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Meßgerät zur Bestimmung der Farbtemperatur von Lichtquellen mit kontinuierlichem
Spektrum Bekanntlich verwendet man zur Messung von Lichtquellen mit kontinuierlichem
Spektrum Brücken- und Kompensationsschaltungen mit Fotoelementen bzw. Fotozellen,
mittels deren z. B. der Blau- und Rotgehalt des Spektrums gemessen und in ein Verhältnis
zueinander gebracht wird. Dieses Verhältnis ist ein Maß für die Farbtemperatur der
Lichtquelle.
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Das Verhältnis kann man entweder an der Stellung eines variablen
Brücken- oder Kompensationswiderstandes für den Brücken- bzw. Kompensationsstrom
Nul4 ablesen.
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Man kann aber auch, um die Brücken- bzw. Kompensationsschaltung abzugleichen,
eine Blendenvorrichtung vor den Fotoelementen anbringen, die entweder mehr das blauselektive
oder mehr das rotselektive Fotoelement abdeckt, wobei dann die Stellung dieser Blende
ein Maß für die Farbtemperatur ist.
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Da bei den bekannten Anordnungen in den Extremstellungen von der
Blende entweder das eine oder das andere Fotoelement ganz abgedeckt wird, in der
Mittelstellung beide zur Hälfte abgedeckt werden, verliert man die Hälfte der Empfind-
lichkeit
der Schaltung, bezogen auf die Flächen der Fotoelemente.
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So ist es beispielsweise bekannt, die Farbtemperatur zu messen mittels
zweier spektral verschiedener halbkreisförmiger Fotoelemente, die aneinanderliegend
eine Kreisfläche bilden, über der eine halbkreisförmige Blende bewegt wird, die
je nach Stellung beide Fotoelemente mehr oder weniger abdeckt, in den Endstellungen
jedoch nur eine von beiden. Der Nachteil besteht darin, daß, abgesehen von den beiden
Endstellungen, die theoretisch der Farbtemperatur o und oo entsprechen und daher
uninteressant sind, stets beide Zellen partiell abgedeckt werden. Der ausnutzbare
Drehwinkel der verstellbaren Blende beträgt hierbei maximal I800.
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Neuere Verfahren vermeiden diesen Nachteil zum Teil dadurch, daß
sie statt der lichtundurchlässigen Blenden lichtteildurchlässige Blenden oder Graufilter
bzw. Graukeile verwenden. Daß hierbei immer noch der Teil der Empfindlichkeit eingebüßt
wird, der der Lichtabsorption der Blende entspricht, ist ersichtlich.
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Es ist z. B. ein Verfahren zur direkten Anzeige der Farbtemperatur
bekannt, wobei zwei spektral verschiedene Fotoelemente durch eine bewegliche, lichtundurchlässige
Blende automatisch so abgedeckt werden, daß die Stellung der Blende ein Maß für
die Farbtemperatur ergibt. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß für die in der
Praxis vorkommende Lichthelligkeit zur Erzielung einer hinreichenden Anzeigegenauigkeit
ein Verstärker erforderlich ist, der die Meßeinrichtung räumlich umfangreich und
außerdem sehr kostspielig macht.
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Es ist weiter eine Anordnung bekannt, bei welcher die Farbtemperatur
mittels zweier Fotoelemente verschiedener spektraler Empfindlichkeit, die durch
eine bewegliche Blende unterschiedlich abdeckbar sind, bestimmt wird. Die Anordnung
und Größe der beiden Fotoelemente und der Blende ist so gewählt, daß in der Mittelstellung
der Blende kein Fotoelement, in allen anderen Stellungen -ausgenommen die Endstellungen
- nur ein Fotoelement teilweise abgedeckt, das andere jedoch dem Lichteinfall völlig
freigegeben ist. Hierdurch ergibt sich die Notwendigkeit zweier Einzelmessungen
für eine Farbtemperaturbestimmung.
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Stellt man bei der Messung der Farbtemperatur einer Lichtquelle eine
Abweichung von der für das verwendete Aufnahmematerial fabrikseitig angegebenen
Farbtemperatur fest, muß ein für die Überbrüd<ung dieses Unterschiedes geeignetes
Lichttransformationsfilter unmittelbar vor dem Objektiv der Kamera angebracht werden.
