Entzerrungsgerät Die Erfindung betrifft ein Entzerrungs- gerät, bei dem durch eine Steu-erung beim Neigen des Projektionstisches eine der Fluchtpunktbedingung entsprechende Ver- sehiebung des Photobildes in der Bildebene nach der Näherung <I>V<B>=</B></I> (fJ2) ([f.2/f,#2] <B>- 1 +</B> 1/n2)<I>IV</I> stattfindet, wobei v die Grösse der Bildver- schiebung# f" die Entzerrungsbrennweite, <B>f,</B> ,
die Aufnahmebrennweite, n den Vergrösse rungsfaktor in der optischen Achse und iv den Tangens des Neigungswinkels des Tisches bedeutet, und zeichnet sich dadurch ans, dass die Steuerung aus einem Rechen getriebe besteht, welches einen als Funktion von<B>f.,2</B> und 1/n2 versehiebbaren Körper auf weist, welcher auf zwei Multiplikatoren wirkt, von denen jeder die Verschiebungsgrösse des Körpers mit dem Tangens des Neigungswin kels des Tisches, bezogen auf eine Bildver- sehiebungsriehtung, multipliziert, und da,ss Mittel vorgesehen sind,
um die durch die Multi,plikatoren gebildeten Produkte in die erforderlichen Bildverschiebungen umzuwan deln. Gegenüber den bekannten Geräten, bei denen das Bild nur in einer Richtung ver schoben wurde und als weitere Einstellmög- liehkeit eine Drehung des Bildes um die opti- sehe Achse des Gerätes vorgesehen war, kann durch die Verschiebung des Bildes in zwei Richtungen der Vorteil erzielt werden, dass das Einpassen des Bildes in eine Karte we sentlich erleichtert wird.
Da bei diesen-be- kannten Geräten überdies die Verschiebung in der einen Richt1.mg durch Hebel und Gleit stücke erzielt wurde, wird durch die erlin- dungsgemässe Verwendung der Rechenge triebe der weitere Vorteil erreicht, dass der sichere Ablauf :der Bildverschiebung gewähr leistet ist, was bei den genannten bekannten Steuerungen wegen der Verwendung selbst hemmender Getriebe nicht der Fall war.
Zum andern wird gegenüber den bekannten Gerä ten, welche auf Grund der Unzulänglichkeit der bekannten Steuerungen ganz von einer selbsttätigen Bildverschiebung absahen, der Vorteil erzielt, dass zum Einpassen des Bildes in eine Karte eine wesentlich geringere Zeit, z. B. nur 1/4 der bisherigen Einpasszeit, erfor derlich ist.
Zweckmässig wirkt der verschiebbare Kör per auf zwei elektrische Multiplikatoren, die die Grösse der Verschiebung des Körpers mit <B>je</B> einer der entsprechend den Bildversehie- bungsriehtungen in zwei Richtungen zerleg ten Tangenten des Tischneigungswinkels mul tiplizieren, wobei Mittel vorgesehen sind, um die durch die Multiplikatoren gebildeten Pro dukte in die Komponenten der Bildverschie bung umzuwandeln.
Zweckmässig sind ferner für die Versehie- bung des Körpers als Funktion von 1/112 wenigstens zwei in Abhängigkeit von ndreh- bare und durch eine übersetzung verbundene Kurvenscheiben vorgesehen, derart, dass, eine auf ihnen gleitende Abtastvorrichtung für Funktionswerte, welche nahe, bei Null liegen, durch die sieh schnell drehende Kurven scheibe und für n-Werte, welche einen relativ grossen Funktionswert ergeben, durch die sieh langsam drehende Kurvenscheibe eine Verschiebung erfährt.
