DD148820B1

DD148820B1 - Optisches entzerrungsgeraet

Info

Publication number: DD148820B1
Application number: DD21879680A
Authority: DD
Inventors: Rolf-Peter Mark; Werner Marckwardt; Wilfried Mueller; Klaus Szangolies
Original assignee: Mark Rolf Peter; Werner Marckwardt; Wilfried Mueller; Klaus Szangolies
Priority date: 1980-02-01
Filing date: 1980-02-01
Publication date: 1987-01-07
Also published as: CH650589A5; DD148820A1; DE3046070C2; DE3046070A1

Description

berechnet wird.

6. Optisches Entzerrungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß ein Mikrorechner die Einhaltung der projektiven Beziehungen, die Steuerung der Lage der Ausgangspupille der Beleuchtungseinrichtung, der Filterwechseleinrichtung und der Belichtungszeit realisiert.

7. Optisches Entzerrungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Lage der Ausgangspupille der Beleuchtungseinrichtung durch Verschieben der Lichtquelle entlang der optischen Achse geregelt wird.

8. Optisches Entzerrungsgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Stellglieder eine definierte Verschiebung der Lichtquelle entlang der optischen Achse der Beleuchtungseinrichtung realisieren.

9. Optisches Entzerrungsgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Stellglieder eine Verschiebung mindestens eines optisch wirksamen Elementes der Beleuchtungseinrichtung realisieren.

Hierzu 2 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein optisches Entzerrungsgerät mit einem Bildträger, mindestens einem Objektiv und einer Projektionsfläche, die mit Hilfe von Rechnern zur Einhaltung der projektiven Bedingungen relativ zueinander bewegbar sind. Das Entzerrungsgerät ist vorzugsweise für fotogrammetrische Zwecke bestimmt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

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 verfügen 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 Entzerrungsobjektiv 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 auch Entzerrungsgeräte bekannt, die die Entzerrung nach Einstellwerten ermöglichen. Die Werte werden meist manuell eingestellt.

Wird das Fotomaterial zum Festhalten 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 spzezielle Mittel zum Absenken der Projektionsf lache notwendig, die wegen ihrer Aufwendigkeit bei den meisten Entzerrungsgeräten nicht vorhanden sind.

Ziel der Erfindung

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.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein optisches Entzerrungsgerät so auszubilden, daß sowohl Luftbilder als auch aerokosmische Aufnahmen entzerrt werden können. Darüber hinaus soll das Entzerrungsgerät für die Herstellung farbiger Entzerrungen, zur genauen Einstellung und Anzeige der unabhängigen Freiheitsgrade und zur Berücksichtigung von Neben- und Randbedingungen geeignet sein.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß an einem Entzerrungsgerät mit Bildträger, Objektiv und Projektionsfläche, die mit Hilfe von Rechnern zur Einhaltung der projektiven Beziehungen zueinander bewegbar sind, sowie einer Beleuchtungseinrichtung, mindestens ein weiteres Objektiv vorgesehen ist, welches gegen das erste austauschbar ist, und das Mittel zur Verschiebung der geometrischen Lage der Ausgangspupille des opitschen Systems der Beleuchtungseinrichtung relativ zu dem Projektionsobjektiv entsprechend der geometrischen Eigenschaften des Projektionsobjektivs und/oder der Farbe des zur Abbildung benutzten Lichtes vorhanden sind. Weiterhin ist es von Vorteil, wenn in den Beleuchtungsstrahlengang Farbfilter einschaltbar sind, Mittel zur Entzerrung des augenblicklich wirksamen Farbfilters vorhanden sind sowie Stellglieder zur Verschiebung der Lage der Ausgangspupille des optischen Systems der Beleuchtungseinrichtung relativ zu dem Projektionsobjektiv mit diesen Mitteln verbunden sind. Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich, wenn an mindestens einem Rechner Mittel zur Eingabe bzw. Erkennung der optischen Parameter des verwendeten Objektivs vorhanden sind und die Lage der Ausgangspupille der Beleuchtungseinrichtung entsprechend der Hauptebenenlage des verwendeten Objektivs eingestellt wird. Für die Berücksichtigung der Dicke des Fotomaterials ist es günstig, wenn Mittel zum Eingeben der Dicke vorhanden sind und die Bildweite a'_red nach der Formel

a'red = a' - d (1 + 0,5 (tan² _a. + tan² a'))

berechnet wird. Von besondereTn Vorteil ist es, wenn ein Mikrorechner die Einhaltung der projektiven Beziehungen, die Steuerung der Lage der Ausgangspupille der Beleuchtungseinrichtung der Filterwechseleinrichtung und der Belichtungszeit realisiert.

Vorteilhafterweise wird durch die Stellglieder eine definierte Verschiebung der Lichtquelle oder eines optisch wirksamen Elementes der Beleuchtungseinrichtung entlang der optischen Achse realisiert.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: den prinzipiellen Aufbau eines erfindungsgemäßen Entzerrungsgerätes und Fig.2: ein Blockdiagramm.

