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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur fotografischen Aufnahme eines Fahrzeuges, bei dem das Fahrzeug
während
seiner Abbildung auf ein Aufnahmemedium mit einem Blitzlicht beaufschlagt
wird und eine Anordnung zur fotografischen Aufnahme eines Fahrzeuges
mit einem Aufnahmegerät,
bestehend aus einem Objektiv zur Erzeugung eines Abbildungsstrahlenbündels und
einem Aufnahmemedium in der Bildebene des Objektivs.
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Um nach deutschem Recht mit der Verkehrsfotografie
ein juristisch verwertbares Dokument zu erhalten, müssen neben
einer manipulationsfreien und eindeutigen Zuordnung von erfassten
Daten, wie Geschwindigkeit, Fahrtrichtung, Ort, Datum und Uhrzeit
zum Frontfoto, auf dem Frontfoto der Fahrzeugführer und das Kennzeichen eindeutig
erkennbar sein. Eine juristisch zweifelsfreie Zuordnung von Fahrzeugführer zum
Kennzeichen ist immer dann gegeben, wenn das Frontfoto mit einer
einzigen Aufnahme erzeugt wird. Hierbei ergeben sich jedoch lichttechnische
Probleme, die sowohl bei der Nassfilmtechnik, mehr jedoch bei Verwendung
von Digitaltechnik, als Aufnahmemedium zu einem hohen Anteil an
nicht verwertbaren Frontfotos führen.
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Um überhaupt eine Abbildung des
Fahrzeugführers
zu ermöglichen,
muss der Fahrgastinnenraum und damit der Fahrzeugführer hinreichend
ausgeleuchtet sein. Dies ist tageslichtunabhängig in einem Entfernungsbereich
des Fahrzeuges von dem Aufnahmegerät in der Regel zwischen 30
m und 12 m und bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit von bis zu 250
km/h nur mit einem zusätzlichen
Blitzlicht möglich.
Erschwerend hinzu kommt häufig
eine optische Einfärbung
der Windschutzscheiben, welche die durch den Fahrzeugführer ohnehin
gering reflektierte Strahlung in seiner Intensität zusätzlich mindert.
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Das retroreflektierende Kennzeichen
hingegen reflektiert die Strahlung zu nahezu 100%.
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D. h einerseits ist man bestrebt,
das Fahrzeug unter einem möglichst
kleinen Winkel aufzunehmen, also das Aufnahmegerät frontal auf die Windschutzscheibe
zu richten, um möglichst
viel der vom Fahrzeugführer
reflektierten Strahlung mit dem Aufnahmegerät zu erfassen, andererseits
wäre ein möglichst
großer
Winkel günstig,
damit nur ein geringer vom Kennzeichen reflektierter Strahlungsanteil erfasst
wird.
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Zusätzliche, die jeweilige Aufnahmesituation beeinflussende
Faktoren, sind die ständig
wechselnden Lichtverhältnisse,
die Aufnahme der Fahrzeuge auf verschiedenen Fahrbahnspuren und
die wechselnden meteorologischen Einflüsse.
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Die bei realen Verhältnissen
entstehenden lichttechnischen Extrema, ortsabhängig bei einem aufzunehmenden
Fahrzeug (schwach ausgeleuchteter Fahrzeuginnenraum und überstrahltes
Kennzeichen) und deren Veränderung
bei nacheinander aufzunehmenden Objekten (Änderung des Tageslichtes, Änderung
der Fahrspur u.s.w.) stellen sehr hohe Anforderungen an die Dynamik
des Aufnahmemediums.
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Aufgrund der wesentlich höheren Auflösung und
der deutlich größeren Dynamik
(214 Graustufen pro Bildpunkt) wird der
Nassfilm noch immer bevorzugt in der Verkehrsfotografie eingesetzt.
Extrem unterschiedlich ausgeleuchtete Bildpunkte können durch
aufwendige Nacharbeit beim Entwickeln des Films in bestimmten Grenzen
bearbeitet werden, so dass die Bildinformation sichtbar wird.
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Dies gelingt bei der digitalen Aufnahmetechnik
weitaus unzureichender aufgrund der heute noch schlechteren Auflösung und
der deutlich geringeren Dynamik (210 Graustufen
pro Pixel). Während
die Abbildung des Fahrzeugführers
im schwach ausgeleuchteten Fahrgastinnenraum eine hohe Empfindlichkeit
und Auflösung
verlangt, erfordert das überstrahlte
Kennzeichen eine sehr hohe Dynamik und Übersteuerungsfestigkeit.
