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Die Erfindung bezieht sich auf ein Lichtmeßgerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Um von einem fotografischen Farbnegativ oder -positiv beispielsweise ein Papierbild herzustellen, ist es vorteilhaft, an der Stelle des vom Objektiv des Vergrößerungsapparates projizierten Bildes, welche nach dem Vergrößerungsprozeß eine bestimmte Farbe haben soll, die Farbverteilung und die Helligkeit zu messen. Dazu bedient man sich einer Lichtleiter-Abtastsonde, welche das einfallende Licht von der auszumessenden Stelle auf einen in einem Meßgerät befindlichen Lichtempfänger überträgt. Die Lichtleiter-Abtastsonde ist im allgemeinen so konstruiert, daß die auszumessende Stelle durch eine kleine Lochblende begrenzt ist. Unter dieser Lochblende befindet sich ein Prisma oder ein Spiegel, welches bzw. welcher das Licht um 90° umlenkt und auf die Eintrittsöffnung des Lichtleitkabels wirft. Da das ganze Licht, welches auf die Lochblende auftrifft, nur dann parallaxenfrei bzw. zentrisch in die Eintrittsöffnung des Lichtleitkabels gelangen kann, wenn die Lochblende genau in der optischen Achse des Vergrößerungsobjektivs liegt, was in der Praxis fast nie der Fall ist, weil die auszumessende Stelle irgendwo im projizierten Bild liegen kann, verwendet man bisher Sonden, welche so auf das Vergrößerungsobjektiv ausgerichtet werden können, daß die Lochblende immer senkrecht zum Bildwinkel der auszumessenden Bildteile liegt. Man nennt diese Sonden "Sonden mit Cosinus-Korrektur". Um die Lochblende für jede beliebige Meßstelle der Projektionsebene senkrecht zum Lichteintritt zu stellen, müssen diese Sonden erstens parallel zur Projektionsebene des Objektivs gedreht und zweitens in dieser Stellung verkippt werden können bzw. muß in einer anderen Ausführung die ganze Sonde kardanisch einstellbar sein, um auch nach der Umlenkung durch Prisma oder Spiegel das Meßlicht senkrecht in die Eintrittsöffnung des Lichtleitkabels eintreten zu lassen.
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Um beurteilen zu können, ob die beste Ausrichtung erreicht ist, muß dabei ständig das im Meßgerät eingebaute Meßinstrument auf Maximalausschlag beobachtet werden. Dieses Verfahren ist äußerst zeitraubend und ungenau, da nicht gewährleistet ist, daß sich nach der Ausrichtung die Lochblende noch an der vorher gewollten Stelle befindet. Darüber hinaus wird durch die sog. "Sonden mit Cosinus-Korrektur" mathematisch exakt ein Cosinus-Fehler eingeschleppt. Dies liegt daran, weil ein Lichtstrahlenbündel, welches bei Messungen außerhalb der optischen Achse des Vergrößerungsobjektivs durch eine senkrecht zum Strahlenbündel ausgerichtete Lochblende hindurchtritt, in der Projektionsebene eine Ellipse ergibt, deren Fläche so groß wird wie die Kreisfläche der Lochblende geteilt durch den Cosinus des zugehörigen Bildwinkels.
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Man mißt also keine solche Beleuchtungsstärke aus, die in der Projektionsebene einer immer gleich großen, kreisförmigen Meßfläche entspricht, sondern diejenige Beleuchtungsstärke, die je nach dem Bildwinkel unter dem auf einer entsprechend größeren, elliptischen Fläche der Projektionsebene gemessen wird, deren Beleuchtungsstärke kleiner ist als die der Lochblenden-Kreisfläche der durch Verkippen senkrecht zum entsprechenden Bildwinkel ausgerichteten Sonde, so daß das Meßergebnis einen zu hohen Meßwert vortäuscht.
