DE10048791C2 - Farbmaske für eine Farbschlierenapparatur, Farbschlierenapparatur und Farbschlierenverfahren - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Farbmaske für eine Farbschlierenappa­ ratur, die mehrere Lichtdurchtrittsflächen mit voneinander verschiedenen Farben umfaßt, die an einem Grundkörper angeordnet sind, sowie eine Farbschlierenapparatur und ein Farbschlierenverfahren.

Eine solche Farbmaske ist beispielsweise aus der JP 2000-180241 A bekannt.

Mit einer Farbschlierenapparatur durchgeführte Farbschlierenverfahren sind ferner beispielsweise aus der Druckschrift AIAA-99-2813, Ciezki, H. K.: "Investigation of the Combustion Behaviour of Solid Fuel Slabs in a Planar Step Combustor with a Colour Schlieren Technique", 35^th AIAA Joint Propulsion Con­ ference, 20.-24. Juni 1999 in Los Angeles, Kalifornien, USA, bekannt.

Schlierenverfahren werden zur Untersuchung von Prozessen mit lichtablenken­ den Vorgängen in transparenten Medien benutzt. Durch Schlierenverfahren können stationäre oder zeitabhängige Inhomogenitäten, Dichte-, Temperatur- oder Konzentrationsgradienten in Gasen, Flüssigkeiten, Gelen, Gläsern und Feststoffen dargestellt werden.

Schlierenverfahren beruhen darauf, daß Lichtstrahlen, die ein Gebiet mit einem senkrecht zu ihrer Ausbreitungsrichtung verlaufenden Brechungsindexgra­ dienten passieren, aus ihrer Ausbreitungsrichtung abgelenkt werden.

Diese Ablenkung führt bei Schwarz-Weiß-Schlierenverfahren, bei denen der Untersuchungsbereich eines Probenkörpers mit weißem Licht durchstrahlt wird, auf dem Schlierenbild zu lokalen Aufhellungen oder Abdunkelungen oder zu unterschiedlichen Grauwerten, durch welche das Gradientenfeld sichtbar gemacht werden kann. Allerdings kann das menschliche Auge Grau­ werte schlecht voneinander unterscheiden.

Bei Farbschlierenverfahren wird das Gradientenfeld durch un­ terschiedliche Farben dargestellt, was zu einer verbesserten Interpretation des Schlierenbildes führt. Eine für ein sol­ ches Farbschlierenverfahren eingesetzte Farbschlierenappara­ tur umfaßt eine Farbmaske, mit der auf der Beleuchtungsseite ein Lichtbündel erzeugt wird, das Licht verschiedener Farben enthält.

Die bekannten Farbmasken werden auf photographischem Wege hergestellt oder mechanisch oder mit anderen Verfahren aus einem lichtundurchlässigen Material herausgearbeitet und mit Farbfiltern hinterlegt.

Um eine gewünschte Helligkeits- und Farbwertverteilung in dem Farbschlierenbild zu erzielen, muß die Farbmaske in einem iterativen Prozeß an die jeweiligen Versuchsbedingungen ange­ paßt werden, wobei jeweils nach einer oder mehreren Probeauf­ nahmen mit einer bestimmten Farbmaske für jede Lichtdurch­ trittsfläche der Farbmaske eine neue Breite ermittelt und an­ schließend eine neue Farbmaske mit den ermittelten Licht­ durchtrittsflächenbreiten hergestellt wird.

Dieses Verfahren ist sehr kosten- und zeitaufwendig.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Farbmaske für eine Farbschlierenapparatur zur Verwendung in einem Farbschlierenverfahren mit mehreren Lichtdurchtrittsflächen zu schaffen, die schnell und einfach an eine zu untersuchende Probe und/oder an andere Komponenten der Farbschlierenapparatur anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Farbmaske mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Farbmaske min­ destens eine Kalibriereinrichtung zum Verändern mindestens einer der Licht­ durchtrittsflächen hinsichtlich ihrer Lage an dem Grundkörper der Farbmaske und/oder hinsichtlich ihrer Geometrie umfaßt.

Diese Aufgabe wird ferner durch eine Farbschlierenapparatur gemäß Anspruch 15 und durch ein Farbschlierenverfahren gemäß Anspruch 16 gelöst.

Die erfindungsgemäße Farbmaske ermöglicht es, eine Kalibrierung der Farb­ helligkeits- und der Farbwertseinstellung und/oder der Farbwertzuordnung zu einem bestimmten Lichtablenkungswinkelbereich schnell und einfach dadurch durchzuführen, daß an einer variablen Farbmaske die Lichtdurchtrittsflächen verschoben und/oder in ihrer Ausdehnung verändert werden, ohne daß es hierfür erforderlich ist, eine neue Farbmaske zu erstellen.

Insbesondere ist es mit einer solchen Farbmaske möglich, die Farbwerts- und Farbhelligkeitseinstellungen während eines laufenden Farbschlierenversuchs zu verändern, das heißt während mit der Farbmaske das Bündel farbigen Lichts erzeugt wird, welches den Untersuchungsbereich der Probe durchstrahlt.

Wird das Farbschlierenbild mittels einer Videokamera oder einer CCD-Kamera in Echtzeit erzeugt, so kann die Auswirkung einer Veränderung der Lage und/oder der Geometrie einer Lichtdurchtrittsfläche an dem resultierenden Schlierenbild unmittelbar abgelesen werden, was die Kalibrierung der Farb­ wert- und Farbhelligkeitsverteilung deutlich erleichtert.

Ferner ermöglicht es die erfindungsgemäße Farbmaske, die Hel­ ligkeit einzelner Grundfarben, die jeweils mittels einer ein­ zelnen Lichtdurchtrittsfläche erzeugt werden, vorzugsweise stufenlos, zu verändern.

Bei Mischfarben, die durch Kombination von Licht erzeugt wer­ den, das verschiedene Lichtdurchtrittsflächen durchläuft, können sowohl die Helligkeit der Mischfarbe als auch der Farbwert der Mischfarbe (durch Veränderung des relativen An­ teils der Grundfarben-Helligkeiten) vorzugsweise stufenlos verändert werden.

Soll vor der Kamera der Farbschlierenapparatur eine Blende eingefügt werden, so können die Lichtdurchtrittsflächen der Farbmaske entsprechend vergrößert werden, um die Verringerung der zur Kamera gelangenden Lichtintensität durch die Blende auszugleichen, ohne daß hierfür die Herstellung einer neuen Farbmaske erforderlich ist.

Auch eine Veränderung der Leuchtdichte des auf die Farbmaske auftreffenden Lichts infolge der Verwendung einer anderen Lichtquelle oder infolge einer Alterung einer Komponente der Lichtquelle kann ebenfalls durch eine Veränderung der Breite der Lichtdurchtrittsflächen ausgeglichen werden, ohne daß hierfür die Herstellung einer neuen Farbmaske erforderlich ist.

Auch bei einem Wechsel anderer Komponenten der Farbschlieren­ apparatur ist eine schnelle und einfache Anpassung des von der Farbmaske erzeugten Lichtbündels durch eine Veränderung der Lage und/oder Geometrie der Lichtdurchtrittsflächen mög­ lich.

Ferner kann die erfindungsgemäße Farbmaske dazu verwendet werden, für einen bestimmten Versuchsaufbau die optimale Lage und/oder Geometrie der Lichtdurchtrittsflächen zu ermitteln, damit anschließend unter Verwendung dieser Daten eine her­ kömmliche Farbmaske mit unveränderlichen Lichtdurchtrittsflä­ chen hergestellt werden kann. Eine Versuchsreihe kann dann mit der (billigeren) herkömmlichen Farbmaske mit unveränder­ lichen Lichtdurchtrittsflächen durchgeführt werden, während die erfindungsgemäße Farbmaske mit veränderlichen Lichtdurch­ trittsflächen für die Durchführung einer weiteren Kalibrie­ rung frei wird.

Die erfindungsgemäße Farbmaske eignet sich besonders gut zur Umrüstung einer Schwarz-Weiß-Schlierenapparatur auf Farbe.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Kalibriereinrichtung mindestens ein relativ zu einer Licht­ durchtrittsöffnung und/oder relativ zu einem Lichtdurch­ trittselement der Farbmaske bewegbares Durchtrittsflächenbe­ grenzungselement.

Dieses Durchtrittsflächenbegrenzungselement kann beispiels­ weise als bewegliche Abdeckzunge ausgebildet sein.

Ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Durchtrittsflä­ chenbegrenzungselement längs einer x-Richtung bewegbar ist, die im Betriebszustand der Farbmaske im wesentlichen senk­ recht zur Einfallsrichtung des durch die Lichtdurchtrittsflä­ che hindurchtretenden Lichtes und im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung eines Spaltes einer Spaltblende der Farb­ schlierenapparatur ausgerichtet ist, so kann hierdurch in einfacher Weise die Helligkeit des durch die Lichtdurch­ trittsfläche hindurchtretenden Lichtes variiert werden, ohne den Lichtablenkungswinkelbereich zu verändern, welcher der Lichtdurchtrittsfläche zugeordnet ist.

Eine hohe Variabilität des Farbmaske ist gegeben, wenn die Farbmaske eine Mehrzahl von Durchtrittsflächenbegrenzungsele­ menten umfaßt, die vorzugsweise in zueinander parallelen Ver­ schiebungsrichtungen bewegbar sind.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß jeder Lichtdurch­ trittsfläche der Farbmaske mindestens ein separates Durch­ trittsflächenbegrenzungselement zugeordnet ist, damit die Lichtdurchtrittsflächen unabhängig voneinander in ihrer Geo­ metrie verändert werden können.

Ferner kann vorgesehen sein, daß mehrere der Durchtrittsflä­ chenbegrenzungselemente in einer zu der gemeinsamen Verschie­ bungsrichtung im wesentlichen senkrechten Richtung unmittel­ bar aneinander anschließen.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorge­ sehen, daß die Farbmaske mindestens ein Paar von Durchtritts­ flächenbegrenzungselementen umfaßt, wobei die Durchtrittsflä­ chenbegrenzungselemente des Paares im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet und längs derselben Verschiebungsrich­ tung bewegbar sind. Mit Hilfe eines solchen Paares von Durch­ trittsflächenbegrenzungselementen ist es möglich, zwei zwi­ schen den Durchtrittsflächenbegrenzungselementen des Paares angeordnete Lichtdurchtrittsflächen gleichzeitig zu verän­ dern, um so sowohl die Helligkeit als auch den Farbton der Mischfarbe, die durch Mischung des aus den beiden Lichtdurch­ trittsflächen austretenden Lichts erzeugt wird, zu variieren.

Besonders günstig ist es, wenn jedes Durchtrittsflächenbe­ grenzungselement unabhängig von den anderen Durchtrittsflä­ chenbegrenzungselementen und vorzugsweise stufenlos relativ zu der jeweils zugeordneten Lichtdurchtrittsöffnung ver­ schiebbar ist.

Da die Breiten der Lichtdurchtrittsflächen der Farbmaske ty­ pischerweise im Bereich eines oder weniger Millimeter liegen, ist es von Vorteil, wenn der Verschiebeweg der Durchtritts­ flächenbegrenzungselemente mit einer Genauigkeit im Bereich eines Zehntelmillimeters eingestellt werden kann.

Hierfür ist es günstig, wenn für das Durchtrittsflächenbe­ grenzungselement eine feinmechanische Bewegungsvorrichtung vorgesehen ist.

Insbesondere kann vorgesehen sein, daß das Durchtrittsflä­ chenbegrenzungselement mittels einer Einstellschraube beweg­ bar ist.

Um die einer Lichtdurchtrittsfläche zugeordnete Helligkeit und den der Lichtdurchtrittsfläche zugeordneten Lichtablen­ kungswinkelbereich unabhängig voneinander einstellen zu kön­ nen, ist es günstig, wenn das Durchtrittsflächenbegrenzungs­ element parallel zu einem Rand einer Lichtdurchtrittsöffnung und/oder eines Lichtdurchtrittselements bewegbar ist.

Insbesondere für die Verwendung in einer zweidimensionalen Farbschlierenapparatur geeignet ist eine Farbmaske, bei der das Durchtrittsflächenbegrenzungselement im wesentlichen pa­ rallel zu einer Diagonale einer Lichtdurchtrittsöffnung und/oder eines Lichtdurchtrittselements bewegbar ist.

Ferner kann vorgesehen sein, daß die Farbmaske mindestens ein relativ zu dem Grundkörper der Farbmaske drehbares farbiges Lichtdurchtrittselement umfaßt.

Ein solcher Grundkörper kann insbesondere ein Halterahmen der Farbmaske sein, der mit Halterungen verbunden ist, mit wel­ chen die Farbmaske in ihrer Lage relativ zu den übrigen Kom­ ponenten der Farbschlierenapparatur festgelegt wird.

Um das farbige Lichtdurchtrittselement in einfacher Weise drehen zu können, ist vorzugsweise vorgesehen, daß das dreh­ bare Lichtdurchtrittselement drehfest mit einem Verdrehring verbunden ist.

Um das drehbare Lichtdurchtrittselement in einer gewünschten Drehstellung festlegen zu können, ist es von Vorteil, wenn die Farbmaske eine Arretiereinrichtung zum Arretieren des Verdrehrings in einer gewünschten Drehstellung umfaßt.

Um die Lage einer Lichtdurchtrittsfläche an der Farbmaske in einfacher Weise verändern zu können, ist vorzugsweise vorge­ sehen, daß die Farbmaske mindestens eine relativ zu dem Grundkörper der Farbmaske bewegbare Lichtdurchtrittsöffnung und/oder mindestens ein relativ zu dem Grundkörper der Farb­ maske bewegbares Lichtdurchtrittselement umfaßt.

Umfaßt die Veränderungseinrichtung mindestens ein relativ zu dem Grundkörper der Farbmaske bewegbares Durchtrittsflächenbegrenzungselement, an dem eine Lichtdurchtrittsöffnung und/oder ein Lichtdurchtrittselement so angeordnet ist, daß die Lichtdurchtrittsöffnung bzw. das Lichtdurchtrittselement zusammen mit dem Durchtrittsflächenbegren­ zungselement bewegbar ist, so können hierdurch in einfacher Weise gleich­ zeitig eine erste Lichtdurchtrittsfläche hinsichtlich ihrer Lage und eine zweite Lichtdurchtrittsfläche hinsichtlich ihrer Geometrie verändert werden.

Anspruch 15 ist auf eine Farbschlierenapparatur gerichtet, welche mindestens eine erfindungsgemäße Farbmaske umfaßt.

Eine solche Farbschlierenapparatur eignet sich zur Durchführung eines Farbschlierenverfahrens, bei dem mittels einer Farbmaske, die mehrere Licht­ durchtrittsflächen mit voneinander verschiedenen Farben umfaßt, die an einem Grundkörper der Farbmaske angeordnet sind, ein Bündel farbigen Lichts er­ zeugt wird, welches einen Untersuchungsbereich einer Probe durchstrahlt, wo­ bei mindestens eine Lichtdurchtrittsfläche der Farbmaske hinsichtlich ihrer Lage an dem Grundkörper der Farbmaske und/oder hinsichtlich ihrer Geometrie verändert wird.

Die Kalibrierung der Farbwert- und Farbhelligkeitseinstellung bei einem solchen Farbschlierenverfahren gestaltet sich besonders einfach, wenn mindestens eine Lichtdurchtrittsfläche der Farbmaske hinsichtlich ihrer Lage an dem Grundkörper der Farb­ maske und/oder hinsichtlich ihrer Geometrie verändert wird, während der Un­ tersuchungsbereich von dem von der Farbmaske erzeugten Licht durchstrahlt wird.

Besonders günstig ist hierbei, wenn das Farbschlierenbild, beispielsweise mittels einer Videokamera oder einer CCD-Kamera, in Echtzeit erzeugt wird, so daß das Resultat einer Veränderung der Lichtdurchtrittsfläche sofort am veränderten Schlierenbild abgelesen werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung und zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispielen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer eindimensionalen Farbschlierenapparatur zur Dar­ stellung von Gradienten in einem Probenkörper längs einer senkrecht zur Durchstrahlungsrichtung gerichteten y-Richtung;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf eine Farbmaske einer eindimensionalen Farbschlierenapparatur ge­ mäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Farb­ maske einer eindimensionalen Farbschlierenappara­ tur;

Fig. 4 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch die Farbmaske aus Fig. 3 längs der Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 einen schematischen Aufbau einer zweidimensiona­ len Farbschlierenapparatur zur Darstellung von Gradienten in einem Probenkörper längs einer zur Durchstrahlungsrichtung senkrecht gerichteten y-Richtung und längs einer senkrecht zur Durchstrahlungsrichtung und senkrecht zu der y-Rich­ tung gerichteten x-Richtung;

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Draufsicht auf eine Farbmaske der zweidimensionalen Farbschlierenap­ paratur aus Fig. 5; und

Fig. 7 einen Querschnitt durch die Farbmaske aus Fig. 6 längs der Linie 7-7 in Fig. 6.