Dadurch wird gegen über den als Bauelemeut bekannten einfachen Kurve-nscheiben der Vorteil erzielt, dass die Kurve an den Stellen grösster Steilheit als gedehnt anzusehen ist, denn bei den einfachen Kurvenscheiben fiel im Verhält nis zu den grösseren Funktionswerten die Kurve sehr langsam oder sehr rasch ab,<B>je</B> nachdem es sich um die Bildung von 1/n2 oder n2 handelte, so dass Funktionswerte ausserhalb bestimmter Grenzen überhaupt nicht mehr oder nur sehr ungenau mit der Kurvenscheibe eingestellt werden konnten, da diese nur eine Umdrehung ausführen konnte.
Die einfache Kurvenscheibe müsste, um den gleichen Vorteil zu erzielen, vielmehr als Schnecke ausgebildet werden, was aber einmal sehr teuer wäre, und zum andern den -i#','aeliteil mit sieh brächte, dass sehr viele Um drehungen erforderlich wären, um eine merk bare Veränderung, z. B. bei kleineren Funk tionswerten, zu erzielen, wenn es sich -um die, Bildung von 1/n2 handeln würde. Falls die Kurvenscheiben den Wert n2 liefern sollen, sind vorteilhaft Mittel vorgesehen, diesen Wert in 1/n2 umzuwandeln. Das Prinzip des Zusammenwirkens der erfindungsgemässen beiden Kurvenscheiben bleibt jedoch davon unberührt.
Zweckmässig sind die Kurven scheiben in einem Gehäuse angeordnet, wel ches proportional f",2 verschiebbar ist, und der versehiebbare Körper ist vorteilhaft. in einer Führung des Gehäuses angeordnet. Durch Wahl des Verschiebungsnullpunktes für die f.2-Verschiebung oder der durch die Kurvenscheiben betätigten Abtastvorrichtung kann so sehr einfach der oben ggnannte Klammerausdruck als Versehiebungsgrösse dargestellt werden.
Vorteilhaft sind die elektrischen Mult!- plikatoren durch meehanisehe ersetzt, ins besondere dann, wenn keine allzu grosse Ge nauigkeit für die Bildversehiebungsgrössen verlangt sind, und es besteht jeder Multipli kator aus einer Schiene, deren Neigung durch den verschlebbaren Körper einstellbar ist, und für jede Schiene ist eine versehiebbare mit einem Ende auf der Schiene gleitende Abtastvorrichtung vorgesehen, derart,
dass ihre axial#e Verschiebung der Grösse der Bild verschiebung und ihre Verschiebung in senk rechter Richtung dazu dem Tangens des ent sprechenden Tisehneigungswinkels proportio nal ist. Bei dieser Multiplikatorenausbildung sind die Mittel für die Übertragung der Grösse der axialen Verschiebung der Abtast- organe in die Bildversehiebungen zweckmässig mechanischer Art.
Bei der elektrischen Ausführungsform der Multiplikatoren greift der verschiebhare Körper vorteilhaft auf einem Potentiometer eine seiner Verschiebung entsprechende Span nung ab und legt diese Spannung als Ein gangsspannung an die als weitere Potentio- meter ausgebildeten Multiplikatoren, und an jedem weiteren Potentiometer greift vorteil haft -eine Abtastvorrichtung eine Spannung entsprechend dem Tangens des zugehörigen Tischneiggungswinkels ab.
Da die abgegriffe nen Spannungen an den Potentiometern ein mal proportional den Eingangsspannungen sind, welche den Windungslängen der Poten- tiometer gleichgesetzt werden können und zum andern der Länge der abgegriffenen Strecke, stellt die durch die Abtastvorrich- tung abgegriffene Spannung an jedem Poten- tiometer das Produkt der Verschiebung des Körpers und der betreffenden Abtastvorrich- tung dar.
Zur Umwandlung dieses Produktes in die Bildversehiebung können für jede Verschie bungsrichtung zwei Elektromotoren vor gesehen sein, welche jeder eine den durch die Abtastvorrichtungen abgegriffenen Span nungen entsprechend grosse Bildversehieb-ung tätigen. Zweckmässig ist jeder Motor nach Art eines Nullinstrumentes einer Wheatston- sehen Brüeke mit der Abtastvorriehtung und einem weiteren Potentiometer verbunden, welches eine Spannung proportional der Bild verschiebung liefert, wobei der Motor so lange läuft, wie er unter Spannung steht.
