DE3034544A1

DE3034544A1 - Geraet zur beruehrungslosen, numerischen bewertung der farbe oder einer farbveraenderung eiens gegenstandes

Info

Publication number: DE3034544A1
Application number: DE19803034544
Authority: DE
Inventors: Gilbert Aulnay-sous-Bois Gras; Jean-Luc Montfermeil Leveque
Original assignee: LOreal SA
Current assignee: LOreal SA
Priority date: 1979-09-13
Filing date: 1980-09-12
Publication date: 1981-04-02
Also published as: DE3034544C2; GB2059054A; GB2059054B; FR2465213A1; FR2465213B1; US4616933A

Description

PATENTANWÄLTE J. REITSTÖTTER W. KINZEBACH

PROP. DR. DR. DIPL. ING. DR. PHIL·. DIPL. CHEM.

W. BUNTE (1958-1976) K. P. HÖLLER

DR. ING. DR. RER. NAT. DIPL. CHEM.

TELEFON: (O8B) 3T QB TELEX: B216208 ISAR D

BAUKRSTRASSB 22, 8000 MÜNCHEN

München, 12.September 1980 M/21 208 M/21 209

L¹OREAL 14, rue Royale

75008 Paris / Frankreich

Gerät zur berührungslosen, numerischen Bewertung der Farbe oder einer Farbveränderung eines Gegenstandes

["OSTANSCIIHIIT: 1'(1-.Tr-ACH 7HO, OMOI)C) .MC¹NCIIKN

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Die Erfindung betrifft ein Gerät zur berührungslosen, numerischen Bewertung der Farbe oder einer Farbveränderung eines Gegenstandes.

Bekanntlich ist es oft wünschenswert, eine numerische Bewertung einer Farbe oder einer Farbveränderung eines Gegenstandes vornehmen zu können. Die Beobachtung eines Gegenstandes mit dem menschlichen Auge ermöglicht aber üblicherweise nur eine qualitative Bewertung, Diese hat zwei Nachteile: einerseits wenn der Beobachter die qualitative Bewertung in eine quantitative Bewertung umwandelt, ist die numerische Bewertung im wesentlichen abhängig vom Beobachter, und andererseits kann das menschliche Auge .nur schwer eine Aussage machen, die genau dem Zustand einer kleinen Zone entspricht, ohne von den Farben, welche die beobachtete Zone umgeben, beeinflußt zu sein. Notwendigerweise wird die Umgebung immer in Betracht gezogen, derart daß die Ergebnisse der qualitativen Beobachtung zum Großteil von den Kontrasten, die von den benachbarten Flächen geliefert werden, abhängen. Besonders wesentlich ist diese Erscheinung, wenn man beispielsweise den Zustand der Röte der Haut, besonders nach einer Sonnenbestrahlung* untersucht. Die Beobachtung ist nicht nur allein von der Beleuchtungsintensität beeinflußt, sondern gleicherweise durch die Grundfarbe der bestrahlten Haut und durch den Kontrast zwischen der normalen und geröteten Haut.

Wenn man über ein Gerät zur numerischen Bewertung der Farbe eines Gegenstandes verfügt,ist es andererseits bekanntlich sehr wünschenswert, daß dieses Gerät funktionsfähig sei ohne daß es notwendig ist, es auf die zu untersuchende Stelle des Gegenstandes aufzulegen. Tatsächlich befinden sich verschiedene Gegenstände in Bewegung oder sind heiß oder radioaktiv und

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dürfen deshalb nicht mit dem Gerät in Berührung kommen. Andere Gegenstände ändern ihre Farbe, wenn sie einem Druck unterworfen werden. Dieses ist beispielsweise bei bestrahlter Haut der Fall, da ein auf sie ausgeübter Druck ein Bleichwerden bedingt, verursacht durch das Zusammenziehen der Kapillaren. Dieses ist auch der Fall bei den flüssigen Kristallen, die ihre Farbe in Abhängigkeit von dem auf sie ausgeübten Druck ändern.

