DD148820A1 - OPTICAL DETERGENT DEVICE - Google Patents
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Abstract
Ein optisches Entzerrungsgeraet fuer fotogrammetrische Zwecke ist entsprechend den Anforderungen der Aerofotogrammetrie und der Satellitenfotogrammetrie so auszubilden, dasz seine Genauigkeit und sein Automatisierungsgrad erhoeht und sein Anwendungsbereich erweitert werden. Zu dem Zweck wird das Entzerrungsgeraet mit einer elektronischen Steuereinrichtung, insbesondere einem Digitalrechner versehen, die/der mit Eingabemitteln fuer zur Entzerrung benoetigte unabhaengige variable Groeszen versehen ist. In d. Steuereinrichtung sind Rechner enthalten, die fuer die Einhaltung der projektiven Bedingungen benoetigt werden und die an die verschiedenen Entzerrungsbrennweiten anpaszbar sind.An optical equalizer for photogrammetric purposes shall be designed in accordance with the requirements of aerofotogrammetry and satellite photogrammetry in such a way as to increase its accuracy and degree of automation and to broaden its scope. For this purpose, the equalization device is provided with an electronic control device, in particular a digital computer, which is provided with input means for independent variable quantities required for equalization. In d. Control devices include computers which are required for compliance with the projective conditions and which can be adapted to the different equalization focal lengths.
Description
21 a 7 9621 a 7 96
Titel: Optisches Entzerrungsgerät Title: Optical equalizer
Die Erfindung betrifft ein optisches Entzerrungsgerät mit einem Bildträger, mindestens einem Objektiv und einer Projektions'fläche, die mit Hilfe von Rechnern zur Einhaltung der projektiven Bedingungen relativ zueinander bewegbar sind. Das Entzerrungsgerät ist vorzugsweise für fotogrammetrische Zwecke bestimmt.The invention relates to an optical equalization device having an image carrier, at least one objective and a projection surface, which are movable relative to one another by means of computers for compliance with the projective conditions. The equalizer is preferably for photogrammetric purposes.
Die bekannten optischen, insbesondere selbstfokussierenden Entzerrungsgeräte sind mit einem fest angeordneten Objektiv konstanter Brennweite ausgestattet. Zur Einhaltung der projektiven Beziehungen, die vorzugsweise durch die Linsengleichung und die Scheimpflugbedingung charakterisiert sind, werden analog arbeitende mechanisch oder elektrisch arbeitende Rechner (Inversoren) verwendet. In einigen Fällen verfugen optische Entzerrungsgeräte über einen dritten Rechner zur Einhaltung der Fluchtpunktbedingung,. Jeder dieser Rechner gestattet die Steuerung des Entzerrungsgerätes nur für eine bestimmte Entzerrungsbrennweite innerhalb gewisser Toleranzen. Außerdem ermöglicht ein Entζerrungsobjektiv nur eine Vergrößerung bis 1:10. Die Verbesserung der optischen Systeme und fotochemischen Materialien und Prozesse ermöglicht jedoch die Entzerrung von Luftbildern und aerokosmischen Aufnahmen mit wesentlich höheren Vergrößerungen, dem die bekannten Entzerrungsgeräte nicht Rechnung tragen. Es sind auchThe known optical, in particular self-focusing equalization devices are equipped with a fixed lens of constant focal length. To comply with the projective relationships, which are preferably characterized by the lens equation and the Scheimpflug condition, analogously operating mechanically or electrically operating computers (inversors) are used. In some cases, optical equalization devices have a third computer to comply with the vanishing point condition. Each of these computers allows the control of the equalizer only for a certain equalization focal length within certain tolerances. In addition, a Entζerrungsobjektiv allows only a magnification to 1:10. The improvement of optical systems and photochemical materials and processes, however, allows the equalization of aerial images and aerocosmic images at much higher magnifications, which the known equalization devices do not take into account. There are too
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Entzerrungsgeräte bekannt, die die Entzerrung nach Einstellwerten ermöglichen, Die Vierte werden meist manuell eingestellt.Equalization devices are known that allow the equalization by setting values, the fourth are usually set manually.
