DE867453C

DE867453C - Process for the automatic measurement of the color temperature using photoelectric cells

Info

Publication number: DE867453C
Application number: DES10973D
Authority: DE
Inventors: Adolf Dr Phil Jagersberger; Fritz Dr Lieneweg
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1942-12-13
Filing date: 1942-12-13
Publication date: 1953-02-16

Description

Verfahren zur selbsttätigen Messung der Farbtemperatur mittels lichtelektrischer Zellen Die selbsttätige Messung der Farbtemperatur mittels lichtelektrischer Zellen ist bisher in der Weise vorgenommen worden, daß das Verhältnis der Leuchtdichten bei zwei verschiedenen Wellenlängen, z. B. im Roten und Grünen, bestimmt wurde. Die Messung des Verhältnisses wurde dabei meist so durchgeführt, daß vor der einen Zelle ein Grau- oder Farbkeil so lange verschoben wird, bis die I,euchtdichte in beiden Meßzellen gleich groß geworden ist. Die Stellung des Keils ist alsdann ein ATaß für die Farbtemperatur.Process for the automatic measurement of the color temperature by means of photoelectric Cells The automatic measurement of the color temperature by means of photoelectric cells has so far been made in such a way that the ratio of the luminance at two different wavelengths, e.g. B. in the red and green, was determined. The measurement of the ratio was mostly carried out in such a way that before the one Cell a gray or color wedge is shifted until the I, luminous density in both measuring cells has become the same size. The position of the wedge is then a ATass for the color temperature.

Statt zweier Fotozellen ist auch eine Fotozelle verwendet worden, vor der man ein Rot- und Grünfilter rotieren läßt. In diesem Fall muß ein Farbkeil in den Strahlengang eingeschaltet werden; die Stellung des Farbkeils ist ein Maß für die Farbtemperatur, sobald die Leuchtdichte hinter beiden Filtern gleich groß ist. Instead of two photocells, one photocell has also been used, in front of which a red and green filter is rotated. In this case a color wedge must be used be switched into the beam path; the position of the color wedge is a measure for the color temperature as soon as the luminance behind both filters is the same is.

Zur automatischen Anzeige der Farbtemperatur wird mittels Wechselstromverstärkern bei Abweichung der Leuchtdichten im Roten und Grünen ein Impuls ausgelöst, durch den der Grau- bzw. AC amplifiers are used to automatically display the color temperature if there is a deviation in the luminance in the red and green, a pulse is triggered by that of the gray resp.

Farbkeil verstellt wird. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß die mechanische Verstellung des Keils innerhalb des Pyrometers vorgenommen werden muß, so daß eine elektrische Fernanzeige nur mittelbar, z. B. unter Verwendung von in Abhängigkeit der Stellung des Graukeils verstellter Potentiometer, erfolgen kann.Color wedge is adjusted. This method has the disadvantage that the mechanical adjustment of the wedge can be made within the pyrometer must, so that an electric remote display only indirectly, e.g. More colorful Use of potentiometers adjusted depending on the position of the gray wedge, can be done.

Demgegenüber läßt sich das Intensitätsverhältnis der Strahlung unmittelbar mit Quotientenmeßwerken ermitteln, und man hat dazu Kreuzspulmeßgeräte sowie selbsttätige Kompensationsmeßanordnungen in tOuotientenschaltung benutzt. Bei diesen Meßanordnungen muß man aber den Nachteil in Kauf nehmen, daß die Stromstärke in den Meßorganen, z. B. bei Kreuzspulgeräten in den Systemspulen, außerordentlich starken Änderungen unterliegt, da die Lichtintensität und damit der davon abhängige Meßstrom sich bei der Temperaturmessung, z. B. zwischen I000 und I7000 C, um etwa I: 45 ändert. In contrast, the intensity ratio of the radiation can be determined directly determine with quotient measuring devices, and you have cross-coil measuring devices as well as automatic ones Compensation measuring arrangements used in tOuotient circuit. With these measuring arrangements but one has to accept the disadvantage that the current intensity in the measuring elements, z. B. in package devices in the system bobbins, extremely strong changes is subject to, since the light intensity and thus the measuring current dependent on it are at the temperature measurement, e.g. B. between 1000 and 17000 C, changes by about I: 45.