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Neben dem ständigen Bestreben, die Physik der
Aufnahmemedien zu verbessern, versucht man die aufgezeigten Probleme
bei der Verkehrsfotografie entweder durch Verbesserungen in der
Auswertung der Bildinformation zu lösen, was für die Digitaltechnik eine elektronische
Lösung
darstellt oder man versucht, durch optische Lösungen die Abbildung des Objektes
zu beeinflussen.
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In der
DE 35 35 588 A1 wird ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur fotografischen Erfassung stark leuchtender oder
reflektierenden Teile eines zu fotografierenden Gesichtsfeldes offenbart.
Um z.B. ein retroreflektierendes Kennzeichen eines Fahrzeuges zusammen
mit den übrigen,
normal ausgeleuchteten Teilen des Gesichtsfeldes fotografisch aufnehmen
zu können,
wird in der Bildebene der Kamera ein lichtabschwächender Filter angebracht,
der sich quer über
die Bildebene erstreckt. Die Helligkeit der Abbildung wird im vom
Filter abgedeckten Bereich abgeschwächt. Um ein Foto zu erhalten,
bei dem gerade die vom Kennzeichen reflektierte Strahlung durch den
Filter gedämpft
wird, muss das Bild des Kennzeichens im Bereich des Filters entstehen.
D.h. die Kamera muss sehr genau auf das Fahrzeug ausgerichtet sein.
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In der
DE 198 02 811 A1 wird von
einer verbesserten Identifizierung des Fahrzeugführers und des Kennzeichens
durch eine größere Anzahl
von Bildern und Verwendung eines Kontrastverfahrens gesprochen.
Es werden jedoch hierzu keine genaueren Angaben geliefert.
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Im
DE 297 18 274 U1 ist ein Kamerarekorder für Geschwindigkeitsmessgeräte offenbart,
der sich durch einen vor das Objektiv gesetzten Verlaufsfilter auszeichnet.
Dieser halbseitig eingefärbte
Filter mit einem fließenden Übergang
vom dunklen zum hellen Teil wird so eingesetzt, dass der dunklere
Teil insbesondere die Rückstrahlung
des Kennzeichens abschwächt.
Die örtlich
differenzierte Abschwächung kann
jedoch nur völlig
unzureichend sein, bis dahin, dass sie gar nicht wirkt, wenn der
Filter nahe oder in der Eintrittspupille des Objektives steht.
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Neben den bisher aufgezeigten optischen Lösungen,
bei denen die reflektierte Strahlung des Kennzeichens sämtlich gedämpft wird,
bietet die
EP 0621
572 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung an, bei dem zeitgleich
zwei unterschiedliche Bildausschnitte einer Verkehrsszene mit zwei
Digitalkameras unter einem unterschiedlichen Winkel aufgenommen
werden. Die elektronischen Bilddaten beider Aufnahmen werden zur
Beweissicherheit gemeinsam abgespeichert. Zwar wird hier das einleitend
aufgezeigte Problem einer stark unterschiedlichen Reflexion verschiedener
Objektausschnitte nicht explizit als zu lösende Aufgabe dargestellt,
es liegt jedoch auf der Hand, dass das Kennzeichen, wenn es unter einem
Winkel größer dem
Winkel der Retroreflexion aufgenommen wird, nicht mehr überstrahlt,
während die
lichtschwache Szenerie unter einem eher sehr kleinem Winkel aufgenommen
wird. Eine solche Lösung
erfordert allein durch die Notwendigkeit von zwei Kameras (Aufnahmegeräte) einen
hohen technischen Aufwand und einen hohen Aufwand zur Installation
vor Ort.
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Während
die optischen Lösungen
Einfluss auf die Abbildung des Objektes nehmen, betreffen die elektronischen
Lösungen,
von den nachfolgend zwei genannt werden sollen, die Auswertung der
digitalen Bilddaten.
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In der
DE 199 60 888 A1 sind ein
Verfahren und eine Vorrichtung beschrieben, bei dem aus den Bilddaten
einer Aufnahme wenigstens zwei Bilder unterschiedlicher Helligkeit
erzeugt werden. Dazu werden die ersten 8 Bit des CCD-Sensors, die
mehr verwertbare Informationen über
den Hellanteil enthalten, als Dunkelbild ausgelesen, welches das
sehr hell strahlende Kennzeichen einfacher identifizieren lässt. Die
letzten 8 Bit des Sensors erzeugen das Hellbild, welches mehr verwertbare
Informationen über
den Dunkelanteil des Bildes und damit Fahrzeugführer enthält. Vorteilhafterweise sollen
diese beiden digitalen Bilder miteinander so kombiniert werden,
dass ein Bild entsteht, auf dem man sowohl das Kennzeichen als auch
den Fahrzeugführer
zumindest besser erkennen kann. Ob die Erkennbarkeit insbesondere
des Kennzeichens in jedem Fall gegeben ist, scheint zweifelhaft.