Ist die Bildversehiebung gerade so gross, dass das mit dieser Verschiebung gekuppelte, Potentio- meter eine ebenso grosse Spannung liefert wie die Abtastvorrichtung, so ist die Span- niin",#-,differenz am Motor gleich Null und der 31otor bleibt stehen, womit auch die Bildver- sehiebung in der dem Motor zugeordneten Richtung aufhört.
Es ist ersichtlich, dass, die vorgenannten Mittel eine zuverlässige und vollkommen selbsttätige Bildversehiebung gewährleisten, und dass die genannten Mittel zur Lösung dieser Aufgabe mit Vorteil auch für die Bild- versehiebung nach einer andern Näherung als die eingangs genannte verwendet werden kön nen, sowie auch #dann, wenn die Bildversehie- bung, wie eingangs erwähnt, nur in einer <B>C</B> Richtung stattfinden soll.
Auf der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele des Erfindungsgegenstandes darge stellt, und zwar zeigen Fig. <B>1,</B> welche der Übersichtlichkeit halber in die Fig. la und lb unterteilt wurde, das Entzerrungsgerät mit einer elektrischen Steuerung der Bildverschiebung in perspek- tiviseher Darstellung, Fig. 2 die Kurvenseheibenanordnung zur Bildung des Wertes 1/n2,
Fig. <B>3</B> das Sehaltschema für die elek- trisehe Steuerung nach Fig. <B>1,</B> Fig. 4, welche der übersiehtlichkeit halber in die Fig. 4a und 4b unterteilt ist, das Ge rät der Fig. <B>1</B> mit einer mechanischen Steue rung der Bildverschiebung.
In den Fig. <B>1</B> und 4 wird ein Luftbild<B>1</B> durch ein Objektiv 2 auf einen Projektions- tiseh <B>3</B> abgebildet. Zum Einpassen von vier Bildpunkten in eine in der Projektionsefiene angeordnete Karte ist der Tisch in einem ku gelförmigen Lager 4 um den Mittelpunkt die ses Lagers kippbar angeordnet. Die Kippbe- C wegung wird durch einen Hebel<B>5</B> auf zwei nach Art eines Kreuzschlittens in einer Ebene senkrecht zueinander verschiebbare Körper<B>6</B> und<B>7</B> übertragen.
Die Grössen dieser Verschie bungen sind proportional dem Tangens des Neigungswinkels des Tisches in der betreffen den Richtung und nachfolgend der Einfach heit halber gleich dem Tangens der Neigungs winkel angenommen. Durch eine Stange<B>8</B> #,n"-rd diese Bewegung dem Lineal<B>9</B> eines Carpentier- inversors mitgeteilt. Das Lineal<B>9</B> ist im Punkt<B>10</B> drehbar gelagert.
Bei Verschiebling des Körpers<B>-6</B> in Richtung wl wird über den Carpentierinversor und eine Stange<B>11</B> der in einer Führung 12 gelagerte Bildträger<B>13</B> entsprechend verschoben, wobei sich das Bild auf Grund der besonderen Ausbildung der Führung 12 neigt. Bei Verschiebung der Körper<B>6</B> und<B>7</B> in Richtung wo wird der Bildträger<B>13</B> durch das Lineal<B>9</B> um eine Welle 14 gedreht, so dass das Bild<B>1</B> in senk rechter Richtung zur erstgenannten geneigt wird.
