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Koloriveter Die Erfindung bezieht sich auf ein Kolorimeter zum Vergleich
einer Probe mit einem Vergleichskörper in bezug auf den Farbgehalt.
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Es sind bereits. Kolorimeter zum Vergleich einer Probe mit einem
Vergleichskörper be kauntgeworden, bei denen durch eine Blende ein zur Beleuchtung
der Vergleichskörper dienender Teil aus einem erzeugten Spektrum ausgeblendet wird.
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Andererseits ist es. bekannt, diese Blende -in ihrer Form der zu
der zu untersuchenden Farbe gehörigen spektralen Empfindungskurve des Auges anzupassen.
Weiter ist es btekanntgeworden, sowohl das spektrale Strahlungsvermögen der Lichtquelle
als auch die spektrale Empfindllichkeit des aufzunehmenden Auges zu berücksichtigen.
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Es wurde auch bereits schon darauf hingewiesen, daß bei Farbmessungen
außer auf die Energieverteilung der Lichtquelle auch auf die spezilSsche.Empfindlichkeit
des Empfängers zu achten ist.
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Ferner ist die Verwendung von Ulbrichtschen Kugeln bei Vergleichsphotometern
zum Erzielen einer gleichmäßigen und richtigen Lichtverteilung bekannt. Auch ist
es nicht mehr neu, vor der Photozelle eines lichtelektischen Vergleichskolofimeters
eine verstellbare Blende anzuordnen, mittels welcher die beiden zu vergleichenden
Photo ströme einander gleichgemacht werden, so daß die Blendenverstellung unmittelblar
den gesuchten Meßwert angibt.
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Die Erfindung betrifft ein verbessertes Kolorimeter, welches gestattet,
den relativen Farbwert einer Probe gegenüber einem Vergleichskörper für verschiedene
Farben aufzunehmen, und bei dem durch die Kombination der angewandten und an sich
bekannten Mittel eine einwandfreie und genaue Messung bei gleichzeitig billigem
Aufbau in sehr kurzer Zeit ermöglicht wird, so daß durch die erfindungsgemäße Gesamtausgestaltung
des Kolorimeters ein technischer Fortschritt gegenüber den bisher bekannten Farbmeßvorrichtungen
erzielt wird.
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Die vorliegende Erfindung geht von einem Kolorimeter aus, bei dem
zur Vergleichsmessung von Probe- und Vergleichskörper ein zur Beleuchtung der beiden
Vergleichskörper dienender Teil aus einem besonders erzeugten Spektrum durch eine
spektrale der zu untersuchenden Farbe entsprechenden Empfindungskurve des Auges
angepaßte Blendenform in an sich bekannter Weise ausgeblendet ist.
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Gemäß der . Erfindung findet bei einem solchen Kolorimeter zur Erzielung
der richtigen
Lichtverteilung an den z. B. auf eine Ulbrichtsche
Kugel aufgelegten Vergleichskörpern eine der Lichtquelle und dem Aufnahmeorgan,
z.B. einer Photozelle, angepaßte Blendenform, deren Flächeninhalt konstant gehalten
ist, Verwendung, undzurVergleichsi-s messung ist eine zwischen der UlbrichtschenS
Kugel und der Photozelle angeordnete zweite Blende, z. B. eine Irisbiende, derart
veränderlich angeordnet, daß der Photozellenstrom bei der Messungen auf denselben
Wert gebracht werden kann und der Grad dieser Blendenverstellung ein direktes Maß
für den Farbgehalt des gemessenen Körpers darstellt.
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An Hand der beiliegenden Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel des
Erfindungsgegeglstandes sowie seine Wirkungsweise näher erläutert werden.
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Abb. I zeigt ein Ausführungsbeispiel der Anordnung nach der Erfindung.
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Die Abb. 2, 3 und 4 zeigen eine Rotempfindungskurve des Auges, die
Energieverteilungskurve einer Lichtquelle und die Empfindlichkeitskurve einer Photozelle.
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Abb. 5 zeigt eine Begrenzungskurve des Fensters für den Bereich der
Rotempfindung.
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In Abb. I ist eine Lichtquelle 1, z. B. eine Glühlampe, mittels einer
Linse 2 auf einen in einem Schirm 3 befindlichen engen Spalt abgebildet. Mittels
eines geeigneten optischen Systems wird auf dem Schirm 5 ein spektral zerlegtes
Bild des Spaltes 4 entworfen. Das optische System kann- beispielsweise aus Linsen
6 und 7 und einem zwischen ihnen angeordneten Prisma 8 bestehen. Der Schirm 5 weist
drei Fensters, 10 und ii für den Lichtdurchtritt auf, durch die abwechselnd das
Licht verschiedener Spektralbereiche in eine Ulbrichtsche Kugel 12 gelangen kann.
Der Schirm 5 ist in zwei Führungsschienen 13 und 14 verschiebbar angeordnet und
mit drei Kerben I6, I7 und I8 versehen, in die ein federnder Zahn 19 eingreifen
kann, wodurch ein Feststehen des Schirmes in einer von drei Stellungen bewirkt wird.
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Die Ulbrichtsche Kugel 12 ist oben mit einer tfflnung20 versehen,
auf die abwechselnd eine Probe 2I und ein Vergleichskörper 22 aufgelegt werden kann.