Im Stand der Technik jedoch wird zur numerischen Bewertung einer Farbe der Gegenstand nacheinander mit Lichtstrahlen verschiedener Wellenlängen beleuchtet und das vom Gegenstand durch Reflexion' und Diffusion zurückgeworfene Licht jeweils gemessen. Diese Arbeitsweise macht aber im wesentlichen einen genau bestimmten Abstand zwischen dem Meßgerät und dem zu untersuchenden Gegenstand notwendig derart, daß z.B. bei weichen Materialien diese unter eine Glasplatte gelegt werden müssen. Dadurch wird auf den zu untersuchenden Gegenstand ein Druck ausgeübt, der obwohl nur schwach doch nicht Null ist und also diese Methode für Materialien, die ihre Farbe in Abhängigkeit von Druck ändern oder sich in Bewegung befinden, heiß oder radio aktiv sind, nicht geeignet ist. Darüber hinaus liefern bekannte Geräte Meßwerte, die von der Beleuchtung der Umgebung des gemessenen Gegenstandes abhängig sind. Die Anwendung pulsierender Lichtquellen ist ausgeschlossen, da zur Messung eine ausreichende Menge an reflektiertem und diffundiertem Licht erhalten werden muß, weshalb die Verwendung einer starken Lichtquelle erforderlich ist. Es gibt also bisher kein Gerät zur einfachen und reproduzierbaren berührungslosen, numerischen Bewertung einer Färbe oder einer Farbveränderung eines Gegenstandes.

Aufgabe der Erfindung ist es ein Gerät zur berührungslosen, numerischen Bewertung einer Farbe oder einer Farbveränderung eines Gegenstandes zu schaffen. Das Gerät ermöglicht es nicht, ein numerisches Maß, das einer Farbe entspricht, zu erhalten, aber es gewährleistet eine numerische Bewertung einer Färb:

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oder einer Farbveränderung. Mit solch einem Gerät kann man
beispielsweise den Einfluß von gefäßverengenden Mitteln untersuchen, indem man das Erbleichen einer menschlichen Haut prüft. Man kann auch die Bedeutung eines Ausschlages auf der Hautfläche prüfen, indem man die auf dieser Fläche durchgeführte Messung mit einer entsprechenden Messung auf einer normalen Hautfläche vergleicht. Man kann auch auf eine gerötete Haut Druck ausüben, wobei sich die Kapillaren schließen und die
entsprechende Hautzone erbleicht, dann den Druck nachlassen und die Kinetik der Rückkehr der Haut zu ihrer ursprünglichen Farbe untersuchen. Das erfindungsgemäße Gerat findet also eine große Anzahl von Anwendungen, obgleich seine Verwirklichung außerordentlich einfach ist.

Das Prinzip des erfindungsgemäßen Gerätes ist das Aussenden einer Lichtemission auf den zu untersuchenden Gegenstand,
das Empfangen des vom Gegenstand zurückgeworfenen Lichtes
und die Bewertung des Maximums des empfangenen Lichts, während man die rezeptierende Oberfläche dem Gegenstand nähert, der von der Lichtemission bestrahlt wird. Nachdem die emittierenden und rezeptierenden Flächen die Enden einer Faseroptik sind, durchläuft die Intensität des vom Gegenstand zurückgeworfenen Lichtes im allgemeinen ein Maximum, wenn man die zwei Flächen gleichzeitig dem Gegenstand nähert. Die diesem Maximum entsprechende Entfernung hängt nur von der Geometrie des Empfängersystems ab und wenn man also das Maximum bewertet, wird die Messung des zurückgeworfenen Lichtes immer bei gleicher Entfernung vom Gegenstand erfolgen. Auf diese Weise werden die von den Geräten des Standes der Technik bedingten Einschränkungen ausgeräumt.

