DE3622043A1 - Vorrichtung zur farbmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Vorrichtungen dieser Art sind bekannt (DE-PS 24 17 399). Mit Hilfe derartiger Vorrichtungen wird optische Strahlung nach vor­ gegebenen spektralen Empfindlichkeitsfunktionen bewertet, wie diese beispielsweise in der genannten Patentschrift an­ gegeben sind. Bei der bekannten Vorrichtung sind drei Gruppen von Detektoren vorgesehen, die jeweils einer von drei vorgegebenen spektralen Empfindlichkeitsfunktionen (z. B. Farbkanal X, Y und Z) zugeordnet sind. Die Detektor­ signale jeder Detektorgruppe werden zusammengefaßt zur Bil­ dung eines dem entsprechenden Kanal zugeordneten Meßwert­ signals. Um die gewünschte spektrale Empfindlichkeits­ funktion des jeweiligen Kanals möglichst genau zu er­ halten, sind eine Vielzahl von Farbfilterplättchen über­ einander und nebeneinander vor den entsprechenden Sensoren einer Sensorgruppe angeordnet und hierbei miteinander verkittet. Um die für die Lichtbe­ stimmung im Bereich der labormäßigen Messung von Licht und Farben, insbesondere bei der Lampenentwicklung und Produk­ tion, erforderliche hohe Meßgenauigkeit (Abweichung von der vorgegebenen spektralen Empfindlichkeitsfunktion im Promille-Bereich) zu erreichen, muß für jedes Gerät von Hand die korrekte Partial-Filter­ anordnung aufgeklebt und an das jeweilige Gerät angepaßt werden, was sehr hohen Arbeitsaufwand einer hochqualifi­ zierten Arbeitskraft erfordert. Reparaturen, z. B. bei Aus­ fall eines Detektors oder Nachjustierarbeiten bei Nach­ lassen der Meßgenauigkeit aufgrund Alterung einzelner Bauteile, lassen sich, wenn überhaupt, nur unter großem Aufwand durchführen. Die gewählte Partail-Filteranordnung legt das Gerät auf Dauer auf die diesen Partail-Filter­ anordnungen entsprechenden spektralen Empfindlichkeits­ funktionen fest. Soll mit neuen Empfindlichkeitsfunktionen gemessen werden, beispielsweise aufgrund entsprechender Änderung von Normen, so läßt sich das bekannte Gerät hier­ für nicht verwenden.

Die Aufgabe der Erfindung liegt demgegenüber darin, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit vereinfachter Herstellbarkeit und vereinfachter Anpassung an spektrale Empfindlichkeitsfunktionen bereitzustellen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 in Verbindung mit den Merkmalen des Ober­ begriffs gelöst.

Während also bei der bekannten Vorrichtung von der Aus­ werteschaltung die Detektorsignale der dem jeweiligen Farbkanal zugeordneten Detektorgruppe summiert werden zur Bildung des jeweiligen Detektorsignals, werden bei der Erfindung die Detektorsignale im wesentlichen sämtlicher Detektoren zur Bildung jedes der Meßwertsignale herange­ zogen, jeweils gewichtet mit den dem jeweiligen Kanal zugeordneten Gewichtsfaktoren. Abweichend hiervon ist eine Lösung denkbar, bei der den drei Kanälen jeweils wiederum eine Detektorgruppe zugeordnet ist, deren Detektorsignale nicht entsprechend dem Stande der Technik ungewichtet summiert werden, sondern mit entsprechenden Gewichtsfaktoren. Hierdurch würde zwar die Herstellbarkeit vereinfacht werden, da statt der "Hardware-Feinanpassung" eine "Software-Fein­ anpassung" der dieser Detektorgruppe zugeordneten Filter vorgenommen werden könnte. Das erfindungsgemäße Abgehen von der jeweils einem Kanal zugeordneten Detektorgruppe mit entsprechenden, nur dieser Gruppe zugeordneten Filtern, hat jedoch den großen Vorteil, daß sämtliche Detektoren samt den ihnen zugeordneten Filtern zur Nach­ bildung jeder der gewünschten Empfindlichkeitsfunktionen zur Verfügung stehen, was die Meßgenauigkeit erhöht bzw. bei vorgegebener Meßgenauigkeit den Einsatz einer ver­ einfachten Filter-Detektoranordnung insbesondere mit geringerer Detektoranzahl und/oder einfacheren Filter­ gläsern erlaubt. Da also keine an den jeweiligen Farbkanal angepaßte Detektorgruppen mit entsprechenden Filtern vor­ gesehen sind, besteht auch die Möglichkeit, die Vor­ richtung für mehr als drei vorgegebene spektrale Empfind­ lichkeitsfunktionen einzurichten, wozu lediglich eine entsprechende Vielzahl von den jeweiligen Empfindlich­ keitsfunktionen zugeordneten Gewichtsfaktoren zu ermitteln und zu speichern ist. Auch kann die erfindungs­ gemäße Vorrichtung nachträglich problemlos für neue Empfindlichkeitsfunktionen eingerichtet werden, wozu nur die dementsprechenden Gewichtsfaktorensätze zu er­ mitteln und einzuspeichern sind. Dementsprechend einfach ist es auch, das Gerät nachzujustieren, um beispielsweise Alterungs-Effekte im optischen und/oder elektronischen Teil auszugleichen.

