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Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung einachsig verzerrter Bilder
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung einachsig
verzerrter Bilder durch Vorbeiführung einer senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung
geschlitzten Abdeckung um unverzerrten Original und durch gleichzeitige fotografische
Aufnahme desselben durch den Schlitz hindurch m . ittels einer senkrecht
zur Schlitzrichtung bewegten Aufnahmevorrichtung.
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Die Aufgabestellung der Erzeugung einachsig verzerrter Bilder istan
sich bereits durch optische Spielzeuge und optische Reklarnegexäte bekanntgeworden.
So gibt es beispielsweise sowohl als Spielzeug wie auch als Reklamegerät Anordnungen,
bei welchen innerhalb eines mit einem oder mehreren achsparallelen Umfangsschlitzen
versehenen Rotors ein Bild angeordnet ist-, welches auf Grund der stroboskopisehen
Wirkung des Schlitzes bei umlaufendem Rotor von allen Seiten her sichtbar ist. Dabei
ist von Nachteil, daß das sich auf diese Weise von allen Seiten des Rotors her darstellende
Bild auf der inneren Um -fangsfläche eines Zylinders angeordnet ist und infolgedessen
-in zylindrischer Verzerrung erscheint. Um eine solche Verzerrung zu vermeiden,
ist bereits die Verwendung einachsig verzerrter Reproduktionsbilder bei derartigen
Geräten vorgeschlagen worden. Gegenstand eines älteren Patents ist auch bereits
ein Verfahren -zur Herstellung derartiger einachsig verzerrter Reproduktionsbilder,
gemäß welchem -die einachsige Verzerrung auf -fotome#hanischem Wege bewirkt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens wurde auch schon der Vorschlag
gemacht, das Originalbild hinter einem Schlitz einer Zylinderfläche konkav zum Schlitz
aufzustellen und auszuleuchten und sodann mit einem optischen System unter Bewegung
dieses Systems senkrecht zur Schlitzlängsachse und unter Einhaltung eines gleichbleibenden
Abstandes des Systems vom Schlitz dieses Bild fortschreitend fotografisch aufzunehmen.
Im Rahmen dieses Vorschlags wurde auch -bereits die Alternative -erwähnt, eine geschlitzte
Abdeckung vor dem alusgeleuchteten Bild vorbeizuführen und die Geschwindigkeit der
Relativbewegung des Schlitzes und des optischen Systems entsprechend dem
ge-
wünschten Verkürzungsgrad in Richtung einer Koordinate zu wählen.
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Das bereits vorgeschlagene Verfahren eignet sich jedoch nur zur Herstellung
von einachsig verzerrten Bildern, deren Verzerrung einer Projektion auf eine Zylinderfläche
entspricht. Dabei wird entsprechend dem besonderen Zweck des bereits vorgeschlagenen
Verfahrens erreicht, daß die Randbereiche des einachsig verzerrten Bildes entsprechend
gestreckt werden, während die Mittelbereiche des Bildes ungefähr in gleichem Maßstab
erhalten bleiben oder gegebenenfalls verkürzt werden, so daß ein solches Bild, wenn
es auf der inneren Zylindorfläche eines Wiedergabegerätes der zu-vor erwähnten Art
aufgespannt wird, im Gebrauch eines derartigen Gerätes bei stroboskopischer Wiedergabe
dem Betrachter als normales, ebenes optisches, trotzdem von allen Seiten her sichtbares
Bild erscheint.
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Der vorliegenden Erfindung liegt eine andere Aufgabestellung zugrunde.
Bei der Herstellung -von.Hohlzellenkonstruktionen aus Teilverbund-Sehichtblechkörpern
(sogenanntes Roll-Bondverfahren) tritt, sofern die betreffenden Teilverbund-Schichtblechkörper
durch -Zusammenwalzen aufeinanderliegender Bleche gebildet -werden, die Aufgabestellung
auf, die beim Walzen in einer Achsrichtung -der Blechflä.che auftretende Blechlängun.,g
bei der Bestimmung des den Teilverbund -der Bleche bewirkenden Trennschichtmusters
derart zu -berücksichtigen, daß das fertige Werkstück hinsichtlich seiner Gesamtiabraessungen
der jeweils beabsichtigten Konstruktion möglichst raumgetreu entspricht. Ergibt
sich beispielsweise beim Zusammenwalzen der Bleche eine Längung in Achsrichtung
von 400%, so dürfen die Abmessungen des Trennschichtmusters in Walzrichtung nur
etwa ein Viertel der endgültigen Abmessung des Werkstücks ausmachen. Da sich die
Abmessungen quer zur Walzrichtung im wesentlichen nicht ver-ändem, ist es klar,
daß das ursprünglich zwischen den Blechen anzuordnende Trennschichtmuster gegenüber
seiner
ursprünglichen Form nur in einer Achsrichtung verzerrt sein muß.
