CH665035A5

CH665035A5 - Grossbildkamera.

Info

Publication number: CH665035A5
Application number: CH4859/84A
Authority: CH
Inventors: Philippe Vogt
Original assignee: Philippe Vogt
Priority date: 1984-10-10
Filing date: 1984-10-10
Publication date: 1988-04-15
Also published as: US4692007A; DE3590504C1; WO1986002465A1; DE3590504D2

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Grossbildkamera mit einer die Kamerabasis bildenden und gegenüber der Horizontalen neigbar angeordneten Schiene und mit einer Objektiv- und einer Bildstandarte, die unabhängig voneinander auf dieser Schiene verschiebbar sind und an denen ein um mindestens eine quer zur Kamerabasis ausgerichtete Achse schwenkbarer Objektiv- bzw. Bildträger angeordnet ist und mit einer zum Befestigen am Bildträger vorgesehenen Mattscheibe, die mindestens zwei parallel zur Schwenkachse dieses Trägers verlaufende Einstellinien aufweist.

Zum gleichzeitigen scharfen Abbilden von zwei Gegenständen oder Gegenstandsteilen, die unterschiedliche Entfernungen vom Aufnahmeobjektiv einer Kamera aufweisen, müssen die Bildebene und/oder die Hauptebene des Objektivs derart geschwenkt werden, dass sich ihre Verlängerungen mit der Verlängerung der die abzubildenden Gegenstände verbindenden Linie in einem gemeinsamen Punkt schneiden. Weil die abzubildenden Gegenstände gewöhnlich sowohl seitlich als auch in der Höhe gegeneinander versetzt sind, sind der Objektiv- und der Bildträger einer Grossbildkamera um zwei senkrecht zueinander und quer zur Kamerabasis ausgerichteten Achsen schwenkbar, damit die vorstehend genannte Abbildungsbedingung erfüllt werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen, dass das Schwenken des Objektiv- oder Bildträgers um eine Achse, die nicht durch die Objektivmitte oder den Bildträger verläuft, eine Änderung des optischen Abstands zwischen Objektiv- und Bildträger (der Bildweite) und das Schwenken um eine senkrechte Achse, deren Schwenkgelenk unter der horizontalen Schwenkachse angeordnet ist, eine seitliche Verschiebung des Bildes auf dem Bildträger bewirkt.

Um insbesondere den erstgenannten Einstellfehler und das zu dessen Korrektur erforderliche Nacheinstellen zu vermeiden, ist es aus der CH-PS 536 499 bekannt, die zum Scharfeinstellen auf zwei Gegenstände mit unterschiedlicher Entfernung erforderliche Schwenkung des Bildträgers aus der zum scharfen Abbilden jedes dieser Gegenstände erforderlichen Verschiebung der Bildstandarte längs der Kamerabasis, und dem rechtwinklig zur Schwenkachse gemessenen Abstand der beiden Gegenstände in der Bildebene bzw. der durch diese abgebildeten Gegenstände und parallel verlaufenden Linien zu berechnen. Die dafür verwendete trigonometrische Formel ist jedoch nur gültig, wenn der Bildträger rechtwinklig auf der die Verschieberichtung bestimmenden Kamerabasis steht. Dieser Einstellfehler schränkt die Verwendungsmöglichkeit des bekannten Einstellverfahrens und der für dessen Ausführung vorgesehenen Kamera stark ein, weil die Grossbildkamera für die Mehrzahl aller Aufnahmen gegenüber der Horizontalen geneigt werden muss, beispielsweise bei Architekturaufnahmen zum Vermeiden der sogenannten stürzenden Linie oder bei Atelieraufnahmen zum Einstellen bevorzugter Aufnahmewinkel. Eine einfache Rechnung zeigt, dass beispielsweise bei einer Neigung der Kamerabasis um nur 15°, einem (senkrecht zur Schwenkachse gemessenen) Abstand der beiden auf dem Bildträger abgebildeten Gegenstände von 20 mm und einer zum scharfen Abbilden jedes dieser Gegenstände erforderlichen Verschiebung des Bildträgers längs der Kamerabasis um 40 mm der nach dieser Formel berechnete Schwenkungswinkel einen Fehler von 11,5° aufweist. Dieser Fehler ist umso grösser je stärker die Kamerabasis geneigt wird und je kleiner der Abstand der auf dem Bildträger abgebildeten Gegenstände relativ zur Verschiebung des Bildträgers längs der Kamera ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt darum die Aufgabe zu Grunde eine Grossbildkamera zu schaffen, bei der die zum scharfen Abbilden zweier Gegenstände mitunterschied2