Wird das Fotomaterial zum Pesthalten der entzerrten Bilder nicht direkt auf den Tisch aufgelegt oder ist dieses Fotomaterial zu dick, so macht sich bei der Entzerrung der Abstand der Oberfläche des Fotomaterials von der Projektionsfläche störend bemerkbar. Es sind also spezielle Mittel zum Absenken der Projektionsfläche notwendig, die wegen ihrer Aufwendigkeit bei den meisten Entzerrungsgeräten nicht vorhanden sind*If the photo material to plague the rectified images is not placed directly on the table, or if this photo material is too thick, then the distance between the surface of the photo material and the projection surface becomes disturbing. So there are special means for lowering the projection area necessary, which are not available because of their complexity in most equalization devices *
Durch die Erfindung soll ein optisches Entzerrungsgerät geschaffen werden, das die erreichten Fortschritte der elektronischen, optischen und fotochemischen Technik vollständig auszuschöpfen und die Entzerrung in praktisch beliebigen Vergrößerungsbereichen durchzuführen gestattet.It is an object of the present invention to provide an optical equalizer which fully exploits the advances made in the electronic, optical and photochemical arts and allows to perform equalization in virtually any magnification range.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Entzerrungsgerät so auszubilden, daß für jede zu erfüllende projektive Bedingung unabhängig von der Anzahl der verwendeten Objektive nur jeweils ein Rechner notwendig ist. Darüber hinaus soll das Entzerrungagerät zur genauen Einstellung und Anzeige der unabhängigen Freiheitsgrade und zur Berücksichtigung von lieben- und Randbedingungen geeignet sein.The object of the invention is to design an optical equalization device so that only one computer is necessary for each projective condition to be met regardless of the number of lenses used. In addition, the equalization device should be suitable for the precise adjustment and display of the independent degrees of freedom and for the consideration of loving and boundary conditions.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Rechner Bestandteile einer elektronischen Steuereinrichtung, insbesondere eines Digitalrechners sind, die mit Eingabemitteln für zur Entzerrung benötigte unabhängige variable Größen versehen sind, Mt Hilfe dieser Eingabemittel sind die Objektivbrennweiten eingebbar, wodurch die Rechner an die unterschiedlichen Entzerrungsobjektive anpaßbar sind. Dadurch werden mehr als einAccording to the invention, this object is achieved in that the computer components of an electronic control device, in particular a digital computer, which are provided with input means for equalization required independent variable sizes, Mt help these input means, the lens focal lengths can be entered, causing the computer to the different Equalization lenses are adaptable. This will be more than one
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Rechner für die Einhaltung jeweils der Linsengleichung, der Scheimpflugbedingung und der Fluchtpunktbedingung vermieden. Außerdem sind über die Eingabemittel die Daten der äußeren Orientierung im Kartenmaßstab, der Abstand der Oberfläche des Fotomaterials von der Projektionsfläche, die Belichtungszeiten und die Lampenverstellung in Abhängigkeit von der Lichtwellenlänge bei der Verwendung von Farbfiltern. Auf diese Weise ist die Steuerung aller variablen Elemente des Entzerrungsgerätes mit höchster Genauigkeit möglich. Bei der Entzerrung nach Einstellwerten können die Größe der Tischneigung und der Vergrößerung eingegeben und automatisch eingestellt werden. Es ist auch möglich, die Bildneigung und die mittlere Flughöhe in die elektronische Steuereinrichtung einzugeben und die Einstellwerte zu berechnen. Die Steuereinrichtung ermöglicht die gleichzeitige Steuerung aller variablen Elemente des Entzerrungsgerätes (Bildneigung, Neigung der Projektionsfläche, Bilddezentrierung und Vergrößerung) mit höchster Genauigkeit.Calculator for the compliance of each of the lens equation, the Scheimpflug condition and the vanishing point condition avoided. In addition, via the input means, the data of the outer orientation on a map scale, the distance of the surface of the photographic material from the projection surface, the exposure times and the lamp adjustment depending on the wavelength of light when using color filters. In this way, the control of all variable elements of the equalization is possible with the highest accuracy. For equalization by setting values, the size of the table tilt and magnification can be entered and set automatically. It is also possible to input the image slope and the average altitude into the electronic controller and to calculate the set values. The control device allows the simultaneous control of all variable elements of the equalization device (image tilt, tilt of the screen, image decimation and magnification) with the highest accuracy.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn zumindest ein Teil der Eingabemittel von der Regeleinrichtung getrennt und mit dieser durch elektrische Übertragungselemente verbunden sind. Es ist auch möglich, gleiche Eingabemittel sowohl an der Steuereinrichtung als auch getrennt von ihr zur wahlweisen Bedienung vorzusehen.An advantageous embodiment of the invention results if at least part of the input means are separated from the control device and connected to it by electrical transmission elements. It is also possible to provide the same input means both on the control device and separately from it for optional operation.