Gleiche oder funktional äquivalente Elemente sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.

Eine in Fig. 1 dargestellte, als Ganzes mit 100 bezeichnete Farbschlierenapparatur umfaßt eine Lichtquelle 102, welche ein Lichtstrahlenbündel 104 weißen Lichts zu einer Farbmaske 106 hin aussendet.

Die Farbmaske 106 weist mehrere farbige Lichtdurchtrittsflä­ chen auf, durch welche das von der Lichtquelle 102 kommende weiße Licht hindurchtritt, so daß ein von der Farbmaske 106 ausgehendes Lichtstrahlenbündel 108 farbigen Lichts erzeugt wird.

Im Strahlengang dieses Lichtstrahlenbündels 108 ist ein ebe­ ner erster Umlenkspiegel 110 angeordnet, welcher das Licht­ strahlenbündel zu einem ersten Hohlspiegel 112 hin reflek­ tiert.

Das von dem ersten Hohlspiegel 112 reflektierte Lichtstrah­ lenbündel weist im wesentlichen parallel zueinander ausge­ richtete Lichtstrahlen auf und durchstrahlt einen Untersuchungsbereich 114 einer auf einem Prüfstand 116 angeordneten Probe 118 und wird von einem zweiten Hohlspiegel 120 über einen ebenen zweiten Umlenkspiegel 122 auf die Spaltebene einer Spaltblende 124 mit einem Spalt 125 fokussiert.

Von der Spaltblende 124 aus gelangt das Lichtstrahlenbündel durch einen Verschluß 126 und eine Abbildungsoptik 128 in eine Kamera 130, in welcher das Licht einen Film oder einen lichtempfindlichen Chip belichtet.

Der Verschluß 126 kann mehrteilig ausgebildet sein und bei­ spielsweise einen Zentralverschluß und einen durch Anlegen oder Abschalten eines elektrischen Feldes abdunkelbaren Flüs­ sigkristallschirm umfassen.

Die Abbildungsoptik 128 kann eine einzelne Linse oder ein Linsensystem umfassen.

Für zeitabhängige Untersuchungen können der Verschluß 126, die Abbildungsoptik 128 und die Kamera 130 auch durch eine Film- oder Videokamera ersetzt werden.

Der Aufbau einer Farbmaske 106 einer Farbschlierenapparatur gemäß dem Stand der Technik ist in Fig. 2 dargestellt.

Diese Farbmaske 106 umfaßt eine lichtundurchlässige Folie 132, die mit Lichtdurchtrittsöffnungen 134 versehen ist, wel­ che mit Farbfilterfolien unterschiedlicher Farbe hinterlegt sind.

So können beispielsweise die Lichtdurchtrittsöffnungen 134a und 134b mit roter Farbfilterfolie hinterlegt sein, um rote Lichtdurchtrittsflächen 136a bzw. 136b zu bilden.

Ferner können mit blauer Farbfilterfolie hinterlegte Licht­ durchtrittsöffnungen 134c und 134d vorgesehen sein, um blaue Lichtdurchtrittsflächen 136c bzw. 136d zu bilden.

Eine mit grüner Farbfilterfolie hinterlegte Lichtdurchtritts- Öffnung 134e dient zur Bildung einer grünen Lichtdurchtritts­ fläche 136e.

Ferner kann auch eine Lichtdurchtrittsöffnung 134f vorgesehen sein, welche nicht mit einer Farbfilterfolie hinterlegt ist oder aber mit einer farblosen Filterfolie hinterlegt ist, um eine weiße Lichtdurchtrittsfläche 136f zu bilden.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind die Lichtdurchtrittsöff­ nungen 134 in der lichtundurchlässigen Folie 132 der Farb­ maske 106 aus einem oder mehreren rechteckigen Streifen 137 mit der Streifenhöhe h_i und der Streifenbreite b_i zusammenge­ setzt.

Die Streifenhöhe h_i bezeichnet dabei die Ausdehnung des be­ treffenden Streifens längs einer parallel zu der Oberseite der lichtundurchlässigen Folie 132 gerichteten y-Achse 138, während die Streifenbreite b_i die Ausdehnung des betreffenden Streifens parallel zu einer x-Achse 140 bezeichnet, welche senkrecht zu der y-Achse 138 und ebenfalls parallel zu der Oberseite der lichtundurchlässigen Folie 132 ausgerichtet ist.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Farbmaske 106 ist die Strei­ fenbreite h_i bei allen Streifen 137 konstant, während die Streifenbreite b_i variiert.

Die Koordinaten x und y sind in Bezug auf das Lichtstrahlen­ bündel 108 definiert, so daß sich die x-Achse 140 und die y-Achse 138 zusammen mit dem Lichtstrahlenbündel 108 drehen oder zusammen mit demselben gespiegelt werden, wenn durch ein optisches Element im Strahlengang des Lichtstrahlenbündels 108 eine solche Drehung oder Spiegelung erfolgt.

Der Spalt 125 der Spaltblende 124 ist (in Bezug auf das lichtstrahlenbündelfeste x-y-Koordinatensystem) parallel zur x-Achse ausgerichtet und erstreckt sich senkrecht zur Rich­ tung der x-Achse über eine Spaltbreite, welche höchstens der Streifenhöhe h_i der Streifen 137 der Farbmaske 106 ent­ spricht.

Die farbigen Lichtdurchtrittsflächen 136 der Farbmaske 106 werden über die Hohlspiegel 112 und 120 auf die Spaltblende 124 abgebildet.

Befindet sich keine Probe 118 auf dem Prüfstand 116 oder ist die Probe 118 in dem Untersuchungsbereich 114 homogen, so tritt in dem durchstrahlten Untersuchungsbereich 114 keine Lichtablenkung auf, und nur der Streifen mit dem Index i = 0 (siehe Fig. 2) der grünen Lichtdurchtrittsfläche 136e wird auf den Spalt 125 der Spaltblende 124 abgebildet, während die Streifen der übrigen Lichtdurchtrittsflächen 136 und die üb­ rigen Streifen (mit den Indizes i = 1 und i = -1) der grünen Lichtdurchtrittsfläche 136e auf die lichtundurchlässigen Be­ reiche der Spaltblende 124 neben dem Spalt 125 abgebildet werden.

In diesem Fall nimmt die Kamera 130 daher ein monochromes grünes Bild des Untersuchungsbereichs 114 auf.

Liegt hingegen an einer Stelle des Untersuchungsbereichs 114 ein Gradient vor, der einen senkrecht zur Ausbreitungsrich­ tung des Lichtstrahlenbündels 108 und parallel zur y-Achse verlaufenden Brechungsindexgradienten zur Folge hat, bei­ spielsweise ein Dichte-, Temperatur- oder Konzentrationsgra­ dient, so tritt in dem Untersuchungsbereich 114 der Probe 118 eine Lichtablenkung auf, welche dazu führt, daß das Bild des betreffenden Punktes des Untersuchungsbereichs 114 nicht von dem Licht aus dem Streifen mit dem Index i = 0 der grünen Lichtdurchtrittsfläche 136e erzeugt wird, sondern vielmehr von Streifen von Lichtdurchtrittsflächen 136 mit einer von null verschiedenen y-Koordinate.

Ist der Gradient und damit der Lichtablenkungswinkel an einem Punkt des Untersuchungsbereichs 114 klein, so wird die Abbil­ dung des betreffenden Punktes des Untersuchungsbereichs 114 von dem Licht erzeugt, welches durch die Streifen mit dem In­ dex i = 1 der roten Lichtdurchtrittsfläche 136a und der grü­ nen Lichtdurchtrittsfläche 136e hindurchtritt. Durch die Mi­ schung des roten Lichtanteils und des grünen Lichtanteils er­ scheint der betreffende Punkt des Untersuchungsbereichs 114 in dem von der Kamera 130 festgehaltenen Bild bei dem aus Fig. 2 ersichtlichen Verhältnis der Streifenbreiten als gelb. Bei anderem Verhältnis der Streifenbreiten kann die Mischfar­ be, in welcher dieser Punkt erscheint, von rot über orange und gelb bis zu grün variieren.

