DE2927853A1 - Vorrichtung zur herstellung von schlierenaufnahmen, insbesondere von stereoskopischen schlierenbildpaaren unter anwendung eines doppelgitterblendeverfahrens und verfahren zur herstellung der gitterblenden - Google Patents

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENTANWÄLTE ί " fc / Q ν DR. ING. E. HOFFMANN (1930-197<S) · DIPt.-ING. W.EITLE · DR.RER. NAT. K. HOFFMANN · Dl PL.-ING. W. LEHN

DIPL.-ING. K. FDCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELLASTRASSE 4 (STERNHAUS) · D-8000 MÖNCHEN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29ί19 (PATHE)

32 151 v/er

Orszägos K6*olaj- Es Gäzipari Tröszt Gäztechnikai Kutato ils Vizsgälo Allomäs, Budapest (Ungarn)

Vorrichtung zur Herstellung von Schlierenaufnahmen, insbesondere von stereoskopischen Schlierenbildpaaren unter Anwendung eines Doppelgitterblendeverfahrens und Verfahren zur Herstellung der Gitterblenden.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 bis 3, die die Beobachtung von verhältnismäßig großen Gegenständen bzw. in verhältnismäßig großen Sichtfeldern sich abspielenden Prozessen mit einem Schlierenverfahren und die Herstellung von zweidimensionalen Planaufnahmen über die erwähnten Gegenstände und Erscheinungen ermöglicht und die Möglichkeit zur Herstellung von zur dreidimensionalen Besichtigung und Auswertung geeigneten stereoskopischen Bildpaaren

809B8S/073Q

bietet. Die Erfindung bezieht sich auch auf Herstellungsverfahren für das für die Vorrichtung erforderliche Gitterblendepaar in einer einwandfreien Qualität.

Der optimale Brechnungsindex von durchsichtigen Materialien/ insbesondere Flüssigkeiten und Gasen, aber auch überkühlten Flüssigkeiten (z.B. Glas) und sonstigen durchsichtigen Feststoffen hängt wesentlich von bestimmten physikalischen Charakteristiken der Stoffe ab. In Feststoffen bestimmen die Dichte und in einem gewissen Maß das Materialgefüge, in Flüssigkeiten und Gasen bei einer homogenen Zusammensetzung die Dichte, bei einer heterogenen Zusammensetzung das Verhältnis der Komponenten usw. wesentlich den optischen Brechungsindex des Stoffes. Demzufolge haben die Änderungen der Dichte bei Feststoffen - nämlich die Änderungen der in dem Stoff vorhandenen Spannungen, die in strömenden Flüssigkeiten und Gasen von homogener Zusammensetzung durch die Änderungen in der Dichte und Temperatur oder Druck auftreten können - oder bei Flüssigkeiten und Gasen von heterogener Zusammensetzung die ungleichmäßige Verteilung der Konzentration der Komponenten oder die Änderung derselben die Veränderung des optischen Brechungsindexes bzw. eine optische Inhomogenität zur Folge.

So bietet also das Erkennen und die Prüfung der optischen Inhomogenität eine Möglichkeit zur Erkennung, Beobachtung bzw. zur Kontrolle des Materialgefüges, sowie der Änderungen der in dem Stoff (z.B. Glas) unter gewissen Einflüssen resultierenden Spannung, bei strömenden Flüssigkeiten von homogener Zusammensetzung zur Beobachtung der Änderung der Geschwindigkeits-, Temperatur-, oder Druckverteilung und bei inhomogenen Flüssigkeiten oder Gasen der Vermischung der Komponenten.

Der Nachweis und die Messung von optischen Inhomogenitäten sind mit Hilfe von interferometrischen Prüfungen möglich. Je nach dem, ob die Interferenz eines Lichtstrahls oder eines

90988B/073Q

Laserstrahls zu den Prüfungen ausgenutzt wird, wird auf den gefertigten Photoaufnahmen (eventuell auf den Hologrammen) der Bildpunkt entsprechend dem geänderten Brechungsindex verschoben (das Maß der Verschiebung kann übrigens mit Hilfe der Interferenzstreifen bestimmt werden). Die interferometrischen Prüfungen ermöglichen daher den Nachweis der Änderung des optischen Brechnungsindexes bzw. des Phänomens der optischen Inhomogenität.