Bei Verwendung von mindestens zwei gegeneinander auswechselbaren Objektiven können die unterschiedlichen Brennweiten der Entzerrungsobjektive gespeichert und durch die Eingabemittel abrufbar sein. Eine vorteilhafte Anordnung ergibt sich, wenn die Eingabemittel am Träger der auswechselbaren Objektive vorgesehen sind.When using at least two interchangeable lenses, the different focal lengths of the equalization lenses can be stored and retrieved by the input means. An advantageous arrangement results when the input means are provided on the carrier of the interchangeable lenses.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischenThe invention is described below with reference to the schematic
- 4- 218 7- 4- 218 7
Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:Drawing explained in more detail. Show it:
Pig· 1 den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Entzerrungsgerätes und Pig· 2 ein Blockdiagramm.Pig. 1 shows the basic structure of an equalizer according to the invention and Pig 2 is a block diagram.
In Pig· 1 sind entlang einer optischen Achse 0-0 eine Lichtquelle 1, ein Kondensor 2, ein Meßbild 3, ein Objektiv 4 und ein Projektionstisch 5 angeordnet· Die Lichtquelle 1 ist an einem Träger 6 befestigt, der mit Hilfe eines Antriebs- und Regelmittels 7 entlang einer Führung parallel zur optischen Achse 0-0 verschiebbar angeordnet ist. Das Meßbild 3 ist mit einem Kreuzschlittensystem 9; 10 und Antriebs- und Regelmitteln 11; 12 in durch Pfeile dargestellten Richtungen χ und y verschiebbar. Das x-y-Verschiebungssystem 48 des Meßbildes 3 ist mittels eines Antriebs- und Regelmittels 13 um eine Achse X-X schwenk- · bar und mit diesem auf einem gemeinsamen Träger 14 angeordnet, der mittels eines Antriebs- und Regelmittels 15 um eine zur Achse X-X rechtwinklige Achse Y-Y schwenkbar angeordnet ist, die ihrerseits rechtwinklig zur optischen Achse 0-0 gerichtet ist. Der Träger 14 befindet sich mit dem Antriebs- und Regelmittel 15 auf einer Basis 16, die mit Hilfe eines Antriebs- und Regelmittels 17 parallel zur optischen Achse 0-0 verschiebbar ist. Das Antriebs- und Regelmittel 17 ist seinerseits auf demselben Träger 18 befestigt wie die Führung 8 und das Antriebs- und Regelmittel 7# Der Träger 18 ist an einer gerätefesten Führung 19 mittels eines weiteren Antriebs- und Regelinittels 20 ebenfalls parallel zur optischen Achse 0-0 verschiebbar· Am Träger 18 ist ein Arm 21 befestigt, auf den eine Passung 22 für das Objektiv 4 aufgeschoben ist. Das Objektiv 4 ist gegen ein anderes mit einer anderen Entzerrungsbrennweite auswechselbar, wobei jedes Objektiv eine reproduzierbare Lage einnimmt, in der seine optische Achse mit der optischen Achse 0-0 zusammenfällt. Jede Fassung hat einen für das jeweilige Objektiv typischIn Pig · 1, a light source 1, a condenser 2, a measuring image 3, a lens 4, and a projection table 5 are arranged along an optical axis 0-0. The light source 1 is mounted on a support 6 which is driven by a drive Regulating means 7 along a guide parallel to the optical axis 0-0 slidably disposed. The measuring image 3 is with a cross slide system 9; 10 and drive and control means 11; 12 displaceable in directions χ and y shown by arrows. The xy displacement system 48 of the measurement image 3 is pivotable about an axis XX by means of a drive and control means 13 and is arranged therewith on a common carrier 14 which, by means of a drive and control means 15, rotates about an axis YY perpendicular to the axis XX is arranged