Ist der die Lichtablenkung verursachende Gradient parallel zur y-Achse 138 zwar gleich groß wie im voranstehenden Bei­ spiel, jedoch entgegengesetzt gerichtet, so wird die Abbil­ dung des betreffenden Punktes des Untersuchungsbereichs 114 von dem Licht erzeugt, welches durch die Streifen mit dem In­ dex i = -1 der blauen Lichtdurchtrittsfläche 136d und der grünen Lichtdurchtrittsfläche 136e hindurchtritt. Aufgrund der Mischung des blauen und des grünen Lichtanteils erscheint die Abbildung des betreffenden Punktes des Untersuchungsbe­ reichs 114 in dem von der Kamera 130 aufgenommenen Bild als cyanfarben.

Steigt der die Lichtbrechung bewirkende Gradient bei gleicher Orientierung hinsichtlich seines Betrages weiter an, so er­ scheint der betreffende Punkt des Untersuchungsbereichs 114 mit wachsendem Lichtablenkungswinkel nacheinander blau (Index i = -2), violett (Mischfarbe aus Blau und Rot, Index i = -3) und dann weiß (Index i ≦ -4).

Ist der die Lichtablenkung bewirkende Gradient hingegen ent­ gegengesetzt gerichtet, so durchläuft der betreffende Punkt des Untersuchungsbereichs 114 mit wachsendem Lichtablenkungs­ winkel die Farben Gelb (Mischfarbe von Rot und Grün; Index i = 1), Rot (Index i = 2) und Magenta (Mischfarbe aus Rot und Blau; Index i = 3).

Auf diese Weise wird von der Kamera 130 ein Bild aufgenommen, in dem aus der Farbe, in welcher ein bestimmter Punkt des Un­ tersuchungsbereichs 114 erscheint, auf die Richtung und den Betrag des an dem betreffenden Punkt herrschenden Gradienten längs der y-Achse 138 geschlossen werden kann.

Die Gesamtbreite der Streifen mit dem Index i, welcher dem an dem betreffenden Punkt des Untersuchungsbereichs 114 herr­ schenden Gradienten entspricht, bestimmt die Helligkeit der Abbildung des betreffenden Punktes in der Bildebene.

Sind dem jeweiligen Gradienten mehrere Streifen von Licht­ durchtrittsflächen 136 mit gleichem Index i zugeordnet, so bestimmt das Verhältnis der Streifenbreiten b_i den Farbwert, mit welchem die Abbildung des betreffenden Punktes in der Bildebene der Kamera 130 wiedergegeben wird.

Die vorstehend beschriebene Farbmaske 106 wird auf photogra­ phischem Wege hergestellt oder mechanisch oder mit anderen Verfahren aus einem lichtundurchlässigen Material herausgear­ beitet, wobei die erzeugten Lichtdurchtrittsöffnungen 134 mit Farbfiltern hinterlegt werden. Auch eine Herstellung der Farbmaske 106 auf vollständig photographischem Wege ist mög­ lich.

Um eine gewünschte Helligkeits- und Farbwertverteilung in dem in der Kamera 130 erzeugten Bild zu erzielen, muß die Farb­ maske 106, deren Lichtdurchtrittsflächen 136 hinsichtlich ih­ rer Lage und ihrer Geometrie nach der Herstellung der Farb­ maske 106 nicht mehr veränderbar sind, in einem iterativen Prozeß angepaßt werden, wobei jeweils nach einer oder mehre­ ren Probeaufnahmen mit einer bestimmten Farbmaske 106 für je­ den Streifen der Lichtdurchtrittsflächen 136 eine neue Strei­ fenbreite b_i ermittelt und anschließend eine neue Farbmaske 106 mit den ermittelten Streifenbreiten b_i hergestellt wird. Dieses iterative Verfahren ist sehr kosten- und zeitaufwen­ dig. Außerdem ist es nicht möglich, eine Anpassung der Helligkeits- und Farbwertverteilung während eines laufenden Farbschlierenversuchs durchzuführen.

Mit der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsform einer Farbmaske 142 ist eine einfache Nachkalibrierung der Helligkeits- und Farbwertverteilung des mit der Farbschlie­ renapparatur 100 erzeugten Bildes auch während eines laufen­ den Versuches möglich.

Die Farbmaske 142 umfaßt einen im wesentlichen rechteckigen Halterahmen 144, der ein ebenfalls im wesentlichen rechtecki­ ges Durchtrittsfenster 146 umgibt.

Am inneren Rand der Oberseite 148 des Halterahmens 144 ist eine umlaufende Ausnehmung 150 mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet, die nach unten durch eine Schulter 152 des Hal­ terahmens 144 begrenzt wird, auf welcher eine im wesentlichen rechteckige Glasplatte 154, vorzugsweise eine Glasplatte mit lichtstreuenden Eigenschaften, beispielsweise aus Milchglas, ruht. An der Oberseite der Glasplatte 154 ist eine im wesent­ lichen rechteckige, lichtundurchlässige Maskengrundfolie 156 angeordnet, in welcher im wesentlichen rechteckige, mit ihren Rändern parallel zu den Berandungen des Durchtrittsfensters 146 ausgerichtete Lichtdurchtrittsöffnungen 134 vorgesehen sind.

Wie am besten aus der Draufsicht der Fig. 3 zu ersehen ist, sind die Lichtdurchtrittsöffnungen 134a und 134b mit einer roten Farbfilterfolie 158 hinterlegt, um rote Lichtdurch­ trittsflächen 136a bzw. 136b zu bilden.

Die Lichtdurchtrittsöffnungen 134c und 134d sind mit blauen Farbfilterfolien 158 hinterlegt, um blaue Lichtdurchtritts­ flächen 136c bzw. 136d zu bilden.

Die Lichtdurchtrittsöffnung 134e ist mit einer grünen Farb­ filterfolie 158 hinterlegt, um eine grüne Lichtdurchtritts­ fläche 136e zu bilden.

Die Lichtdurchtrittsöffnung 134f schließlich ist nicht mit einer Farbfilterfolie hinterlegt, so daß eine weiße Licht­ durchtrittsfläche 136f gebildet wird.

Wird die Farbmaske 142 mit von der Lichtquelle 102 auf die Glasplatte 154 einfallenden weißen Licht beleuchtet, so tritt dieses Licht durch die als Lichtdurchtrittselemente dienenden Farbfilterfolien 158 hindurch, wobei Anteile des weißen Lich­ tes ausgefiltert werden, so daß farbiges Licht aus den Licht­ durchtrittselementen austritt.

Bei der Farbmaske 142 werden die Lichtdurchtrittsflächen 136 jedoch nicht ausschließlich von den Rändern der Lichtdurch­ trittsöffnungen 134 in der Maskengrundfolie 156, sondern teilweise auch von den Rändern beweglicher Abdeckzungen 160 begrenzt.

Die Abdeckzungen 160 bilden somit bewegliche Lichtdurch­ trittsflächenbegrenzungselemente der Farbmaske 142.

Wie am besten aus Fig. 4 zu ersehen ist, ist jede der pa­ rallel zur Maskengrundfolie 156 ausgerichteten Abdeckzungen 160 an einem vorderen Ende 162 eines Auslegers 164 eines win­ kelförmigen Einstellelements 166 gehalten. Der Ausleger 164 des Einstellelements 166 steht rechtwinklig von einem Basis­ teil 168 des Einstellelements 166 ab.

Das Basisteil 168 wird von einer parallel zur x-Achse 140 der Farbmaske 142 ausgerichteten Durchgangsbohrung 170 durch­ setzt, durch welches sich eine Einstellschraube 172 hindurch­ erstreckt, deren Kopf 174 an der Rückseite I76 des Basisteils 168 anliegt.

Der Schaft der Einstellschraube 172 ist mit einem Außengewin­ de 178 versehen, welches in ein Innengewinde 180 einer in dem Halterahmen 144 vorgesehenen, parallel zur x-Achse 140 ausge­ richteten Gewindebohrung 182 eingedreht ist.

Ferner ist auf dem Außengewinde 178 der Einstellschraube 172 eine Fixiermutter 184 angeordnet, welche an der Vorderseite 186 des Basisteils 168 anliegt, so daß das Basisteil 168 des Einstellelements 166 zwischen dem Kopf 174 der Einstell­ schraube 172 und der Fixiermutter 184 in einer definierten Lage festgeklemmt ist.