Die Messung hat eine spektrale Empfindlichkeit, die der
Empfindlichkeit des menschlichen Auges entspricht. Es ist
möglich, Korrelationen zwischen den durchgeführten Messungen und den direkten visuellen Beobachtungen herzustellen. Wenn

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das verwendete Filter eine Lichteniission gestattet, deren Wellenlänge der Farbe eines Gegenstandes entspricht, wird der Gegenstand eine maximale Menge Licht zum Rezeptor zurückschicken. Im Gegensatz dazu wird mit steigendem Unterschied der Farbe des Gegenstandes von der mittleren Wellenlänge der verwendeten Lichtemission die vom Gegenstand zurückgeworfene Lichtmenge geringer. Man sieht al so, daß die durch den Photo-Rezeptor gelieferte Intensität des Maximalempfanges im wesentlichen abhängig von der Farbe des Gegenstandes für eine Lichtemission mit gegebenen spektralen Eigenschaften ist. Das Maß der Intensität des Maximums gibt demzufolge eine Bewertung der Farbe des Gegenstandes bei den gegebenen Lichtbestrahlungsbedingungen. Wenn man mit der gleichen Lichtemission zwei Zonen mit verschiedenen Farben desselben Gegenstandes und die gleiche Zone des Gegenstandes nach Veränderung seiner Farbe untersucht und die Ergebnisse der zwei Messungen vergleicht,so erhält man eine Bewertung der Veränderung der Farbe des Gegenstandes, die fast unabhängig von der verwendeten Lichtemission ist.

Gegenstand der Erfindung ist also ein Gerät zur berührungslosen, numerischen Bewertung der Farbe oder einer Farbveränderung eines Gegenstandes, enthaltend erstens eine Lichtquelle, die den Gegenstand bestrahlt und einen Photo-Rezeptor, der das vom Gegenstand reflektierte Licht aufnimmt und der zwecks Erhalt der gewünschten Bewertung im wesentlichen senkrecht zum Gegenstand verschoben wird, und zweitens eine Anzeigevorrichtung, die einen Meßwert übermittelt, der der erzielten Bewertung entspricht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das vom Gegenstand zurückgeworfene Licht mit Hilfe einer bündelnden Faseroptik, deren Ende im Verhältnis zum Gegenstand bewegt wird, zu einem Photo-Rezeptor gelenkt wird und die Lichtquelle ihre Strahlung mittels einer emittieren-

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den. Faseroptik aussendet, wobei die bündelnde und emittierende Faseroptik in ihren. Bewegungen solidarisch sind und eine Detektorschaltungden Maximalwert eines Signals des Photo-, Rezeptors.» der während· der Verschiebung des Endes, der bündeln den Faseroptik angezeigt wurde, feststellt und eine entsprechende Information an die Anzeigevorrichtung: weiterleitet.

Gemäß einer bevorzugten Ausf ührurtgsweise:

- sind die emittierende und bündelnde Faseroptik gleichachsig und befinden, sich ihre Enden, in derselben Ebene, die im wesentlichen parallel zum Segenstand ist» wobei die'Enden dem Gegenstandim wesentlichen senkrecht nähergebracht werden können, um die gewünschte Bewertung durchzuführen;

- empfängt der Rezeptor vom Gegenstand zurückgeworfenes Licht, das durch; ein . optisches Filter filtriert wurde, wobei die Wellenlängen verteilt sind um eine mittlere Wellenlänge ähnlich der Wellenlänge, die der normalen nicht veränderten Farbe des Gegenstandes entspricht;

- kann man auch eine Lichtquelle vorsehen, die ein optisches Filter enthält, welches Licht emittiert, dessen Spektralverteilung ähnlich jener ist, die der Empfindlichkeit des menschlichen Auges entspricht;

-enthält die Detektorschaltung einen Spitzenwertdetektor, der einen Analogspeicher darstellt,

- ist der Spitzenwertdetektor mit dem'Eingang eines Analog/Digital und Digital/Analog-Umformers verbunden, dessen Ausgang die Anzeigevorrichtung versorgt;

- weist die Anzeigevorrichtung ein Voltmeter auf;

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- wird die, zu der vom Spitzenwertdetektor gelieferten Anzeige proportionale Anzeige, wobei der Proportionalitätskoeffizient kleiner als t ist, in einer Vergleichsvorrichtung mit der vom Lichtempfänger erhaltenen Anzeige verglichen, wobei im Augenblick der Übereinstimmung der zwei verglichenen Anzeigen, die Zurückstellung des Umformers auf Null, sowie der Beginn einer ersten Verzögerung, an deren Ende eine Zurückstellung auf Null des Spitzendetektors erfolgt, und der Beginn einer zweiten Verzögerung, an deren Ende eine Zurückstellung auf Null der Anzeigevorrichtung erfolgt, stattfindet.