pivotally, which in turn is directed at right angles to the optical axis 0-0. The carrier 14 is located with the drive and control means 15 on a base 16 which is displaceable by means of a drive and control means 17 parallel to the optical axis 0-0. The drive and control means 17 is in turn mounted on the same support 18 as the guide 8 and the drive and control means 7 # The support 18 is on a device fixed guide 19 by means of another drive and Regelinittels 20 also parallel to the optical axis 0-0 displaceable · An arm 21 is fixed to the carrier 18, onto which a fit 22 for the objective 4 is pushed. The lens 4 is interchangeable with another with a different equalizing focal length, each lens assuming a reproducible position in which its optical axis coincides with the optical axis 0-0. Each version has one typical for each lens
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angeordneten Kontakt, mit dem ein Schalter 23 bzw. 24 (bei zwei gegeneinander ausv/echselbaren Objektiven) zusammenwirkt. Der Projektionstisch 5 ist mit Antriebsund Regelmitteln 25; 26 versehen, mit deren Hilfe er um zwei zueinander rechtwinklige Achsen U-U und V-V schwenkbar ist. Hierzu sind am Projektionstisch 4 Segmente 27; 28 vorgesehen, in die Spindeln 29; 30 der Antriebsmittel 25; 26 entsprechend eingreifen. Die Antriebs- und Keßeinrichtungen und Schalter sind über elektrische Verbindungskanale 31 bis 41 mit einer Steuereinrichtung 42 verbunden, die mit Eingabemitteln 43 versehen ist· Über einen elektrischen Üb ertragungskanal 44 sind die Eingabemittel 43 an die Steuereinrichtung 42 angekoppelt·arranged contact, with which a switch 23 or 24 (for two against each other interchangeable lenses) cooperates. The projection table 5 is provided with drive and control means 25; 26, by means of which it is pivotable about two mutually perpendicular axes U-U and V-V. For this purpose, the projection table 4 segments 27; 28 provided in the spindles 29; 30 of the drive means 25; 26 intervene accordingly. The drive and Keßeinrichtungen and switches are connected via electrical connection channels 31 to 41 with a control device 42, which is provided with input means 43 · via an electrical Übertragungskanal 44, the input means 43 are coupled to the control device 42 ·
Di,e Funktion des in Pig· 1 dargestellten Entzerrungsgerätes wird gleichzeitig an Hand der Pig, 2 erläutert, in der die gleichen Bezugszeichen wie in Pig, 1 und darüber hinaus Meßsysterae Verwendung finden, die der Messung der durch die Antriebs- und Regelmittel hervorgerufenen Veränderungen an den jeweiligen Baugruppen dienen. Durch Drücken der Zehnertastatur 68 werden in die Steuereinrichtung 42 u, a· die Brennweite des Objektivs 4* die Plughöhe und Dezentrierung des Ifeßbildes 3, die Neigungskomponenten γ und (6 des Meßbildes und die gewünschte Vergrößerung eingegeben. Die Steuereinrichtung 42 wirkt auf die Antriebs- und Regelmittel 7 ein, die eine Verschiebung der Lichtquelle 1 parallel zur optischen Achse 0-0 erzeugen, um damit bei gleichzeitiger Einhaltung der Linsengleichung für den Kondensor 2 eine optimale Ausleuchtung der Pupille des Gerätes bei unterschiedlicher Lage der Hauptebene des Objektivs 4 und bei unterschiedlichen Farbfiltern im Strahlengang zu erzeugen. Die Lage der dem Meßbild 3 zugewendeten Hauptebene des Objektivs ist zusammen mit dessen Brennweite in der Steuereinrichtung 42 gespeichert und automatisch berücksichtigt· DieThe function of the equalizer shown in Pig. 1 will be explained