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Eine zweite interessante elektronische
Lösung
ist in der
DE 100
29 578 A1 offenbart. Mit dem hier beschriebenen Verfahren
können
die Belichtung des Kennzeichens und die Belichtung des Fahrgastinnenraumes
bei der Feststellung eines Sollwertes (gewünschte Belichtung des Objektes)
getrennt behandelt werden. So können
Aufnahmen optimiert auf die Helligkeit des Fahrgastinnenraumes und
Aufnahmen optimiert auf die Helligkeit des Kennzeichens erzeugt
werden, was natürlich
mindestens zwei Aufnahmen erforderlich macht.
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Der Stand der Technik lässt sich
wie folgt zusammenfassen. Keine der aufgezeigten Lösungen sichert
hinreichend sowohl die Erkennbarkeit des Fahrzeugführers als
auch des Kennzeichens mit einer einzigen Aufnahme eines Fahrzeuges
unabhängig
vom Aufnahmemedium.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung,
ein Verfahren und eine Vorrichtung aufzuzeigen, die mit einer einzigen
fotografischen Aufnahme ein Bilddokument schafft, auf dem unabhängig von
den objektiven Lichtverhältnissen
und vom Aufnahmemedium sowohl der Fahrzeugführer als auch das Kennzeichen zweifelsfrei
visuell erkennbar dargestellt sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll vorteilhaft
durch die Nachrüstung
am Markt erhältlicher Aufnahmegeräte für die Verkehrsfotografie
geschaffen werden können.
Vorzugsweise soll diese Nachrüstung
ohne Eingriff in die Hardware des Aufnahmegerätes und ohne eine notwendige
Justierung zum Aufnahmegerät
durch den Nutzer möglich
sein. Durch die Nachrüstung
des Aufnahmegerätes
soll das Arbeitsregime (z.B. Auslösen der Aufnahme und des Blitzlichtes,
Leistung des Blitzlichtes, Auslesen, Speichern und Auswerten der
Bildinformation) des Aufnahmegerätes
nicht beeinflusst werden. Für
den Nutzer soll sich in der Handhabung nichts ändern.
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Die Aufgabe der Erfindung wird für ein Verfahren
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 dadurch gelöst,
dass das vom Fahrzeug reflektierte, die Abbildung bewirkende Abbildungsstrahlenbündel in zwei
Teilstrahlenbündel
aufgespalten wird, wobei das erste Teilstrahlenbündel, mit einer nur unmerklich
geringeren Lichtintensität
als der des gesamten Abbildungsstrahlenbündels, ein erstes Abbild erzeugt,
auf dem der Fahrzeugführer
gut erkennbar ist, während das
zweite Teilstrahlenbündel
mit einer Lichtintensität kleiner
5% ein zweites Abbild erzeugt, auf dem das Kennzeichen gut erkennbar
ist, und dass die beiden geometrisch identischen Abbilder auf dem
Aufnahmemedium zueinander zeitgleich, örtlich versetzt erzeugt und
gespeichert werden.
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Für
eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 2 wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass im Strahlengang des
Abbildungsstrahlenbündels
Mittel vorhanden sind zur Teilung des Abbildungsstrahlenbündels in
zwei zueinander versetzte Teilstrahlenbündel unterschiedlicher Intensität, die auf
dem Aufnahmemedium zwei geometrisch identische Abbilder unterschiedlicher
Intensität
mit einem örtlichen
Versatz zueinander bewirken, wobei das erste Abbild den Fahrzeugführer und
das zweite Abbild das Kennzeichen gut ausgeleuchtet und erkennbar
abbildet.
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Vorteilhafte Ausführungen für eine erfindungsgemäße Anordnung
sind in den Unteransprüchen
3 bis 8 aufgeführt.