Das erfindungsgemäße Gerät hat den Vorteil einer außerordentlich einfachen Handhabung, da es ausreicht, das Ende der emittierenden und bündelnden Faseroptik bis zur Berührung oder bis in die unmittelbare Nähe des zu beobachtenden Gegenstandes, falls die Berührung verhindert werden soll, zu bringen. Auf jeden Fall erfolgt unabhängig, von der Frage, ob eine Berührung stattfindet, die Messung vor dieser Berührung, und verhindert dadurch eine BeeinfTußung der Messung durch eventuelle störende Wirkungen infolge der Berührung der Faseroptik mit dem Gegenstand. Das Meßergebnis wird numerisch auf einem digitalen Voltmeter angezeigt, das nach einer bestimmten Anzeigezeit sich automatisch auf Null zurückstellt, und auf diese Weise in einer außerordentlich kurzen Zeit die Durchführung einer großen Anzahl von Messungen ermöglicht. Außerdem ist zu bemerken, daß die durchgeführte Messung sich .nur auf eine sehr begrenzte Zone des zu untersuchenden Gegenstandes bezieht und vollständig unabhängig von den Färbungen der benachbarten Zonen des Gegenstandes ist. Dadurch wird die Einbeziehung der gegebenen kolorimetrischen Bedingungen der Umgebung der zu untersuchenden Zone, wie sie vom menschlichen Auge vorgenommen wird,verhindert. Das erfindungsgemäße Gerät gibt eine Bewertung der Farbe für eine bestimmte filtrierte Lichtemission. Allerdings wird der numerische Wert verändert, wenn man die

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spektralen Merkmale der Lichtemission oder der Lichtfiltrierung ändert. Im Gegensatz dazu sind die mit dem erfindungsgemäßen Gerät erzielten Ergebnisse weitgehend von der Lichtemission unabhängig, wenn man eine Veränderung der Farbe untersucht, d.h. wenn man eine Messung auf einer Zone des Gegenstandes durchführt und man diese mit einer analogen Messung, die auf demselben Gegenstand mit derselben Lichtemission durchgeführt wurde, entweder auf einem verschiedenen oder auf dem gleichen Punkt nach Veränderung der Farbe der beobachteten Zone , vergleicht.

Wenn das erfindungsgemäße Gerät zur Untersuchung der Haut benutzt wird, bevorzugt man die Verwendung eines optischen Filters, welches das Intensitätsmaximum im Gelben gibt und dessen Gesamtheit sich im sichtbaren Spektrum befindet. Unter diesen Bedingungen spricht das Gerät am besten bei der Untersuchung eines gelben Gegenstandes an und die Untersuchung einer normalen Haut ermöglicht ungefähr 70 bis 80 % der maximalen Auswertung zu erhalten. Untersucht man hingegen die Erytheme der Haut, kann man feststellen, daß mit steigender Rötung der Haut der erhaltene numerische Wert geringer wird. Für ein wichtiges Erythem beträgt der Rezeptionspegel des Empfängers ungefähr 10 bis 20 % der maximalen Leistung des Empfängers.

Zum besseren Verständnis der Erfindung folgt eine beispielhafte und erläuternde und nicht begrenzende Beschreibung einer Ausführungsweise, die in der beigelegten Zeichnung dargestellt ist.

Es zeigen:

Figur. 1 die Kurven, welche die Intensität des vom Gegenstand zurückgeworfenen Lichtes L darstellen, das vom Photo-Rezeptor aufgefangen wird, für eine gegebene Lichtemission, in

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Abhängigkeit vonder Entfernung D zwischen dem Gegenstand und dem Ende der emittierenden und bündelnden Faseroptiken, die im erfindungsgemäßen Gerät verwendet werden. Jede dieser Kurven entspricht einer verschiedenen Farbe des zu untersuchenden Gegenstandes;

Figur 2 die Spektral verteilung, die mittels des optischen Filters erhalten wurde, welches vor dem Lichtrezeptor des Gerätes, wie in diesem Beispiel beschrieben, angeordnet ist;

Figur 3 das synoptische Schema des elektronischen Kreises. Es ermöglicht das vom Photo-Rezeptor des erfindungsgemäßen Gerätes erhaltene Signal zu verarbeiten;

Figur 4 die zeitliche Entwicklung der Signale in den verschiedenen Punkten des synoptischen Schemas gemäß Figur 3.