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Die Auswahl dieses Filters geschieht in der Weise, daß man das Farbtemperaturmeßgerät
auf den Sollwert der Emulsion einstellt und aus dem dem Gerät beigefügten Filtersatz
dasjenige Filter auswählt, welches - vor das Instrument gesetzt -den Zeiger des
Instruments auf die Nullstellung bringt. Dieses Filter - nun vor der Kameraoptik
befestigt - gewährleistet eine farbstichfreie Farbaufnahme.
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Mit der Filterung des Lichts ist stets ein gewisser Lichtverlust
verbunden, der durch die Expositionsdauer bzw. die Blendeneinstellung kompensiert
werden muß. Beim Farbfilm mit seiner geringen Belichtungstoleranz ist die Messung
der Lichtintensität daher besonders wichtig. Für die Messung der Lichtintensität
nach der Filterung des Lichts wäre also außerdem ein Luxmeter erforderlich. Der
Nachteil des obligatorischen Einsatzes zweier Meßinstrumente vor jeder Farbaufnahme
ist offensichtlich.
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Theoretisch wäre es denkbar, eine zeitlich zusammenfallende Farbtemperatur-
und Lichtintensitätsmessung dadurch vorzunehmen, daß man ein Filter solcher Größe
vorsieht, welches gleichzeitig beide Instrumente abdeckt. Dieses Filter würde jedoch
außerhalb der internationalen Größennorm liegen, welche für die Filmkameras allgemein
üblich ist.
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Der Erfindung liegt deshalb der Gedanke zugrunde, ein Meßgerät für
die Farbtemperatur und die Beleuchtungsstärke zu schaffen, bei dem durch eine entsprechende
Anordnung der Fotoelemente für die Farbtemperaturmessung und der Blende die den
Fotoelementen entsprechende Empfindlichkeit voll ausgenutzt ist und bei dem die
Blende gleichzeitig als Fotoelement für die Luxmessung ausgebildet ist. Dies geschieht
erfindungsgemäß dadurch, daß in an sich bekannter Weise in einer parallelen Ebene
zu zwei rot- bzw. blauselektiven Fotoelementen eine lichtundurchlässige Blende,
deren Stellung ein Maß für die Farbtemperatur ist, und daß in an sich bekannter
Weise die Anordnung und Größe dieser beiden Fotoelemente sowie der Blende so gewählt
ist, daß in der Mittelstellung der Blende kein Fotoelement, in allen anderen Stellungen
- ausgenommen die Endstellungen - nur ein Fotoelement teilweise abgedeckt, das andere
jedoch dem Lichteinfall völlig freigegeben ist, und weiter dadurch gekennzeichnet,
daß die Blende auf ihrer Oberfläche gleichzeitig als Fotoelement für die Messung
der Beleuchtungsstärke ausgebildet ist.
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Hieraus ergeben sich folgende Vorteile: I. Der bei der Bestimmung
des Korrekturfilters zwangläufig eintretende Lichtverlust wird automatisch und gleichzeitig
auf der Lichtintensitätsskala angezeigt, da das Korrekturfilter sowohl die der Farbtemperaturmessung
dienenden Fotoelemente als auch das für die Lichtintensitätsmessung bestimmte Fotoelement
abdeckt.
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2. Beide Messungen finden zwangläufig an genau derselben Stelle statt,
so daß Meßungenauigkeiten, die sich aus unterschiedlichen Entfernungen bzw.
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Lichteinfallswinkeln von zwei getrennten Instrumenten ergeben, ausgeschaltet
werden.
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3. Beide Messungen geschehen in einem Meßvorgang; die Zeitersparnis
ist offensichtlich, besonders bei wiederholt eintretendem Szenenv;echsel und sich
daraus ergebenden Beleuchtungsveränderungen.