Um das erfindungsgemäße Gerät ohne Abänderung zur Messung gemäß unterschiedlicher Farbnormen einsetzen zu können, werden die Merkmale des Anspruchs 2 vorgeschlagen. Jeder Norm entsprechen im allgemeinen drei Empfindlichkeits­ funktionen.

Gemäß Anspruch 3 werden die bisher verwendeten Fotoelemente vom Typ BPW 35 ersetzt durch BPW 33, also durch wesentlich kleinere Fotodioden, die kostengünstig erhältlich und problemlos handhabbar sind.

Gemäß den Ansprüchen 4 und 5 haben die Filter Abstand vom jeweiligen Detektor, so daß der bisher übliche Kleber zwischen Glasfilterplatte und Diode entfällt. Dieser Kleber erschwert nicht nur etwaige Reparaturen, sondern vergilbt auch mit der Zeit, was die Spektraleigenschaften in unerwünschter Weise verändert. Die jedem Filter sowie jedem Detektor zugeordneten geschlossenen Heizkammern stellen eine trägheitsarme, verlustarme Heizungsmöglichkeit dar, insbesondere dann, wenn gemäß Anspruch 7 jeder Heiz­ kammer ein Heizelement zugeordnet ist. Der Einfachheit halber sind die Heizwiderstände gemäß Anspruch 8 geschaltet. Der Filterträger in Form eines Halterungsgitters gemäß Anspruch 6 erlaubt eine leichte Montage und ggf. Austausch der Filtergläser. Die lichtundurchlässigen Stege verhindern, daß das bereits gefilterte Licht einer Kammer in eine be­ nachbarte Kammer eindringt.

Gemäß Anspruch 9 ist an jeden Detektor ein Sample-Hold- Schaltungselement (Abtast-Halte-Glied) angeschlossen. Die hierdurch mögliche genaue Festlegung des Meßzeitpunkts läßt Impulsmessungen zu, wie auch Messungen an Wechsel­ licht (Leuchtstoffröhre, Glühlampe).

Gemäß Anspruch 10 kann ein Multiplexer vorgesehen sein, der den Verdrahtungsaufwand entscheidend reduziert. Um eine digitale Datenverarbeitung zu ermöglichen, ist ein Analog-Digitalwandler gemäß Anspruch 11 vorgesehen.

Um bei vorgegebener Bitstellenzahl (z. B. 14 Bit) im digitalen Teil der Auswerteschaltung einen erweiter­ ten Meßbereich, z. B. 20-Bit-Meßbereich, erfassen zu können, wird eine stufenweise Abschwächung der Lichtinten­ sität mittels einer Lochraster-Blendenanordnung gemäß Anspruch 12 vorgeschlagen. Die jeweilige Abschwächungs­ stufe wird dann bei der Signalverarbeitung berücksichtigt. Das erfindungsgemäße Lochraster vermeidet die bei zentri­ schen Blendenlöchern zwangsläufig auftretenden Farbver­ fälschungen. Bei einem zentrischen Blendenloch großen Durchmessers ist der Anteil der ohne Reflexion in der Ulbricht-Kugel direkt auf die Detektoren im Randbereich der gesamten Detektoranordnung fallenden Strahlung im Vergleich zur reflektierten Strahlung größer als bei einem zentrischen Blendenloch geringeren Durchmessers. Bei dem Lochraster dagegen ist das Anteilverhältnis bei Raster­ löchern unterschiedlichen Durchmessers angenähert gleich. Gemäß Anspruch 13 wird ein Blendenband vorgeschlagen, da dieses nur geringen Einbauraum erfordert.