Bei solchen starken Stromschwankungen läßt sich aber eine einwandfreie Messung des {Quotienten in derartigen Schaltungen nicht mehr durchführen.With such strong current fluctuations, however, a perfect Do not measure the {quotient in such circuits any more.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der elektrischen Ouotientenmessung zu vermeiden, ohne daß es erforderlich ist, Graukeile als Maß für die Farbtemperatur zu verwenden. Die Lösung besteht darin, daß nicht das Verhältnis der Leuchtdichten bei zwei verschiedenen Wellenlängen gemessen wird, sondern der Unterschied der Logarithmen der Leuchtdichten durch elektrisch 4ogarithmierende Mittel als Maß für die Farbtemperatur festgestellt wird, wobei zwecks Anzeige der Farbtemperatur Differenzmeßanordnungen zur Messung der Ströme verwendet werden. The invention is based on these disadvantages of the electrical To avoid ouotient measurement without it being necessary to use gray wedges as a measure to use for the color temperature. The solution is that not the ratio the luminance is measured at two different wavelengths, but rather the Difference in the logarithms of the luminance due to electrical 4ogarithmizing Mean is determined as a measure of the color temperature, with the purpose of displaying the Color temperature difference measuring arrangements can be used to measure the currents.

Die Darstellung des Intensitätsverhältnisses durch logarithmische Subtraktion kann gemäß der Erfindung dadurch vorgenommen werden, daß man solche lichtelektrische Zellen verwendet deren Ströme unmittelbar dem Logarithmus der Leuchtdichten proportional sind, oder daß man mittelbar unter Verwendung sekundärer Organe die Logarithmierung der Fotozellenströme vornimmt. The representation of the intensity ratio by logarithmic Subtraction can be made according to the invention in that one such photoelectric cells use their currents directly to the logarithm of the luminance are proportional, or that one indirectly using secondary organs the Takes the logarithm of the photocell currents.

Eine unmittelbare logarithmische Darstellung der Intensität erhält man z. B., wenn man Fotoelemente (Sperrschichtzellen) zur Messung der Leuchtdichte benutzt und dafür Sorge trägt, daß die Differenz der Leerlaufspannungen gemessen wird. Es ist nämlich die Leerlaufspannung über einen Bereich von etwa 10... 100 000 Lux proportional dem Logarithmus der Leuchtdichte. Um eine einwandfreie logarithmische Beziehung zwischen gemessenem Strom und Leuchtdichte zu erhalten, muß man die Schaltung so ausbilden, daß auf jeden Fall die Leerlaufspannung gemessen wird. Das geschieht am besten unter Verwendung von an sich bekannten Meßverstärkern, z. B. lichtelektrischen oder Bolometerverstärkern, bei denen die Messung mit einem praktisch unendlich großen Widerstand vor sich geht. An immediate logarithmic representation of the intensity is obtained one z. B. If you have photo elements (barrier cells) to measure the luminance is used and ensures that the difference in open circuit voltages is measured will. Namely, it is the open circuit voltage over a range of about 10 ... 100 000 lux proportional to the logarithm of the luminance. To have a flawless logarithmic To get relationship between measured current and luminance one has to do the circuit so train that the open circuit voltage is measured in any case. This happens best using amplifiers known per se, e.g. B. photoelectric or bolometer amplifiers, in which the measurement is carried out with a practically infinitely large Resistance is going on.