Durch eine dem Schirm 5 zugewandte, gestrichelt gezeichnete Öffnung 23 tritt das
Licht in die Ulbrichtsche Kugel ein. Unten ist in der Kugel eine kleine t)ffnung
25 vorgesehen, durch die das von der Probe oder dem Vergleichskörper reflektierte
Licht aus der Kugel austreten und auf eine Photozelle 26 gelangen kann. Die Zelle
26 ist über einen Verstärker 27 mit einer Anzeigevorrichtung 28 verbunden. In den
Strahlengang zwischen Kugel und Photozelle ist eine verstellbare Irisblende 29 eingeschaltet,
die mit einem Zeiger 30 versehen ist, der -über eine Skala 3I spielt. Die Skala
3I kann bei spielsweise in Prozenten der Lichtlnenge einer bestimmten Farbe geeicht
sein, die in der Probe 21 im Verhältnis zu der im Vergleichskölrper enthaltenen
Lichtmenge dersellSdn Farbe enthalten ist. Eine Linse 32 ~d-ient dazu, das durch
die Irisbiende fallende Licht auf die Eintrittsöffnung der Photozelle zu konzentrieren.
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Wenn sich der Schirm in einer der durch die Kerben festgelegten Stellung
befindet, sind die Oftnungen 9, 10 oder 11 in dem Schirm 5 im roten, grünen oder
blauen Spektralbereich wirksam. Probe- und Vergleichskörper werden daher in diesen
drei Stellungen des Schirmes 5 mit rotem, grünem oder Nauem Licht beleuchtet. Die
Gestalt des Fensters 9 hängt daher von der Gestalt und der Lage der Rotempfindungskurve
des Auges ab. Diese Kurve ist in Abb. 2 beispielsweise dargestellt und mit 34 bezeichnet;
sie stellt die relativen Empfindungswerte für diesen Teil des Spektrums innerhalb
des Bereichs von 4000 bis 7000 Ä dar. Die Energieverteilung der Lichtquelle ist
in Abb. 3 als Kurve 35 dargestellt.
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Mit den Ordinatenwerten der Energieverteilungskurve aus Abb. 3 müssen
die Ordinatenwerte der Rotempfindungskurve aus Abb. 2 noch multipliziert werden,
damit die Gestalt der Rotempfindungskurve der Energieserteilung angepaßt ist. Weiterhin
ist auch die Spektralempfindlichkeit der Photozelle nicht überall gleichmäßig, sondern
hat eine der Kurve 36 in Abb. 4 entsprechende Form. Es muß daher eine weitere Korrektion
der Rotempfindungskurve durch Multiplikation mit detl Ördinatenwerten der Kurve
36 vorgenommen werden. Die auf diese Weise korrigierte Rotempfindungskurve entspricht
dem Verlauf der oberen Berandung des Fensters 9 und ist als Kurve 37 in Abb. 5 dargestellt.
Als Beispiel dafür, wie die Kurve 37 gewonnen wird, diene die folgende Rechnung:
Bei 5800 Ä ist der Rotempfindungswert nach Kurve 34 = 1,15, die Energie der Lichtquelle
nach Kurve 35 = I,05 und die Zellenempfindlichkeit nach Kurve 36 = 0,28. Das Produkt
dieser drei Ordinatenwefte beträgt 0,327 und ist als Höchstwert in Kurve 37 bei
5800 Å eingetragen, wobei dieser Wert gleichzeitig die Höhe des Fensters darstellt.
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In gleicher Weise werden die Höhen der Fenster 10 und II im Grünen
bzw. Blauen erhalten durch Kombination der nicht gezeichneten Grün- bzw. Blauempfindungskurve
mit der Energieverteilung und der Zellenempfindlichkeitskurve.
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Die Bedienung des Gerätes geschieht in der Weise, daß der Vergleichskörper
mit seiner zu messenden Fläche 22 auf die Öffnung 20 der Ulbrichtschen Kugel gelegt
und bei der
gezeichneten Stellung des Schirmes 5 die Anzeige der
Anzeigevorrichtung 28 abgelesen wird, während der Zeiger 30 der Irisbiende auf 100
01, gedreht ist. Der Vergleichskörper 22 wird dann durch die Probe 2I ersetzt und
dieBlende29 so weit verstellt, bis'dieAnzeigevorrichtung 28 wieder denselben Ausschlag
zeigt. Wenn die Probe und der Vergleichskörper eine verschieden starke Rotreflexion
besitzen, so ist der Unterschied auf der Skala 3I ablesbar. Die gleichen Messungen
werden auch für die anderen beiden Stellungen des Schirmes 5 im grünen und roten
Spektralgebiet vorgenommen.
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Man erhält so in Prozenten ausgedrückt das Reflexionsvermögen der
Probe im Roten, Grünen und Blauen im Verhältnis zum Reflexionsvermögen des Vergleichskörpers.
Wenn z. B. als Vergleichskörper ein nahezu weißer Körper, wie z. B. Magnesiumcarbonat,
verwendet wird und die Probe rosa ist, so lassen die Ablesungen erkennen, daß die
Farbe der untersuchten Probe eine Mischung von 50 01o Blau, 20 O/, Grün und 45 °lO
Rot ist. Andererseits kann das Gerät auch zum Vergleich annähernd gleicher Farben
dienen; es seien z. B.
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Vergleichskörper und Probe beide rosa. Ist nun die Übereinstimmung
vollkommen, so müssen alle drei Ablesungen 100 0/, betragen.
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Ist die Übereinstimmung schlechter, so ist die Ablesung z. B. bei
Rot 99 0lo, bei Grün 102 Olo und bei Blau 98 010.
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Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Qesamtausgestaltung
des Kolorimeters besteht darin, daß ein verhältnismäßig großer Bereich der Probe
und des Vergleichskörpers beobachtet wird, so daß Unregelmäßigkeiten in der Farbe
oder evtl. Muster auf der Probe oder dem Vergleichskörper bei der Messung ausgeglichen
werden.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß ein großer Teil des auf die
Photozelle fallenden Lichtes diffus ist, so daß die Messung auch in^,dhn Falle einwandfrei
wird, in dem der zu untersuchende Gegenstand eine glänzende Oberfläche besitzt.