at the same time with reference to Pig, 2, in which the same reference numerals as in Pig, 1 and moreover Meßsysterae be used, the measurement of the changes caused by the drive and control means serve on the respective modules. By depressing the numeric keypad 68, the focal length of the objective 4 *, the maximum height and decentration of the image 3, the inclination components γ and (6 of the measurement image and the desired magnification are input to the control device 42, and the control device 42 acts on the drive. and control means 7, which generate a displacement of the light source 1 parallel to the optical axis 0-0, thereby optimally illuminating the pupil of the device with different position of the main plane of the lens 4 and different color filters while maintaining the lens equation for the condenser 2 The position of the main plane of the objective facing the measuring image 3 is stored together with its focal length in the control device 42 and automatically taken into account
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Information über das jeweils verwendete Farbfilter (Pig«, 2) wird in gleicher Weise wie die über die Objektivbrennweite über die Eingabemittel 43 in die Steuereinrichtung 42 eingegeben. ·Information about the respectively used color filter (Pig «, 2) is input to the control device 42 in the same way as that via the lens focal length via the input means 43. ·
Die Verschiebung der Lichtquelle 1 wird vom Meßsystem 44 erfaßt und über den Kanal 45 an die Steuereinrichtung zurückgemelde t·The displacement of the light source 1 is detected by the measuring system 44 and returned via the channel 45 to the control device t ·
Bei Betätigung der Tasten 51 und 52 -wirkt die über einen Kanal 49 mit den Antriebs- und Regelmitteln 11 und 12 verbundene Steuereinrichtung 42 auf das Kreuzschlittensystem 9; 10, wodurch das Meßbild 3 um Beträge zur optischen Achse 0-0 dezentriert wird, die durch ein Meßsystem 46 gemessen und an die Steuereinrichtung 42 rückgemeldet werden. Die Bilddezentrierung ist eine unabhängige Variable, die wirkt, wenn eine Fluchtpunktsteuerung nicht erfolgt· Von der Steuereinrichtung 42 wird über die Antriebs- und Regelmittel 13; 15 das Meßbild 3 um die Achsen X-X und Y-Y geneigt. Die Größe der Neigungen wird durch ein Meßsystem 47 erfaßt und über den Kanal 45 an die Steuereinrichtung 42 zurückgekoppelt« Dabei gelten für die Bildneigungen in den Komponenten ψ (Längsneigung) und Con (Querneigung) die BeziehungenUpon actuation of the keys 51 and 52, the control device 42 connected to the drive and control means 11 and 12 via a channel 49 acts on the cross slide system 9; 10, whereby the measurement image 3 is decentered by amounts to the optical axis 0-0, which are measured by a measuring system 46 and fed back to the control device 42. The Bilddezentrierung is an independent variable that acts when a vanishing point control is not done by the control device 42 via the drive and control means 13; 15 the measuring image 3 inclined about the axes XX and YY. The size of the inclinations is detected by a measuring system 47 and fed back via the channel 45 to the controller 42 "Here, the relationships apply to the image inclinations in the components ψ (pitch) and Co n (bank)
a „ tan f , a . tan C& a tan f, a. tan C &
tan ψ = — tan (ό = ·, ä-tan ψ = - tan (ό = ·, ä-
'a a· a a· 'A a a a · ·
wobei a die Objektweite und a1 die Bildweite sind.where a is the object distance and a 1 is the image width.