Eine derartige Ausführung zeigt in schematischer Form die Fig. I. Mit S ist der Strahler bezeichnet, dessen Farbtemperatur gemessen werden soll. Mit Fr bzw. Fg sind * die Filter für die beiden Wellenlängen, wie meist üblich rot und grün, bezeichnet, bei denen die Messung vorgenom: men werden soll. Das durch das Filter Fr tretende rote Licht fällt auf das Fotoelement Er, an welchem eine Spannung entsteht, die proportional derLeuchtdichte des roten Lichtes ist. Diese Spannung wird praktisch belastungsfrei über den Meßverstärker Vr auf die eine Spule K, eines Differenzgalvanometers G übertragen. Das durch das Filter tretende grüne Licht des Strahlers wirkt auf das Fotoelement Eg ein, welches in der gleichen Weise über den Meßverstärker Vg die zweite Spule K2 des Differenzgalvanometers speist. Entsprechend der Differenz derLogarithmen der beiden Leuchtdichten stellt sich der Zeiger des Meßinstrumentes ein. Such an embodiment is shown in schematic form in Fig. I. The emitter whose color temperature is to be measured is denoted by S. With Fr and Fg are * the filters for the two wavelengths, as is usually the case with red and green, designated for which the measurement is to be carried out. That through the The red light that comes out of the filter falls on the photocell Er, on which a voltage is applied which is proportional to the luminance of the red light. This tension is practically stress-free via the measuring amplifier Vr to one coil K, one Transfer differential galvanometer G. The green light of the passing through the filter Emitter acts on the photo element Eg, which in the same way on the Measuring amplifier Vg feeds the second coil K2 of the differential galvanometer. Corresponding the difference between the logarithms of the two luminances is represented by the pointer of the Measuring instrument.

Die Differenzmessung durch mittelbare Logarithmierung der Intensitäten kann z. B. mittels geeigneter Röhrenverstärker erfolgen, wenn man in einem solchen Bereich der Kennlinie arbeitet, bei dem der Anodenstrom proportional dem Logarithmus des Gitterstromes ist. The difference measurement through indirect logarithmization of the intensities can e.g. B. be done by means of a suitable tube amplifier, if you are in such a Range of the characteristic works in which the anode current is proportional to the logarithm of the grid current is.

Ein besonders einfaches und über den ganzen vorkommenden Intensitätsbereich hin gut arbeitendes Verfahren der mittelbaren Logarithmierung besteht ferner darin, daß man Kupferoxydulgleichrichter in Differenzschaltung gemäß Fig. 2 verwendet. Da, wie aus Fig. 3 zu ersehen, Kupferoxydulgleichrichter eine logarithmische Widerstandsspannungskennlinie besitzen, läßt sich dieses Verfahren in einfacher Weise zur Darstellung der Farbtemperatur benutzen, wenn man auf dem geraden Teil der Kennlinie arbeitet. Mit S ist wiederum der zu untersuchende Strahler bezeichnet. A particularly simple one and over the entire occurring intensity range The well-working method of indirect logarithmization also consists in that one uses copper oxide rectifier in a differential circuit according to FIG. Since, as can be seen from Fig. 3, copper oxide rectifiers have a logarithmic resistance-voltage characteristic own, this method can be used in a simple manner to represent the color temperature use when working on the straight part of the characteristic. With S is again denotes the radiator to be examined.

Fr und Eg stellen das rote bzw. grüne Filter dar; mit Er und Eg sind wiederum die lichtelektrischen Zellen, hier Fotozellen, mit Vr, Vg die Verstärker bezeichnet, auf welche die Fotozellen arbeiten. Da diese unter dem Einfluß des auf sie fallenden roten bzw. grünen Lichtes nur eine lineare Spannung für die ihnen zugeordneten Verstärker liefern, ist die Schaltung hier so getroffen, daß die von den Verstärkern kommenden Ströme so über die beiden Gleichrichter G1 und G2 fließen, daß an dem zu diesen parallel liegenden Galvanometer D die Differenzspannung der an den beiden Gleichrichtern auftretenden Spannungsabfälle liegt. Zu diesem Zweck sind die gleichpoligen Ausgangsklemmen der beiden Verstärker Vr und Vg miteinander verbunden, so daß die im Ausgangskreis der Verstärker auftretenden Ströme im Sinne der eingezeichneten Pfeile über die Gleichrichter fließen. Auf diese Weise tritt an den Klemmen des Galvanometers G die Differenz der an den beiden Gleichrichtern auftretenden Spannungsabfälle auf. Infolge der logarithmischen Abhängigkeit der Widerstände der Gleichrichter G, und G2 von der ISpannung mißt das Galvanometer die Differenz des Logarithmus der Leuchtdichten, welche bestimmt werden soll.Fr and Eg represent the red and green filters, respectively; with he and eg are again the photoelectric cells, here photocells, with Vr, Vg the amplifiers denotes on which the photocells work. Since this is under the influence of the they falling red or green light only create a linear tension for them supply assigned amplifier, the circuit is made here so that that of Currents coming to the amplifiers flow through the two rectifiers G1 and G2, that at the galvanometer D lying parallel to this, the differential voltage of the voltage drops occurring at the two rectifiers. To this end are the homopolar output terminals of the two amplifiers Vr and Vg with each other connected so that the currents occurring in the output circuit of the amplifier in the sense the drawn arrows flow over the rectifier. That way occurs at the terminals of the galvanometer G is the difference between the two rectifiers occurring voltage drops. Due to the logarithmic dependence of the The galvanometer measures the resistances of the rectifiers G 1 and G 2 from the I voltage the difference in the logarithm of the luminance which is to be determined.