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Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens
besteht darin, dass mit einer einzigen Aufnahme eines Objektfeldes
zwei geometrisch identische Abbilder des Objektfeldes auf dem gleichen
Aufnahmemedium zueinander versetzt erzeugt werden. Es ist dabei
erfindungswesentlich, dass das zweite Abbild mit einer sehr geringen
Lichtintensität,
kleiner 5%, vorzugsweise kleiner 1% erzeugt wird, während für das erste
Abbild weitmöglichst
die restliche Lichtintensität,
die bis hin zu größer 99%
der in das Objektiv einfallenden Strahlung sein kann, genutzt wird.
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Das erste Abbild, nur unmerklich
geringer in der Lichtintensität
gegenüber
der Abbildung mit voller Lichtintensität, bildet das volle Objektfeld
ab, wobei wie bei herkömmlichen
Aufnahmen der Fahrzeugführer
im Fahrgastraum durch das Blitzlicht beleuchtet gut erkennbar ist
und das hochreflektierende Kennzeichen häufig nur als übersteuerter
Lichtfleck erscheint. Unterhalb des Fahrzeuges, welches sich praktisch
immer auf einem quasi homogenen kontrastarmen Fahrbahnbelag befindet,
entsteht auf dem ersten Abbild ein kontrastarmer Bereich.
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Das zweite Abbild hingegen ist aufgrund
der geringen Lichtintensität
fast völlig
dunkel, bis auf das Kennzeichen, welches hier optimal belichtet
abgebildet ist.
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Die beiden Abbilder (Doppelbilder)
werden so zueinander versetzt, dass das im zweiten Abbild erkennbare
Kennzeichen auf das Aufnahmemedium dorthin abgebildet wird, wohin
vom ersten Abbild kontrastarme Bereiche ohne brauchbare Bildinformationen
abgebildet werden. Vorzugsweise wird hier der Bereich unterhalb
des Fahrzeuges genutzt.
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Praktische Versuche haben gezeigt,
dass insbesondere bei der Verwendung elektronischer Aufnahmemedien
(CCD-Sensor) aufgrund der geringen Dynamik keine Geisterbilder entstehen.
Die verwertbare Bildinformation des zweiten Abbildes (nur das Kennzeichen)
wird auf einen Bereich des ersten Abbildes projiziert, in dem keine
verwertbare Bildinformation (nur Straßenbelag) vorhanden ist.
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Die Bildinformationen beider Abbilder
werden gleichzeitig wie eine einzige Abbildung abgespeichert und
verarbeitet. Ebenso erfährt
ein Nassfilm, verwendet als Aufnahmemedium, eine einmalige Belichtung,
so wie eben für
einen CCD-Sensor beschrieben.
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Fahrzeugführer und Kennzeichen werden
juristisch eindeutig und manipulationssicher mit der identischen
Abbildungsoptik aufgenommen und in einem Gesamtbild bzw. einem Datensatz
gespeichert. Über
das Wissen um den Versatz der Abbilder, definiert durch die gerätetechnische
Anordnung, ist zumindest für
das elektronische Aufnahmemedium auch eine datenmäßige Auflösung des
Gesamtbildes in das erste und zweite Abbild möglich und daher eindeutig zuordenbar.
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Entscheidend für das gerätetechnisch umzusetzende Verhältnis der
Lichtintensität
für die
beiden Abbilder ist die Lichtmenge, mit welcher das Kennzeichen
optimal abgebildet wird. Da dieses Verhältnis gerätetechnisch beliebig realisierbar
ist und damit die das zweite Abbild bestimmende Lichtmenge sehr klein,
auch kleiner 1 gewählt
werden kann, besteht die prinzipielle Möglichkeit ungeachtet der verkehrstechnischen
Möglichkeiten,
das Aufnahmegerät
frontal auf das Fahrzeug zu richten.
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Im Unterschied zu den im Stand der
Technik aufgezeigten Lösungen,
die mit nur mäßigem Erfolg durch
optische Dämpfung
versuchen, das Problem des überstrahlten
Kennzeichens zu lösen,
wird hier die gesamte in das Objektiv einfallende Lichtmenge für die Erzeugung
des Bildes (hier bestehend aus zwei sich überlagernden Abbildern) genutzt.
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Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete
Vorrichtung muss Mittel ausweisen, die folgende Teilfunktionen erfüllen:
- 1. Erzeugung eines Abbildungsstrahlenbündels
- 2. Auftrennen des Abbildungsstrahlenbündels in zwei Teilstrahlenbündel unter
einem bestimmten Lichtintensitätsverhältnis (zur
Erzeugung von zwei geometrisch identischen Abbildern unterschiedlicher
Intensität)
- 3. Erzeugung eines optischen Versatzes zwischen den Abbildern
- 4. Abbildung der beiden Abbilder und Speicherung der Bilddaten
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Es ist dem Fachmann klar, dass die
einzelnen Teilfunktionen praktisch von unterschiedlichen aber auch
gleichen technischen Mitteln erfüllt
werden können.
