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Anordnung und Verfahren zum Herstellen von Schummerungen für kartographische Zwecke
Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zum Herstellen von Schummerungen für kartographische Zwecke durch photographische Aufnahme eines beleuchteten Reliefs. Solche Schummerungen dienen dazu, eine möglichst genaue Wiedergabe von insbesondere gebirgigem Gelände auf der Karte zu erzielen.
Man hat solche Schummerungen schon auf verschiedene Weise photographisch hergestellt. So ist es bekannt, das durch rings um das Aufnahmeobjektiv angeordnete Lampen beleuchtete Relief vordem Photographieren mit einer matten weissen Farbe einzustauben und die Abhänge der Reliefs dann mehr oder weniger dunkel anzustauben oder zu bespritzen. Hiebei kann jedoch der tatsächliche Geländeverlauf nicht in Einzelheiten wiedergegeben, sondern nur ein grobes Bild der Erhebungen vermittelt werden.
Gemäss einem weiteren bekannten Verfahren wird das Relief einerseits einer Schrägbestrahlung und gegebenenfalls einer zusätzlichen senkrechten Bestrahlung und anderseits einer der Geländeform entsprechenden, die Wirkung der erstgenannten Bestrahlung korrigierenden Bestrahlung aus einer andern Richtung ausgesetzt. Auch diese Art der Beleuchtung führt nicht zu einer objektiv richtigen Wiedergabe der Geländeform. Vielmehr wird durch eine Änderung der Richtung einer oder beider Schrägbestrahlungen die Wirkung verändert. Ausserdem ergeben sich stets Stellen des Reliefs, die für beide Schräge- strahlungen im Schatten liegen und dadurch selbst bei zusätzlicher senkrechter Bestrahlung zur Wiedergabe aller Geländefeinheiten nicht ausreichend beleuchtet sind.
Ausserdem ergeben sich auf ebenen Teilen des Geländereliefs, die Erhöhungen benachbart sind, Schlagschatten, die auf einer Karte störend wirken, selbst wenn sie durch zusätzliche Bestrahlung aufgehellt werden. Es ist auch eine Aufnahmeanordnung bekannt, mit der zur Vermeidung von unrichtigen Helligkeitswerten und Verzerrungen Schummerungsaufnahmen allein bei senkrecht auf das Relief auffallendem Licht und unter Verwendung allein der senkrechten Abstrahlung des Reliefs hergestellt werden. Abgesehen davon aber, dass eine hiefür geeignete Apparatur kompliziert und teuer wird, lassen sich bei ihr unmittelbare Lichtreflexionen der Lichtquelle auf der hiebei verwendeten grossen Sammellinse nicht vermeiden, so dass Fehler entstehen. Auch sind bei dieser Anordnung Reliefs mit einer halbmatten oder halbglänzenden Oberfläche nicht photographiert worden.
Vielmehr wurden, wie bis dahin allgemein üblich, Reliefs mit matter Oberfläche verwendet, weil in Zusammenhang mit dieser bekannten Anordnung vorgeschlagen wurde, zur Verstärkung der Helligkeitsunterschiede zusätzliche, das Verfahren komplizierende Massnahmen vorzusehen. Bei Verwendung einer matten Reliefoberfläche ergeben sich ohne derartige Hilfsmassnahmen infolge der vollkommen diffusen Verteilung des auftreffenden Lichtes nämlich im ganzen gesehen nur sehr geringe und bei schwächeren Neigungen praktisch überhaupt keine Helligkeitsunterschiede, so dass schwächere Neigungen auf den Schummerungen gar nicht in Erscheinung treten.
Die erfindungsgemässe Anordnung zum Herstellen von Schummerungen zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, dass das von rings um die zum Objektiv führende Öffnung angeordneten Lichtquellen beleuchtete Relief einen Reflexionswert aufweist, der in dem Bereich zwischen einer nicht ganz matten
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bis nicht ganz glänzenden Oberfläche liegt, und dass als Lichtquellen mehrere oder viele kleine Scheinwerfer vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass ihre gerichteten Strahlen unter einem solchen Winkel auf das Relief auftreffen, dass sie in die zum Objektiv führende Öffnung reflektiert würden, wenn statt des Reliefs eine ebene und spiegelnde Fläche vorhanden wäre.
Diese kleinen Scheinwerfer, die auch durch von einer sehr hellen Lichtquelle bestrahlte Spiegel ersetzt werden können, senden schmale, allseitig ineinander greifende Lichtkegel auf das Relief, deren Achsen sich sämtlich in einem Punkt schneiden, der in gleichem oder annähernd gleichem Abstand hinter dem Relief liegt, wie derjenige des Objektivs vor dem Relief ist. Auf diese Weise erhält die Reliefoberfläche eine gleichmässige fleckenlose Beleuchtung.