Jedes der Einstellelemente 166 kann längs der Richtung der x-Achse 140 relativ zu dem Halterahmen 144 und damit relativ zu der jeweils zugeordneten Lichtdurchtrittsöffnung 134 in der Maskengrundfolie 156 verschoben werden, indem die jewei­ lige Fixiermutter 184 gelöst wird, mittels eines geeigneten Werkzeugs, beispielsweise eines Schraubendrehers, der in einen Schlitz 188 am Kopf 174 der Einstellschraube 172 ein­ greifen kann, die Einstellschraube 172 um die gewünschte Strecke in das Innengewinde 180 der Durchgangsbohrung 182 hineingedreht oder aus demselben herausgedreht wird und anschließend die Fixiermutter 184 wieder gegen die Vorderseite 186 des Basisteils 168 festgezogen wird.

Da somit die an den Einstellelementen 166 gehaltenen Abdeck­ zungen 160 relativ zu der Maskengrundfolie 156 längs einer zu der x-Achse 140 parallelen Verschiebungsrichtung 236 ver­ schiebbar sind, kann die Streifenbreite b_i jedes Streifens 137 der Lichtdurchtrittsflächen 136 ohne weiteres auf den je­ weils gewünschten Wert eingestellt werden, ohne daß Verände­ rungen an der Maskengrundfolie 156 vorgenommen werden müssen.

Die Streifenbreite b_i jedes Streifens 137 entspricht dabei dem Abstand zwischen dem dem Einstellelement 166 gegenüber­ liegenden Rand 188 der Abdeckzunge 160 und dem gegenüberlie­ genden, nicht von der Abdeckzunge 160 überdeckten Rand der Lichtdurchtrittsöffnung 134 in der Maskengrundfolie 156.

Die maximale einstellbare Streifenbreite b_i entspricht der Breite der Lichtdurchtrittsöffnung 134 und wird dadurch ein­ gestellt, daß die Abdeckzunge 160 soweit in Richtung auf den Halterahmen 144 zurückgezogen wird, daß sie die betreffende Lichtdurchtrittsöffnung 134 in der Maskengrundfolie 156 voll­ ständig freigibt.

Um die Streifenbreite b_i in einem weiten Bereich einstellen zu können, ist es von Vorteil, wenn die Breite der Licht­ durchtrittsöffnungen 134 möglichst groß gewählt wird.

Wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, wird die Höhe h_i der Streifen 137 der Lichtdurchtrittsflächen 136 durch die Breite der Ab­ deckzungen 160, das heißt durch deren Ausdehnung längs der y- Achse 138, bestimmt.

Die Breite h_i der Abdeckzungen 160 kann dabei für alle Ab­ deckzungen gleich oder aber variabel gewählt werden.

Ferner kann jeder Lichtdurchtrittsöffnung 134 in der Masken­ grundfolie 156 jeweils eine Abdeckzunge 160 zugeordnet sein, welche sich längs der Richtung der y-Achse 138 über die ge­ samte Ausdehnung der Lichtdurchtrittsöffnung 134 erstreckt, wie dies im in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel auf die Lichtdurchtrittsöffnungen 134b, 134c und 134f zutrifft.

Alternativ hierzu kann auch vorgesehen sein, daß einer Licht­ durchtrittsöffnung 134 mehrere Abdeckzungen 160 zugeordnet sind, welche jeweils einen streifenförmigen Bereich der be­ treffenden Lichtdurchtrittsöffnung 134 abdecken können, wie dies im in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel auf die Lichtdurchtrittsöffnungen 134a, 134d und 134e zutrifft.

Jede Abdeckzunge 160 bildet zusammen mit dem zugehörigen Ein­ stellelement 166 und der zugehörigen Einstellschraube 172 eine Kalibriereinrichtung zum Verändern der Geometrie der Lichtdurchtrittsfläche 136, welcher die jeweilige Abdeckzunge zugeordnet ist.

Die Farbmaske 142 umfaßt ferner eine rahmenförmige Abdeck­ platte 190, welche die Einstellelemente 166 und die zwischen den Einstellelementen 166 liegenden Bereiche des Halterahmens 144 überdeckt und mittels (nicht dargestellter) Befestigungs­ mittel an der Oberseite des Halterahmens 144 festgelegt ist.

Die Ausleger 164 der Einstellelemente 166 liegen mit ihrer Unterseite an der Oberseite der Maskengrundfolie 156 und der Oberseite 148 des Halterahmens 144 und mit ihrer Oberseite an der Unterseite der Abdeckplatte 190 an, so daß die Einstell­ elemente 166 zwischen dem Halterahmen 144 und der Abdeck­ platte 190 längs der Verschiebungsrichtung 236 verschieblich geführt sind.

Eine in den Fig. 5 bis 7 dargestellte zweite Ausführungsform einer Farbschlierenapparatur unterscheidet sich von der vor­ stehend beschriebenen ersten Ausführungsform dadurch, daß es sich bei der zweiten Ausführungsform um eine zweidimensionale Farbschlierenapparatur handelt, mit welcher gleichzeitig zwei Abbildungen des Untersuchungsbereichs 114 der Probe 118 er­ zeugbar sind, welche die Komponenten des eine Lichtablenkung erzeugenden Gradientenfeldes in dem Untersuchungsbereich 114 längs zweier senkrecht zueinander stehender Richtungen wie­ dergeben.

Eine solche zweidimensionale Farbschlierenapparatur mit einer unveränderlichen Farbmaske ist in der Diplomarbeit von H. Ciezki: "Entwicklung eines Farbschlierenverfahrens unter be­ sonderer Berücksichtigung des Einsatzes an einem Stoßwellen­ rohr", Rheinisch Westfälisch Technische Hochschule Aachen, 1985, beschrieben. Auf diese Arbeit wird bezüglich des Funk­ tionsprinzips einer zweidimensionalen Farbschlierenapparatur Bezug genommen.

Wie aus der schematischen Darstellung der Fig. 5 zu ersehen ist, umfaßt die zweite Ausführungsform einer Farbschlieren­ apparatur 100' eine Lichtquelle 102, welche ein Lichtstrah­ lenbündel 104 weißen Lichts zu einer Farbmaske 142' hin aus­ sendet.

Das durch die Farbmaske 142' hindurchtretende Licht bildet ein Lichtstrahlenbündel 108 farbigen Lichts, welches von einem ersten Hohlspiegel 112 als paralleles Lichtstrahlenbün­ del reflektiert wird und durch einen Untersuchungsbereich 114 einer Probe 118 zu einem zweiten Hohlspiegel 120 gelangt, welcher das Lichtstrahlenbündel fokussiert.

Im Strahlengang des Lichtstrahlenbündels ist ein Strahlteiler 192 angeordnet, der das vom zweiten Hohlspiegel 120 kommende Lichtstrahlenbündel in zwei Lichtstrahlenteilbündel 194a und 194b aufteilt, die auf die Spaltebene einer Spaltblende 124a bzw. einer Spaltblende 124b fokussiert werden.

Der Spalt 125a der Spaltblende 124a ist dabei, wie bei der ersten Ausführungsform der Farbschlierenapparatur, parallel zur Richtung der x-Achse 140 ausgerichtet, so daß die Zusam­ mensetzung des durch diesen Spalt gelangenden Lichts von der y-Komponente des Gradientenfeldes in dem Untersuchungsbereich 114 abhängt.

Die Längsrichtung des Spalts 125a ist in Fig. 5 durch den Pfeil 196a angegeben, der aus der Zeichenebene herausweist.

Der Spalt 125b der Spaltblende 124b erstreckt sich hingegen längs der Richtung der y-Achse 138, so daß die Zusammenset­ zung des durch diesen Spalt gelangenden Lichts von der x-Kom­ ponente des Gradientenfeldes in dem Untersuchungsbereich 114 abhängt.

Die Richtung der Längserstreckung des Spalts 125b ist in Fig. 5 durch den Pfeil 196b angegeben.

Das durch den Spalt 125a hindurchtretende Licht gelangt durch einen Verschluß 126a und eine Abbildungsoptik 128a zu einer Kamera 130a, in deren Bildebene eine farbige Abbildung des Untersuchungsbereichs 114 erzeugt wird, aus welcher der Be­ trag und die Orientierung der y-Komponenten des eine Lichtab­ lenkung erzeugenden Gradientenfeldes in dem Untersuchungsbe­ reich 114 ableitbar sind.

