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Verfahren und Vorrichtung zum Be-
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stimmen des Lichttransmissionsgrades und/oder der Licht reduktion
von Brillengläsern und dergleichen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zum Bestimmen des Lichttransmissionsgrades und/oder der Lichtreduktion
von Brillengläsern, Sonnenschutzgldsern, Schutzfiltern und dergl. nach dem Fotometerprinzip.
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Unter dem Lichttransmissionsgrad versteht man das Verhältnis von durchgelassenem
zu auffallendem Lichtstrom. Die Messung des Lichttransmissionsgrades von Brillengldsern
im allgemeinen ist in DIN 4646 Teil 2 festgelegt, während für die Lichttransmission
der Brillen von Fahrzeuglenkern im besonderen
DIN 58216 gilt. Die
Angabe des Transmissionsgrades von Sonnenschutzgläsern nach DIN 4646 bezieht sich
auf die Normlichtart C, wohingegen die Anforderungen für die Brillen von Fahrzeuglenkern
gemäß DIN 58216 auf den Transmissionsgrad bei der Normlichtart A bezogen sind. Die
für diese Normlichtarten erhaltenen Werte des Lichttransmissionsgrades können je
nach spektraler Durchlässigkeit unter Umständen deutlich voneinander abweichen.
In jedem Fall erfolgt die Bewertung fotometrisch entsprechend der spektralen Hellempfindlichkeit
des menschlichen Auges V Lambda.
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Die Hersteller von Brillengläsern machen meist keine Angaben zum Lichttransmissionsgrad,
zumal dieser, jenochdem ob ein Antireflexbelag vorhanden ist oder nicht und, bei
in der Masse gefärbten Gläsern, auch je nach Glasstärke, für jedes einzelne Glas
unterschiedlich ist. Bei Brillengläsern für Fahrzeuglenker behilft man sich mit
Tabellen. aus denen die nach DIN 58216 noch zulässigen Glasstörken fUr bestimmte
Brillenglostypen ersichtlich sind.
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Besonders für den Augenarzt ist aber die tatsachliche Transmission
eines Brillenglases bezogen auf die Normlichtart A angesichts der Norm DIN 58216
von grdBter praktischer Bedeutung, weil alle in der Bundesrepublik derzeit für das
augenärztliche Führerscheingutachten gebräuchlichen Formulare nach der Glasartw
fragen und der Augenarzt die Unbedenklichkeit
der Lichtreduktion
der vom Kraftfahrer benutzten Brille bescheinigen muß. Nach Empfehlung der Deutschen
Ophthalmologischen Gesellschaft und nach DIN 58216 darf diese Lichtreduktion höchstens
15 bis 20% betragen. Bei Augenorzten und Augenoptikern besteht infolgedessen ein
Bedarf nach einem Verfahren und einer Vorrichtung, die es erlauben, den Lichttran
missionsgrad und/oder die Lichtreduktion von Brillengläsern im Einzelfall bequem
und sicher zu ermitteln. Auch für die Verkehrspolizei ist eine Möglichkeit zur Kontrolle
der Brillen von Kraftfahrern jedenfalls dann wichtig, wenn die Vorschrift von DIN
58216 einmal Grundlage für eine gesetzliche Verordnung wird.
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Bei anderen Filterglasern in Brillen, die nicht für Fahrzeuglenker
bestimmt sind, sollen Augendrzte und Augenoptiker gleichfalls in die Lage versetzt
werden, den Lichttransmissionsgrad zu bestimmen, um beispielsweise von ihnen verordnete
bzw. abgegebene Brillen kontrollieren oder um Patienten beraten zu können, wenn
die Lichttransmission der getragenen Brille z.B. als zu stark empfunden wird, oder
um Brillengläser nachzubestellen, wenn bei einer Brille ein einzelnes Glas entzwei
gegangen ist.
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Mit Halbleiterfotoelementen arbeitende Fotometer sind an sich bekannt
(DIN 4646-6.2.2). Bekannt ist es ferner, die spektrale
Empfindlichkeit
von Halbleiter - Fotoelementen durch eine Filterkombination an die spektrale Empfindlichkeit
des mensch lichen Auges anzupassen (Texas Instruments "Das Opto-Kochbuche 1975.
Seite 164).
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Den Lichttransmissionsgrad hot man bisher entsprechend DIN 4646-6.2.1
spektralfotometrisch bestimmt und den Wert unter Bezug auf die Normlichtart C sowie
die spektrale Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges rechnerisch ermittelt.