Die erfindungsgemässe Oberflächenbeschaffenheit halbmatt bis halbglänzend ist der idealste mittlere Bereich zwischen matt und glänzend, welcher bei einem normal arbeitenden photographischen Aufnahmematerial die günstigste Schummerungsskala ergibt. Der gesamte verfahrensgemässe Bereich für die Oberflächenbeschaffenheit erstreckt sich einerseits bis zur nicht ganz matten und anderseits nicht ganz glänzenden Eigenschaft. Dabei wird die nicht ganz matte Oberfläche durch Verwendung von hart arbeitendem photographischem Aufnahmematerial und die nicht ganz glänzende Reliefoberfläche durch Verwendung von weich arbeitendem photographischem Aufnahmematerial ebenfalls eine Schummerungstonskala ergeben, welche dem idealen Wert sehr nahe kommt.
Die Kombination der halbmatten oder halbglänzenden Reliefoberfläche mit der Beleuchtung durch die in der beschriebenen Weise gerichteten Strahlen bewirkt, dass bei bekannter Verwendung einer ausreichend grossen Brennweite des Aufnahmeobjektivs oder bei ebenfalls bekannter entsprechender Brechung der Strahlen durch eine Sammellinse ebene Flächen am hellsten, alle Flächen gleicher Neigung gleich hell bzw. gleich dunkel und Flächen stärkerer Neigung stets dunkler als Flächen geringerer Neigung dargestellt werden.
Wie mit matter Reliefoberfläche kann diese Wirkung auch bei Verwendung von einer glänzenden Reliefoberfläche nicht erzielt werden, weil dann infolge vollkommener Spiegelung eine harte, fast nur noch Schwarz/Weiss Wirkung eintritt, d. h. jede Fläche, die das Licht nicht genau ins Objektiv reflektiert, zu dunkel erscheint. Diese Wirkung, die der durch die Erfindung angestrebten Wirkung gerade entgegengesetzt ist, hat man sich bereits bei der photographischen Aufnahme von Hochdruckformen zur Erzielung scharfer Umrisslinien der Buchstaben usw. zunutze gemacht.
Die gemäss der Erfindung hergestellten Schummerungen weisen eine Wiedergabe des Geländeverlaufes von grösstmöglicher Objektivität bis in alle Einzelheiten hinein auf. Denn Feinheiten überdeckende Schlagschatten sind bei einer derartigen Aufnahme nicht vorhanden. Diese Schummerungen ähneln der Schraffenanordnung, wie sie beispielsweise bei den sogenannten Generalstabskarten verwendet sind.
Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemässen Schummerungen ist, dass alle parallel zur Bildebene lie- genden Flächen am hellsten sind, also sämtliche Talsohlen und Geländeebenen. Dies ist wichtig, weil auf diesen Flächen in der Hauptsache die zusätzlichen Einzelheiten, wie Orte, Strassen od. dgl. wiedergegeben werden müssen, die dadurch am klarsten erkennbar sind. Die einfachste erfindungsgemässe Anordnung zum Herstellen von Schummerungen zeichnet sich durch mehrere oder viele Scheinwerfer aus, die in bekannter Weise rings um das Aufnahmeobjektiv verteilt sind, hier aber in gleichmässiger Gitteranordnung auf einem parallel zum Relief stehenden Schirm montiert, der die doppelten linearen Abmessungen des Reliefs oder des jeweils aufzunehmenden Teiles des Reliefs hat.
Einen das Aufnahmeobjektiv umgebenden und etwa die doppelten linearen Abmessungen des aufzunehmenden Objekts aufweisenden Beleuchtungschirm hat man übrigens bereits bei der erwähnten Anordnung zur Aufnahme von Hochdruckformen verwendet. Bei diesem bekannten Schirm handelt es sich aber um eine bestrahlte matte Fläche, die nur diffuses Licht auf das Objekt zurückstrahlt.
Der Schirm der erfindungsgemässen Anordnung kann auch etwas gewölbt sein, so dass er auf der dem Relief zugewendeten Seite konkav ist.
Zur Vermeidung von Verzerrungen bei der Aufnahme wird man in bekannter Weise eine um so grö- ssere Brennweite des Aufnahmeobjektivs und damit einen um so grösseren Abstand des Objektivs und der Scheinwerfer von dem Relief wählen, je höher die Erhebungen des Reliefs und je grösser dessen Flächenabmessungen sind. In ebenfalls bekannter Weise kann man auch die aufzunehmende Fläche des Reliefs in kleineren, sich unmittelbar aneinanderschliessenden Teilen aufnehmen und hiezu das Objektiv nebst Beleuchtungsschirm relativ zu dem Relief verschiebbar anordnen.
Die Anordnung kann aber auch so getroffen werden, dass zwischen dem Objektiv und dem Relief eine der Grösse des Reliefs entsprechende Sammellinse vorgesehen ist, die die vom Relief parallel zur Objektivachse ausgehenden Strahlen ins Objektiv ablenkt, und dass zwischen der Sammellinse und dem
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Relief eine mit einer Öffnung versehene Blende so beweglich angeordnet ist, dass alle Teile des Reliefs von dem Objektiv nacheinander erfassbar sind, wobei die das Relief beleuchtenden Scheinwerfer unmittelbar neben der Öffnung auf der dem Objektiv abgewendeten Seite der Blende angeordnet sind und den durch die Öffnung jeweils erfassten Teil der Reliefoberfläche beleuchten.