Die Steuereinrichtung 42 setzt außerdem das Antriebsund Regelmittel 17 in Gang, wodurch die Basis 16 mit dem Meßbild 3 zur Veränderung der Objektweite a zwischen dem Meßbild 3 und dem Objektiv 4 verschoben und in einem Meßsystem 48 gemessen wird, über die Tasten 53; 54; 55; 56 entsprechende Antriebsmittel 63 werden Filter 64 (z. B. rot, grün, blau, orange) in der .Nahe des Objektivs 4 in den Strahlengang des Entzerrungsgerätes eingeschwenkt, und über ein Meßsystem 65 der Steuereinrichtung 42 eineThe control device 42 also sets the drive and control means 17 in motion, whereby the base 16 is moved with the measurement image 3 to change the object distance a between the measurement image 3 and the lens 4 and measured in a measuring system 48, via the keys 53; 54; 55; 56 corresponding drive means 63 filter 64 (eg., Red, green, blue, orange) are pivoted in the .Nahe of the lens 4 in the beam path of the equalization, and a measuring system 65 of the control device 42 a
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entsprechende Vollzugsmeldung gegeben. Die Schalter 23; 24 geben ihre Informationen über den Kanal 45 an die Steuereinrichtungen 42, welches Objektiv mit welcher Entzerrungsbrennweite f benutzt wird. Daraus ermittelt die Steuereinrichtung 42 die Objektweite a gemäß der Bedingungcorresponding enforcement message given. The switches 23; 24 pass their information over the channel 45 to the controllers 42, which lens is used with which equalizing focal length f. From this, the control device 42 determines the object distance a according to the condition
a* .. fa * .. f
a =a =
- fe- f e
Aus af und a ermittelt die Steuereinrichtung 42 die VergrößerungFrom a f and a, the controller 42 detects the magnification
v = !1·v =! 1 ·
Werden die Tasten 57; 58 gedrückt, so gewährleistet die Steuereinrichtung 42 über die Antriebs- und Regelmittel 25 und 26 und die Segmente 27; 28 die Einstellung der Ueigungskomponenten γ , und &at des Projektionstisches 5, die durch ein Ließsystem 66 gemessen und der Steuereinrichtung 42 zugeleitet werden.If the keys 57; 58 is pressed, the control device 42 ensures via the drive and control means 25 and 26 and the segments 27; 28, the setting of the Ueigungskomponenten γ, and t & a projection of the table 5, the measured by-closing system 66 and the control device are fed to the 42nd
lütteis der Taste 60 ist die Vergrößerung V aufrufbar· Überhaupt ist es möglich, entweder die unabhängigen Variablen über die Zehnertastatur 68 in die Steuereinrichtung 42 einzugeben oder durch Drücken der entsprechenden Taste am Eingabemittel 43 in einem Anzeigefeld 62 erscheinen zu lassen.In general, it is possible either to enter the independent variables via the numeric keypad 68 in the control device 42 or to let appear by pressing the corresponding key on the input means 43 in a display field 62.
Durch Betätigung der Tasten 59 wird durch die Steuereinrichtung 42 über die Antriebs- und Regelmittel 20 der Träger 18 des Objektivs 4 und der Lichtquelle 1 und dem Kondensor 2 verschoben und damit die Bildweite a1, der Abstand des Objektivs 4 vom Projektionstisch 5,eingestellt und mittels eines Meßsystems 67 gemessen. Alle durch die Ifeßsysteme gemessenen Werte werden am Anzeigefeld 62 der Steuereinrichtung 42 angezeigt.By pressing the keys 59 is moved by the controller 42 via the drive and control means 20 of the carrier 18 of the lens 4 and the light source 1 and the condenser 2 and thus the image width a 1 , the distance of the lens 4 from the projection table 5, set and measured by a measuring system 67. All values measured by the Ifeßsysteme are displayed on the display panel 62 of the controller 42.
Am Eingabemittel 43 ist noch eine weitere Taste 61 vorgesehen, die der Berücksichtigung des Abstandes der Oberfläche des Potomaterials von der Projektionstischoberfläche gemäß BeziehungAt the input means 43, a further key 61 is provided, which is the consideration of the distance of the surface of the Potomaterials from the projection table surface according to relationship
a'red = a' " d (1 + °*5 ( a 'red = a '" d (1 + ° * 5 (
dient. Darin ist a1 , die reduzierte Bildweite und d die Dicke des Fotomaterials· Diese Beziehung wird in der Steuereinrichtung verwirklicht und berücksichtigtserves. Therein, a 1 is the reduced image width and d is the thickness of the photographic material. This relationship is realized and taken into consideration in the control device
Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf Entzerrungsgerät mit senkrechter optischer Achse 0-0· Sie ist jedoch nicht auf ein derartiges Entzerrungsgerät beschränkt· The embodiment relates to equalization device with vertical optical axis 0-0. However, it is not limited to such an equalization device.
Claims (5)
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