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licher Gegenstandsweite erforderliche Schwenkung der Bildebene aus der Längsverschiebung der Bildstandarte auf der Kamerabasis und dem senkrecht zur Schwenkachse gemessenen Abstand der Bildpunkte auf einer vertikal stehenden Bildebene berechnet wird, abhängig vom Neigungswinkel der Kamerabasis.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einer Grossbildkamera der eingangs beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der die Kamerabasis bildenden Schiene ein elektronischer Messwertgeber für den Neigungswinkel und mindestens der Bildstandarte ein elektronischer Messwertgeber für deren Verschiebung längs der Kamerabasis zugeordnet ist und weiter eine elektronische Schaltung vorgesehen ist, die aus den eingegebenen Messwerten für den senkrecht zur Schwenkachse gemessenen Abstand zwischen zwei auf der Mattscheibe scharf abgebildeten Bildpunkten und für den Neigungswinkel der Kamerabasis und für die Verschiebung der vertikal stehenden Bildstandarte längs der Kamerabasis, den zum gleichzeitigen scharfen Abbilden der beiden Bildpunkte auf der Mattscheibe erforderlichen Schwenkwinkel für den Bildträger berechnet.

Mit der erfindungsgemässen Grossbildkamera ist es möglich, auch mit einer beliebig geneigten Kamerabasis und mit vertikal ausgerichtetem Bildträger, den zum scharfen Abbilden zweier Bildpunkte, die unterschiedlichen Abstand zur Kamera aufweisen, erforderlichen Schwenkwinkel des Bildträgers aus dem gemessenen senkrechten Abstand zwischen den beiden Bildpunkten auf der Mattscheibe und der zum scharfen Abbilden des einen und des anderen Bildpunktes erforderlichen Verschiebung der Bildstandarte längs der Kamerabasis zu berechnen. Dabei ermöglichen die Verwendung elektronischer Messwertgeber und die Verarbeitung der Ausgangssignale dieser Messwertgeber in dieser Schaltung eine Genauigkeit, wie sie mit den bisher bekannten mechanischen EinStelleinrichtungen nicht erreichbar war.

Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemässen Grossbildkamera mit Hilfe der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 die Prinzipskizze für das Bestimmen der Schwenkung eines Bildträgers, um zwei Gegenstände mit unterschiedlicher Entfernung zum Aufnahmeobjektiv gleichzeitig auf einer Mattscheibe scharf abzubilden sowie das schiefwinklige Dreieck, mit dessen Hilfe der erforderliche Schwenkwinkel berechnet werden kann, wenn die Kamerabasis gegenüber der Horizontalen geneigt ist und der Bildträger vertikal steht,

Fig. 2 die bevorzugte Ausführungsform einer Mattscheibe zum Einsetzen in den Bildträger während des Einstellens der Kamera und

Fig. 3 das Blockschema einer möglichen Ausführungsform der elektronischen Schaltung.

Die Prinzipskizze der Fig. 1 zeigt eine Kamerabasis 10, die gegenüber der Horizontalen 11 um den Winkel cd geneigt ist, sowie die vertikal ausgerichtete Hauptebene 12 eines Objektivs und die Bildebene 13 eines Bildträgers. Weiter zeigt die Fig. 1 zwei Gegenstände 14 und 16 (oder Teile eines Gegenstandes). Der Abstand des Gegenstands 14 vom Objektiv ist kleiner als der entsprechende Abstand des Gegenstands 16. Es sei angenommen, dass zum scharfen Abbilden des objektivnahen Gegenstands 14 in der Bildebene die (nicht gezeigte) Bildstandarte in die Position 17 der Kamerabasis und zum scharfen Abbilden des objektivferneren Gegenstandes 16 um die Strecke As in die Position 18 geschoben werden muss. Weiter sei angenommen, dass der senkrechte Abstand zwischen den in der Bildebene abgebildeten

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Punkten, bzw. den durch diese Punkte verlaufenden und zur horizontalen Schwenkachse der Bildstandarte parallelen Geraden die Länge a sei.

Zum gleichzeitigen scharfen Abbilden der beiden Gegenstände 14,16 in der Bildebene muss diese um eine horizontale Achse um einen Winkel ô geschwenkt werden, bis die Verlängerung der Bildebene durch den Schnittpunkt 19 verläuft, in dem sich die Verlängerungen der Hauptebene 12 des Objektivs und der Verbindungslinie 21 der Gegenstände 14 und 16 schneiden. Diese Bedingung entspricht dem Scheim-pflug'schen Gesetz, das jedem Fachmann bekannt ist.