In der Zeichnung bedeutet 1 das emittierende-rezeptierende Element des erfindungsgemäßen Gerätes. Es enthält eine Beleuchtungslampe, die eine weiße Lichtemission ermöglicht und ein optisches Filter, dessen Spektralmerkmale in der Kurve von Figur 2 wiedergegeben sind. Der Lichtstrahl wird durch eine emittierende Faseroptik geschickt, die an ihrem Ende die Hülse einer zweiten Faseroptik bildet, die mit der ersten koaxial ist. Die zwei koaxialen Faseroptiken haben ein gemeinsames Ende, wobei die zweite als bündelnde Faseroptik dient, mit der Bestimmung, den Lichtfluß aufzunehmen, der vom Gegenstand, welcher dem einfallenden Lichtfluß ausgesetzt ist, der von der emittierenden Faseroptik herrührt, zurückgesandt wird. Die zweite Faseroptik oder bündelnde Faseroptik ist mit einem Phototransistor verbunden, der den Photo-Rezeptor des erfindungsgemäßen Gerätes darstellt. Das emittierenderezeptierende Element 1 wird nicht mit weiteren Details be-

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schrieben, weil es durch die US-Firma SKAN-A-MATlC unter dem Kennzeichen S 35203 in den Handel gebracht wird. Es ist mit dem verwendeten optischen Filter versehen.

Infolge der Geometrie der Faseroptiken·durchläuft das. Licht, welches durch die emittiere.ntie periphere Faser ausgesandt ,-wird, und vom, Gegenstand zurückgeschiekt wird, die.bündelnde Faseroptik nur unter bestimmten Winkelbedingungen, nämlich wenn die vom Photo-Transistor der mit der bündelnden Faser verbunden ist:, festgestellte Lichtintensität ein Maximum durchläuft, wenn das gemeinsame Ende der emittierenden und bündelnden Faseroptiken sich in einer Entfernung D vom zu untersuchenden.Gegenstand befindet. Figur 2 zeigt die. Form der Kurven, welche die vom Photo-Rezeptor festgestellte Lichtintensität L in Abhängigkeit der Entfernung.D zwischen der vorderen Oberfläche der Faseroptik in Bezug auf den Gegenstand darstellen. Die Entfernung D, die einem Maximal empfang entspricht, ist immer die gleiche für ein gegebenes emittierendes-rezeptierendes Element 1. Die verschiedenen in Figur 2 dargestellten Kurven zeigen die Lichtintensitäten, die vom Phototransistor gemäß der Farbe des Gegenstandes empfangen wurden. Der Gegenstand befindet sich gegenüber dem emittierenden-rezeptierenden Element. Wenn dieser Gegenstand eine Farbe hat, deren Wellenlänge dem Maximum der spektralen Verteilung des gewählten Filters entspricht, wird die Lichtintensität, die durch den Phototransistor aufgenommen wird, maximal sein, was der Kurve 2 entspricht. Dazu im Gegensatz wird die Lichtintensität, welche durch den Phototransistor aufgenommen wird, umso kleiner sein, je verschiedener die Farbe des Gegenstandes von der dominierenden Farbe des Filters ist. Die Kurven 3, 4 und 5 zeigen die Lichtrezeptionsebenen für orange, rot-orange und rote Gegenstände, während die Kurve 2 einem gelben Gegenstand entspricht, wobei das Filter auf gelb zentriert ist wie aus Figur 2 ersichtlich. Der Wert des Maxi mas der Kurven 2, 3, 4 und 5 stellt demzufolge eine Bewertung

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der Färbe des Gegenstandes dar, der sich gegenüber den Enden der koaxialen Faseroptiken befindet. Selbstverständlich sind die numerischen Werte, die diesen Maxima entsprechen, im wesentlichen von der Natur des Filters abhängig, der zur Bestimmung verwendet wurde. Wenn sich jedoch die Farbe desselben Gegenstandes verändert und man dasselbe Gerät zur Messung verwendet, wird der Vergleich der Ergebnisse der zwei Messungen.eine Bewertung der Farbveränderung ergeben, die viel weniger von der Natur der verwendeten Lichtquelle abhängt.