Ebenso können
einzelne Teilfunktionen durch das Zusammenwirken mehrerer technischer Mittel
erfüllt
werden.
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Aus der Vielzahl der verwendbaren
konkreten technischen Mittel und deren Anordnung zueinander lassen
sich eine Vielzahl von Anordnungsvarianten generieren.
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Alle Anordnungsvarianten bestehen
grundsätzlich
aus einem Objektiv (Mittel zur Erzeugung eines Abbildungsstrahlenbündels),
einem Aufnahmemedium, wie einem Nassfilm (chemische Speicherung)
oder einer elektronischen Sensoranordnung (elektronische Speicherung)
angeordnet in der Bildebene des Objektives (Mittel zur Abbildung
der zwei Abbilder und Speicherung der Bilddaten) sowie Mitteln zur
Teilung des Abbildungsstrahlenbündels
und zum Versatz der entstehenden Teilstrahlenbündel.
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Die Mittel zur Teilung des Abbildungsstrahlenbündels und
zum Versatz der entstehenden Teilstrahlenbündel unterscheiden sich für die einzelnen Aufführungsvarianten
im Wesentlichen durch das von ihnen verwirklichte physikalische
Prinzip, die sich dafür
ergebene konkrete technische Realisierung und deren Anordnung innerhalb
der Anordnungsvariante.
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Prinzipiell können diese Mittel vor dem Objektiv,
innerhalb des Objektives oder zwischen dem Objektiv und dem Aufnahmemedium
angeordnet sein.
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Davon ausgehend, dass sich das abzubildende
Objekt (Fahrzeug immer in einer zum Objektiv quasi unendlichen Entfernung
befindet), ist das Abbildungsstrahlenbündel zwischen Objekt und Objektiv
ein Parallelstrahlenbündel.
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Für
eine Nachrüstung
bereits am Markt befindlicher Aufnahmegeräte kommt damit das Einbringen
dieser Mittel, die eine optische Bearbeitung des Strahlenbündels bewirken,
insbesondere vor dem Objektiv in Frage. Das zusätzliche Einbringen von optisch
wirkenden Mitteln innerhalb des Objektives oder zwischen dem Objektiv
und dem Aufnahmemedium ist grundsätzlich nur bei einer Neukonstruktion eines
Aufnahmegerätes
möglich,
da diese zusätzlichen
optischen Mittel bei der Berechnung des optischen Systems des Aufnahmegerätes, bestimmt durch
das Aufnahmeobjektiv und das Aufnahmemedium, beachtet werden müssen. Der
Fachmann wird in Kenntnis der vorliegenden Beschreibung in der Lage
sein, derartige Lösungen äquivalent
für Neukonstruktionen
anzuwenden.
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Unabhängig von deren Anordnung können die
Mittel zum Auftrennen des Strahlenbündels sowohl auf physikalischer
Strahlteilung z.B. mit einem Teilerwürfel, einem Prisma, einer beschichteten
Teilerplatte oder einer Fresnelschen Teilerplatte, als auch auf
geometrischer Strahlteilung durch Pupillenteilung mit festem oder
variablem Teilungsverhältnis beruhen.
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Der Versatz der Teilstrahlenbündel kann durch
einen Bildwinkelversatz z.B. mit einem Keil, einem Drehkeilpaar,
einem Prisma oder einem Winkelspiegel (fest oder variabel) bzw.
einem Parallelstrahlenversatz z.B. mit einer Planplatte (fest oder
variabel) bewirkt werden.
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Alle diese genannten konkreten technischen Mittel
sowie weitere stattdessen geeignete sind dem Fachmann bekannt.
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Nachfolgend sollen einige vorteilhafte
Ausführungsbeispiele
an Hand einer Zeichnung näher erläutert werden.