Wie aus der Figur zu ersehen ist, ist der Winkel 8 ein Innenwinkel im schiefwinkligen Dreieck 22,23,24, von dem die beiden benachbarten kürzeren Seiten a und As sowie der von diesen Seiten eingeschlossene Winkel e = (90° + co) bekannt sind. Zum Berechnen des Winkels 8 wird das schiefwinklige Dreieck einfacherweise zu einem rechtwinkligen Dreieck 22,25,24 ergänzt. Die Höhe (Gegenkathete) dieses rechtwinkligen Dreiecks ist nach den bekannten trigonometrischen Funktionen As' = cos w • As und die Grundlinie (Kathete) ist D = d + d' = d + sin w* As

Für den Winkel 8 ergibt sich dann:

^ ~ cosco • As tg8 = 1

d + sin«) • As

Zum Bestimmen des Abstands d der scharf abgebildeten Punkte in der Bildebene wird vorzugsweise eine Mattscheibe gemäss der Fig. 2 verwendet. Diese Mattscheibe weist rechtwinklig zueinander ausgerichtete Linien auf, die ein Einstellgitter bilden und mit Buchstaben identifiziert sind. Im gezeigten Beispiel sind die waagrechten Einstelllinien mit den Grossbuchstaben Abis K und die senkrechten Einstellinien mit den kleinen a bis k bezeichnet. Der Abstand zwischen benachbarten Einstellinien ist vorgegeben und konstant und beträgt beispielsweise 10 mm. Diese Teilung der Mattscheibe ermöglicht die Lage jedes darauf abgebildeten Punktes und den für die oben beschriebene Berechnung des Schwenkwinkels 8 erforderlichen Abstand zwischen zwei Punkten anzugeben.

Zum Verschieben der Bildstandarte längs der Kamerabasis ist in die Basis eine Zahnstange eingelassen, und die Standarte weist ein Ritzel auf, das in diese Zahnstange eingreift. Das Ritzel wirkt mit einem elektromechanischen Impulsgeber zusammen, der beim Verschieben der Standarte Impulse erzeugt, deren Anzahl der Länge der Verschiebung proportional ist.

Zum Bestimmen des Neigungswinkels cd der Kamerabasis kann einfacherweise ein Potentiometer verwendet werden, das an dem Gelenk, das die Kamerabasis mit einem Stativ verbindet, angeordnet ist.

Für den beschriebenen Zweck verwendbare Impulsgeber und Potentiometer sind jedem Fachmann bekannt, weshalb auf deren detaillierte Beschreibung hier ausdrücklich verzichtet wird. Das Gleiche gilt für andere elektronische oder elektromechanische Bauelemente, die an Stelle des Impulsgebers oder des Potentiometers verwendet werden können, um elektrische Ausgangssignale zu erzeugen, die der Verschiebung der Bildstandarte bzw. der Neigung der Kamerabasis entsprechen.

Die Fig. 3 zeigt das Blockschema einer Ausführungsform der elektronischen Schaltung, die aus den eingegebenen Werten für den Neigungswinkel o, den Verschiebeweg As und den Abstand d der Bildpunkte den gesuchten Schwenkwinkel 8 berechnet.

Die Schaltung enthält eine Zentraleinheit 30 mit einem Leitwerk 31 und zugeordnetem Register 32, einem Rechenwerk 33 und einem Arbeitsspeicher 34, die alle mittels einem

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Datenbus il und ({nickt gezeigten) Steuerleitungen miteinander verbunden sind. Die Zentraleinheit ist vorzugsweise als Mikroprozessor ausgebildet. Ein erstes Eingabegerät 37 ist für den Neigungswinkel to vorgesehen und enthält, wie bereits beschrieben, ein Potentiometer, das ein analoges Ausgangssignal erzeugt, das der Neigung der auf einem Stativ angeordneten Kamerabasis gegenüber der Horizontalen entspricht. Diesem Eingabegerät ist ein Analog/Digital-Wandler 38 zugeordnet, der das Ausgangssignal des Potentiometers in ein Digitalsignal wandelt, das über eine erste Datenleitung 39 an den Datenbus 36 der Zentraleinheit geführt wird. Ein zweites Eingabegerät 42 ist als Impulsgeber ausgebildet, der beim Verschieben der Bildstandarte längs der Kamerabasis eine Impulsfolge erzeugt, deren Impulsezahl dem Verschiebeweg proportional ist. Dem Impulsegeber ist ein Zähler 43 zugeordnet, der vor Beginn einer Kameraeinstellung auf Null zurückgesetzt wird und die während der Verschiebung der Bildstandarte um einen Weg As erzeugten Impulse zählt. Das Ausgangssignal des Zählers wird über eine zweite Datenleitung 44 ebenfalls an den Datenbus 36 geführt. Ein drittes Eingabegerät 46 ist als Tastenfeld ausgebildet, in das die den Abstand der Bildpunkte auf der Mattscheibe bestimmenden Koordinaten eingetastet werden und das entsprechende Daten über die Datenleitung 47 an den Datenbus 36 weiterleitet.