Gemäß Anspruch 14 wird der jeweilige Blendenzustand selbst­ tätig von der Auswerteschaltung bei der Ermittlung der Meßwertesignale berücksichtigt.

Die Maßnahmen des Anspruchs 15 ermöglichen einen auto­ matischen Null-Abgleich der Detektorsignale sowie eine Systemüberprüfung.

Im Anspruch 16 ist ein bevorzugtes Verfahren zur Er­ mittlung der Gewichtsfaktoren angegeben. Zur Normierung der den Empfindlichkeitsfunktionen jeweils zugeordneten Gewichtsfaktorensätze werden die Maßnahmen des Anspruchs 17 vorgeschlagen.

Die für den Filterabgleich der bekannten Farbmeßgeräte ein­ gesetzten Referenz-Lichtquellen sind mit einer aufwendigen Intensitäts-Regelung versehen, um ausreichend genaue Meß­ ergebnisse zu erhalten. Eine derartige Regelung kann er­ findungsgemäß entfallen, wenn gemäß Anspruch 18 vorge­ gangen wird.

Gemäß Anspruch 19 wird ein Filter-Monochromator besonders einfachen Aufbaus vorgeschlagen, mit Hilfe dessen die Ge­ wichtsfaktoren in einfacher Weise ermittelt werden können.

Die Erfindung wird im folgenden an einem hevorzugten Aus­ führungsbeispiel an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bekannten Vorrichtung zur Farbmessung;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vor­ richtung zur Farbmessung;

Fig. 3 ein erweitertes Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Farbmessung mit angeschlossenem Filter-Monochromator;

Fig. 4 einen Schnitt durch einen Meßkopf der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung längs der optischen Achse;

Fig. 5 einen Teilschnitt der Anordnung in Fig. 4 nach Linie V-V und

Fig. 6 ein Blendenband mit Lochraster.

Bei der bekannten Lichtmeßvorrichtung gemäß Fig. 1 besteht der optische Teil 10 der Vorrichtung 12 aus einem in Fig. 1 nicht dargestellten Lichteintrittsteil, beispielsweise Ulbricht-Kugel, d. h. einem Hohlkörper mit diffus reflek­ tierender Innenoberfläche, einer Filteranordnung 14 im Be­ reich der Austrittsöffnung dieser Kugel und hinter dieser Filteranordnung 14 einer Detektoranordnung 15. Die Detek­ toranordnung ist in drei Detektorgruppen 16 aufgeteilt, von denen jeweils eine einem der drei Kanäle X, Y und Z zuge­ ordnet ist, die in Fig. 1 mit rot, grün und blau bezeichnet sind. Auf jede Detektorgruppe ist eine Reihe von Filtern 20 aufgeklebt, und zwar nebeneinander und auch übereinander, um die dem jeweiligen Kanal zugeordnete Empfindlichkeits­ funktion möglichst genau anzunähern. Die Signale der Detekto­ ren 18 einer Detektorgruppe 16 werden jeweils einem Ver­ stärker 22 dieses Kanals zugeführt und über einen Analog/ Digital-Wandler 24 dieses Kanals einem gemeinsamen Micro- Prozessor zugeführt. Der Micro-Prozessor 26 ist an einen Datenspeicher (8 kByte EProm) 28, an eine Anzeigeeinheit 30 (LCD-Display) sowie an eine Eingabetastatur 32. Eine mit dem Micro-Prozessor verbundene Schnittstelle 34 (V 24 Interface) ermöglicht die Datenweitergabe an Anschlußgeräte.