Die Bestimmung des Lichttransmissionsgrades mit Hilfe eines Spektralfotometers ZWellenlonge
für Wellenlange" mit anschließender Berechnung ist aber für die Praxis des vorliegend
angesprochenen Personenkreises ausgeschlossen, da sie so aufwendig ist, daß sogar
die Hersteller von Brillengläsern häufig nur Vergleichsmessungen zwischen dem zu
prüfenden Glas und einem vorher spektralfotometrisch genau gemessenen Brillenglas
des gleichen Typs in einem schmalen Wellenlängenbereich durchführen. Eine solche
bekannte fotometrische Vergleichsmessung ist mit vielen Fehlerquellen behaftet und
nicht bei einer bereits fertigen Brille möglich. Die Meßergebnisse sind ungenau.
Die betreffenden Geräte sind aufwendig und unbequem in der Bedienung.
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Eine direkte Möglichkeit, den Transmissionsgrad eines Brillenglases
für Fahrzeuglenker entsprechend DIN 58216 zu messen, bietet bisher kein Gerät.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zu schaffen, die es selbst einer weniger geübten Hilfskraft erlauben, auch im nicht
abgedunkelten Raum den Transmissionsgrad jedes Brillenglases (auch im Brillengestell)
für jede Glasstörke, gleichgültig ob mit oder ohne Antireflexbelag und ob aus Glas
oder Kunststoff,selbst bei Modefarben und fototropen Gläsern rasch, einfach'bequem
und sicher zu bestimmen. Insbesondere soll es möglich sein, den Lichttransmissionsgrad
einer Brille für einen Fohrzeuglenker unter Berücksichtigung der Forderungen von
DIN 58216 zu überprüfen, wenn beispielsweise augenörztliche Führerscheingutachten
erstellt oder verkehrspoli;eiliche Kontrollen durchgeführt werden sollen.
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Bei einem nach dem Fotometerprinzip arbeitenden Verfahren zum Bestimmen
des Lichttransmissionsgrades und/oder der Lichtreduktion von Brillenglösern, Sonnenschutzgldsern,
Schutzfiltern und dergl.,wird diese Aufgabe erfindungsgema'B dadurch gelöst, daß
die Beleuchtung auf die der jeweiligen Normlichtart entsprechende spektrale Strahlungsverteilung
eingestellt wird, die sich ohne Meßobjekt und mit in den
Strahlengang
eingeführtem Meßobjekt ausbildenden Lichtströme durch Umwandlung in proportionale
Fotoströme bestimmt werden und der bei in den Strahlengang eingeführtem Meßobjekt
erhaltene Fotostrom unmittelbar als Prozentsatz des Fotostroms angezeigt wird, der
sich ohne eingeführtes Meßobjekt ergibt.
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Durch Beleuchten des Meßobjekts mit der jeweils gewünschten Normlichtart
entfallen die umständliche spektralfotometrische Ausmessung wWellenlängo für Wellenlange*
und die anschließende rechnerische Auswertung der betreffenden Einzelmessungen.
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Die Bestimmung des Lichttransmissionsgrades läßt sich rasch und bequem
durchführen. Es sind dazu weder besondere manuelle Geschicklichkeit noch physikalische
oder mothematischo Vorkenntnisse erforderlich. Wegen der problemlosen Durchführung
läBt sich das Verfahren ohne weiteres in der Praxis des Augenarztes, beim Augenoptiker
oder von der Verkehrspolizei benutzen. Es können nicht nur einzeln Brillengloser,
sondern auch komplette Brillen, d.h. Gläser im Gestell, Uberprüft werden. Infolge
der Anzeige des bei eingeführtem Meßobjekt erhaltenen Fotostroms als Prozentsatz
des ohne Meßobjekt.ausgebildeten Fotostroms sind Nacheichungsprobleme, die z.B.
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durch Temperatur-und/oder AlterungseinflUsse auftreten könnten, weitgehend
ausgeschaltet.
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Grundsätzlich ist es möglich, das Verfahren nach dem Zweistrahlprinzip
in der Weise durchzuführen, daß im einen Strahl das Meßobjekt liegt,wdhrend der
andere Strahl als Vergleichsstrahl dient. Aufwand und mögliche Fehlerquellen sind
jedoch geringer, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung in einem ersten Meßvorgang
ohne in den Strahlengang eingeführtes Meßobjekt die Anzeige auf 100% eingestellt
und in einem zweiten Meßvorgang mit im Strahlengang liegendem Meßobjekt der Transmissionsgrad
des Meßobjekts als in Prozent der Anzeige des ersten Meßvorgangs ablesbarer Wert
angezeigt wird.