Hierzu zeigen
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1a:
erstes Ausführungsbeispiel
als Schnittdarstellung in Seitenansicht 1b : Ausführungsbeispiel nach 1a in Draufsicht
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2:
Objektivvorsatz für
ein zweites Ausführungsbeispiel
als Schnittdarstellung in Seitenansicht
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3:
Objektivvorsatz für
ein drittes Ausführungsbeispiel
als Schnittdarstellung in Seitenansicht
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4a:
Objektivvorsatz für
ein viertes Ausführungsbeispiel
als Schnittdarstellung in Seitenansicht
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4b:
Objektivvorsatz nach 4a in Schnittdarstellung
(IVb-IVb) in der Drehwinkelstellung φ = 0° zum Objektiv
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4c:
Objektivvorsatz nach 4a in Schnittdarstellung
(IVb-IVb) in der Drehwinkelstellung φ = 45° zum Objektiv
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4d:
Objektivvorsatz nach 4a in Schnittdarstellung
(IVb-IVb) in der Drehwinkelstellung φ = 90° zum Objektiv
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5:
Objektivvorsatz für
ein fünftes
Ausführungsbeispiel
als Schnittdarstellung in Seitenansicht
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Da, wie bereits ausführlich erläutert, die
optische Bearbeitung besonders vorteilhaft im parallelen Strahlengang
vor dem Objektiv 1 erfolgt, beschreiben alle nachfolgenden
Ausführungsbeispiele
Anordnungen bestehend aus einem Aufnahmegerät 4 mit einem Objektiv 1,
einem Aufnahmemedium 2 in der Bildebene des Objektivs 1,
welches sowohl ein Nassfilm als auch ein CCD-Sensor sein kann und
einen Objektivvorsatz 3. Der Objektivvorsatz 3 ist
für die
einzelnen Ausführungsbeispiele
unterschiedlich aufgebaut, insbesondere umfassen die einzelnen Ausführungen unterschiedliche
konkrete technische Mittel zur Bearbeitung des Strahlenbündels integriert
im Objektivvorsatz 3.
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Ein erstes Ausführungsbeispiel ist in den 1a und 1b dargestellt.
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Gezeigt ist ein Aufnahmegerät 4,
von dem neben stilisiert dargestellten Gehäuseteilen nur die für das Verständnis der
Erfindung notwendigen Baugruppen, nämlich das Objektiv 1 und
das Aufnahmemedium 2 dargestellt sind. Der Objektivvorsatz 3 ist über ein
am Aufnahmegerät 4 vorhandenes
Objektivfiltergewinde 5 über einen Außenring 6 aufgeschraubt.
In einem, in dem Außenring 6 eingepassten Haltering 7 ist
ein kreisabschnittsförmiger
optischer Keil 8 mit einem Winkel α fixiert. Es ist dem Fachmann
klar, dass der hier dargestellte Außenring 6, schon allein
damit der Haltering 7 eingefügt werden kann, wenigstens
eine zweiteilige Baugruppe ist. Es sei noch einmal betont, dass
die Darstellungen in den Zeichnungen auf das Wesentliche reduziert
wurden, um die Prinziplösungen
klar darzustellen.
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Durch den Keil 8 wird die
Pupillenöffnung 9 geometrisch
in zwei Teilflächen
aufgeteilt, dabei wird das Teilungsverhältnis und die sich daraus ergebende
Intensitätsverteilung
für die
beiden entstehenden Teilstrahlenbündel von der Dimensionierung
der Keilfläche 10 bestimmt.
Der Haltering 7 ist im Außenring 6 drehbar
gelagert und kann vom Bediener mittels eines in Löcher 12 eingreifenden
Lochschlüssels
so eingestellt werden, dass ein exakt vertikaler Versatz des zweiten
Abbildes, welches von dem durch den Keil 8 verlaufenden
Teilstrahlenbündel
gebildet wird, gegenüber
dem ersten Abbild bewirkt wird, welches durch das unbeeinflusste
Teilstrahlenbündel
entsteht. Der Versatz wird durch den Keilablenkwinkel σ1 = α (n – 1) bestimmt,
wobei α der
Winkel des Keils 8 und n die Brechzahl des Keils 8 ist.