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Abb. I zeigt ein Beispiel für eine solche Anordnung. Auf einer Kreisfläche
sind hierbei in zwei Sektoren nebeneinander das blauselektive Foto-
element
I und das rotselektive Fotoelement 2 untergebracht. Der Öffnungswinkel der beiden
Sektoren beträgt bei jedem etwa I20°, so daß ein Sektor von etwa I20° freibleibt.
Vor diesem befindet sich in seiner Mittelstellung die Blende 3, so daß weder das
blauselektive noch das rotselektive Fotoelement abgedeckt wird. Weicht nun die Lichtfarbe
bzw. die Farbtemperatur der Lichtquelle mit kontinuierlichem Spektrum gegenüber
diesem Mittelwert nach dem langwelligen (roten) Teil des Spektrums ab, dann muß
durch die Blende ein Teil des rotselektiven Fotoelementes abgedeckt werden, um die
Brücken- bzw. Kompensationsschaltung abzugleichen. Für eine Abweichung nach dem
kurzwelligen (blauen) Teil des Spektrums muß ein Teil des blauselektiven Fotoelementes
abgedeckt werden.
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Dabei kann man auch umgekehrt die Blende stehend und die Fotoelemente
beweglich anordnen.
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Mit der Blende 3 ist ein Zeiger 4 gekuppelt, der sich über einer
Skala 5 bewegt. Diese kann unmittelbar in Kelvingrad geeicht werden. Im gezeichneten
Fall beträgt der winkelmäßige Bereich der Skala 2400, wobei links die Farbtemperatur
des kurzwelligen Spektrums, rechts die Farbtemperatur des langwelligen Spektrums
ablesbar ist.
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In den meisten Fällen ist es praktischer, die Skala selbst mit der
Blende zu kuppeln und den Zeiger fest anzubringen. Selbstverständlich kann man auch
statt der kreisförmigen Anordnung eine rechteckige Anordnung, wie sie in Abb. 2
gezeichnet ist, wählen. Die Wirkungsweise ist analog und braucht deshalb nicht näher
erläutert zu werden.
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Der mit der Blende 7 verbundene Zeiger g spielt über der Skala 10.
Die Fotoelemente sind mit 6 und 8 bezeichnet.
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Um die Auflösung des Meßgerätes zu vergrößern, d. h. die Fehler zu
verkleinern, die durch Ungleichmäßigkeiten in der Ausleuchtung des Fotoelementes
entstehen und das Meßergebnis fälschen können, da die wichtigste Voraussetzung dieser
Methode eine gleichmäßige Ausleuchtung der Fotoelemente ist, kann man mehrere blauselektive
und rotselektive Fotoelementpaare II, 12 und dementsprechend genau so viele miteinander
gekuppelte Blenden I3 benutzen, die man nach Abb. 3 anordnen kann, wobei durch die
Blendeneinstellungen die gleiche Abdeckwirkung bei allen Fotoelementen ausgelöst
wird.
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Der Zeiger ist mit I4, die Skala mit I5 bezeichnet.
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Jeder entstehendeAnzeigefehler wird durch diese Anordnung um einen
Faktor vermindert, der der Anzahl der Blenden entspricht.
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Um dem Erfordernis der gleichzeitigen Messung der Beleuchtungsstärke
in Lux nachzukommen, wird die bewegliche Blende 3, 7 oder I3 als Fotoelement ausgebildet
und ein empfindliches Galvanometer als Anzeigegerät verwendet.
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Es wird bei dieser Kombination der Farbtemperaturmessung mit der
Luxmessung ein Instrument mit zwei Skalen und zwei Systemen verwendet, wobei man
zweckmäßigerweise das Nullinstrument für die Farbtemperaturmesssung I6 gemäß Abb.
4 nach oben, also nach der der Farbtemperaturskala zugeordneten Seite legt, während
sich das Instrument für die Luxmessung I7 an der unteren Seite, d. h. in der normal
üblichen Lage, befindet.
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Um eine annähernd gleichmäßige Empfindlichkeit der Farbtemperaturmessung
zu erzielen und Fehler durch Intensitätsänderungen zu vermindern, kann man mit dem
Bereichsumschalter der Luxmessung eine entsprechende Empfindlichkeitsumschaltung
für die Farbtemperaturmessung kuppeln.