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Eine zur Durchführung des geschilderten Verfahrens bestimmte Vorrichtung
ist erfindungsgemäB gekennzeichnet durch eine Normlichtquelle, ein gegen Fremdlicht
abdichtendes MeBobjekt-Aufnahmesystem, einen der spektralen Hellempfindlichkeit
des menschlichen Auges angepaßten Fotoempfänger zur Erzeugung eines dem Lichtstrom
proportionalen Fotostromes, ein im Strahlengang zwischen der Normlichtquelle und
dem Fotoempfönger sitzendes Lichtleitsystem zum Unterdrücken von Verfälschungen
des Meßergebnisses durch etwaige Brechkräfte des Meßobjekts, und eine dem Fotoempfänger
nachgeschaltete Anzeigeeinrichtung. Die Vorrichtung nach der Erfindung stellt ein
transportables, preiswertes, unkompliziertes Gerät dar, bei dem Eichprobleme vermieden
sind und das die Durchführung von Messungen im nicht obgedunkelten Raum erlaubt.
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Um den Anforderungen von in der Praxis auftretenden unterschiedlichen
Bedingungen, beispielsweise von Transmissionsmessungen sowohl noch DIN 4646 als
auch nach DIN 58216, einfach genügen zu können, ist in Weiterbildung der Erfindung
die Normlichtart wdhlber, so daß beispielsweise je nach Bedarf ein Spektrum entsprechend
der Normlichtart A oder der Normlichtart C eingestellt werden kann. Entsprechende
Umrechnungen werden unnötig. Es versteht sich, daß im Bedarfsfall auch mit anderen
und/oder weiteren spektralen Verteilungen gearbeitet werden kann.
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Die Auswahl der Normlichtart 1Bt sich auf besonders zweckmäßige Weise
dadurch treffen, daB in den Strahlengang ein Konversionsfilter einbringbar ist.
In einem solchen Falle kann beispielsweise als Sender ine Lichtquelle entsprechend
der Normlichtart A vorgesehen sein, deren Spektrum durch wahlweis Einbringen des
Konversionsfilters der Normlichtort C angepaßt werden kann.
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Vorzugsweise ist die Normlichtquelle mit einer Halogen-Kleinstlampe
versehen. Eine solche Lampe hat kleine Abmessungen, zeichnet sich durch Langlebigkeit
aus, und arbeitet mit Schwachstrom, so daß die Vorrichtung zum Beispiel für Verkehrskontrollen
auch als botteriebetriebenes Gerät ausgebildet werden kann.
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Vorteilhafterweise ist die Lampe aus einer eine Einstellung der spektralen
Strahlungsverteilung erlaubenden Konstantstromquelle gespeist. Eines der in den
einschlägigen Normen festgelegten Spektren, z.B. die Normlichtart A, läßt sich dann
z. B. mittels einer gasgefüllten Wolframfadenlampe, vorzugsweise aber einer Halogenlampe,herstellen,
die über die Konstantstirnmquelle durch Vergleich mit einer Meßlampe. geeicht wird.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der Fotoèmpfänger und
das Lichtleitsystem derart aufeinander abgestimmt, daß auch unter BerUcksichtigung
der Brechkraft des Meßobjekts die von dem Lichtbündel getroffene Fldche des Fotoempfongers
gleich der oder kleiner als die wirksame Sensorflache ist. Dadurch wird sichergestellt,
daß auch Gläser mit höherer positiver, negativer oder zylindrischer Brechkraft nicht
durch Bündelung, Zerstreuung oder parallaktische Ablenkung zu scheinbaren Fotostromänderungen
führen. Zweckmäßig weist dabei das Lichtleitsystem eine der wirksamen Sensorflöche
angepasste optische Blende und/oder ein Lichtleitrohr von entsprechend kleinem Lumen
auf, obwohl grundsötzlich auch bekannte optische Systeme vorgesehen werden können,
um solche Meßwertverfolschungen zu verhindern.
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Um die optischen Wirkungen einer Brechkraft des Meßobjekts zu vermindern,
ist ferner vorzugsweise der Abstandvzwischen dem Meßobjekt und der wirksamen Sensorfldche
des Fotoempfängers minimiert.
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Zur Anpassung des Fotoempfongers an die spektrale Hellempfindlichkeit
des menschlichen Auges ist zweckmäßig eine im Strahlengang liegende Filterkombination
vorgesehen. Mindestens ein Teil dieser Filterkombination sitzt vorteilhaft zwischen
der Lichtquelle und dem Meßobjekt, weil dadurch die Messung fototroper Gläser begünstigt
wird, während ein weiterer Teil der Filterkombination zwischen Meßobjekt und Fotoempfänger
vorgesehen sein kann, um für die in der Regel ohnehin erforderliche staubdichte
Abdeckung zu sorgen.
