festzulegen.
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Gleichheit der beiden zu vergleichenden Helligkeiten ist z. B. dann
vorhanden, wenn die Grenzlinie eine bestimmte Stellung im Vergleichsfeld besitzt,
eine NIascimalverschiebung erreicht hat oder wenn zwei derartige Grenzen zusammenfallen.
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Die Erfindung wird an den Fig. I bis 6 näher erläutert.
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In Fig. I ist ein Vergleichsfeld dargestellt, bei dem die den beiden
Helligkeiten entsprechenden Streifen gleiche Breite besitzen und äquidistant angeordnet
sind. Das eine Streifensystein I weist dabei überall gleiche Helligkeit auf, während
das andere Streifensystem 2 von rechts nach links dunkler wird.
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Die veränderliche Helligkeit kann entweder durch die in Fig. 2 dargestell+e
Halbsdatteneinrichtung erhalten werden oder durch einen im Strahlengang eines der
Lichtbündel passend liegenden Graukeil.
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Fig. 2 zeigt schematisch den Aufbau eines Photometers, bei dem das
in Fig. I dargestellte, aus mit Zwischenräumen angeordneten spiegelnden Streifen
bestehende Vergleichsfeld 3 verwendet wird. 4 ist eine von der einen der zu vergleichenden
Lichtquellen beleudtete zerstreuende Scheibe, beispielsweise aus Milchglas, während
5 eine von der anderen Lichtquelle beleuchtete ähnliche Scheibe darstellt. Zwischen
der Scheibe 4 und dem Photometerfeld 3 ist eine weitere streuende Scheibe 6 vorgesehen,
die von der Scheibe 4 her beleuchtet wird. Zwischen den beiden Scheiben steht die
Blende 7, die einen Halbschatten und damit veränderlichen Helligkeitsverlauf der
Scheibe 6 erzeugt. Durch \ erstellung der Blende 7 parallel und senkrecht zu ihrer
Ebene kann sowohl die Lage der Helligkeitsverteilung auf der Scheibe G als auch
die Steilheit des Helligkeitsabfalles verändert werden.
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NVerden die Scheiben 4 bzw. 6 und 5 mit Licht angenähert gleicher
Helligkeit beleuchtet, so zeigt das z. B. mit der Lupe 8 betrachtete Vergleichsfeld
ineinanLdergesehachtelte Streifensysteme, von denen auf der rechte Seite des Gesichtsfeldes
die Streifen 2 heller erscheinen als die Streifen I, während auf der linken Seite
die Streifen I heller sind als die Streifen 2. In der Mitte des Gesichtsfeldes erscheint
eine Zone 9 (vgl. Fig. I), in der die einzelnen Streifen nicht mehr vonein ander
zu unterscheiden sind. Diese Zone ist auf beiden Seiten scharf gegen die aufgelösten
Gebiete des Vergleichsfeldes abgegrenzt. NVi rd nun in bekannter Weise die Helligkeit
einer der beiden Lichtquellen gegenüber der anderen verändert, so wandert die unaufgelöste
Zone 9 innerhalb des Vergleicllsfeldes und kann beispielsweise mit einer im Gesichtsfeld
vorgesehenen Njiarke 10 zum Zusammenfallen gebracht werden. Diese Marke wird durch
Andern der Helligkeiten. und damit der Lage der Zone 9 vorzugsweise in die Mitte
des unaufgelösten Bereiches gebracht, so daß dessen Grenzen von der Marke gleichen
Abstand erhalten. Ist die Einstellung entsprechend vorgenommen, so besitzen die
zu vergleichenden Lichtquellen ein durch die I&on stanzen des Instruments gegebenes
Intensitatsverhältnis, vorzugsweise sind sie einander gleich.
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Die rechts und links von der Zone gleicher Helligkeit liegenden Bereiche
des Vergleichsfeldes sind deutlich voneinander verschieden so daß die nicht aufgelöste
Zone auch dann eingestellt werden kann, xvenn die zu vergleichenden Helligkeiten
verschiedene Farbe besitzen. Bei stark voneinander abweichenden Farben ist es jedoch
oftmals vorteilhaft, den Vergleich nicht unmittelbar durchzuführen sondern eine
Zwischenfarbe zu ver-enclen mit der die Helligkeiten einzeln verglichen werden.
Vorzugsweise wird als Nrerleicblicht weißes oder schwach gelbliches Licht (Glühlampe)
verwendet.