Bei dieser bekannten Vorrichtung 12 sind also für jeden Kanal gesonderte Filter und Detektoren vorgesehen, deren Signale bei entsprechender Filterauswahl im wesentlichen unmittelbar die der entsprechenden Empfindlichkeitsfunktion dieses Kanals zugeordneten Meßwertsignale ergeben. Der diese Meßwertsignale beispielsweise über die Schnittstelle 34 abgebende elektronische Teil der Vorrichtung 12 ist mit 40 bezeichnet.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 112 wird im folgenden an Hand der Fig. 2 bis 5 näher beschrieben. Bauelemente, die ihrer Funktion nach solchen in Fig. 1 entsprechen, sind mit denselben Bezugsziffern, jeweils vermehrt um die Zahl 100, versehen. Der optische Teil 110 ist nicht in jeweils einem der Kanäle X, Y und Z zugeordnete Dektektorgruppen mit aufgeklebten, die jeweilige Empfind­ lichkeitsfunktion nachbildenden Farbfiltern unterteilt. Sämtliche, vorzugsweise in einem Raster von 32 Elementen gemäß Fig. 5 angeordnete Detektoren 118 der Detektoranordnung 115 tragen zu den drei Meßwertsignalen der drei Kanäle bei. Jedem Detektor 118 ist im allgemeinen lediglich ein Filter 120 zugeordnet. Das Detektorsignal jedes Detek­ tors 118 wird mit Hilfe eines Verstärkers 122 verstärkt und über einen dementsprechend 32 Kanäle empfangenden Multiplexer 142 zugeführt. Dieser ist entsprechend der Anordnung in Fig. 1 an einen Micro-Prozessor 126 ange­ schlossen mit Speicher 128 (64 kByte EProm), an eine Anzeigeneinheit 130 (LCD Display graphisch oder alpha­ numerisch), an eine Tastatur 132 sowie an zwei Schnittstellen 134′ (IEEE 488 Interface) und 134′′ (V 24 Interface), die einen Dialog mit Anschlußgeräten erlauben.

In Fig. 3 ist u. a. der elektronische Teil 140 der Vor­ richtung 112 im Bereich der Verstärker 122 etwas detaillier­ ter dargestellt. Der übrige Aufbau mit Analog/Digital- Wandler 124, Micro-Prozessor 126, Schnittstelle 134, Speicher 128, Anzeigeeinheit 130 und Eingabetastatur 132 entspricht der Fig. 2.

Der Detektor wird in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel von einer Photodiode (z. B. Typ BPW 33) 150 gebildet, die an ein Abtast-Halteglied (Sample-Hold-Schaltung) 152 ange­ schlossen ist. Dieses besteht aus einem ersten Operations­ verstärker 154, zwischen dessen beide Eingänge die Diode 150 geschaltet ist, einem Feldeffekt-Transistor 156 am Ausgang des Verstärkers 154, einem Speicherkondensator 158 sowie einem zweiten Operationsverstärker 160. Der D-Anschluß des Transistors 156 ist an den Ausgang des Verstärkers 154 geschaltet; sein S-Anschluß ist sowohl mit einem Anschluß des Kondensators 158 als auch mit einem der beiden Eingänge des Verstärkers 160 verbunden, dessen anderer Eingang über eine Leitung 161 mit dem Verstärkerausgang rückgekoppelt ist. Der G-Anschluß des Transistors 156 ist über eine Steuer­ leitung 162 mit dem Micro-Prozessor 126 verbunden. Ein an den Ausgang des Verstärkers 160 angeschlossener Schalter 164 als Teil des Multiplexers 142 ist über eine Steuerleitung 166 vom Micro-Prozessor 126 aus schaltbar, um den Ausgang des Verstärkers 160 kurzfristig an eine sämtlichen Kanälen gemeinsame einzige Leitung 168 zu legen. Diese Leitung ist mit einem Eingang 123 des Analog/Digital-Wandlers 124 verbunden. Mit einem Referenzeingang 125 des Wandlers 124 ist über eine Leitung 127 sowohl die vom Transistor 156 ferne Seite des Kondensators 158 als auch ein Anschluß der Photodiode 150 verbunden.

Die Diode 150 erzeugt bei entsprechender Beleuchtung ein Ausgangssignal am Ausgang des Verstärkers 154 mit einem von der Größe eines Rückkoppelwiderstandes 170 abhängigen Verstärkungsfaktor. Sobald über die Steuerleitung 162 ein Befehl abgegeben wird, geht der Transistor 156 in seinen leitenden Zustand über, so daß der Kondensator 158 ent­ sprechend dem Ausgangssignal des Verstärkers 154 aufge­ laden wird. Nach Beendigung des Abtastbefehls geht der Transistor 156 wieder in seinen Sperr-Zustand über; der Kondensator 158 behält daher seine Lade-Spannung bei. Sobald über die Steuerleitung 166 ein Multiplexer-Befehl den Schalter 164 erreicht, wird ein der Spannung des Kondensators 158 entsprechendes, ggf. verstärktes Signal an den Analog-Digital-Wandler 124 abgegeben.