In Fig. 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 8 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 у verschiebbar. Das x-y-Verschiebungssystem 48 des Meßbildes 3 ist mittels eines Antriebs- und Regelmittels 13 um eine Achse X-X schwenkbar 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 Regelmittels 20 ebenfalls parallel zur optischen Achse 0-0 verschiebbar. Am Träger 18 ist ein Arm 21 befestigt, auf den eine Fassung 22 für das Objektiv4 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 typisch angeordneten Kontakt, mit dem ein Schalter 23 bzw. 24 (bei zwei gegeneinander auswechselbaren Objektiven) zusammenwirkt. Der Projektionstisch 5 ist mit Antriebs- und 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 Meßeinrichtungen und Schalter sind über elektrische Verbindungskanäle 31 bis 41 mit einer Steuereinrichtung 42 verbunden, die mit Eingabemitteln 43 versehen sind. Über einen elektrischen Übertragungskanal 44 sind die Eingabemittel 43 an die Steuereinrichtung 42 angekopppelt. Die Funktion des in Fig. 1 dargestellten Entzerrungsgerätes wird gleichzeitig an Hand der Fig. 2 erläutert, in der die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 und darüber hinaus Meßsysteme 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 Flughöhe und Dezentrierung des Meßbildes 3, die Neigungskomponenten φ und ω 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 4 ist zusammen mit dessen Brennweite in der Steuereinrichtung 42 gespeichert und automatisch berücksichtigt. Die Information über das jeweils verwendete Farbfilter (Fig. 2) wird in gleicherweise wie die über die Objektivbrennweite über die Eingabemittel 43 in die Steuereinrichtung 42 eingegeben. Die Verschiebung der Lichtquelle 1 wird vom Meßsystem 44 erfaßt und über den Kanal 45 an die Steuereinrichtung zurückgemeldet.

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 cp_a (Längsneigung) und co_a (Querneigung) die Beziehungen

tan ψ^ . a . tan Gr ,

a . tan ^₁ tan ψ = -2- tan (o

a· ^a

wobei a die Objektweite und a' die Bildweite sind.

Die Steuereinrichtung 42 setzt außerdem das Antriebs- und 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, organe) in der Nähe des Objektivs 4 in den Strahlengang des Entzerrungsgerätes eingeschwenkt, und über ein Meßsystem 65 der Steuereinrichtung 42 eine entsprechende Vollzugsmeldung gegeben. Die Schalter 23; 24 geben ihre Informationen über den Kanal 45 an die Steuereinrichtung 42, welches Objektiv mit welcher Entzerrungsbrennweite f_e benutzt wird. Daraus ermittelt die Steuereinrichtung 42 die Objektweite a gemäß der Bedingung

a' f

Aus a' und a ermittelt die Steuereinrichtung 42 die Vergrößerung

Werden die Tasten 57; 58 gedrückt, so gewährleistet die Steuereinrichtung 42 über die Antriebs- und Regelrrfittel 25 und 26 und die Segmente 27; 28 die Einstellung der Neigungskomponenten ep_a· und ü>_a· des Projektionstisches 5, die durch ein Meßsystem gemessen und der Steuereinrichtung 42 zugeleitet werden.

Mittels 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.

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 a', der Abstand des Objektivs 4 vom Projektionstisch 5, eingestellt und mittels eines Meßsystems 67 gemessen. Alle durch die Meßsysteme gemessenen Werte werden am Anzeigefeld 62 der Steuereinrichtung 42 angezeigt.

Am Eingabemittel 43 ist noch eine weitere Taste 61 vorgesehen, die der Berücksichtigung des Abstandes der Oberfläche des Fotomaterials von der Projektionstischoberfläche gemäß Beziehung

a'red = a' - d (1 + 0,5 [tan²<p_a- + tan²co_a])

dient. Darin ist a'_re(j die reduzierte Bildweite und d die Dicke des Fotomaterials. Diese Beziehung wird in der Steuereinrichtung verwirklicht und berücksichtigt.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf Entzerrungsgerät mit senkrechter optischer Achse O-O. Sie ist jedoch nicht auf ein derartiges Entzerrungsgerät beschränkt.

Claims

Patentansprüche:

1. Optisches Entzerrungsgerät mit einem Bildträger, einem Projektionsobjektiv und einer Projektionsfläche, die mit Hilfe von Rechnern zur Einhaltung der projektiven Beziehungen relativ zueinander bewegbar sind, sowie einer Beleuchtungseinrichtung, gekennzeichnet dadurch, daß mindestens ein weiteres Objektiv vorgesehen ist, welches gegen das erste austauschbar ist und daß Mittel zur Verschiebung der geometrischen Lage der Ausgangspupille des optischen Systems der Beleuchtungseinrichtung relativ zu dem Projektionsobjektiv entsprechend der optischen Eigenschaften des Projektionsobjektivs und/oder der Farbe des zur Aubbildung benutzten Lichtes vorhanden sind.
2. Optisches Entzerrungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß in den Beleuchtungsstrahlengang Farbfilter einschaltbar sind, daß Mittel zur Erkennung des augenblicklich wirksamen Farbfilters vorhanden sind und daß Stellglieder zur Verschiebung der Lage der Ausgangspupille des optischen Systems der Beleuchtungseinrichtung relativ zu dem Projektionsobjektiv mit diesen Mitteln verbunden sind.
3. Optisches Entzerrungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß an mindestens einem Rechner Mittel zur Eingabe bzw. Erkennung der optischen Parameter des verwendeten Objektivs vorhanden sind.
4. Optisches Entzerrungsgerät nach Anspruch 3, gekennzeichnet dadurch, daß die Lage der Ausgangspupille der Beleuchtungseinrichtung entsprechend der Hauptebenenlage des verwendeten Objektivs eingestellt wird.
5. Optisches Entzerrungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß Mittel zum Eingeben der Dicke d des Fotomaterials vorhanden sind und daß die Bildweite a'_red nach der Formel

a'red = a' - d (1 + 0,5 (tan² _a. + tan_{2 a}»