Die Schaltung enthält auch ein Datenausgabegerät 48, das über eine Datenleitung mit dem Datenbus 36 verbunden ist. Das Datenausgabegerät ist einfacherweise als optisches Anzeigegerät ausgebildet, auf dessen Bildschirm oder Anzeigeelementen der gesuchte Winkelwert 8 erscheint.

Bei der Verwendung der erfindungsgemässen Grossbildkamera wird zuerst die Kamerabasis derart geneigt, dass der zu fotografierende Gegenstand bzw. die Gegenstände mit dem angestrebten Sichtwinkel auf der Mattscheibe erscheinen. Der dazu erforderliche Neigungswinkel co bildet dann das Signal am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 37. Danach wird die (vertikal stehende) Mattscheibe solange längs der Kamerabasis verschoben, bis ein erster gewünschter Gegenstand oder Teil eines Gegenstands scharf abgebildet ist. Der Zähler 43 wird dann auf null zurückgesetzt und anschliessend die Mattscheibe solange verschoben, bis ein zweiter gewünschter Gegenstand oder ein anderer Teil eines Gegenstandes scharf abgebildet ist. Die dem Verschiebeweg A entsprechende Impulsezahl erscheint dann als Ausgangssignal des Zählers 43. Schliesslich werden vom Fotografen die Indizes derjenigen Einstelllinien, auf denen oder in deren Nähe die beiden Gegenstände oder Gegenstandsteile scharf abgebildet sind, in das Tastenfeld 46 eingegeben, an dessen Ausgang dann ein digitales Signal erscheint, das dem quer zur Richtung dieser Einstelllinien gemessenen Abstand d entspricht.

Unter Führung des Leitwerks wird dann aus dem Arbeitsspeicher der cos des eingestellten Neigungswinkels cd abgerufen, mit dem Wert für den Weg As multipliziert und das Produkt cos co • As zwischengespeichert. Danach wird der sin des Neigungswinkels cd abgerufen, mit dem Wert für den Weg As multipliziert und zu diesem Produkt der Abstand d zwischen den Einstellinien addiert und die Summe a + sin cd, • As zwischengespeichert. Aus den beiden zwischengespeicherten Werten wird dann der Quotient tgS = -

coscp • As d + sinco .As gebildet, der dem tg8 entsprechende Winkel 8 aus dem io Arbeitsspeicher abgerufen und auf dem Datenausgabegerät angezeigt.

Die vorstehend summarisch beschriebene Ausführungsform der elektronischen Schaltung und deren Funktion sind jedem Fachmann bekannt bzw. verständlich, weshalb auf ls eine ausführlichere Beschreibung ausdrücklich verzichtet wird. Dabei versteht sich, dass das gleiche Resultat auch mit einer anders aufgebauten Schaltung erreicht werden kann. Beispielsweise ist es möglich, auf das Einspeichern von Winkelfunktionstafeln zu verzichten und dafür ein Programm 20 vorzusehen, das jedesmal jede Winkelfunktion berechnet. Für kleine Neigungswinkel co können auch die sin-Funk-tionen durch tg-Funktionen oder das Bogenmass ersetzt werden, weil diese in diesem Bereich wenig voneinander abweichen und darum der Rechenfehler in zulässigen 25 Grenzen bleibt. Es ist auch möglich, auf das Eingabegerät für den Abstand d zwischen den Einstellinien zu verzichten und einen Festwert d* in den Arbeitsspeicher einzulesen, wenn eine Mattscheibe mit nur zwei Einstellinien verwendet wird.

Obwohl in der vorstehenden Beschreibung und auch in 30 den Figuren nur das Schwenken des Bildträgers um eine (die waagrechte) Achse beschrieben und gezeigt ist, sei audrücklich darauf hingewiesen, dass die erfindungsgemässe Kamera ebensogut zum Berechnen auch des Schwenkwinkels um die zweite (senkrechte) Achse geeignet ist. Der 35 Unterschied zur oben beschriebenen Kamera und deren Arbeitsweise besteht dann darin, dass auch der senkrechten Schwenkachse ein Messwertgeber 37' zugeordnet, und dass der horizontale Abstand der beiden Einstelllinien, auf denen oder in deren Nähe die beiden Bildpunkte liegen, als Abstand 40 d' in ein dafür angepasstes drittes Eingabegerät 46' eingetastet wird.