Zur Einpassung von vier Bildpunkten in eine auf den Projektionstisch<B>3</B> angeordnete Karte ist neben der Kippung des Bildes<B>1</B> eine Verschiebung des Bildes<B>1</B> in seiner Ebene in zwei Richtungen gewählt. Diese Verschiebung wird in den Richtungen vl und v.2 in Abhängigkeit von den Verschiebungen Ü#, und wg, des Körpers<B>6</B> durch die genäherte Fluchtpunktbedingung <B><I>1)</I></B> v, = <B>(f,/2)<I>(</I></B> [f"21f,#2 <B>+</B> 1/n2) wi i<B>=</B> 1,2 dargestellt,
wobei f" als Brennweite des Objektivs 2 kon stant ist und<B>f.,</B> die Aufnahmebrennweite und n der Vergrösserungsfaktor bei der Projektion des Bildes<B>1</B> auf den Tisch<B>3</B> bedeutet. Zur Einstellung des Wert-es f" ist eine Skala<B>15</B> vorgesehen, welche nach Werten von f.2/f,2 geteilt ist und auf der mittels e',nes Dreh knopfes<B>16</B> der fa-Wert eingestellt wird.
Bei der Einstellung des f"-Wertes dreht sich eine mit dem Drehknopf<B>16</B> verbundene Welle<B>17.</B> Die Welle<B>17</B> ist als Gewindespindel ausge bildet, so dass bei Drehung der Welle<B>17</B> ein Gehäuse<B>18</B> proportional f.,2/f"2 verschoben wird. Im Gehäuse<B>18</B> sind durch ein Zahnrad <B>19</B> drehbar Kurvenscheiben<B>23</B> und 24, wie in Fig. 2 ersichtlich, angeordnet. Das Zahn- ra#d <B>19</B> wird über eine Schnecke 20 und eine, biegsame Welle 21 von einem Fussrad 22 an getrieben. Das Zahnrad<B>19</B> dreht sich propor tional n.
Durch Übersetzungen<B>25/26</B> und <B>27/28</B> wird erreicht, dass- sich die Kurven scheibe 24 z. B. zehnma,1 schneller als die Kurvenseheibe <B>23</B> dreht. Die Kurvenscheiben <B>23</B> und 24 sind so ausgebildet, dass eine Rolle <B>29</B> auf ihnen jeweils den Wert 1/n2 abgTeift und um diesen Betrag einen Körper<B>30</B> ver schiebt. Für kleine n rollt dabei die Rolle<B>29</B> auf der Kurve der Scheibe<B>23,</B> und zwar so lange, wie diese Kurve einen grösseren Ab- stand von der Drehachse der Kurvenscheiben hat, als die Kurve der sich schneller drehen den Scheibe 24.
In dem Punkt, in dem beide Kurven der Kurvenscheiben<B>23</B> und 24 einen gleichen Abstand von der Drehachse der Scheiben haben, fällt die Kurve der Scheibe <B>23</B> schnell nach Null ab, und die Rolle<B>29</B> rollt je-tzt auf der Scheibe 24 weiter, und zwar so lange, bis die Rolle<B>29</B> an den Ast<B>31</B> der Scheibe<B>23</B> ansehlägt. Der dazu notwen dige Drehwinkel der Scheibe<B>23</B> beträgt un gefähr n15, so dass die Scheibe 24 eine nahezu volle Umdrehung ausgeführt hat. Durch diese Anordnung wird gewährleistet, dass auch bei grossen n eine sehr genaue Verschie bung des Körpers<B>30</B> um 1/n2 stattfindet.
