ТРЕХЦВЕТНЫЙ КОЛОРИМЕТР Советский патент 1941 года по МПК G01J3/46 

В настоящее время известен целый ряд принципиальных схем трехцветных колориметров, предназначенных для измерения цвета путем смешения трех цветных пучков в различной пропорции и визуального установления цветового равновесия в поле зрения. Все эти приборы принадлежат к разряду аддитивных колориметров и отличаются друг от друга способами смешения цветных пучков. Получивший известность прибор Л.И. Демкиной использует смешение пучков, прошедших через различные части одной и той же линзы, которые прикрыты тремя цветными фильтрами. Полученные пучки образуют одно изображение, в котором и происходит смешение цветов.

Прибор в основном удовлетворяет своему назначению, однако является очень громоздким. Колориметр Гильда использует принцип смешения пучков, попадающих в глаз не одновременно, но настолько быстро один за другим, что глаз воспринимает одно слитное впечатление. Так называемые вертушки Максвелла используют тот же принцип очень быстрого мелькания. Существует еще ряд принципов, которые могут быть положены в основу аддитивного смешения цветов.

Некоторые, преимущества по сравнению с упомянутыми выше принципами может дать метод смешения пучков, согласно которому три цветных пучка света (например, красный, зеленый и синий) сходятся на одной белой диффузно - рассеивающей площадке под прямыми углами друг к другу и образуют перекрестие, подобное трем осям прямоугольной системы координат, в начале которой помещается освещаемая площадка. Если площадка, поворачиваясь, будет изменять свое положение по отношению к направлению падающих пучков, то соотношение освещенностей, создаваемых тремя пучками, будет изменяться соответственно изменению косинусов углов падения пучков. Каждый из пучков создает максимальную освещенность, если он будет падать перпендикулярно к поверхности площадки. В этом положении освещенности, создаваемые каждым из двух других пучков, будут равны нулю, соответственно косинусам углов их падения. В среднем положении, когда углы падения всех трех пучков будут равны друг другу, пучки будут смешиваться в равных пропорциях. Поворотом площадки всегда можно подобрать любое соотношение для трех смешиваемых пучков. Если в качеств визирного направления выбрать как раз упомянутое среднее направление составляющее равные углы со всеми тремя пучками, то при всех поворотах площадка будет хорошо видна наблюдателю.

Предлагаемый колориметр основан на этом последнем принципе, причем в нем, как и в других уже известных колориметрах, используется для смешения цветов сферическая поверхность.

Согласно изобретению, три пучка цветных лучей направлены в люк в основании полусферы, покрытой изнутри слоем белой рассеивающей краски, в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а сама полусфера выполнена поворотной относительно двух осей с целью плавного изменения цветности ее интегрирующей поверхности.

Такое устройство колориметра дает возможность освободиться от дефектов вышеописанной схемы с тремя взаимно перпендикулярными лучами, сходящимися на одной диффузно рассеивающейся площадке, связанных с отклонениями в свечении этой последней от закона Ламберта.

На чертеже фиг. 1 изображает сечение полусферы плоскостью, проходящей через два из трех пересекающихся лучей; фиг. 2 - схематический разрез предлагаемого колориметра (вертикальная плоскость) через окуляр и кубик Люммера-Бродгуна; фиг. 3 - вид колориметра в плане.

Как видно из фиг. 1, каждый из пучков цветных лучей проникает в полусферу в количестве, пропорциональном косинусу угла его падения. Внутри полусферы эти количества после многократных отражений смешаются и образуют на визируемом месте С стенки смесь, имеющую соответствующий цвет. Третий пучок, падающий на отверстие перпендикулярно к плоскости чертежа, также войдет внутрь полусферы пропорционально косинусу угла его падения. Следует ожидать, что цветность места С стенки полусферы будет соответствовать тому цвету, который имела бы идеально рассеивающая поверхность, занимающая положение отверстия.

Наблюдатель, который смотрит через окуляр О (фиг. 2), будет видеть кубик L Люммера, причем цвет одного поля будет определяться образцом А, который находится на продолжении оси окуляра, а цвет другого будет зависеть от поворота полусферы Р. Лампа S посылает на отверстие полусферы Р три пучка света, которые проходят через светофильтры и отражаются от зеркал, одно из которых Z₁ видно на фиг. 2 позади кубика L. Два других зеркала Z₂ и Z₃ находятся с другой стороны от плоскости разреза (фиг. 3) и потому на фиг. 2 не видны. Шкала В-В прибора, нанесенная на прозрачном стекле, видна над полусферой Р. Указатель отсчета задает направление нормали к основанию полусферы.

Испытуемый образец А освещается той же лампой S, накал которой должен быть подобран так, чтобы ее цветовая температура составляла 2848°K (международно-принятый источник А). Зеркало Z служит для освещения образца.

Так как одновременно с изменением цветности отверстия полусферы Р при поворотах будет изменяться и его яркость, то между лампой S и испытуемым образцом А необходимо поместить приспособление для изменения его освещенности. Такое приспособление, которое позволит уравнивать яркости двух частей поля зрения, может быть осуществлено в виде нейтрального фотометрического клина K (фиг. 2).

Автор указывает, что преимущество описываемого прибора заключается в том, что его поле сравнения - полусфера Р, установленная на шаровом шарнире, имеет две степени свободы, что позволяет менять цветность поля в произвольном направлении.

Изменяя отсчеты по отдельным шкалам, наблюдатель изменяет цветность поля сравнения в одном из двух или трех наперед заданных направлениях, но не в любом направлении. Кроме того, предлагаемый прибор допускает прямой отсчет результата по двухмерной шкале, на которой путем предварительной градуировки наносится сетка в координатных осях.

Прибор может быть в достаточной степени компактным и, так как он использует только одну лампу, должен быть мало чувствителен к незначительным изменениям напряжения сети.

Трехцветный колориметр с применением интегрирующей полусферы, освещаемой тремя пучками цветных лучей, отличающийся тем, что последние направлены на люк полусферы в трех взаимно перпендикулярных направлениях, а сама полусфера выполнена поворотной относительно двух осей, с целью плавного изменения цветности ее интегрирующей поверхности.