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Es erwies sich als besonders günstig, wenn der Fotoempfänger ein im
Kurzschlußbetrieb arbeitendes Halbleiterfotoelement aufweist, weil dies auf zuverlässige
Weise die Umwandlung des Lichtstroms in einen proportionalen Fotostrom erlaubt.
Es sind jedoch auch andere Schaltungsvarianten möglich. Zum Beispiel kann dem Fotoelement
ein verhältnismäßig niederohmiger Widerstand parallelgeschaltet sein, von dem dann
das Meßsignal abgenommen wird. Dem Fotoelement ist ein als Strom/Spannungswandler
beschalteter Verstörker nachgeschaltet.
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Das Meßobjekt-Aufnahmesystem ist vorzugsweise mit einem in Strahlrichtung
verschiebbaren, gegen das Meßobjekt federnd anpreßbaren Druckkörper versehen. Ein
solcher Druckkörper kann sowohl der Fixierung als auch der Abdichtung gegen Fremdlicht
dienen. Um auch Meßobjekt unterschiedlicher Dicke sicher halten zu können, ist die
Anpreßkraft zweckmäßig einstellbar.
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Ein besonders wirkungsvoller Schutz gegen Fremdlicht, welches das
Meßergebnis verfälschen könnte, wird erhalten, wenn zur Aufnahme des Meßobjekts
eine lichtdicht verschließbare Kammer vorgesehen ist. In einer derartigen Kammer
kann das gesamte Meßobjekt-Aufnahmesystem untergebracht sein. Es ist aber auch möglich,
zur Bildung der Kammer mindestens zwei gegeneinander verstellbare elastische Formteile
vorzusehen, die Bestandteil des Meßobjekt-Aufnahmesystems sind.
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Die Anzeigeeinrichtung ist vorteilhafterweise mit einem Instrument
ausgestattet, das eine prozentuale Skalenteilung hat. Es können zweckmäßig zwei
Skalenhälften vorgesehen sein, von denen die eine der Anzeige des Lichttransmissionsgrades
und die andere der Anzeige der Lichtreduktion dient. In weiterer Ausbildung der
Erfindung ist der Skalenbereich für 80 bis 85% Lichttransmission hervorgehoben,
weil diesem Bereich entsprechend DIN 58216 für die Brillen von Fahrzeuglenkern besondere
Bedeutung zukommt.
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Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
naher erläutert. In den beiliegenden Zeichnungen zeigen: Fig.1 eine perspektivische
Ansicht einer ersten AusfGhrungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig.2 einen
Schnitt entlang der Linie II - II der Fig. 1 Fig.3 eine perspektivische, geschnittene
Darstellung des unteren Teils des Meßobjekt-Aufnahmesystems der Vorrichtung nach
den Fig. 1 und 2, Fig.4 eine Draufsicht auf das Meßinstrument der Vorrichtung nach
Fig. 1.
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Fig.5- eine perspektivische, teilweise aufgebrochene Darstellung einer
weiteren Ausführungsform der Vorrichtung, Fig.6 einen Längsschnitt entlang der Linie
VI - VI der Fig. 5 und Fig.7 ein Schaltbild der Vorrichtung für beide AusführuXsformen.
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Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 bis 4 ist der Stromversorgungsteil
in einem Gehäuse 1 untergebracht, auf dessen Oberseite das Anzeigeinstrument 2 sitzt.
An der in Fig. 1 rechten Stirnseite des Gehäuses 1 ist der insgesamt mit 3 bezeichnete
Fotometerteil angeordnet. Dieser besteht im wesentlichen aus einer Beleuchtungseinrichtung
5, einem Empfängerteil 6 und einem Meßobjekt-Aufnahmesystem 7, die von einer stabilen
Halterung 8 getragen werden.
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Die Beleuchtungseinrichtung 5 weist ein Lampengehöuse 10 auf 1 in
dem eine Halogen-Kleinstlampe 11 abgestützt ist. An einer Seitenplatte 12 des Lampengehöuses
10 sind zwei Schraubbolzen oder Gewindespindeln 13 angebracht, die durch Gewindebuchsen
14 einer die Lampe 11 tragenden Montageplatte 15 hindurchreichen. Durch Verstellen
der Schraubbolzen 13 kann die Wendel 16 der Lampe 11 mit Bezug auf die bei -17 angedeutete
optische Achse des Fotometerteils exakt justiert werden. In einer Bohrung eines
Lampengehöusesockels 18 sitzt eine Gruppe von Filterscheiben 19, die zusammen mit
einer am Empfdngerteil angeordneten Filterscheibe 20 eine Filterkombination zur
Anpassung des Empfdngerteils an die Hellempfindlichkeit des menschlichen Auges bilden.