Die durch die beschriebenen Anordnungen hergestellten Schummerungen können, wie bei den sogenannten Generalstabskarten, als einziges Mittel zur Darstellung der Höhenformation des Geländes verwendet werden. Sie wirken zwar nicht so ausgesprochen räumlich wie Schummerungen, die mit beispielsweise schräg von oben und links einfallendem Licht hergestellt sind, geben dafür aber den Geländeverlauf vollkommen genau wieder.
Gegebenenfalls können die Schummerungen gemäss der Erfindung aber bei der Herstellung von Landkarten noch mit Schummerungen kombiniert werden, die in bekannter Weise bei seitlicher Beleuchtung gesondert aufgenommen oder von Hand hergestellt sind. Man kann die Schummerungen dann so aufeinander abstimmen, dass die Feinheiten der erfindungsgemässen Schummerungen nicht verloren gehen. Auch können die Schummerungen mit Luftbildaufnahmen des darzustellenden Gebietes kombiniert werden.
Die durch solche Kombinationen gewonnenen neuen Schummerungsdiapositive werden allein oder als zusätzliche Ton- oder Farbdruckplatten verwendet.
In den Zeichnungen ist die Erfindung erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Aufnahmeanordnung mit Sammellinse und Öffnungsblende zwischen Objektiv und Relief und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Aufnahmeanordnung mit einem das Objektiv umgebenden Beleuchtungschirm.
In den Figuren sind das Aufnahmeobjektiv mit a, das aufzunehmende Relief mit b, der Beleuchtungsschirm mit c und die Scheinwerfer mit d bezeichnet.
Bei der Aufnahmeanordnung gemäss der Fig. l befindet sich zwischen dem Objektiv a und dem Relief b eine Sammellinse i und zwischen dieser und dem Relief eine verschiebbare viereckige Loch- oder Schlitzblende k mit einer mittleren Öffnung 1. Durch das Verschieben der Blende gelangen nacheinander alle Teile des Reliefs in den Sichtbereich des Objektivs a. Auf der dem Objektiv abgewendeten Seite sind an der Blende beiderseits der Öffnung die zur Beleuchtung des Reliefs dienenden Scheinwerfer d so angeordnet, dass sie jeweils den im Sichtbereich des Objektivs befindlichen Teil des Reliefs beleuchten.
Die Lichtstrahlen e der Scheinwerfer d werden von den Reliefoberflächenteilen in senkrecht oder etwa senkrecht zur Relieffläche gerichteten Strahlen g durch die Öffnung 1 zur Sammellinse i zurückgeworfen und von dieser zum Objektiv a eingelenkt.
Bei der Anordnung gemäss Fig. 2 befindet sich rings um das Objektiv a ein Schirm c, an dessen dem Relief zugewendeter Seite dicht nebeneinander viele kleine, schematisch durch Striche dargestellte Scheinwerfer d angeordnet sind. Der Schirm hat die doppelten linearen Abmessungen wie das Relief. Die Strahlen e der Scheinwerfer sind mit verhältnismässig schmalen Kegeln so auf das Relief gerichtet, dass sich ihre Achsen m in einem hinter dem Relief liegenden Punkt n schneiden, der den gleichen oder annähernd den gleichen Abstand vom Relief hat wie das Objektiv a. Die Lichtstrahlen bilden daher einen Kegel, dessen Winkel a dem Bildfeldwinkel o des Objektivs entspricht. Die von den Scheinwerfern ausgehenden, schwach divergierenden Lichtkegel greifen auf dem Relief so allseitig ineinander, dass die Oberfläche des Reliefs gleichmässig beleuchtet ist.
Der Schirm c kann statt eben auch konkav sein, z. B. eine kugelige od. ähnl. geformte Haube bilden. In diesem Falle können die Scheinwerfer d gegebenenfalls nach aussen hin auch weniger dicht angeordnet sein. Der Schirm c kann mit dem Objektiv a verbunden oder unabhängig von ihm angeordnet sein. Die feste Verbindung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Objektiv zur Herstellung von Teilaufnahmen verschiebbar ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Anordnung zum Herstellen von Schummerungen für kartographische Zwecke durch photographische Aufnahme eines Reliefs, das von rings um die zum Objektiv führende Öffnung angeordneten Lichtquellen beleuchtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Relief (b) einen Reflexionswert aufweist, der in dem Bereich zwischen einer nicht ganz matten bis nicht ganz glänzenden Oberfläche liegt, und dass als Lichtquellen mehrere oder viele Scheinwerfer (d) vorgesehen sind, die so angeordnet sind, dass ihre Strahlen (e) unter einem solchen Winkel auf das Relief auftreffen, dass sie in die zum Objektiv (a) führende Öffnung (p, 1) reflektiert würden, wenn statt des Reliefs eine ebene und spiegelnde Fläche vorhanden wäre.