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Die Ausrichtung der Meßsonde auf das Objektiv ist aber bei den bisher bekannten Sonden auch vor allem deshalb nötig, weil die Lichtleitkabel nur dann eine gleichförmige Abstrahlung an ihrem Austrittsende zeigen, wenn sie an der Eintrittsseite senkrecht beleuchtet werden. Bei schrägem Lichteinfall wird das Licht am Austrittsende so abgestrahlt, daß sich als räumliche Abstrahlungsfigur eine Art Hohlkegel ergibt (vgl. US-PS 39 81 590).
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Weiterhin geht bei schrägem Lichteinfall winkelabhängig mehr oder weniger Licht verloren. Der winkelabhängige Lichtverlust und die Form der Abstrahlungsfigur sind von der Art der verwendeten Glasfasern abhängig, d. h. im wesentlichen von ihrem Aperturwinkel.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, bei einem Lichtmeßgerät der eingangs genannten Art, den Winkelfehler des Lichtleiters zu kompensieren und den Cosinus-Fehler zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 genannten Maßnahmen gelöst.
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Durch das erfindungsgemäße Meßgerät ist es möglich, den Winkelfehler des Lichtleiters bei schräg einfallendem Licht zu kompensieren, ohne daß die Lichtabtastsonde verdreht oder gekippt werden muß. Dies bedingt mindestens 50% Zeitersparnis für den gesamten Meßvorgang. Da keine sog. "Cosinus-Korrektus" durchgeführt werden muß, wird auch nicht der dadurch bedingte Meßfehler in die Messung mit eingeschleppt.
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Zur Verbesserung der Messung ist es vorteilhaft, eine asphärische Linse zwischen dem Austrittsende des Lichtleiters und der Maske anzuordnen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, daß zwischen der Maske und dem Lichtempfänger ein sammelndes optisches System angeordnet ist.
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Die in den Unteransprüchen angesprochene Optik dient dazu, das Licht ohne Abbildungsverluste auf die im allgemeinen relativ kleine, lichtempfindliche Fläche des Lichtempfängers zu bringen. Bei Verwendung von großflächigen Lichtempfängern kann das ganze Linsensystem mit Ausnahme der Maske weggelassen werden. Es müssen dabei die geometrischen Verhältnisse nur so sein, daß das gesamte, durch die Maske mehr oder weniger abgeschwächte Licht auf den Lichtempfänger gelangt.
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Neben den beiden extremen Varianten sind viele Anordnungen möglich. Die Form der Kompensationsmaske hängt von der Art der verwendeten Glasfasern, dem gewünschten maximalen Meßwinkel und dem Abstand zwischen Lichtleitkabel und Kompensationsmaske ab. Das aufgebrachte Maskenmuster kann lichtundurchlässig oder lichtteildurchlässig sein. Es kann aber auch die Maske oder das Maskenmuster einen Dichtegradienten aufweisen, darüber hinaus sind Mehrfachblenden, konzentrische Blenden, Lochblenen, deren Öffnungen zwischen Mitte und Rand der gleichen Funktion unterliegen, oder Kombinationen aus den bisher geschilderten Ausführungsformen möglich. Aus der GB-PS 14 11 540 ist es bekannt, bei einem Lichtmeßgerät mit Lichtleiter eine Maske vorzusehen.
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Die Erfindung ist in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung in einer Ausführungsform erläutert.
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Fig. 1 stellt eine Übersicht dar, wobei ein Lichtmeßgerät gemäß der Erfindung bei Anwendung mit einem Vergrößerungsapparat gezeigt wird.
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Fig. 2 zeigt die Lichtabtastsonde im Querschnitt mit Lichtleiter und optischem Linsenübertragungssystem bis zu dem Lichtempfänger, der vorzugsweise als Multiplier ausgebildet ist.
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Fig. 3 zeigt die zonare Maske in drei Ausführungsformen a, b und c.
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Von der Lichtquelle im Lampenhaus 1 wird das in der Bildbühne 2 befindliche Negativ durch das Kopierlicht beleuchtet und über ein Objektiv 3 auf der Projektionsebene (Papierbild) abgebildet. Kondensor und variable Filtermöglichkeit des Kopierlichtes für Farbkopien, die üblicherweise im Vergrößerungsapparat eingebaut sind, wurden einfachheitshalber in der Zeichnung nicht dargestellt. In der Projektionsebene 4 befindet sich die Lichtabtastsonde (Meßsonde) 5, die über das Lichtleitkabel 6 vorzugsweise steckbar mit dem Meßgerät 7 verbunden ist.