Der mechanische Aufbau des optischen Teils 110 der Vor­ richtung 112 ergibt sich aus den Fig. 4 und 5. Man er­ kennt ein Gehäuse 170, welches eine zweiteilige Ulbricht- Kugel umfaßt, mit Eintrittsöffnung 174 und Austrittsöffnung 176. Zwischen zwei, ggf. als Diffusor ausgebildeten Glas­ platten 178, die die Eintrittsöffnung 174 überdecken, ist ein Lochblenden-Band 180 derart bewegbar gelagert, daß es in Richtung des Doppelpfeils A in Fig. 4 von einem unteren Wickelkörper 182 auf einen oberen Wickelkörper 184 gespult werden kann und umgekehrt. Wenigstens einer der Wickelkörper 182, 184 ist mit einem entsprechenden Wickelmotor ver­ sehen. Bevorzugt sind fünf Blendenstufen einstellbar, eine erste Stufe, bei welcher die volle Intensität durch die Eintrittsöffnung 174 treten kann, eine zweite Stufe mit 1/4 der vollen Intensität, eine dritte Stufe mit 1/16, eine vierte Stufe mit 1/64 und eine fünfte Stufe mit totaler Abblendung der Eintrittsöffnung 174. Die jeweilige Blendeneinstellung wird in Abhängigkeit von der gemessenen Einstrahl-Intensität vom Micro-Prozessor 126 über eine nicht dargestellte Befehlsleitung befohlen.

In der Austrittsöffnung 164 der Ulbricht-Kugel 110 be­ findet sich ein Filterträger in Form eines Halterungs­ gitters 186, welches in der unteren Hälfte der Fig. 5 geschnitten dargestellt ist. Zum Kugelinneren hin ist das Halterungsgitter 186 von einer Abdeckfilter-Scheibe 188 abgedeckt, die als Wärmeschutzfilter und Staubschutz dient. Unmittelbar anschließend an die Scheibe 188 sind in die Gitteröffnungen des Halterungsgitters 186 Farbfilter­ plättchen 190 eingesetzt. Da deren Dicke geringer ist als entsprechende Dimensionen der Stege 192 des Halterungs­ gitters 186, sind an der vom Kugelinneren 192 abgewandten Seite der Farbfilterplättchen 118 Kammern 194 ausgebildet, die aufgrund der Auflage des Halterungsgitters 186 auf einer Detektorplatte 196 allseits geschlossen sind. Diese Kammern 194 bilden Heizkammern und sind hierzu jeweils mit einem in den Figuren nicht dargestellten Heizwiderstand versehen. Diese Heizwiderstände sind in Reihe geschaltet und an eine Regelschaltung mit Temperatursensor ange­ schlossen. Auf der Detektorplatte 196 ist in jeder der Heizkammern 194 jeweils eine Photodiode 150 angebracht, die in nicht dargestellter Art und Weise mit einer in Fig. 4 rechts neben der Detektorplatte 196 angeordneten Analog-Elektronik-Platine 198 verbunden ist. Diese Platine 198 ist wiederum mit nachfolgenden Digital-Elektronik- Platinen 200 verbunden.

Die Detektorplatte 196 sowie die Platine 198 sind, ebenso wie das Halterungsgitter 186 und die Scheibe 188, in ein Einsatzteil 202 eingesetzt, welcher von einem Isolierkörper 204 umgeben ist zur Wärmeisolierung der Anordnung. Diese Maßnahmen tragen dazu bei, daß sowohl die Farbfilterplättchen als auch die Photodioden genau auf einer vorgegebenen Temperatur gehalten werden, um möglichst genaue Meßergebnisse zu erhalten.