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Bisher war es bei der Herstellung solcher Trennschichtenmuster üblich,
von Hand eine die endgültige Form des Musters zeigende Zeichnung herzustellen, dann
das Muster von Hand erneut in seiner verzerrten Form zu zeichnen und schließlich
das verzerrte Muster zu fotografieren, um ein Lichtbild zu bekommen, nach dem ein
Drucksieb aus Seide oder eine andere Druckschablone angefertigt werden konnte. Dieser
Vorgang bedingt kostspielige Handarbeit, wobei trotzdem bei der Anfertigung der
verzerrten Zeichnung Fehler auftreten können.
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Die Herstellung derartiger einachsig gleichförmig verzerrter Bilder
ist nach den bereits vorgeschlagenen, oben kurz dargelegten Verfahren nicht möglich.
Sie ist das Ziel der vorliegenden Erfindung. Die Erfindung besteht darin, daß zur
Erzeugung gleichförmig verzerrter ebener Bilder ein beispielsweise durch Projektion
erzeugtes unverzerrtes ebenes Bild durch den Schlitz der unmittelbar an der Bildebene
vorbeibewegten Abdeckung hindurch auf einen unmittelbar hinter der Abdeckungsebene
angeordneten, quer zur Schlitzrichtung bewegten Aufnahmestreifen aufgenommen wird,
wobei die Bewegungsgeschwindigkeiten von Schlitz und Aufnahmestreifen so gehalten
werden, daß sich ein über alle Bewegungsphasen konstantes Verhältnis dieser Geschwindigkeiten
ergibt.
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Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, nach Wunsch ,entweder ein vergrößertes
oder aber auch ein verkleinertes Bild zu erzielen, wobei das erzeugte Bild sowohl
lagerichtig als auch spiegelbildlich hergestellt werden kann.
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Diese Möglichkeiten ergeben sich je nach Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens, indem entweder die Bewegungen des Schlitzes und des Aufnahmestreifens
in entgegengesetzten Richtungen erfolgen oder indem die Bewegungen des Schlitzes
und des Aufnahmestreifens in gleicher Richtung erfolgen. Der Vergrößerungs- bzw.
Verkleinerungsgrad des nachdem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bildes
ergibt sich wiederum daraus, daß bei gleichsinniger Bewegung von Schlitz und Aufnahmestreifen
die Geschwindigkeit des Aufnahmestreifens entweder größer ist als die Geschwindigkeit
des Schlitzes, je-
doch weniger als das Doppelte der Schlitzgeschwindigkeit
beträgt, oder daß die Geschwindigkeit des Aufnahmestreifens mehr als doppelt so
groß ist als die Schlitzgeschwindigkeit.
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Die Erfindung beinhaltet weiterhin eine Vorrichtung zur Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens, welche durch einen an sich bekannten Projektor
zur Erzeugung eines Projektionsbildes, eine in der Bildebene angeordnete, an sich
bekannte, in einer Achsrichtung der Bildebene bewegbare Abdeckung mit senkrecht
zur Bewegungsrichtung angeordnetem Ouerschlitz, einen ebenfalls in der genannten
Achsrichtung bewegbaren Schlitten, auf welchem der Aufnahmestreifen derart befestigt
ist, daß seine Schichtseite ebenfalls in der Bildebene liegt, sowie ein Antriebsaggreaat
gekennzeichnet ist, mit dessen Hilfe die Bewegungen von Schlitz und Schlitten mit
dem jeweils gewünschten Relationsverhältnis sichergestellt werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsforrn der Erfindung werden Schlitz
und Schlitten von einer gemeinsamen Antriebsquelle aus über gesonderte Zwischengetriebe
angetrieben, deren übersetzungsverhältnisse der jeweils gewünschten Geschwindigkeitsrelation
entsprechen.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand sehematischerZeichnungen an
einemAusführungsbeispiel näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine teilweise schematisch gezeichnete perspektivische
Ansicht einer Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens; Fig.
2 zeigt schematisch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Verkleinern
in einer Dimension; Fig. 3 ähnelt Fig. 2, veranschaulicht jedoch die Anwendung
des erfindungsgemäßen Verfahrens bei eindiinensionaler Vergrößerung.
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Gemäß Fig. 1 umfaßt die erfindungsgemäße Vorrichtung eine als
Tisch ausgebildete Unterlage 1, die einen Schlitten 2 aufweist, welcher sich
in Richtung seiner Längsachse, d. h. gemäß Fig. 1 in Querrichtung,
bewegen läßt. In der Nähe des einen Endes der Unterlage sind zwei Lagerstützen
3 angeordnet, in denen eine Welle 4, die eine Walze oder Rolle
5
trägt, drehbar gelagert ist. Die Stützen 3 sind in der Längsrichtung
der Unterlage verstellbar und werden durch beliebige (nicht dargestellte) geeignete
Mittel in der gewünschten Lage gehalten. Ähnliche Stützen 6
am anderen Ende
des Tisches, die mit den Stützen 1
verbunden sein können, halten eine in den
Stützen drehbar gelagerte Welle 7, die eine Rolle 8 trägt.