Das durch den Spalt 125b hindurchtretende Licht gelangt durch einen Verschluß 126b und eine Abbildungsoptik 128b zu einer Kamera 130b, in deren Bildebene eine Abbildung des Untersu­ chungsbereichs 114 erzeugt wird, aus welcher der Betrag und die Orientierung der x-Komponenten des eine Lichtablenkung erzeugenden Gradientenfeldes in dem Untersuchungsbereich 114 ableitbar sind.

Die die Spaltblende 124a, den Verschluß 126a, die Abbildungs­ optik 128a und die Kamera 130a umfassende optische Anordnung 198a einerseits und die die Spaltblende 124b, den Verschluß 126b, die Abbildungsoptik 128b und die Kamera 130b umfassende optische Anordnung 198b andererseits sind bis auf die Verdre­ hung der Spaltblenden 124a und 124b relativ zueinander um einen Winkel von 90° im wesentlichen miteinander identisch.

Die Farbmaske 142' der zweidimensionalen Farbschlierenappara­ tur 100' ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt.

Die Farbmaske 142' umfaßt einen im wesentlichen rechtwinkli­ gen Halterahmen 144', der ein ebenfalls im wesentlichen rechteckiges Durchtrittsfenster 146' umgibt.

An diesem Halterahmen ist ein im wesentlichen hohlzylindri­ scher Verdrehring 200 um eine zu der x-Achse 140 und der y-Achse 138 senkrechte Drehachse 202 drehbar gehalten.

Mittels einer Feststellschraube 204, welche radial zu dem Verdrehring 200 ausgerichtet ist, mit ihrem Außengewinde in ein Innengewinde einer Gewindebohrung 206 in dem Halterahmen 144' eingreift und mit ihrem dem Schraubenkopf 208 abgewand­ ten Ende 210 von außen gegen die Mantelfläche des Verdreh­ rings 200 drückt, kann der Verdrehring 200 in einer gewünsch­ ten Winkelstellung festgelegt werden.

Am Innenrand der Oberseite des Verdrehrings 200 ist eine ringförmige Ausnehmung 212 mit rechteckigem Querschnitt vor­ gesehen, deren Unterseite eine Schulter 214 bildet, welche eine kreiszylindrische Glasplatte 154' trägt, die vorzugswei­ se lichtstreuende Eigenschaften aufweist und beispielsweise als Milchglasscheibe ausgebildet ist.

An der Oberseite der Glasplatte 154' ist eine quadratisch zu­ geschnittene grüne Farbfilterfolie 216 so angeordnet, daß die Mittelachse dieser Farbfilterfolie mit der Drehachse 202 des Verdrehrings 200 zusammenfällt.

Die Farbfilterfolie 216 wird teilweise von einer ersten obe­ ren Abdeckzunge 218a überdeckt, die einen Ausschnitt 220a in Form eines rechtwinkligen Dreiecks aufweist, welcher symme­ trisch zu einer Längsmittelebene 222 der Farbmaske 142' so angeordnet ist, daß der Scheitelpunkt des rechten Winkels in der Längsmittelebene 222 liegt.

Die erste obere Abdeckzunge 218a ist an der Unterseite eines ersten äußeren Einstellelements 224a gehalten.

Das äußere Einstellelement 224a weist die Form eines Quaders auf und ist mit einer Gewindebohrung 226 versehen, welche parallel zu der Längsmittelebene 222 der Farbmaske 142' und parallel zu Oberseite der Glasplatte 154' ausgerichtet ist.

In das Innengewinde der Gewindebohrung 226 greift ein Außen­ gewinde am Schaft einer äußeren Einstellschraube 228 ein.

Die äußere Einstellschraube 228 durchgreift auch eine Durch­ gangsbohrung 230 in dem Halterahmen 144' derart, daß der Schraubenkopf 232 der äußeren Einstellschraube 228 an der Außenseite des Halterahmens 144' anliegt.

Der Festlegung der äußeren Einstellschraube 228 an dem Hal­ terahmen 144' dient eine Fixiermutter 234, die zwischen der Innenseite des Halterahmens 144' und dem äußeren Einstellele­ ment 224a auf dem Außengewinde der äußeren Einstellschraube 228 angeordnet und gegen die Innenseite des Halterahmens 144' festgezogen ist.

Mittels des äußeren Einstellelements 224a kann die obere Ab­ deckzunge 218a in der im folgenden beschriebenen Weise längs einer parallel zu der Längsmittelebene 222 der Farbmaske 142' und parallel zu der Oberseite der Glasplatte 154' gerichteten Verschiebungsrichtung 236 relativ zu dem Halterahmen 144' und relativ zu der Glasplatte 154' verschoben werden:
Zunächst wird die Fixiermutter 234 von der Innenseite des Halterahmens 144' gelöst, um eine Drehung der äußeren Ein­ stellschraube 228 um ihre Längsachse zu ermöglichen.

Anschließend wird mit einem geeigneten Werkzeug, beispiels­ weise einem Schraubendreher, in einen Schlitz 238 am Schrau­ benkopf 232 eingegriffen und die äußere Einstellschraube 228 um ihre Längsachse gedreht. Dabei verschiebt sich das äußere Einstellelement 224a, dessen Gewindebohrung 226 mit dem Außengewinde der äußeren Einstellschraube 228 in Eingriff steht, längs der Verschiebungsrichtung 236. Je nach Drehrich­ tung der äußeren Einstellschraube 228 bewegt sich dabei das äußere Einstellelement 224a auf den Halterahmen 144' zu oder von demselben weg, wobei eine Drehung des äußeren Einstell­ elements 224a um die Einstellschraube 228 dadurch verhindert wird, daß eine Seitenfläche des Einstellelements 224a an der Innenseite des Halterahmens 144' geführt ist.

Ist die gewünschte Position des äußeren Einstellelements 224a erreicht, so wird die Fixiermutter 234 wieder gegen die In­ nenseite des Halterahmens 144' angezogen, um das äußere Ein­ stellelement 224a in seiner Endlage festzulegen.

Zusammen mit dem äußeren Einstellelement 224a verschiebt sich die obere Abdeckzunge 218a, die an diesem Einstellelement ge­ halten ist, relativ zu der grünen Farbfilterfolie 216, so daß je nach Bewegungsrichtung der oberen Abdeckzunge 218a ein größerer oder ein kleinerer Teil der Farbfilterfolie 216 ab­ gedeckt wird.

Außer durch die obere Abdeckzunge 218a wird die Farbfilterfo­ lie 216 teilweise von einer zweiten oberen Abdeckzunge 218b abgedeckt, welche in Bezug auf eine senkrecht zu der Längs­ mittelebene 222 ausgerichtete Quermittelebene 240 der Farb­ maske 142' im wesentlichen spiegelsymmetrisch zu der ersten oberen Abdeckzunge 218b ausgebildet und angeordnet ist. Die einzige Abweichung von der Spiegelsymmetrie besteht darin, daß die zweite obere Abdeckzunge 218b einen etwas größeren Abstand von der Glasplatte 154' aufweist als die erste obere Abdeckzunge 218a, damit die beiden Abdeckzungen 218a, 218b unabhängig voneinander und ohne miteinander zu kollidieren längs der Verschiebungsrichtung 236 aneinander vorbei bewegt werden können.

Die zweite obere Abdeckzunge 218b ist an der Unterseite eines zweiten äußeren Einstellelements 224b gehalten, welches mit­ tels einer äußeren Einstellschraube 228, welche sowohl das zweite äußere Einstellelement 224b als auch den Halterahmen 144' durchsetzt, und einer auf der äußeren Einstellschraube 228 angeordneten Fixiermutter 234 in derselben Weise längs der Verschiebungsrichtung 236 verschiebbar und in einer ge­ wünschten Endlage festlegbar ist wie dies vorstehend im Zu­ sammenhang mit dem ersten äußeren Einstellelement 224a be­ schrieben worden ist.

Die erste obere Abdeckzunge 218a weist einen quadratischen Durchbruch 242a auf, welcher mittels einer an der Oberseite der oberen Abdeckzunge 218a angeordneten und an der oberen Abdeckzunge 218a festgeklebten roten Farbfilterfolie 244a überdeckt ist.