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Der Bildort 13 des ersten
Teilstrahlenbündels,
welches unverändert
durch die verbleibende freie Fläche 11 der
Pupillenöffnung 9 tritt,
entsteht wie üblich
auf der optischen Achse des Objektives 1 in der Ebene des
Aufnahmemediums 2. Das durch den Keil 8 tretende
zweite Teilstrahlenbündel
trifft unter dem Keilablenkwinkel σ, auf das Objektiv 1 und wird
so zur optischen Achse versetzt auf dem Aufnahmemedium 2 abgebildet
(Bildort 14 des zweiten Teilstrahlenbündels). Der Objektivvorsatz 3 hat an seiner
dem Objektiv 1 abgewanden Vorderseite ein Gewinde gleicher
Dimensionierung wie das Objektivfiltergewinde 5. Damit
können
alle vorhandenen üblichen
Filtervorsätze
weiterhin benutzt werden. Für stationäre Anlagen
ist es sinnvoll, sowohl die Lage des Keils 8 als auch die
Keilflächen 10 fest
vorzugeben und einzustellen. Eine erfindungsgemäße Erweiterung der Anordnung
wäre eine
mechanische Verschiebeeinheit, die den Keil 8 in radialer
Richtung verschiebbar gestaltet. So könnte speziell bei mobilen und
bei mobil-stationären
Einrichtungen eine Optimierung der Helligkeit des zweiten Abbildes
an die aktuelle Beleuchtungssituation durchgeführt werden.
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In 2 ist
ein Objektivvorsatz 3 für
ein zweites Ausführungsbeispiel
dargestellt. Dieser Objektivvorsatz 3 ist analog zum ersten
Ausführungsbeispiel
an einem Aufnahmegerät 4 montiert.
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Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel
ist hier als optisches Mittel ein Planplattenpaar 15 vorgesehen,
welches einen festen Winkel α einschließend im
Haltering 7 fixiert. Das Planplattenpaar 15 stellt
einen Winkelspiegel mit Festwinkel dar. Das in die Pupille eintretende
Strahlenbündel
wird entsprechend der Fresnelschen Gesetze jeweils an der Oberfläche der
Planplatten, die je eine optische Grenzfläche (Glas – Luft bzw. Luft – Glas)
darstellen, in ein durchtretendes und ein reflektiertes Teilstrahlenbündel aufgeteilt.
Das durchtretende Teilstrahlenbündel
ist im Sinne der Erfindung das erste Teilstrahlenbündel, welches
zur sichtbaren Abbildung des Fahrzeugführers genutzt wird, während das
reflektierte Teilstrahlenbündel
das zweite Teilstrahlenbündel
ist, welches in der Beschreibung der Erfindung konsequent für die sichtbare
Abbildung des Kennzeichens vorgesehen ist.
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Sind diese Grenzflächen nicht
optisch entspiegelt, werden an jeder Fläche ca. 4% der Strahlenintensität reflektiert
(bei senkrechtem Durchtritt). Damit hat das direkt durchtretende,
erste Teilstrahlenbündel
eine Intensität
von ca. 85% des in die Pupille eintretenden Strahlenbündels. Der
an den sich zugewandten Oberflächen
der Planplatten zweimal reflektierte Strahlenanteil bildet das zweite
Teilstrahlenbündel
mit einer Intensität
von ca. 1,5% und verlässt
das Planplattenpaar 15 unter einem Winkelversatz gleich
der Spiegelwinkelablenkung σ2 = 2α zur optischen
Achse. Der verbleibende Rest der Strahlung geht im Wesentlichen
durch die Reflexion an der ersten Grenzfläche verloren. Das Teilungsverhältnis lässt sich
durch gezielte optische Vergütung
der Grenzflächen
beliebig beeinflussen.
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Auch bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel
kann die Richtung, in welche das zweite Abbild versetzt wird, durch
Drehen des Halterings 7 festgelegt werden.
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Nach dem gleichen Prinzip wie das
zweite Ausführungsbeispiel
funktioniert auch das dritte Ausführungsbeispiel, das in 3 dargestellt ist.
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Im Unterschied zum zweiten Ausführungsbeispiel
ist der Winkelversatz gleich der Spiegelwinkelablenkung σ2 variabel
einstellbar, indem der Winkel α zwischen
den ein Planplattenpaar 15 bildenden dünnen Glasplatten um einen Winkelbereich α variiert
werden kann.
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Mittels einer in den Haltering 7 eingebrachten
Stellschraube 16 kann eine der beiden Planplatten gegen
die andere variabel um den Winkelbereich Δα verkippt werden. Der eingestellte
Winkel α kann an
der Trommel der Stellschraube 16 abgelesen werden.
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Die Möglichkeit der Veränderung
des Winkelversatzes kann sich bei mobilen Stationen als sinnvoll
erweisen, um bei unterschiedlichen Aufnahmeentfernungen (ca. 10
bis 25 m) den Bildversatz der Abbildung des Kennzeichens der abgebildeten Fahrzeuggröße anpassen
zu können.