Die Filterscheiben 19 stützen sich gegen eine Schulter 21 des Sockels 18 ab und
werden mittels eines Schraubrings 22 gehalten.
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In einem von dem Sockel 18 und einem Zwischenstück 23 begrenzten Raum
ist ein Konversionsfilter 25 untergebracht, das über einen Schieber 26 zwischen
einer Außerbetriebsstellung (wie in Fig. 2 gezeigt) und einer Betriebsstellung verstellbar
ist, in welcher das Filter im Strahlengang steht und sich dabei gegen einen Anschlog
27 anlegt.
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Mit dem Zwischenstück 23 steht das obere Ende eines Rohrs 29 in Verbindung,
das eine mit der optischen Achse 17 ausgerichtete, verholtnismäBig enge Längsbohrung
30 aufweist. Am unteren Ende ist ein Druckkörper 31 entlang dem Rohr 29 verschiebbar
geführt. Eine Schraubenfeder 32, die zwischen der Oberseite des Druckkörpers und
einer auf einem Gewindeteil des Rohres 29 sitzenden Stellmutter 33 angeordnet ist
und das Rohr 29 auf einem Teil seiner Langsabmessung konzentrisch umfaßt, sucht
den Druckkörper nach unten zu verstellen. Ein vom Rohr 29 seS lich abstehender Stift
35 kann in eine abgewinkelte Nut 36 des Druckkörpers 31 bajonettverschlußartig eingelegt
werden, um den Druckkörper 31 durch Anheben und leichtes Drehen in der in Fig. 2
strichpunktiert angedeuteten Stellung zu verriegeln. Am unteren Ende des Druckkörpers
31 ist ein über eine Trägerplatte 37 abgestütztes Formteil 38 befestigt, das aus
schwarzem weichem Zellgummi,Schaumgummi oder ähnlichem Material besteht.
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Ein durch das Formteil 38 hindurchreichender Stutzen 39 des Druckkörpers
31 trägt an seinem stirnseitigen unteren Ende
ein vorzugsweise
ringförmiges Element 40 aus wenig kompressiblem Material, z.B. einen O-Ring aus
schwarzem Kautschuk.
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Das Formteil 35 wirkt mit einem weiteren Formteil 42 aus weichem,
schwarzem Zellgumm.', Latexschaum , Schaumgummi oder ähnlichem Werkstoff zusammen,
das auf einem Tisch 43 angebracht ist. Das Formteil 42 weist eine zentrale Aussparung
44 von ovalärer bis trapezförmiger Grundfläche auf, deren Größe so gewählt ist,
daß Brillengläser und Brillen beliebiger üblicher Form und Abmessung eingesetzt
werden können, wie dies in den Fig. 1 und 2 bei 45 angedeutet ist. Zur Aufnahme
des Nasensteges der Brille können an den beiden Schmalseiten des Formteils 42 flache
Eindellungen vorgesehen sein, die jedoch im Hinblick auf den lichtdichten Abschluß
nicht bis nach unten zum Tisch 43 reichen dürften.
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Der Tisch 43 ist zusammen mit dem Formteil 42 in Richtung der optischen
Achse verstellbar auf einem Sensorgehäuse 47 gelagert. Eine das Sensorgehäuse umfassende
Schraubenfeder 48, die vorzugsweise steifer als die Feder 32 ist, schiebt den Tisch
43 normalerweise in die in Fig. 2 ausgezogen dargestellte Lage. Der Tisch läßt sich
entgegen der Vorspannkraft der Feder 48 bis in die in Fig. 2 strichpunktiert veranschaulichte
Stellung absenken. In der oberen Wand des Sensorgehäuses 47 sitzt umgeben von einem
dem Element 40 entsprechenden elastischen Ring 49 die Filterscheibe 20. Unmittelbar
unter der Filterscheibe
20 ist ein Fotoelement 50 in festem Abstand
von der Lampe 11 angebracht. Das Fotoelement 50 ist mit Bezug auf die optische Achse
17 genau zentriert. Das Sensorgehäuse 47 nimmt zugleich einen Teil der dem Fotoelement
50 nachgeschalteten Bauteile auf, die unten anhand der Fig. 7 näher erläutert sind.