Gemäß der Erfindung wird für jeden Farbkanal X, Y, Z ein Satz von 32 Gewichtsfaktoren ermittelt (d. h. jeweils 3 Fak­ toren für jedes der 32 Detektorsignale). Hierzu wird die Vor­ richtung 112 mit Licht aus einem in Fig. 3 angedeuteten Filter­ monochromator 210 beleuchtet. Der Filtermonochromator 210 kann gemäß Fig. 3 eine drehbare Filterscheibe 212 auf­ weisen mit einer Vielzahl von Filtern 214 entlang des Scheibenumfangs. Über ein Netzgerät 216 samt Steuerlogik 220 wird ein Motor 223 zur Scheibendrehung angesteuert. Über eine Leitung 221 ist der Filtermonochromator mit einer Rechnereinheit (Personal-Computer) 222 verbunden, der über eine Leitung 224 mit der Vorrichtung 212 zur Farbmessung verbunden ist. Eine erste Referenz-Lichtquelle (Xenon-Lampe) 226 wird zu Beginn der Messungen von der Rechnereinheit 222 in Betrieb gesetzt und eine der z. B. 30 Filter­ scheiben 214 in den Strahlengang gedreht. Die Vorrichtung 112 mißt dieses Einzelspektrum mit Hilfe seiner hinter den unterschiedlichen Farbfiltern 120 angeordneten 32 Photodioden 150. Die sich ergebenden, verstärkten und digitalisierten Detektorsignale werden in die Rechnereinheit 222 eingespeichert. Anschließend werden durch entsprechen­ des Verdrehen der Filterscheibe 212 die übrigen Einzel­ spektren vermessen, so daß man für jeden der 32 Meßkanäle 30 Signale erhält.

In der anschließenden Gewichtsfaktoren-Berechnung wird von der Rechnereinheit 222 für jeden Farbkanal (Empfindlichkeits­ funktion) ein Satz von Gewichtsfaktoren für sämtliche 32 Kanäle derart berechnet, daß sich die gewünschte Empfind­ lichkeitsfunktion mit größter Annäherung ergibt. Hierbei werden die unterschiedlichen Intensitäten der Einzelspek­ toren mittels entsprechender Intensitätsfaktoren berück­ sichtigt. Diese Intensitätsfaktoren werden zweckmäßigerweise mit Hilfe entsprechender Eichmessungen der Filterdurch­ lässigkeit einmal ermittelt und in die Rechnereinheit eingegeben. Die Intensität der Referenz-Lichtquelle wird bei den Messungen der Einzelspektoren zur Ermittlung der Gewichtsfaktoren auf einem vorgegebenen konstanten Wert gehalten, so daß die bislang übliche Intensitätsregelung nach konstanter Intensität des Einzelspektrums entfallen kann. Es können auch ohne weiteres mehr als drei Empfind­ lichkeitsfunktionen durch entsprechende Berechnung zuge­ ordneter Gewichtsfaktoren-Sätze berücksichtigt werden, um damit die Einsatzmöglichkeit der Vorrichtung 112 zu ver­ größern. So lassen sich ohne weiteres Gewichtsfaktoren-Sätze für die gegenwärtig üblichen Farbnormen (DIN 5033) sowie für etwaige zukünftige Farbnormen berechnen.

Zur Normierung der Gewichtsfaktoren-Sätze kann eine zweite Referenz-Lichtquelle (Wolfram-Lichtquelle) 240 mit exakt vorgegebener Intensität eingesetzt werden. Es werden hierzu die mit den bereits berechneten Gewichtsfaktoren erhaltenen Meßwertsignale der drei Farbkanäle miteinander verglichen und die Gewichtsfaktoren-Sätze relativ zueinander und absolut dementsprechend korrigiert.

Die sich ergebenden Gewichtsfaktoren-Sätze werden dann von der Recheneinheit 222 in den Speicher 228 übertragen, so daß das Gerät 112 auch ohne Recheneinheit 222 voll funktions­ fähig ist.

Über die Tastatur 132 kann bei Bedarf von Hand eine Änderung einzelner Gewichtsfaktoren vorgenommen werden oder sonst wie in den Programmablauf eingegriffen werden, beispiels­ weise durch Anwahl einer bereits vorsorglich eingespeicher­ ten Empfindlichkeitsfunktion.

Ein Nachjustieren der Vorrichtung 112 zur Kompensation etwaiger Alterungserscheinungen des optischen und/oder elektronischen Teils läßt sich ohne weiteres dadurch er­ reichen, daß die Vorrichtung 112 wiederum an die Rechen­ einheit 222 angeschlossen wird sowie an den Filter­ monochromator 210 mit erneuter Ermittlung der Gewichts­ faktoren-Sätze.

Die Vorrichtung 112 kann im Bedarfsfalle auch in eine rechnergesteuerte Anlage integriert werden.