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Auf die Rollen 5 und 8 ist eine Bahn 9 aus einem
geeigneten biegsamen undurchsichtigen Material aufgewickelt, und diese Bahn besitzt
eine Öffnung bzw. einen engen Schlitz 11. Dieser Schlitz ist vorzugs-_ weise
ziemlich eng, und seine Breite liegt in der Größenordnung von etwa 1,3 bis
etwa 0,35 mm (l/2. to l/.. of an inch); er kann sich in Querrichtung
über eine beliebige Länge erstrecken. Die Unterstützung 1 trägt einen Motor
12, der die Welle 7 über ein bei 13 angedeutetes Getriebe antreibt.
Der Motor 12 ist auf geeignete Weise so ausgebildet, daß er mit konstanter Drehzahl
arbeitet. Wenn der Motor die Rolle 8 entgegen dein Uhrzeigersinne antreibt,
wird die Bahn 9 gemäß Fig. 1 auf die Rolle 8 aufgewickelt,
während sie sich von der Rolle 5 abwickelt, so daß sich der Schlitz
11 von links nach rechts bewegt. Der Antrieb der Tischplatte 2 erfolgt von
dem Motor 12 aus über ein geeignetes Getriebe 14, um zu bewirken, daß sich die Tischplatte
gleichzeitig in der Längsrichtung bewegt, wenn die Rolle 8 angetrieben wird.
Die relativen Bewegungsgeschwindigkeiten der Tischplatte und der Bahn sowie die
Bewegungsrichtungen der Tischplatte und der Bahn lassen sich nach Wunsch einstellen
bzw. wählen.
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Auf beliebige geeignete Weise, z. B. mittels eines photographischen
Projektors oder Vergrößerungsgeräts beliebiger geeigneter Bauart (bei
16 angedeutet) wird auf die Bahn 9 ein optisches Bild 15 projiziert,
und auf dem Tisch befindet sich unter der Bahn 9 eine lichtempfindliche Platte
oder ein Film 17.
Wenn sich die Tischplatte bewegt, bewegt sich auch der Film
in der gleichen Richtung. Man erkennt, daß die Rollen 5 und 8 so angeordnet
sind, daß die Bahn 9
den lichtempfindlichen Film mit Ausnahme des von dem
Schlitz 11 frei gelassenen Ausschnitts bedeckt, und daß das optische Bild
seine Lage im Raum beibehält, obwohl sich die Bahn 9 bewegt.
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Der Schlitz 11 ist mindestens ebenso lang, wie das zu reproduzierende
Bild breit ist, so daß die Breite des Bildes auf dem Film nicht verzerrt wiedergegeben
wird.
Andererseits wird jedoch das auf den Film projizierte Bild hinsichtlich seiner Länge
verzerrt oder spiegelbildlich wiedergegeben oder beides, wobei sich diese Vorgänge
einerseits nach der relativen Bewegungsrichtung des Tisches und des Schlitzes richten,
d. h. danach, ob sich der Tisch und der Schlitz in der gleichen Richtung
oder entgegengesetzt zueinander bewegen, sowie andererseits nach den relativen Geschwindigkeiten
des Tisches und des Schlitzes.
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Wenn man die Geschwindigkeiten vektoriell betrachtet, so ist die Verzerrung
bzw. die spiegelbildliche Bildumkehrung durch folgende Gleichung gegeben:
Wenn das Vergrößerungsverhältnis eine negative Zahl ist, so bedeutet dies, daß das
Bild auf dem Film spiegelbildlich erscheint. Aus dieser Gleichung ist ersichtlich,
daß das Bild hinsichtlich seiner Größe unverändert bleibt, jedoch spiegelverkehrt
wiedergegeben wird, wenn die Filmgeschwindigkeit doppelt so groß ist wie die Schlitzgeschwindigkeit,
und wenn sich der Film in der gleichen Richtung bewegt wieder Schlitz; für diesen
Fall nimmt dann die obige Gleichung folgende Form an:
Wenn die Filmgeschwindigkeit größer ist als die Schlitzgeschwindigkeit und sich
der Film in der gleichen Richtung bewegt wie der Schlitz und wenn die Filmgeschwindigkeit
weniger als das Doppelte der Schlitzgeschwindigkeit beträgt, wird das Bild mit verringerter
Länge und spiegelbildlich wiedergegeben. In diesem Falle lautet die obige Gleichung
Wenn dagegen die Richtung der Filmbewegung derjenigen der Schlitzbewegung entgegengesetzt
ist, wird die Länge des Bildes in vergrößertem Maßstab und ohne Bildumkehr wiedergegeben,
was durch nachstehende Form obiger Gleichung ausgedrückt ist 1 - (- 3) =
4. Unter der besonderen Bedingung, daß sich der Film und der Tisch mit der gleichen
Geschwindigkeit in der gleichen Richtung bewegen, erhält man einen Satz von übereinanderliegenden
Belichtungen ohne praktischen Wert, was bei der obigen Gleichung durch den Wert
Null ausgedrückt wird.