Um eine möglichst genaue logarithmische Abhängigkeit des Widerstandes der Gleichrichter von der Spannung'zu erzielen, werden in die Stromkreise der Gleichrichter G1 und G2 die Widerstände Rvj und Rv2 eingeschaltet, denen gegenüber der Widerstand der Gleichrichter klein ist. Um einen möglichst kleinen Widerstand zu erhalten, ist es zweckmäßig, mehrere Gleichrichter parallel zu schalten. Durch diese Maßnahme wird man weitgehend unabhängig von der Ausgangsspannung der Verstärker, und die Spannung an den Gleichrichtern ist lediglich durch deren Widerstandsänderungen bestimmt. To get the most exact logarithmic dependence of the resistance possible To achieve the rectifier of the voltage 'are in the circuits of the rectifier G1 and G2 switched on the resistors Rvj and Rv2, opposite the resistor the rectifier is small. To get the lowest possible resistance, it is useful to have several rectifiers in parallel switch. By this measure is largely independent of the output voltage of the amplifier, and the voltage across the rectifiers is only due to their resistance changes certainly.

Es sei schließlich noch hervorgehoben, daß die Differenzmessung selbst bei beiden Verfahren in beliebigen Differenzmeßschaltungen durchgeführt werden kann, z. B. in einem Differenzmeßwerk mit einem System, das zwei entgegengesetzt wirkende Wïicklungen besitzt, oder inBrücken- undDifferenzschaltanordnungen usw. Gegebenenfalls wird auch der Meßstrom über Meßverstärker verstärkt, wenn z. B. eine Aufzeichnung in Tintenschrift bei schnellen Temperaturänderungen erfolgen soll. Finally, it should be emphasized that the differential measurement itself can be carried out in any differential measuring circuit for both methods, z. B. in a differential measuring mechanism with a system that has two opposing forces Has windings, or in bridge and differential switch arrangements, etc. Where appropriate the measuring current is also amplified via measuring amplifier, if z. B. a recording should be done in ink writing with rapid temperature changes.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Method for automatic measurement of color temperature by means of photoelectric cells, characterized in that as a measure of the color temperature the difference in the logarithms of the luminance at two different wavelengths is determined by electrically logarithmic means.

2. The method according to claim 1, characterized in that the logarithmization directly due to the electrical properties of the photoelectric cells he follows.

3. The method according to claim 2, characterized in that the no-load current of photo elements is used for measurement.

4. The method according to claim 1, characterized in that the logarithmization takes place indirectly by means of secondary logarithmic organs.

5. The method according to claim 4, characterized in that the logarithmization Tube amplifiers are used that work in such a range of the characteristic curve, in which the anode current is proportional to the logarithm of the grid current.

6. The method according to claim 4, characterized in that for taking the logarithm Copper oxide rectifiers can be used.

7. The method according to claim 6, characterized in that in the Several copper oxide rectifiers can be connected in parallel to both measuring circuits.

8. The method according to any one of claims I to 7, characterized in, that the differential measurement by means of differential measuring devices or in bridge or differential circuits he follows.