Mit Hilfe der bereits beschriebenen Lochblenden-Anordnung im Bereich der Eintrittsöffnung 174 läßt sich bei vorge­ gebener Bitstellenzahl (z. B. 14 Bit) ein erweiterter Meß­ bereich, z. B. 20-Bit-Meßbereich, erfassen. Entsprechend der messenen Intensität wird eine der genannten Blendenstufen eingestellt. Die volle Wortlänge von 14 Bit steht dann für das jeweils erhaltene Meßsignal zur Verfügung. Dem Micro-Prozessor 126 wird gesondert die Information über den Abblendungsstatus mitgeteilt. Die Blendenstellung "voll­ kommen geschlossen" ist zum Null-Abgleich und zur System­ überprüfung vorgesehen. Das in Fig. 6 dargestellte Loch­ blendenband 180 zeigt die den übrigen Blendenstellungen zugeordneten Blendenstufen, nämlich die der Blendenstellung "vollkommen geöffnet" zugeordnete Blendenstufe 181 a, die der Blendenstufe 181 b mit 1/4 der vollen Intensität, die Blendenstufe 181 c mit 1/16 der vollen Intensität und die Blendenstufe 181 d mit 1/64 der vollen Intensität. Die Blendenstufe "vollkommen geschlossen" schließt sich an die Blendenstufe 181 a oder die Blendenstufe 181 d an.

Die Blendenstufe 181 a wird von einer einzigen kreisförmigen Blendenöffnung 183 a mit Radius r gebildet. Bei den übrigen Blendenstufen 181 b bis 181 d dagegen sind jeweils eine Vielzahl von Blendenöffnungen 183 b bis 183 d jeweils auf eine gleich große Rasterfläche verteilt mit kreisförmigem Umfangskreis 185, dessen Radius dem Radius r der Blenden­ öffnung 183 a entspricht. Die Blendenöffnungen jeder Blen­ denstufe sind jeweils im gleichen Raster angeordnet. Die Blendenöffnungen einer Blendenstufe haben gleichen Radius. Der Radius einerBlendenöffnung 183 b der Blendenstufe 181 b wird in Abhängigkeit von den Rasterabmessungen derart festgelegt, daß die Gesamtöffnungsfläche der Blendenstufe 181 b als Summe der Blendenöffnungsflächen 1/4 der Fläche der Blendenöffnung 183 a beträgt. Der Radius einer Blenden­ öffnung 183 c der Blendenstufe 181 c beträgt die Hälfte des Ra­ dius einer Blendenöffnung 183 b, so daß die Gesamt­ öffnungsfläche der Blendenstufe 181 c (bei gleicher Anzahl der Blendenöffnungen) 1/4 der Gesamtöffnungsfläche der Blendenstufe 181 b und damit 1/16 der Blendenöffnungsfläche der Blendenstufe 181 a beträgt. Der Radius einer Blenden­ öffnung 183 d ist wiederum die Hälfte des Radius einer Blendenöffnung 183 c, so daß die Gesamtöffnungsfläche der Blendenstufe 181 d 1/64 der Blendenöffnungsfläche der Blendenstufe 181 a beträgt.

Der große Vorteil dieser Blendenausbildung liegt darin, daß in sämtlichen Blendenstufen 181 a bis 181 d Licht aus gleichmäßig über die gleiche Fläche mit Radius r ver­ teilten Flächenbereichen durch das Blendenband 180 tritt, wenn auch mit unterschiedlicher Intensität. Die geometri­ schen Beleuchtungsverhältnisse sind daher bei sämtlichen Blendenstufen gleich, insbesondere das Verhältnis von direkt empfangener Strahlung und nach Reflexion an der Ulbricht-Kugel empfangener indirekter Strahlung einer beliebigen Photodiode. Zur Einstellung einer gewünschten Blendenstufe wird das Blendenband 180 soweit in Richtung A verschoben, daß der jeweilige Mittelpunkt Ma bis Md der Blendenöffnung 183 a bzw. des Rasterflächen-Umfangs­ kreises 185 mit der optischen Achse 187 der Anordnung in Fig. 4 zusammenfällt.