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Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nachstehend
an Hand von Fig. 2 und 3 erläutert. In Fig. 2 stellt die Strecke A-E die
Grenzen des optischen Bildes 15 auf der Bahn 9 dar, wobei der darunterliegende
Schlitz durch das kleine Quadrat 11 angedeutet ist. Die einzelnen Teilstrecken
der Bewegung des Schlitzes sind in übertriebenem Maßstab bei B, C, D
und E angedeutet, und die entsprechenden Teilstrecken der Bewegung des Films
17 sind durch die verschiedenen Lagen des Films bei (a), (b),
(c),
(d) und (e) wiedergegeben. Es sei angenommen, die Filmgeschwindigkeit
betrage das Anderthalbfache der Schlitzgeschwindigkeit, und der Film bewege sich
ebenso wie der Schlitz von links nach rechts. Wenn sich der Schlitz zuerst bei
A befindet und der Film die Lage (a) einnimmt, wird das Bild an der Stelle
A
auf den Film bei A' projiziert. Wenn sich der Schlitz zu dem
Punkt B bewegt hat, wird sich der Film in die Lage (b) bewegt haben, und
der Teil B des op-C CD
tischen Bildes wird bei B' auf den Film projiziert.
Die Strecke A'-B' beträgt die Hälfte der Strecke A -B.
Ähnlich
wird der Schlitz in seinen Stellungen C, D
und E die entsprechenden
Teile des optischen Bildes bei C, D' und E' auf den Film projizieren.
Das vollständige Bild, das sich von A' bis E' erstreckt, besitzt nur die
halbe Länge des optischen Bildes, das von A bis E reicht, und das
Bild erscheint auf dem Film spiegelbildlich.
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Ferner erkennt man aus Fig. 2, daß das Bild spiegelverkehrt, jedoch
ohne maßstäbliche Verzerrung wiedergegeben wird, wenn die Geschwindigkeit der lichtempfindlichen
Platte doppelt so groß ist wie diejenige des Schlitzes. Mit anderen Worten, wenn
man von der Lage (a) ausgeht, so ist nach Zurücklegung der nächsten Teilstrecke
der Bewegung, wobei B' unter B liegt, die Strecke A'-B' gleich der Strecke
A -B,
und dies setzt sich von A' bis
E' fort.
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In Fig. 3 bewegen sich der Schlitz und der Film in entgegengesetzten
Richtungen, und die Filmgeschwindigkeit beträgt vektoriell negativ das Zweifache
der Schlitzgeschwindigkeit. Bei der Lage (a) wird das optische Bild bei
A durch den Schlitz bei A' auf den Film projiziert. Bei der Lage
(b) hat sich der Schlitz nach B bewegt, während sich der Film derart bewegt
hat, daß das optische Bild bei B auf den Teil B' des Films projiziert wird. Die
Strecke A'-B' ist daher doppelt so groß wie die Strecke A -B, und in entsprechender
Weise werden die entsprechenden Teile des optischen Bildes bei der Bewegung des
Schlitzes zu den Punkten C, D und E bei C, D'
und E' auf den Film projiziert. Das endgültige Bild, das von A'
bis
E' reicht, wird die doppelte Länge des optischen Bildes A-E besitzen, und
das Bild erscheint seitenrichtig.
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Es sei bemerkt, daß der lichtempfindliche Film bzw. die Platte
17 durch ein in geeigneter Weise behandeltes Drucksieb aus Seide, das zum
Drucken vorbereitet ist, ersetzt werden kann; ferner kann man die danach hergestellte
Photographie proportional auf bekannte Weise vergrößern und verkleinern, während
an der Verzerrung nichts geändert wird.
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Bei dem an Hand von Fig. 2 beschriebenen Verfahren kann man die nicht
verzerrt wiedergegebene Abmessung als die senkrecht zur Walzrichtung verlaufende
Abmessung verwenden, indem man ein in geeigneter Weise proportional verkleinertes
Bild auf dem Schirm bzw. dem Drucksieb entwirft. Dies bietet den Vorteil, daß man
das Original in einem vergrößerten Maßstab zeichnen kann, so daß sich die Fertigungsgenauigkeit
steigert.