Wie am besten aus Fig. 6 zu ersehen ist, ist der quadratische Durchbruch 242a so angeordnet, daß die Quadratdiagonale in der Längsmittelebene 222 der Farbmaske 142' liegt. Eine Ecke des Durchbruchs 242a grenzt unmittelbar an den Ausschnitt 220a in der oberen Abdeckzunge 218a an.

Der Durchbruch 242a in der ersten oberen Abdeckzunge 218a ist mittels einer ersten unteren Abdeckzunge 246a ganz oder teil­ weise abdeckbar.

Wie am besten aus Fig. 6 zu ersehen ist, weist die sich pa­ rallel zur Glasplatte 154' erstreckende untere Abdeckzunge 246a an ihrem den Durchbruch 242a überdeckenden Rand einen Ausschnitt 248a auf, der die Form eines rechtwinkligen Drei­ ecks aufweist, daß bezüglich der Längsmittelebene 222 spie­ gelsymmetrisch angeordnet ist, wobei der Scheitelpunkt des rechten Winkels in der Längsmittelebene 222 liegt.

Der Ausschnitt 248a der unteren Abdeckzunge 246a ist somit parallel zu dem Ausschnitt 220a der oberen Abdeckzunge 218a ausgerichtet.

Die untere Abdeckzunge 246a ist an der Unterseite eines er­ sten inneren Einstellelements 250a gehalten, welches im we­ sentlichen die Form eines Quaders aufweist und mit einer pa­ rallel zur Verschiebungsrichtung 236 gerichteten Gewindeboh­ rung 252 versehen ist.

Das Innengewinde der Gewindebohrung 252 steht in Eingriff mit dem Außengewinde einer inneren Einstellschraube 254, welche ferner eine Durchgangsbohrung 256 in dem Halterahmen 144' durchsetzt und mit ihrem Schraubenkopf 232 an der Außenseite des Halterahmens 144' anliegt.

Mittels einer zwischen dem Halterahmen 144' und dem inneren Einstellelement 250a auf der inneren Einstellschraube 254 an­ geordneten Fixiermutter 234, die gegen den Halterahmen 144' angezogen ist, ist die innere Einstellschraube 254 relativ zu dem Halterahmen 144' festgelegt.

Das innere Einstellelement 250a ist in der vorstehend bereits im Zusammenhang mit dem äußeren Einstellelement 224a be­ schriebenen Weise durch Lösen der Fixiermutter 234 und Drehen der inneren Einstellschraube 254 längs der Verschiebungsrich­ tung 236 verschiebbar, wobei eine Drehung des inneren Ein­ stellelements 250a um die innere Einstellschraube 254 dadurch verhindert wird, daß das innere Einstellelement 250a mit sei­ ner Seitenwand an einer Seitenwand des äußeren Einstellele­ ments 224a geführt ist.

Durch eine solche Verschiebung des inneren Einstellelements 250a und der daran gehaltenen unteren Abdeckzunge 246a rela­ tiv zu dem Durchbruch 242a in der oberen Abdeckzunge 218a kann der Abdeckungsgrad des Durchbruchs 242a verändert wer­ den.

Auch die zweite obere Abdeckzunge 218b weist einen Durchbruch 242b auf, der (bis auf eine Verschiebung um die Dicke der oberen Abdeckzunge 218a längs der Richtung der Drehachse 202) bezüglich der Quermittelebene 240 der Farbmaske 142' spiegel­ symmetrisch zu dem Durchbruch 242a in der ersten oberen Ab­ deckzunge 218b ausgebildet und angeordnet ist.

Dieser Durchbruch 242b ist mit einer an der Oberseite der zweiten oberen Abdeckzunge 218b angeordneten blauen Farb­ filterfolie 244b hinterlegt.

Der Abdeckungsgrad des Durchbruchs 242b ist mittels einer zweiten unteren Abdeckzunge 246b, die an der Unterseite eines zweiten inneren Einstellelements 250b angeordnet ist, mittels einer das innere Einstellelement 250b und den Halterahmen 144' durchsetzenden weiteren inneren Einstellschraube 254 in derselben Weise veränderbar, wie dies vorstehend im Zusammen­ hang mit dem Durchbruch 242a in der ersten oberen Abdeckzunge 218a beschrieben worden ist.

Wie aus Fig. 6 zu ersehen ist, wird die Farbmaske 142' im Strahlengang der Farbschlierenapparatur 100' so angeordnet, daß die Verschiebungsrichtung 236 der Farbmaske 142' sowohl mit der x-Achse 140 als auch mit der y-Achse 138 jeweils einen Winkel von 45° einschließt.

Der nicht von der unteren Abdeckzunge 246a abgedeckte Bereich des Durchbruchs 242a, der mit der roten Farbfilterfolie 244a hinterlegt ist, bildet eine rote Lichtdurchtrittsfläche 136a.

Der nicht von der unteren Abdeckzunge 246b abgedeckte Bereich des Durchbruchs 242b, der mit der blauen Farbfilterfolie 244b hinterlegt ist, bildet eine blaue Lichtdurchtrittsfläche 136b.

Die Ränder der Lichtdurchtrittsflächen 136a, 136b sind pa­ rallel zur x-Achse 140 oder zur y-Achse 138 ausgerichtet.

Die Helligkeit, mit der die Farbe Rot bzw. Blau in der von der optischen Anordnung 198a erzeugten Abbildung des Untersu­ chungsbereichs 114 wiedergegeben wird, deren Spalt 125a pa­ rallel zur x-Achse 140 ausgerichtet ist, wird durch die Ausdehnung der Lichtdurchtrittsflächen 136a bzw. 136b längs der Richtung der x-Achse 140 bestimmt.

Die Ausdehnung des Lichtablenkungswinkelbereichs, in dem ein Punkt des Untersuchungsbereichs 114 bei der von der optischen Anordnung 198b erzeugten Abbildung in der Farbe Rot bzw. Blau wiedergegeben wird, wird durch die Ausdehnung der Lichtdurch­ trittsflächen 136a bzw. 136b längs der Richtung der y-Achse 138 bestimmt.

Die Helligkeit, mit der die Farbe Rot bzw. Blau in der von der optischen Anordnung 198b erzeugten Abbildung des Untersu­ chungsbereichs 114 wiedergegeben wird, deren Spalt 125b pa­ rallel zur y-Achse 138 ausgerichtet ist, wird durch die Aus­ dehnung der Lichtdurchtrittsflächen 136a bzw. 136b längs der Richtung der y-Achse 138 bestimmt.

Die Ausdehnung des Lichtablenkungswinkelbereichs, in dem ein Punkt des Untersuchungsbereichs 114 bei der von der optischen Anordnung 198a erzeugten Abbildung in der Farbe Rot bzw. Blau wiedergegeben wird, wird durch die Ausdehnung der Lichtdurch­ trittsflächen 136a bzw. 136b längs der Richtung der x-Achse 140 bestimmt.

Durch Verschiebung der unteren Abdeckzungen 246a, 246b rela­ tiv zu den Durchbrüchen 242a, 242b werden die Ausdehnungen der Lichtdurchtrittsflächen 136a, 136b längs der x-Achse 140 und längs der y-Achse 138 gleichzeitig verändert. Bei der Farbmaske 142' werden somit durch Verschieben der unteren Ab­ deckzungen 246a, 246b sowohl der Empfindlichkeitsbereich als auch die Intensität der betreffenden Farben Rot und Blau ge­ meinsam geändert.

Dadurch, daß die Verschiebungsrichtung 236 mit der x-Achse 140 und mit der y-Achse 138 gleiche Winkel einschließt, ist dabei gewährleistet, daß sich die Empfindlichkeitsbereiche und die Helligkeiten der Farben in den von den optischen An­ ordnungen 198a und 198b erzeugten Abbildungen in gleicher Weise ändern (jedenfalls soweit in diesen optischen Anordnun­ gen gleiche optische Elemente, Filme bzw. lichtempfindliche Chips usw. verwendet werden).

Ist eine solche Symmetrie nicht erwünscht, kann die Verschie­ bungsrichtung 236 mit der x-Achse 138 und der y-Achse 140 auch voneinander verschiedene Winkel einschließen.