Zum Ausführen der Messung ist es ausreichend, das Ende der koaxial&n Faseroptiken dem Gegenstand näher zu bringen, entweder bis zur Berührung des Gegenstandes, falls nichts gegen eine solche Berührung einzuwenden ist, oder b.is auf eine Entfernung von einigen Millimetern, falls man eine Berührung mit dem Gegenstand vermeiden soll. Während dieser Annäherung liefert der Phototransistor ein Signal, welches im Augenblick, in welchem das Ende der Faseroptiken sich in einer Entfernung D vom Gegenstand befindet, ein Maximum hat. Wie oben ausführlich erklärt wurde, gewährleistet das: Gerät die Durchführung einer Messung im Augenblick, in welchem die Entfernung D. erreicht ist.

Diese Arbeitsweise ist besonders interessant, wenn man die Erytheme der Haut untersuchen will, weil in diesem Fall man das Ende der Faseroptiken bis zur Berührung mit der Haut führen kann, obwohl diese Berührung die Haut erblaßen läßt und demzufolge die Farbe der beobachteten Zone verändert wird, weil die Messung schon in einem Augenblick gemacht wird, in welchem die Berührung noch nicht stattgefunden hat und demzufolge die Haut ihre ursprüngliche unveränderte Farbe hat.

In Figur 3 ist das synoptische Schema der elektronischen Schaltung dargestellt, welche die Messung im Augenblick ermöglicht, in welchem das Ende 6 der Faseroptiken sich in einer Entfernung

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D vom Gegenstand 7 befindet. ' Das vom Phototransistor des emittierenden-rezeptierenden Elementes 1 gegebene Signal wird in einen Verstärker 8 geschickt, dessen Ausgang die Zuleitung zu einem Spitzenwertdetektor 9 darstellt. Der Spitzenwertdetektor 9 enthält nach klassischer Weise einen Kondensator mit einer großen Zeitkonstante, beispielsweise von 10 Sekunden, was dazu führt, daß dieser Kondensator sich sehr langsam entlädt. Das vom Verstärker 8 erhaltene Signal ist auf der Linie A der Figur 4 für jenen Teil dargestellt, der dem Erreichen des Maximums entspricht, im Augenblick, in welchem das Ende 6 der Faseroptiken sich in einer Entfernung D von Gegenstand 7 befindet. Das beim Ausgang des Spitzenwertdetektors 9 gegebene Signal ist auf Linie B der Figur 4 dargestellt. Dieses Signal wird in einen Analog/Digital- und - Dig.ital/Analog-U.mformer 10 geschickt. Der Umformer 10, wenn er auf Null zurückgestellt ist, lädt einen Speicher mit der Frequenzseiner inneren Uhr und verwandelt den Inhalt des Speichers in eine analoge Ausgangsspannung und vergleicht die Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung, wobei das Laden, des Digitalspeichers fortgeführt wird, bis die Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung gleich ist. In diesem Augenblick blockiert sich der Umformer 10, bis er einen Impuls zur Zurückstellung auf Null erhält. Die vom Umformer gelieferte Ausgangsspannung wird zu einem Digital voltmeter 11 geleitet, das die Anzeigevorrichtung darstellt.

Der Ausgang des Verstärkers 8 wird ebenfalls auf eine Vergleichsvorrichtung 12 geleitet, deren zweiter Eingang die Ausgangsspannung des Spitzenwertdetektors 9 empfängt, verändert durch einen Proportionalitätsfaktor kleiner als 1 mittels einer Verteilerbrücke 13. In diesen Beispielen beträgt der gewählte Proportionalitätskoeffizient 0,75. Der Ausgang der Vergleichsvorrichtung 12 ist ein Signal, das sich auf einem hohen Niveau befindet solange die vom Verstärker 8 gelieferte Spannung höher ist als jene, die von der Verteilerbrücke 13 kommt und die im