Der Körper<B>30</B> ist in einer Führung des Gehäuses <B>18,</B> wie in den Fig. <B>1</B> und 4 ersichtlich, -e- lagert., so dass sieh der Körper<B>30</B> einmal um den Betrag 1/n2 und zum andern um den Be trag f.,2/f".2 verschiebt, und durch Wahl des Verschiebungsnullpunktes wird erreicht, dass ,die gesamte Verschiebung 2) A = (f.2/f,#2) <B>- 1 +</B> 1/n2 beträgt.<B>,</B> In Fig. <B>1</B> ist am Körper<B>30</B> ein Schleif kontakt 74 angeordnet,
welcher auf einem Potentiometer <B>75</B> eine der Verschiebung des Körpers<B>30</B> entsprechende Spannung abgreift. Ebensolche Schleifkontakte <B>70</B> und <B>72</B> sind an der Stange<B>8</B> und am Körper<B>7</B> befestigt. Die Sehleifkontakte <B>70</B> und<B>72</B> greifen bei Verschiebung der Körper<B>6</B> und<B>7</B> in den Richtungen wl und w2 den Grössen dieser Verschiebungen entsprechende Spannungen auf Potentiometern <B>71</B> Lind<B>73</B> ab. Die Bild verschiebung wird durch zwei Elektromotore <B>76</B> und<B>77</B> über Getriebe<B>78</B> und<B>79</B> bewirkt.
Mit den Getrieben<B>78</B> und<B>79</B> sind Schleif kontakte<B>80</B> i#nd <B>81</B> verbunden, welche auf Potentiometern <B>82</B> und<B>83</B> den Verschiebun.us- grössen vl und v# des Bildes<B>1</B> entsprechende Spannungen abgreifen.
Zur Erläuterung der Schaltung und der Wirkungsweise der Potentiometer dient Fig. <B>3.</B> An das Potentiometer <B>75</B> ist eine kon stante Spannung<B>E2</B> angelegt. Entsprechend der Verschiebung A greift der Schleifkontakt 74 eine Spannung e2<B>=</B> (E2/L2) <B>-</B> -4 ab, wobei L2 die Windungslänge des Potentio- meters <B>75</B> bedeutet. Die Spannung e2 ist als Eingangsspannung an die Potentiometer <B>71</B> und<B>73</B> gelegt.
Bei Verschiebung des Schleif kontaktes<B>70</B> um die Strecke u), oder des, Sehleifkontaktes <B>72</B> um die Strecke ui2 wer den durch diese die Spannungen e s (e 2/L3) <B>-</B> wl = (E2M2 Ls) <I>A</I> wl und es (e3/L3) <B><I>-</I></B><I> W2<B>=</B></I> (E, <U>2/L.,1</U> Ls) <B><I>A</I></B><I> W2</I> abgegriffen,
wobei<B>L3</B> die Windungslänge der Potentiomet,er <B>71</B> und<B>73</B> ist. Die abgegriffe nen Spannungen sind also den Produkten <B><I>A -</I></B> wi proportional.
In entsprechender Weise wird an die Po- tentiometer <B>82</B> und<B>83</B> eine konstante Span nung<B>E,</B> gelegt, welche mit der Spannung E-. identisch sein kann. Die mit dem Bild<B>1</B> ver- sehiebbaren Sel#leifkontakte <B>80</B> und<B>81.</B> grei fen dann, wenn das Bild um die Beträge vl und v2 verschoben wird, an den Potentiome- tern <B>82</B> und<B>83</B> die Spannungen el' = (E,IL,)
vl und e,11 <B><I>=</I></B> (E,IL,) <I>v2</I> ab, welche proportional der Bildverschiebung sind. Sieht man die Potentiometer <B>71</B> und 82 sowie<B>73</B> und<B>83</B> als Widerstände zweier Wheatstonscher Brücken an, und die Motore <B>76</B> und<B>77</B> als Nullinstrumente di-eser Brücken, so ist es ersichtlich, dass in den Mo toren<B>76</B> und<B>77</B> nur dann ein Strom fliesst, wenn die Spannungen el' ungleich e3' oder für den Motor<B>77,
</B> wenn el" ungleich e3" #sind. In diesem Falle drehen sich die Motore und verschieben das Bild<B>1,</B> und zwar so lange, bis die Sehleifkontakte <B>80</B> und<B>81</B> gerade eine so grosse Spannung abgreifen, dass el' <B>=</B> e.' oder el" <B>=</B> e3" wird. In diesem Augenblick hört die Stromzufuhr auf und die Bild- versehiebungen sind beendet.