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Das Anzeigeinstrument 2, vorzugsweise ein Drehspulinstrument, hat
entsprechend Fig. 4 eine lineare prozentuale Skalenteilung, wobei die obere dunkle
Skalenhälfte 51 und die untere helle Skalenhälfte gegenläufig von 0 bis 100 % reichen.
Die Skalenhälfte 51 dient der Anzeige der Lichtreduktion, d.h. der Absorptions-
und Reflexionsverluste, während an der Skalenhälfte 52 der Lichttransmissionsgrod
abgelesen werden kann.
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Da im Hinblick auf DIN 58216 der Bereich von 80 bis 85% Lichttransmission
besonders wichtig ist, ist dieser Bereich in beliebiger geeigneter Weise besonders
hervorgehoben.
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Die Längsbohrung 30 des Rohrs 29 bildet eine Blende, die dafür sorgt,
daß auf das Meßobjekt 45 und das Fotoelement 50 nur ein sehr feines Lichtbündel
auftrifft. Als geeignet erwies.
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sich in Verbindung mit einer Fotodiode BPW 33 oder einem Silizium-Fotoelement
BPX 79 ein Durchmesser der Bohrung 30 in der GröBenordnung von 1,5 bis 2,5 mm. Dabei
bleibt auch bei Prüfung eines Brillenglases von z.B. -15 dpt der Meßstrahl
auf
die lichtempfindliche Fläche des Sensors beschränkt. In jedem Fall muß sichergestellt
sein, daß weder der auffallende Lichtstrahl (d.h. der ohne eingeführtes Meßobjekt
zum Sensor gelangende Strahl) noch der austretende Lichtstrahl (der den Sensor nach
Einbringen des Meßobjekts in den Strahlengang erreichende Strahl) über die lichtempflindliche
Fläche des Sensors hinausfällt.
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Für die gängigen Brillentypen eignet sich ein Tisch 43 von etwa 65
x 90 mm. Das Formteil 42 kafln ca. 18 mm hoch sein.
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Die Grundfläche der Aussparung 44 kann eine Kantenlänge in der Größenordnung
von 50 x 65 mm haben. Gegebenenfalls zur Aufnahme des Nasensteges vorgesehene Eindellungen
können ungefähr 15 mm breit und ca. 5 bis 7 mm tief sein. Von dem Druckkörper 31
können zusätzliche verstellbare Elemente ausgehen, die auf den AuBenrad des Formteils
38 drücken, um eine absolut sichere Abdichtung zu gewährleisten. Die O-Ringe 40
und 49 können über die Stirnfläche des Druckkörpers 31 bzw. des Sensorgehäuses 47
zweckmäßig ungefähr 0,5 bis 1,5 mm vorstehen. Die Größe der über dem Fot oe zement
50 liegenden Ausnehmung des Sensorgehäuses 47 richtet sich insbesondere nach dem
Querschnitt des verwendeten Meßstrahls und der Größe des Sensors; der Ausnehmungsdurchmesser
kann z. B. bis 10 mm betragen. Bei der gezeigten Ausführungsform liegt der Abstand
zwischen Lampe 11 und Fotoelement 50 in der Größenordnung von 15 cm. Es kann jedoch
auch
mit kleineren Abständen gearbeitet werden1 solange dadurch
das bequeme Einbringen des Meßobjekts in das Aufnahmesystem 7 nicht behindert wird.
Als Abstand zwischen dem unteren Ende des Rohrs 29 und dem Fotoelement 50 erwies
sich ein Bereich von 15 bis 20 mm geeignet.
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Alle Teile der Beleuchtungseinrichtung 5 und des Empfängerteils 6
sowie das Rohr 29 und der Druckkörper 31 sind innen mit mattschwarzer hitzebeständiger
Farbe überzogen, um spektrale Verfälschungen durch Reflexionen zu verhindern.
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Das im Gehäuse 1 untergebrachte Stromversorgungsteil weist entsprechend
Fig. 7 einen Netztransformator 55, nachgeschaltete Gleichrichterbrücken 56, 57,
58 und Siebkondensatoren 59, 60, 61 auf. Die Lampe 11, zweckmäßigerweise eine 12
Volt, 20 Watt - Lampe, wird aus einer elektronischen Konstantstromquelle 63 gespeist.
Ein Trimmwiderstand 64 erlaubt es, die spektrale Strahlungsverteilung der Lampe
11 z.B. auf die Normlichtart A einzustellen.