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■Augenblick, in welchem der Wechsel stattfindet, auf ein tiefes Niveau umkippt. Dieses Signal ist auf Linie C der Figur 4 dargestellt. Die absteigende Front des Signal s zeigt al so an ,' daß das Maximum des vom Phototransistor des Elements 1 · erhaltenen Signals durchlaufen ist und man dengespeicherten Wert des Spitzenwertdetektors 9 in den Umformer 10 laden kann. Die Verwendung eines Proportionalitätskoeffizienten von 0,75, der an der Verteilerbrücke 13 auftritt, ermöglicht den Einfluß eventueller Störeffekte.zu verhindern. Der Ausgang der Vergleichs-■ vorrichtung 12 betätigt einen Monostable 14, dessen Äusgangssignal auf Linie D der Figur 4 dargestellt ist. Das vom Monostabel 14 erhaltene Signal wird zum Umformer 10 geschickt und stellt die Zurückstellung zu Null dieses Umformers dar. Dies ermöglicht das Laden des Digitalspeichers des Umformers mit einer Frequenz, die seinem internen Taktzeichen entspricht. Das Laden findet in höchstens 150 Nano-Sekunden statt. Wenn die Ausgangsspannung des Umformers 10 gleich mit der Eingangsspannung ist, blockiert sich der Umformer 10, derart, daß die Anzeige auf dem Voltmeter 11 konstant bleibt. Diese Anzeige ändert sich nur während der Zeit des Ladens des Umformers 10. Das Signal beim Ausgang des Umformers 10 ist auf Linie E der Figur 4 dargestellt, aber in dieser Darstellung wurde die Ladungszeit des Umformers um sehr viel vergrößert, um sie auf der Zeichnung sichtbar machen zu können.

Die monostabile Vorrichtung 14 schaltet einen Verzögerungskreis 15 ein, der zwei Verzögerungen auslöst. Die erste Verzögerung entspricht einem in Figur 4 auf Linie F dargestellten Signal, wobei nach einer Zeit t., nach der von der monostabilen Vorrichtung 14 gegebenen absteigenden Front des Impulses, das Signal der ersten Verzögerung eine steigende Front zeigt, die zum Transistor 16 geschickt wird, der mit der Kapazität des Spi tzenwertdetektors 9 in Shunt-Schaltung angeordnet ist. Das erste Verzögerungssignal ruft also eine NuI1-Einstel1ung des Ausganges des Spitzenwertdetektors hervor, was aber den Ausgang

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des Umformers 10 nicht beeinflußt, weil der Umformer nach Beendigung seines Aufladens blockiert ist. Das Null-Stellen des Ausgangs des Spitzenwertdetektors 9 zieht auf gleiche Weise den Durchgang des Ausgangs der Vergleichsvorrichtung 12 auf einem hohen Stand nach sich. Im beschriebenen Beispiel beträgt die Zeit t₁ ungefähr 20 Mikrosekunden. Das zweite Verzögerungssignal ist in Figur auf der Linie G dargestellt. Dieses Signal zeigt eine steigende Front bis zu einer Zeit t~ hinter der durch die von der monostabilen Vorrichtung 14 erzeugten fallenden Front des Impulses. Diese steigende Front löst mittels des Übergangs 17 die NuI 1-Stel 1 ung des Volmeters 11 aus. Das Ausgangssignal des Übergangs 17 ist in Figur 4 auf der Linie H dargestellt. Das zweite Verzögerungssignal stellt einen Spitzenwert dar!und seine absteigende Front löst die Null-Stellung des Signals aus, das der ersten Verzögerung entspricht. Das vom übergang 17 gegebene Signal kommt in NuI1-Stellung im Augenblick der absteigenden Front des von der monostabilen Vorrichtung 14 gegebenen Impulses. Das vom übergang 17 gegebene Signal befindet sich also während der Zeit ±2 auf seinem niedrigen Pegel und man wählt die Zeit t^ in der Größenordnung von 20 Sekunden. Dies gestattet dem Benutzer des Gerätes 20 Sekunden lang über die Meßanzeige auf dem Voltmeter 11 zu verfugen. Nach 20 Sekunden kommt die Anzeige des Voltmeters 11 wieder in NuI1-Stel1ung. Es ist auch eine optische Anzeige ]ß vorgesehen, indem eine Signallampe anzeigt, ob das Gerät in Tätigkeit ist und Messungen ausführt, während eine andere Signallampe anzeigt, daß das Gerät unbenutzt ist und eine neue Messung vorgenommen werden kann.