Bei der hier beschriebenen Ausführungsform werden alle Licht­ durchtrittselemente und alle Durchtrittsflächenbegrenzungs­ elemente längs derselben Verschiebungsrichtung 236 ver­ schoben. Es ist aber auch denkbar, die Verschiebungsrichtun­ gen dieser Elemente voneinander verschieden zu wählen. Grund­ sätzlich können beliebige Verschiebungsrichtungen gewählt werden. Insbesondere kann vorgeschrieben sein, daß ein oder mehrere Elemente parallel zur x-Achse 140 und ein oder mehre­ re Elemente parallel zur y-Achse 138 verschiebbar sind.

Der zwischen den Rändern der Abdeckzungen 218a, 218b verblei­ bende Bereich der Farbfilterfolie 216 bildet eine grüne Lichtdurchtrittsfläche 136c. Der Empfindlichkeitsbereich und die Helligkeit der Farbe Grün werden durch symmetrisches Ver­ schieben der oberen Abdeckzungen 218a und 218b auf den ge­ wünschten Wert eingestellt.

Dabei werden automatisch die rote und die blaue Lichtdurch­ trittsfläche 136a bzw. 136b näher an die Mitte der Farbmaske 142' heran oder weiter von dieser weg bewegt, da sich die Durchbrüche 242a, 242b zusammen mit den Abdeckzungen 218a, 218b verschieben. Um eine Überlappung der Farbfilterfolien 244a, 244b einerseits und der grünen Farbfilterfolie 216 an­ dererseits zu verhindern, wenn die Farbfilterfolien 244a, 244b näher an die Mitte der Farbmaske 142' heran bewegt wer­ den, wird die Glasplatte 154' mit der darauf angeordneten grünen Farbfilterfolie 216 mittels des Verdrehrings 200 ge­ dreht, um so die Ausdehnung der grünen Farbfilterfolie 216 längs der Verschiebungsrichtung 236 zu verkürzen. In der ge­ wünschten Winkelstellung der Farbfilterfolie 216 wird der Verdrehring mittels der Feststellschraube 204 arretiert.

Auf diese Weise ist es möglich, die Ausdehnung der Farb­ filterfolie 216 längs der Verschiebungsrichtung 236 zwischen einer maximalen Ausdehnung, welche der Länge der Diagonale der quadratischen Farbfilterfolie 216 entspricht, und einer minimalen Ausdehnung, welche der Kantenlänge der quadrati­ schen Farbfilterfolie 216 entspricht, zu variieren.

Die Farbmaske 142' wird vorzugsweise von der Seite, auf der der Verdrehring 200 angeordnet ist, her mit dem Licht der Lichtquelle 102 bestrahlt.

Im übrigen stimmt die zweite Ausführungsform 100' einer Farbschlierenapparatur hinsichtlich Aufbau und Funktion mit der ersten Ausführungsform 100 überein, auf deren vorstehende Beschreibung insoweit Bezug genommen wird.

Claims (18)

1. Farbmaske für eine Farbschlierenapparatur (100; 100'), umfassend mehrere Lichtdurchtrittsflächen (136) mit voneinander verschiedenen Farben, die an einem Grundkörper (144; 144') angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmaske (142; 142') mindestens eine Kalibriereinrichtung zum Verändern mindestens einer der Lichtdurchtrittsflächen (136) hinsichtlich ihrer Lage an dem Grundkörper (144; 144') der Farbmaske und/oder hinsichtlich ihrer Geometrie umfaßt.

2. Farbmaske nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kali­ briereinrichtung mindestens ein relativ zu einer Lichtdurchtrittsöffnung (134; 242a, 242b) und/oder relativ zu einem Lichtdurchtrittselement (158; 216, 244a, 244b) der Farbmaske (142; 142') bewegbares Durch­ trittsflächenbegrenzungselement (160; 218a, 218b, 246a, 246b) umfaßt.

3. Farbmaske nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Durch­ trittsflächenbegrenzungselement (160) längs einer x-Richtung (140) be­ wegbar ist, die im Betriebszustand der Farbmaske (142) im wesentlichen senkrecht zur Einfallsrichtung des durch die Lichtdurchtrittsfläche (136) hindurchtretenden Lichtes und im wesentlichen parallel zu der Längsrichtung eines Spaltes (125) einer Spaltblende (124) der Farbschlierenapparatur (100) ausgerichtet ist.

4. Farbmaske nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmaske (142; 142') eine Mehrzahl von Durchtrittsflächen­ begrenzungselementen (160; 218a, 218b, 246a, 246b) umfaßt, die in zueinander parallelen Verschiebungsrichtungen (236) bewegbar sind.

5. Farbmaske nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere der Durchtrittsflächenbegrenzungselemente (160) in einer zu der gemein­ samen Verschiebungsrichtung (236) im wesentlichen senkrechten Rich­ tung unmittelbar aneinander anschließen.

6. Farbmaske nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmaske (142; 142') mindestens ein Paar von Durchtritts­ flächenbegrenzungselementen (160; 218a, 218b, 246a, 246b) umfaßt, wobei die Durchtrittsflächenbegrenzungselemente des Paares im wesentlichen koaxial zueinander angeordnet und längs derselben Ver­ schiebungsrichtung (236) bewegbar sind.

7. Farbmaske nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchtrittsflächenbegrenzungselement (160; 218a, 218b, 246a, 246b) mittels einer Einstellschraube (172; 228, 254) bewegbar ist.

8. Farbmaske nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchtrittsflächenbegrenzungselement (160) parallel zu einem Rand einer Lichtdurchtrittsöffnung (134) und/oder eines Lichtdurch­ trittselements (158) bewegbar ist.

9. Farbmaske nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Durchtrittsflächenbegrenzungselement (218a, 218b, 246a, 246b) im wesentlichen parallel zu einer Diagonale einer Lichtdurchtritts­ öffnung (242a, 242b) und/oder eines Lichtdurchtrittselements (216, 244a, 244b) bewegbar ist.

10. Farbmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmaske (142') mindestens ein relativ zu dem Grundkörper (144') der Farbmaske (142') drehbares Lichtdurchtrittselement (216) umfaßt.

11. Farbmaske nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das dreh­ bare Lichtdurchtrittselement (216) drehfest mit einem Verdrehring (200) verbunden ist.

12. Farbmaske nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Farb­ maske (142') eine Arretiereinrichtung (204) zum Arretieren des Verdreh­ rings (200) in einer gewünschten Drehstellung umfaßt.

13. Farbmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbmaske (142') mindestens eine relativ zu dem Grundkörper (144') der Farbmaske (142') bewegbare Lichtdurchtrittsöffnung (242a, 242b) und/oder mindestens ein relativ zu dem Grundkörper (144') der Farbmaske (142') bewegbares Lichtdurchtrittselement (216, 244a, 244b) umfaßt.

14. Farbmaske nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalibriereinrichtung mindestens ein relativ zu dem Grundkörper (144') der Farbmaske bewegbares Durchtrittsflächenbegrenzung­ selement (218a, 218b) umfaßt, an dem eine Lichtdurchtrittsöffnung (242a, 242b) und/oder ein Lichtdurchtrittselement (244a, 244b) so an­ geordnet ist, daß die Lichtdurchtrittsöffnung bzw. das Lichtdurchtritts­ element zusammen mit dem Durchtrittsflächenbegrenzungselement be­ wegbar ist.

15. Farbschlierenapparatur (100; 100'), umfassend mindestens eine Farb­ maske (142; 142') nach einem der Ansprüche 1 bis 14.

16. Farbschlierenverfahren, bei dem mittels einer Farbmaske (142; 142'), die mehrere Lichtdurchtrittsflächen (136) mit voneinander verschiedenen Farben umfaßt, die an einem Grundkörper (144; 144') der Farbmaske (142; 142') angeordnet sind, ein Bündel farbigen Lichts erzeugt wird, welches einen Untersuchungsbereich (114) einer Probe (118) durch­ strahlt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lichtdurchtritts­ fläche (136) der Farbmaske hinsichtlich ihrer Lage an dem Grundkörper (144; 144') der Farbmaske und/oder hinsichtlich ihrer Geometrie verändert wird.

17. Farbschlierenverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Farbmaske (142; 142') nach einem der Ansprüche 1 bis 14 verwen­ det wird.

18. Farbschlierenverfahren nach einem der Ansprüche 16 oder 17; dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Lichtdurchtrittsöffnung (136) der Farbmaske (142; 142') hinsichtlich ihrer Lage an dem Grundkörper (144; 144') der Farbmaske und/oder hinsichtlich ihrer Geometrie verändert wird, während der Unter­ suchungsbereich (114) von dem von der Farbmaske erzeugten Licht durchstrahlt wird.