Claims (19)

1. Vorrichtung zur Farbmessung unter Berücksichtigung wenig­ stens zweier vorgegebener spektraler Empfindlichkeits­ funktionen, umfassend ein Lichteintrittsteil, eine An­ ordnung zur spektralen Filterung des vom Lichteintritts­ teil erhaltenen zu messenden Lichts mit einer Vielzahl von vom zu messenden Licht beleuchteten Filtern, eine Detektoranordnung mit jeweils einem Detektor hinter jedem Filter und eine Auswerteschaltung, welche die von den Detektoren abgegebenen Detektorsignale empfängt und die den einzelnen Empfindlichkeitsfunktionen zugeordnete Meßwertsignale abgibt, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Datenspeicher (128) der Auswerteschaltung (140) im wesentlichen für jeden Detektor (118) mehrere, den einzelnen Empfindlichkeitsfunktionen jeweils zuge­ ordnete Gewichtsfaktoren gespeichert sind, und daß die Auswerteschaltung (140) die den einzelnen Empfindlich­ keitsfunktionen jeweils zugeordneten Meßwertsignale aus den Detektorsignalen dieser Detektoren (118), gewichtet mit den der jeweiligen Empfindlichkeitsfunktion zuge­ ordneten Gewichtsfaktoren, ableitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Gewichtsfaktoren eingespeichert sind, die wenigstens zwei zur Farbbestimmung jeweils hinreichender Gruppen von Empfindlichkeitsfunktionen entsprechen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektoren (118) Photodioden (150) vom Typ BPW 33 umfassen.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Filter (120) samt zugeordnetem Detektor (118) eine vorzugsweise geschlossene Heizkammer (194) zuge­ ordnet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen die Filter (120) im Abstand vom jeweiligen Detektor (118) haltenden Filterträger.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterträger von einem Halterungsgitter (186) gebildet ist, dessen lichtundurchlässige Stege (112) die Seitenwände der Heizkammern (194) bilden und in dessen Gitteröffnungen die Filter (120) eingesetzt sind.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Heizkammer (194) ein Heizelement, vorzugs­ weise Heizwiderstand, zugeordnet ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Heizwiderstände in Reihe geschaltet und an eine Regelschaltung mit Temperatursensor angeschlossen sind.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Detektorsignal jedes Detektors (118) einem Sample-Hold-Schaltungselement (150) zugeführt wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Sample-Hold-Schaltungselemente (150) über einen Multiplexer (142) mit der Auswerteschaltung verbunden sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Multiplexer (142) an einen Analog/Digital-Wandler (124) angeschlossen ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blendenanordnung im Bereich der Eintrittsöffnung (174) des Lichteintrittsteils vorgesehen ist mit wenig­ stens zwei Blendenstufen jeweils mit einer Vielzahl über gleiche Rasterflächen verteilter, jedoch unter­ schiedlich großer Blendenöffnungen (138 b, 138 c, 138 d) und vorzugsweise mit einer weiteren Blendenstufe mit einer der Rasterfläche entsprechenden einzigen Blendenöffnung (183 a).

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein bewegbares Blendenband (180).

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung von der Blendenanordnung ein den jeweiligen Blendenzustand angebendes Blenden­ anzeigesignal empfängt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Blendenanordnung (180) eine das Einfallen von Licht in das Lichteintrittsteil verhindernde Blenden­ stellung aufweist zum Null-Abgleich und zur System­ überprüfung.

16. Verfahren zur Ermittlung von Gewichtsfaktoren für eine Vorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man das Spektrum einer ersten Referenzlichtquelle, vorzugsweise Xenon-Lampe, spektral in eine Reihe von Einzelspektren zerlegt, daß man jedes Einzelspektrum der Vorrichtung zur Farb­ messung zuführt und die erhaltenen Detektorsignale speichert und daß man die Gewichtsfaktoren derart berechnet, daß sie wenigstens angenähert die vorgegebenen spektralen Empfindlichkeitsfunktionen ergeben.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man der Vorrichtung zur Farbmessung das Licht einer zweiten Referenz-Lichtquelle, vorzugsweise Wolfram-Licht­ quelle, zuführt, die mit den berechneten Gewichtsfaktoren erhaltenen Meßwertsignale der einzelnen Empfindlichkeits­ funktionen miteinander vergleicht und die Gewichtsfaktoren dementsprechend normiert.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß man die Intensitäten der Einzelspektren bei vorge­ gebener Intensität der Lichtquelle mißt und bei der Berechnung der Gewichtsfaktoren berücksichtigt.

19. Filtermonochromator zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 16 bis 18, gekennzeichnet durch einen beweglichen Träger, vorzugsweise Scheibe (212), mit einer Vielzahl von Interferenz-Filtern (214), wenigstens eine hinter den Filtern (214) angeordnete Referenzlichtquelle (226, 240) sowie einen Detektor (228) zur Messung der Lichtintensität.