Es versteht sich auch, dass die Messwertgeber für die Schwenkung und die Verschiebung nicht notwendigerweise nur an der Bildstandarte bzw. am -träger angeordnet sein 45 müssen, sondern ebensogut an der Objektivstandarte bzw. dem -träger oder an beiden angeordnet sein können. Es ist auch möglich zum Übertragen einer berechneten Einstellung vom Bild- auf den Objektivträger (oder umgekehrt) an Stelle oder zusätzlich zum Datenausgabegerät weitere Messwert-50 geber anzuordnen und eine elektronische Überwachungsschaltung zu verwenden, die ein Signal erzeugt, wenn die Schwenkung des Objektiv bzw. des Bildträgers der berechneten Schwenkung entspricht. Schliesslich ist es möglich, die elektronische Schaltung weiter auszubauen und nicht nur 55 zum Berechnen des oder der Schwenkwinkel, sondern auch zum automatischen Einstellen der Verschlusszeit und/oder Blende zu verwenden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

665 035 PATENTANSPRÜCHE

1. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bild- und/oder Objektivträger um zwei quer zur Kamerabasis und rechtwinklig aufeinander stehenden Achsen schwenkbar ist und die Mattscheibe mindestens zwei Paar Einstellinien aufweist, von denen das eine parallel zu der einen und das andere parallel zu der anderen Schwenkachse ausgerichtet ist.

1. Gros^bildkamera mit einer die Kamerabasis bildenden und gegenüber der Horizontalen neigbar angeordneten Schiene und mit einer Objektiv-und einer Bildstandarte, die unabhängig voneinander auf dieser Schiene verschiebbar sind und an denen ein um mindestens eine quer zur Kamerabasis ausgerichtete Achse schwenkbarer Objektiv- bzw.

Bildträger angeordnet ist und mit einer zum Befestigen am Bildträger vorgesehenen Mattscheibe, die mindestens zwei parallel zur Schwenkachse dieses Trägers verlaufende Einstellinien aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der die Kamerabasis bildenden Schiene (10) ein elektronischer Messwertgeber (37,38) für deren Neigungswinkel (cd) und mindestens der Bildstandarte ein elektronischer Messwertgeber (42,43) für deren Verschiebung längs der Kamerabasis zugeordnet ist und weiter eine elektronische Schaltung (30) vorgesehen ist, die aus den eingegebenen Messwerten für den senkrecht zur Schwenkachse gemessenen Abstand (d) zwischen zwei scharf abgebildeten Bildpunkten (22,23) auf der Mattscheibe und für den Neigungswinkel (co) der Kamerabasis und für die Verschiebung (As) der vertikal stehenden Bildstandarte längs der Kamerabasis, den zum gleichzeitigen scharfen Abbilden der beiden Bildpunkte auf der Mattscheibe erforderlichen Schwenkwinkel (8) für den Bildträger berechnet.

3. Kamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mattscheibe (Fig. 2) eine Mehrzahl rechtwinklig zueinander ausgerichteter Einstellinien aufweist, wovon die einen parallel zueinander ausgerichteten Linien und die anderen rechtwinklig dazu ausgerichteten Linien mit unterschiedlichen Zeichen (A bis K bzw. a bis k) identifiziert sind.

4. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (30) ein Leitwerk (31) mit einem zugeordneten Register (32) enthält sowie einen Arbeitsspeicher (34), in dem Winkelfunktionen und ein Rechenprogramm gespeichert sind, das ein Rechenwerk (33) zum Berechnen der Formel

As • coso) d + As ■ sintü

steuert.

5. Kamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung (30) als Mikroprozessor ausgebildet ist.

6. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Messwertgeber für die Verschiebung der Bild- und/oder Objektivstandarte einen Impulsgeber (42) enthält, der eine der Länge der Verschiebung entsprechende Anzahl Impulse erzeugt und mit einem Zähler (43) zusammenwirkt, an dessen Ausgang ein der Anzahl der gezählten Impulse entsprechendes Signal erscheint.

7. Kamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Messwertgeber für den Neigungswinkel der Kamerabasis (10) ein Potentiometer (37) enthält, dem ein Analog/Digital-Wandler (38) nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang ein dem Neigungswinkel (co) entsprechendes Signal erscheint.