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Das Fotoelement 50, vorzugsweise in Form der Silizium-Fotodiode BPW
33, die sich durch kleine Abmessungen, weit in den kurzwelligen Bereich reichendes
Empfindlichkeitsmaximum, hohe Langzeitkonstanz und großen Abstand zwischen Dunkelstrom
und Nutzsignal auszeichnet, ist mit dem invertierenden
Eingang
eines integrierten Operationsverstärkers 66 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang
des über eine symmetrische Spannungsversorgungseinheit 67 gespeisten Verstärkers
66 liegt an Masse. Die Fotodiode 50 arbeitet als Fotoelement im Kurzschlußbetrieb,
so daß der Fotostrom proportional dem jeweiligen Lichtstrom ist. Der Operationsverstärker
66 wirkt als Stromspannungswandler, wobei der invertierende Eingang einen virtuellen
Nullpunkt darstellt. Als Operationsverstärker erwies sich der Tpy LH 0042 C als
besonders günstig, weil er geringe Eingangsfehlströme und Drift bei hoher Verstärkung
und hoher Leistung hat, die Offset-Spannung leicht ausgeglichen werden kann und
nur wenige Bauelemente notwendig sind. Im Rückkopplungskreis des Verstärkers 66
liegt ein Potentiometer 68, das mit dem Netzschalter (nicht gezeigt) des Gerätes
mechanisch verbunden sein kann. Mit dem Ausgang des Verstärkers 66 ist das Anzeigeinstrument
2 verbunden, das mittels Dioden 69 gegen Übersteuerung geschützt ist. Je nach Schaltungsauslegung
hat das Instrument 2 zweckmäßig 10 bis 100 mV-Vollausschlag.
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Die Verwendung anderer Operationsverstärker, z.B. auch Doppelverstärker,
bei denen die erste Stufe als Stromspannungswandler beschaltet ist und die zweite
Stufe die Ausgangsspannung der ersten Stufe weiterverstärkt, ist möglich.
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In jedem Fall muß die Rückkopplung so ausgelegt
sein,
daß auch nach Einschwenken des Konversionsfilters 25 das Anzeigeinstrument 2 mindestens
auf Vollausschlag eingestellt werden kann. Zur bequemen Handhabung ist das Potentiometer
68 vorzugsweise mit einem Einstellknopf 70 mit Übersetzung ausgestattet.
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Zum Einstellen des Instruments 2 kann anstelle einer variablen Rückkopplung
auch ein mit dem Instrument 2 in Serie geschaltetes Potentiometer vorgesehen sein.
Der Verstärker 66 ist zweckmäßig entsprechend Fig. 2 unmittelbar hinter dem Fotoelement
50 angeordnet. Er kann für diesen Zweck auf einer separaten Platine 71 montiert
oder mit dem Sensor zu einer Einheit vergossen sein.
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Zur Durchführung einer Messung mit Normlichtart A bleibt das Konversionsfilter
25 aus dem Strahlengang ausgeschwenkt (Fig.
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2). Zunächst wird nun bei geschlossenem Meßobjekt-Aufnahmesystem und
ohne in den Strahlengang eingebrachtes Meßobjekt das Potentiometer 68 durch Drehen
am Einstellknopf 70 solange verstellt, bis das Instrument 2 Vollausschlag (100%
Lichttransmission) anzeigt. Dann wird das Meßobjekt-Aufnahmesystem 7 geöffnet, indem
der Druckkörper 31 nach oben und/oder der Tisch 43 nach unten geschoben wird. Das
eine Brillenglas wird jetzt in die Aussparung 44 des Formteils 42 eingelegt und
dort mittels der Federn 32, 48 in der von den Formteilen
38, 42
gebildeten lichtdichten Kammer sicher fixiert. Entsprechend Fig. 2 liegt das Meßobjekt
dicht am Fotoelement 50.
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Nunmehr können der Lichttronsmissionsgrad und die Lichtreduktion unmittelbar
an dem betreffenden Skalenteil 52 bzw. 51 abgelesen werden.
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Für eine Prüfung mit Normlichtart C wird über den Schieber 26 das
Konversionsfilter 25 bis zum Anschlag 27 verstellt und dadurch in den Strahlengang
eingebracht. Anschließend werden die vorstehend erläuterten Arbeitsgänge, d.h. Einstellen
des Instruments 2 auf Vollausschlag ohne Meßobjekt und Ablesen des Meßwerts nach
Einbringen des Brillenglases in das Meßobjekt-Aufnahmesystem 7, wiederholt.
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Die in den Fig. 5 und 6 veranschaulichte Ausführungsform unterscheidet
sich von dem Ausführungsbeispiel nach den Fig.