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Die Seele des Lichtleitkabels 6 ist das Faserbündel 8, welches durch eine weiche Umlenkung innerhalb der Meßsonde 5 senkrecht nach oben zu ihrer Oberfläche geführt wird und dort die Eintrittsöffnung 9, welche der eingangs beschriebenen Lochblende entspricht bildet. Am Austrittsende des Lichtleitkabels, welches sich bereits innerhalb des Meßgerätes 7 befindet, wird das austretende Meßlicht durch ein Linsenübertragungssystem 10 über einen Farbfilterwechsler 11 auf die lichtempfindliche Schicht des Lichtempfängers 12, der vorzugsweise als Multiplier ausgebildet ist, geleitet. Das Linsenübertragungssystem 10 kann verschiedenartig ausgeführt sein; in der Fig. 2 ist es in dreilinsiger Anordnung dargestellt, wobei die erste Linse 13, die unmittelbar mit nur geringem Abstand am Austrittsende des Faserbündels angeordnet ist, als Feldlinse wirkt und vorzugsweise als Asphäre ausgebildet ist; zwei weitere Sammellinsen 14 und 15 übertragen das Meßlicht dann über den Farbfilterwechsler 11 auf den Lichtempfänger 12 . Zwischen der Feldlinse 13 und der Sammellinse 14 befindet sich die Maske 16, eine zonar unterschiedlich lichtabschwächend ausgebildete Blendenscheibe. Wie eingangs erläutert, hat ein faseroptischer Lichtleiter die unangenehme Eigenschaft, bei schräg einfallendem Licht an seinem Lichtaustrittsende eine Abstrahlfigur zu bilden, die einem hohlkegelförmigen Gebilde entspricht, wobei mit zunehmender Größe des Einfallwinkels auf Kosten der Mitte immer mehr Licht auf die Randzone fällt. Da diese Lichtverteilung am Faserbündel-Austrittsende zwischen Mittel- und Randzone in einer bestimmten Funktion zur Größe des Eintrittswinkels an der Eintrittsöffnung 9 des Faserbündels 8 verläuft, muß die Maske 16 eine dieser Voraussetzung entsprechende, von der Mitte zum Rand verlaufende Lichtschwächung erzeugen, um keine Meßdifferenz zwischen einer Messung in der Bildmitte der Projektionsebene 4 und jedem in der Projektionsebene beliebig auszumessenden Bildwinkel zu erhalten. Da die Lichtverteilung am Austrittsende des Faserbündels wesentlich von der Art der Lichtleitfaser, d. h. von deren übertragbaren Aperturbedingungen abhängt, muß der Parameter der abschwächenden Wirkung der Maske 16 zu der Apertur der verwendeten Lichtleitfaser passend ermittelt werden. Infolgedessen darf die einmal ermittelte Paarung von Lichtleiter und Maske nicht getrennt werden, indem beispielsweise der Lichtleiter durch einen solchen mit anderer Apertur ersetzt wird.
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Der zonar abschwächende Parameter der Maske 16 kann durch verschiedene Maßnahmen erzeugt werden. In Fig. 3a, b und c sind drei Ausführungsbeispiele gezeigt, wie eine solche zonar abschwächende Maske gestaltet sein kann. Fig. 3a zeigt die Maske mit konzentrischem Ring bzw. konzentrischen Ringen 17 als Maskenmuster, wobei die Randzone auf Kosten der Mitte mehr Licht durchläßt. Fig. 3b zeigt die Maske mit beispielsweise sternförmigem Maskenmuster 18, das den gleichen Zweck erfüllt. In Fig. 3c ist die Maske 16 als zirkular verlaufender Filter gezeigt, dessen Abschwächung nach dem Rand hin einer zur Fasertype passenden Funktion entspricht.