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Das vierte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch
aus, dass es auf konstruktiv einfache Weise gestattet, das Intensitätsverhältnis zu
variieren, ohne dass sich der vertikale Bildversatz ändert. Eine
solche Lösung
wäre besonders
vorteilhaft für
mobile Einrichtungen, die einfach und schnell auf unterschiedliche
Fahrbahnspuren ausgerichtet werden sollen. Wie bereits erläutert, ist
der Einfall der vom Kennzeichen reflektierten Strahlung sehr stark
abhängig
vom Blickwinkel, unter dem das Fahrzeug abgebildet wird.
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In den 4a bis 4c ist ein viertes Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Der Haltering 7 ist zum
Außenring 6 und
damit zum Aufnahmegerät 4 drehbar
gelagert. Im Haltering 7 befindet sich radial zur optischen
Achse ausgerichtet ein Pendelkugellager 17. Am Innenring
des Pendelkugellagers 17 ist ein Schwerkraftpendel 18 aufgehängt, an
dem ein Keil 8 in der Art angebracht ist, dass der Winkel α immer in
Lotrichtung liegt, so dass die Strahlablenkung stets in vertikaler
Richtung erfolgt.
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Wird der Haltering 7 aus
der in 4a und 4b dargestellten Nulllage
nach rechts oder links verdreht, so schwenkt das Schwerkraftpendel 18 und damit
der Keil 8 kontinuierlich aus dem Strahlengang des Objektives 1.
Dabei ändert
sich das Verhältnis zwischen
dem sich im Strahlengang befindlichen Teil der Keilfläche 10 zur
freien Fläche 11.
Ohne den Versatz der zweiten Abbildung zur Ersten zu beeinflussen,
kann die Intensität
der zweiten Abbildung stufenlos bis hin zu Null reduziert und natürlich auch
wieder erhöht
werden. Die 4c und 4d zeigen die Lage des Schwerkraftpendels 18 bei
einer Verdrehung des Halteringes 7 gegenüber der
Nulllage um 45 bzw. 90°.
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In 5 ist
ein fünftes,
besonders für
die Großserie
geeignetes Ausführungsbeispiel
dargestellt. Gegenüber
den bisher aufgezeigten Ausführungsbeispielen
ist dieses fünfte
Ausführungsbeispiel durch
seine einfachste Bauweise mit geringsten Mitteln und Montageaufwand
besonders billig herstellbar.
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Der Objektivvorsatz 3 ist
hier reduziert auf den Außenring 6 und
den Keil 8 und wird auf das Objektiv 1 aufgesteckt.
Der Keil 8 erstreckt sich über die gesamte Pupillenöffnung 9,
wodurch im Unterschied zu den vorher betrachteten Ausführungsbeispielen mit
Keil 8 das gesamte Abbildungsstrahlenbündel durch den Keil 8 verläuft. Die
beiden Teilstrahlenbündel
werden zum einen gebildet durch die Brechung beim Austritt aus dem
Keil 8 und durch die zweifache Reflexion im Keil 8.
Beide Teilstrahlenbündel
werden hier um einen Winkelversatz zur optischen Achse abgelenkt.
Das erste Teilstrahlenbündel
wird durch Brechung um den Keilablenkwinkel σ1 = α (n – 1) und
das zweite Teilstrahlenbündel
durch Reflexion um die Spiegelwinkelablenkung σ2 =
2α abgelenkt.
Der Winkel α ist
gleich den Keilen 8 der anderen Ausführungsbeispiele ein Winkel
gegenüber
einer Senkrechten zur optischen Achse, d.h. die Eintrittsfläche des
Keiles 8 steht senkrecht auf der optischen Achse, während die
Austrittsfläche
gegenüber
dieser Senkrechten um den Winkel α geneigt
angeordnet ist.
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- 1
- Objektiv
- 2
- Aufnahmemedium
- 3
- Objektivvorsatz
- 4
- Aufnahmegerät
- 5
- Objektivfiltergewinde
- 6
- Außenring
- 7
- Haltering
- 8
- Keil
- 9
- Pupillenöffnung
- 10
- Keilfläche
- 11
- freie
Fläche
- 12
- Loch
- 13
- Bildort
des ersten Teilstrahlenbündels
- 14
- Bildort
des zweiten Teilstrahlenbündels
- 15
- Planplattenpaar
- 16
- Stellschraube
- 17
- Pendelkugellager
- 18
- Schwerkraftpendel
- φ
- Drehwinkel
- α
- Winkel
- n
- Brechzahl
- σ1
- Keilablenkwinkel
- σ2
- Spiegelwinkelablenkung