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Bei der beschriebenen Photometereinrichtung ist das Vergleichsfeld
3 als Gitter ausgebildet, d. h. es besteht z.B. aus auf Glas aufgebrachten spiegelnden
Streifen, zwi scheu denen freie Zwischenräume vorhanden sind.
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Um den durch die Spiegelung bedingten
Lichtverlust
auszugleichen, kann man entweder die in den Strahlengängen eingeschalteten Scheiben
und Blenden entsprechend wählen oder eine Spiegelung auch des durch das Vergleichsfeld
3 hindurchtretenden Strahlenbündels vornehmen. Man hat hierbei außerdem den Vorteil,
die zu vergleichenden Lichtquellen auf entgegengesetzten Seiten des Photometers
anordnen zu können.
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Vorzugsweise bildet man das Photometer so aus, daß das eine der Vergleichsfelder,
z.B. 4, von einer konstant brennenden Lampe beleuchtet wird Zwischen der Lampe und
dem Feld 4 befinden sich an sich bekannte Lichtschwächungsmittel, wie sie auch in
anderen Photometern Anwendung finden. Das andere Vergleichsfeld beleuchtet man zur
Eichung mit einer Normallichtquell e bekannter Helligkeit. Durch Verstellen der
genannten Lichtschwächungsniittel stellt man die nichtaufgelöste Zone des Vergleichsfeldes
auf eine im Vergleichsfeld angebrachte Marke und bezeichnet die gefundene Einstellung
der Lichtschwächungsmittel mit der Helligkeit der Eichlampe. Nachdem in solcher
Weise das Photometer für einen genügend großen Helligkeitsbereich geeicht ist, kann
ohne weiteres jede beliebige Lichtquelle gemessen werden. Dabei kann selbstverständlich
in an sich bekannter Weise durch Graufilter, Rauchgläser u. dgl., die vor die eine
oder andere Lichtquelle gestellt werden, der-Meßbereich weit nach oben und unten
ausgedehnt werden.
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Man erkennt, daß es bei dieser Ausbildung und Eichung ganz gleichgültig
ist, wie stark die Lichtschwächungen im Gerät durch die verschiedene Ausbildung
der Strahlengänge verschieden sind. Man kann aber einen weiteren Vorteil in der
Weise erreichen, daß man 6 und 7 fortläßt und 4 an die Stelle von 6 bringt Auf der
zu 4 gekehrten Seite von 3 bringt man einen Graukeil an, der seine Durchlässigkeit
ändert, wenn man längs der Streifen geht. Man kann dann das neue Photometerfeld
einfach in ein vorhandenes Photometer mit anderem Feld einbauen.
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Man kann auch die Helligkeit in beiden Streifensystemen abnehmen
lassen, im einen von links nach rechts, im anderen von rechts nach links. Will man
dies ohne Halbschatteneinrichtung mit Graukeilen machen, so bringt man vorzugsweise
auf der nach 4 gekehrten Seite von 3 einen Graukeil mit der Steigung a, auf der
nach 5 gekehrten Seite einen entgegengesetzt verlaufenden Graukeil mit der Steigung
3a an. Das Vergleichsfeld- kann dann das im Schnitt in Fig. 5 dargestellte Aussehen
erhalten, wobei der Deutlichkeit halber einige Abmessungen übertrieben sind: Auf
der Glasplatte I3 befindet sich der Graukeil 14 mit der Steigung a, darauf das spie-3
gelnde Streifensystem, von dem im Schnitt nur der Streifen 15 dargestellt ist, und
schließlich der Graukeil I6 mit der Steigunga.
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Das Streifensystem kann vorteilhaft auch auf einem Lummer-Brodhun-Würfel
ange bracht sein. Bei genügend kleiner Öffnung der Strahlenbündel kann man dann
den oder die Graukeile auf den Eintrittsflächen des Würfels anordnen. Verwendet
man zwei Keile, so erhalten sie entgegengesetzt gleiche Steigung.
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Die vorstehenden Ausführungen über Eichung, Aufbau des Photometerfelldes
usw. gelten sinngemäß auch für die andern Photometerfelder gemäß der Erfindung.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung besteht eine Vorrichtung
zum Ausüben des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Vergleichsfeld, dessen Streifen
keilförmig ausgebildet sind und sich zu einem vollständigen oder unvollständigen
Stern ergänzen. Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Sie besteht aus
ineinandergeschachtelten keilförmigen Streifen 11 und 12, die sich zu einem vollständigen
Stern ergänzen. Es ist natürlich auch möglich, einen unvollständigen Stern zu verwenden,
bei dem nur wenige den zu vergleichenden Lichtquellen entsprechende Streifen ineinandergeschachtelt
sind. Ein derartiges Vergleichsfeld mit zwei symmetrischen Teilen ist ili Fig. 4
dargestellt. Die Meßgenauigkeit ist jedoch bei Verwendung eines vollständigen Sterns
größer.