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1 bis 4 und 7 im wesentlichen nur dadurch, daß das Meßobjekt Aufnahmesystem
7 als Ganzes einschließlich Beleuchtungseinrichtung 5 und Empfängerteil 6 in einer
lichtdicht verschließbaren Kammer 76 eines Gehäuses 77 untergebracht ist. Wie gezeigt
liegt dabei die optische Achse waagrecht. Die Formteile 38 und 42 können entfallen.
Die Kammer 76 läßt sich mittels eines Schiebedeckels 80 verschließen, der in seitlichen
Führungen 81, 82 läuft. Die Führungen 81, 82 sind mit geeigneten Dichtmitteln versehen,
die Eindringen von Außenlicht in die Kammer bei geschlossenem Deckel verhindern.
Entsprechendes
gilt für eine hintere U-förmige Randleiste 83,
in die sich die dem Anzeigeinstrument 2 zugewendete Stirnkante des Deckels in der
Schließstellung einlegt (Fig. 6). Der Deckel 80 trägt einen Griff 84, der einen
in die Kammer 76 hineinragenden Anschlag 85 bildet. Beim Aufziehen des Deckels 80
trifft der Anschlag 85 auf eine Randleiste 86 des Gehäuses 77 und verhindert dadurch,
daß der Deckel unbeabsichtigt aus den Führungen 81, 82 herausrutscht. AuBer dem
Instrument 2 und dem Einstellknopf 70 sitzt auf der Gehäuseoberseite eine Netzlampe
88.
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Die Schaltung des Gerätes nach den Fig. 5 und 6 kann gemäß Fig. 7
ausgelegt sein. Die Arbeitsweise entspricht dem vorstehend anhand der ersten Ausführungsform
erläuterten Vorgehen, mit der Ausnahme, daß das Brillenglas bzw. die komplette Brille
nach Öffnen des Deckels 80 in die Kammer 76 eingebracht wird, die dann zur Durchführung
jeder Messung geschlossen wird.
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Es versteht sich, daß zahlreiche weitere Änderungen möglich sind.
Beispielsweise kann es zweckmäßig sein, bei einem Gerät entsprechend den Fig. 5
und 6 die Beleuchtungseinrichtung 5 in dem die Stromversorgungseinheit aufnehmenden
Teil 89 des Gehäuses 77 unterzubringen. Im Gehäuseteil 89 kann des weiteren zu Kühlzwecken
ein Lüfter angeordnet sein.
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De kann mit anderen als den Normlichtarten A und C oder mit zusätzlichen
Spektren gearbeitet werden. Statt wie bei den obigen Beispielen die Beleuchtungseinrichtung
auf die niedrigere Farbtemperatur einzustellen und durch Konversionsfilter den Meßstrahl
bedarfsweise auf höhere Farbtemperatur zu bringen, kann umgekehrt auch eine Beleuchtungseinrichtung
mit höherer Farbtemperatur vorgesehen werden und die Umsetzung auf ein Spektrum
mit gewünschter niedrigerer Farbtemperatur über ein Konversionsfilter erfolgen.
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Für die Untersuchung fototroper Gläser kann als Zusatzeinrichtung
eine Lampe mit hohem kurzwelligem UV-Anteil, beispielsweise eine Xenon-Blitzröhre,
vorgesehen sein.
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Eine Kombination der beschriebenen Vorrichtung mit üblichen Scheitelbrechwertmessern
oder -projektoren(auch automatisch arbeitenden Geräten dieser Art) zu einem Brillenmeßplatz
ist möglich.
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Die Anzeige kann statt mit Zeigerinstrumenten auch digital erfolgen.
Die Anfangseinstellung auf den Wert 100% läßt sich statt mit elektronischen Mitteln
auch auf optischem Wege durch führen. Dafür können beispielsweise stufenlos zunehmende
Graufilter oder Blenden vorgesehen sein.
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Die erläuterte Schaltung läßt sich ferner in der Weise erweitern,
daß der erste Teil des MeBvorganges (Einstellung auf 100%) automatisch erfolgt und
die Differenz zwischen auffallendem und austretendem Lichtstrom sofort ablesbar
ist.
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Für diesen Zweck eignet sich beispielsweise ein Differenzvorstärker,
der dun Fotostrom mit einor Konstantstromquelle vergleicht. Stattdessen kann im
Zweistrahlverfahren gearbeitet werden, wobei ein zweiter Fotosensor unterhalb der
gemeinsamen Filterkombination angeordnet sein kann.
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L e e r s e i t e