In Fig. 4 liegt der Körper<B>30</B> mit einer Rolle<B>31</B> ständig an einem durch ein Gewicht <B>32</B> an die Rolle gezogenen Hebel<B>33.</B> Der Hebel ist um eine Achse 34 drehbar und mit einem Lineal<B>35</B> fest verbunden. Bei Ver- sehiebung des Körpers<B>30</B> ändert sich die Neigung des Lineals<B>35</B> dementsprechend. Über ein Parallelogrammgestänge wird in<B>Ab-</B> hängigkeit von der Verschiebung des Körpers <B>30</B> ein weiteres Lineal<B>37,</B> -welches um eine Achse<B>38</B> drehbar angeordnet ist, in seiner Neigung verändert. Am Körper<B>6</B> ist in Richtung U2 verschiebbar eine Zahnstange<B>39</B> angeordnet.
Durch eine Feder wird die Zahn stange<B>39</B> mit einer Rolle 40 gegen das Lineal <B>35</B> gedrüekt. Verschiebt sich der Körper<B>6</B> in Richtung wl, dann macht die Zahnstange<B>39</B> einmal diese Bewegung mit, verschiebt sich aber zum andern in axialer Richtung propor tional einem Wert ul. Der Proportionalitäts- faktor ist durch Festlegung der Nullneigung des Lineals<B>35</B> so gewählt, dass diese Versehi-e- bung ul = A<B><I>-</I></B> wl ist,
wobei<B>A</B> die Bedeutung der Orleiehung 2) hat. Die Bewegung wird durch eine, Zahnrolle, 41, eine biegsame Welle 42, Zahnräder 43 und 44, eine Welle 45 und Zahnräder 46 und 47 einer weiteren bieg samen Welle 48 und Schnecken 49 und<B>50</B> dem Bild<B>1</B> mitgeteilt. Die Übersetzung ist dabei so gewählt, dass das Bild nach Glei- ehung <B>1)</B> um den Betrag vl verschoben wird.
Bei Verschiebung des Körpers<B>6</B> in Rich tung w2 bleibt die Lage der Zahnstange<B>39</B> mit Bezug auf die Zahnrolle 41 unverändert. Die Zahnstange<B>8</B> nimmt jedoch eine an ihr befestigte Führung<B>51</B> und e#ine in dieser Führung axial verschiebbar gelagerte Zahn- stang#e <B>52</B> mit. Die Zahnstange<B>52</B> weist eine Rolle<B>53</B> auf, welche auf dem Linea,1 <B>37</B> glei tet. Bei Verschiebung der Zahnstange<B>52</B> in Richtung % erhält diese durch das Lineal<B>37</B> eine axiale Bewegung, wodurch eine Zahn rolle 54 betätigt wird.
Die Drehung der Zahn rolle 54 wird über Zahnräder<B>55</B> und<B>56,</B> eine biegsame Welle<B>57,</B> Zahnräder<B>58</B> und<B>59, 60</B> und<B>61</B> und eine weitere biegsame Welle<B>62</B> einer Zahnrolle<B>63</B> mitgeteilt, welche bei ge eigneter Wahl der Nullneigung -des Lineals <B>37</B> sowie der Übersetzung der Zahnräder zwi- sehen den Zahnrollen 54 und <B>63</B> das Bild<B>1</B> um den Betrag vl verschiebt.
Zum Einpassen der Bildpunkte in eine Karte brauchen daher nur die Grösse<B>f.,</B> auf ,der Skala<B>15</B> und mittels der Scheibe 22 die Vergrösserung n, welche an einer Skala 64 ablesbar ist, eingestellt zu werden. Durch an schliessende Kippung des Projektionstisches wird dann erreicht, dass sich,einmal das Bild <B>1</B> durch den Carpentierinversor für die Scharfabbildung aller Bildpunkte auf den Projektionstisch neigt, und zum andern wird das Bild selbsttätig entsprechend der Flucht- punktbedingung verschoben.