Das beschriebene Gerät ist offenkundig einfach herzustellen und demzufolge sein Herstellungspreis relativ niedrig. Außerdem ist seine Handhabung sehr einfach und die Messungen können außergewöhnlich rasch ausgeführt werden. Die Schnelligkeit dieser Messungen ermöglicht es beispielsweise, die Kinetik einer Farbveränderung, die sich nur über einige Minuten hinzieht, zu untersuchen.

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Claims

M/21 208 -JT- M/21 209 Patentansprüche

1. Gerät zur berührungslosen, numerischen Bewertung der Farbe oder einer Farbveränderung eines Gegenstandes, enthaltend erstens eine Lichtquelle, die den Gegenstand bestrahlt und einen Photo-Rezeptor, der das vom Gegenstand reflektierte Licht aufnimmt und der zwecks Erhalt der gewünschten Bewertung im wesentlichen senkrecht zum Gegenstand verschoben wird, und zweitens eine Anzeigevorrichtung, die einen Meßwert übermittelt, der der erzielten Bewertung entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Gegenstand (7) zurückgeworfene Licht mit Hilfe einer bündelnden Faseroptik, deren Ende (6) im Verhältnis zum Gegenstand bewegt wird, zu einem Photo-Rezeptor gelenkt wird und die Lichtquelle ihre Strahlung mittels einer emittierenden Faseroptik aussendet, wobei die bündelnde und emittierende Faseroptik in ihren Bewegungen solidarisch sind und eine Detektorschaltung den Maximalwert eines Signals des Photo-Rezeptors, der während der Verschiebung des Endes der bündelnden Faseroptik angezeigt wurde, feststellt und eine entsprechende Information an die Anzeigevorrichtung (11) weiterleitet.

2. Gerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die emittierende und bündelnde Faseroptik gleichachsig sind und ihre Enden (6) sich in derselben Ebene befinden, die im wesentlichen parallel zum Gegenstand (7) ist, wobei die Enden dem Gegenstand im wesentlichen senkrecht nähergebracht werden können, um die gewünschte Bewertung durchzuführen.

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3. Gerät gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger mit einem optischen Filter versehen ist, dessen verwendete mittlere Wellenlänge nahe der Wellenlänge liegt, die der normalen, nicht veränderten Farbe des Gegenstandes entspricht.

4. Gerät gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtempfänger einen optischen Filter enthält, bei welchem die spektrale Verteilung ähnlich derjenigen ist, die der Empfindlichkeit des menschlichen Auges entspricht.

5. Gerät gemäß Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung einen Spitzenwertdetektor (9) enthält, der einen Analogspeicher darstellt.

6. Gerät gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Spitzenwertdetektor (9) mit dem Eingang eines Analog/Digital- und Digital/Analog-Umformers (10) verbunden ist, dessen Ausgang die Anzeigevorrichtung versorgt.

7. Gerät gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung ein Voltmeter (11·) aufweist.

8. Gerät gemäß den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Vorrichtung enthält, die in Bezug auf die vom Spitzenwertdetektor (9) erhaltene Anzeige eine proportionale Anzeige gewährleistet, wobei der Proportionalitätskoeffizient kleiner als 1 ist, und eine Vergleichsvorrichtung (12) enthält, in welcher man die Proportionalanzeige mit der vom Lichtempfänger erhaltenen Anzeige vergleicht, wobei die Vergleichsvorrichtung (12) im Augenblick der Übereinstimmung der zwei verglichenen Anzeigen, die Zurückstellung des Umformers (10) auf Null , sowie den Beginn einer ersten Verzögerung, an deren Ende eine Zurückstellung auf Null

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des Spitzenwertdetektors (9) stattfindet, und den Beginn einer zweiten Verzögerung, an deren Ende eine Zurückstellung auf Null der Anzeigevorrichtung stattfindet, auslöst.

9. Gerät gemäß den Ansprüchen 1 bis 8 verwendbar für Untersuchungen der Haut, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtemission praktisch total im sichtbaren Spektrum stattfindet mit einem Maximum in Gelb.

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