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Da bei den Vergleichsfeldern nach Fig. 3 oder 4 die einzelnen Streifen
des Sterns in der Mitte am schmalsten sind, so bleibt diese Stelle bei geeignet
gewählter Bemessung der Streifen stets unaufgelöst, während nach außen hin von einem
bestimmten Radius ab die einzelnen Sektoren voneinander unterschieden werden können.
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Denkt man sich beim Meßvorgang die Helligkeit des einen Streifensystems
fest, die des anderen meßbar veränldert, so erkennt man, daß die Unterscheidbarkeit
der beiden Streifensysteme um so größer ist, je größer der Helligkeitsunterschied
ist, und um so kleiner, je kleiner der Helligkeitsunterschied.
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Mit anderen Worten: Der Radius der unlaufgelösten Zone ist bei gleicher
Helligkeit der Streifensysteme am größten. Die Größe dieses maximalen Radius hängt
zwar von den Instrumentenkonstanten und der Sehschärfe des Auges ab (Er ist z. B.
doppelt so groß bei halber Breite der Sektoren.) Aber unabhängig von den Instrumentenkonstanten
und der Seh-
.schärfe des Auges führt das Aufsuchen des größten
Radius der unaufgelösten Zone stets zur Einstellung gleicher Helligkeit, auch wenn
die Streifensysteme verschiedenfarbig beleuchtet werden, wenn also die zu messende
Lichtquelle eine von der Vergleichslichtquelle abweichende Farbe hat. Sind die zu
vergleichenden Lichtquellen genau gleichfarbig, so verschwindet der Stern bei gleicher
Helligkeit natürlich ganz.
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Wird ein Vergleichsfeld nach Fig. 3 als schräg stehender Spiegel
ausgeführt, so wird vorteilhaft die Streifenbreite für die Sektoren in horizontalen,
vertikalen und dazwischenliegenden Richtungen stetig verschieden gewählt, um die
perspektivische Verzeichnung zu berücksichtigen, wenn der Beobachter den unaufgelösten
Bezirk als Kreis sehen will. In diesem Fall gestattet die Photometereinrichtung
z. B. Helligkeiten zu vergleichen, deren Absolutwerte in einem besonders großen
Intervall liegen.
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Um die Einstellgenauigkeit in der Näbe des Maximalradius zu verbessern,
wird das Vergleichs feld vorteilhaft in mehrere aneinandergrenzende, vorzugsweise
in zwei sektorförmige Gebiete geteilt. In einem Teil dieser Gebiete erhält das eine
Sektorsystem gemäß weiterer Verbesserung der Erfindung etwas verminderte Helligkeit,
indem z. B. ein Graufilter eingeschaltet wird, so daß die Grenzen der Bereiche verminderter
Erkennbarkeit in den mit und ohne Graufilter versehenen Teilen zur Übereinstimmung
gebracht werden könr nen. Bei einem vollständigen Stern gemäß Fig. 3 kann man z.
B. vor die untere Hälfte ein für nur eine Lichtquelle wirksames Graufilter einschalten,
während die obere Hälfte die zu vergleichenden Helligkeiten unmittelbar zu beobachten
gestattet. Durch diese Schwächung einer Helligkeit in einem Teil des Gesichtsfeldes
liegt die Einstellung, in der bei einer gleichmäßigen Änderung der Helligkeit der
einen Lichtquelle die größte Ausdehnung der unaufgelösten Innenzone erreicht wird,
für die Teile etwas verschieden. Bei gleichmäßiger Helligkeitssteigerung wird z.B.
der Radius der Mittelzone in der unteren Hälfte noch immer größer, während er in
der oberen Hälfte schon wieder abnimmt. Man kann jetzt sehr genau den Wert bestimmen,
bei dem beide Radien genau einander gleich sind. Die zu vergleichenden Helliglseiten
unterscheiden sich dann nur um einen Wert, der der Wurzel aus dem Schnvächungsverhältn
is des eingeschalteten Graufilters entspricht.
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Es ist aber nicht nötig, diesen Wert genau zu kennen, da es genügt,
ein einziges Mal festzustellen, bei lvelcher Helligkeit der Photometerlampe Gleichheit
der Radien eintritt, wenn sie mit einer bestimmten Normal lampe, z. B. der Hefnerlcerze,
verglichen wird.