Bei den mit dem Schlierenverfahren durchgeführten Prüfungen bzw. bei den mit dem genannten Verfahren hergestellten Aufnahmen entspricht die Änderung der Helligkeit des Bildpunktes der Inhomogenität, die mit Hilfe eines Densiometers zahlenmäßig gemessen werden kann. Die mit diesem Verfahren hergestellte Aufnahme macht die Änderung der optischen Inhomogenität sichtbar.

Wird von einem Gegenstand oder einem Phänomen - alle optischen Mittel weglassend - ein Schlierenbild durch ein aus parallelen Lichtstrahlen bestehendes Beleuchtungslicht gefertigt, wird die Änderung des Gradienten der optischen Inhomogenität sichtbar.

Es ist daher offensichtlich, daß unter Zuhilfenahme der Interferenzprüfung die Funktion der optischen Inhomogenität mit dem Schlierenverfahren deren erste Ableitung und durch die Herstellung eines Schlierenbildes die zweite Ableitung derselben erhalten werden kann.

Dementsprechend sind die Schlierenaufnahmen von größter Bedeutung, und zwar bei den das Erkennen gewisser Erscheinungen erzielenden Basisforschungen (z.B. bei der Prüfung von mit einem Brennvorgang zusammenhängenden Erscheinungen durch die Beobachtung der innerhalb der Flamme auftretenden Umwandlungen), bei zu praktischen Zwecken dienenden Forschungen (die von bestimmten Konstruktionselementarten auf das strömende Medium ausgeübte

909665/0730

Wirkung, Prüfung des sich ausbildenden Strömungsbildes), bei unmittelbarer Erzeugnisentwicklung (Rohrabschluß, zur Regelung dienende Armaturen, Prüfung der Gestaltung der Druckbzw. Geschwindigkeitsverteilung), bei der Qualitätskontrolle von Fertigprodukten (Nachweis der bleibenden Spannung in zu anspruchsvollen Zwecken hergestellten Glas- und Kunststoffbestandteilen).

Zur Herstellung von Schlierenaufnahmen sind zahlreiche Verfahren bekannt. In der Praxis werden meistens die nach dem Toepler-System arbeitenden Einrichtungen angewendet. Der weitverbreitete, handelsübliche Apparat "Schlierenaufnahmegerät -80" (Produkt der Fa. Zeiss) beruht ebenfalls auf diesem System.

Der Nachteil dieser Geräte liegt darin, daß die Größe des zu prüfenden Gegenstands (Phänomens) durch den Durchmesser des Parallellichtbündels (parallel-gebündelten Lichtes) begrenzt ist.

Mit Hinsicht darauf, daß der Durchmesser des Lichtbündels von dem Durchmesser der verwendeten Sammellinse oder des konkaven Spiegels (Kugelhohlspiegel oder Parabelspiegel) abhängt, und die Produktionskosten bei diesen Erzeugnissen im allgemeinen der dritten Potenz des Durchmessers entsprechend zunehmen, sind die Baukosten eines Gerätes zur Erzeugung eines Lichtbündels mit einem Durchmesser > 80-100 mm äußerst hoch.

Es soll hier bemerkt werden, daß zur Herstellung der bisher bekannt gewordenen stereoskopischen Schlierenbildpaare Geräte mit einem doppelten Toepler'schen-System verwendet wurden, deren parallelgebündelten Lichtstrahlen sich innerhalb des Prüfungsbereichs kreuzen. Das Bildpaar wird dabei also eigentlich mit zwei voneinander unabhängigen Geräten aufgenommen.

• -

Die Herstellung von Schlierenaufnahmen unter Anwendung des Doppelgitterblendeverfahrens ist an sich bekannt. Mit Hinsicht

90Ö88B/073Q

- 10 -

darauf, daß die Produktionskosten der Gitterblenden und die gestellten Qualitätsforderungen - verglichen mit den in den Toepler-Geräten vorhandenen Linsen bzw. Spiegeln - bedeutend geringer sind, kann in diesem Fall die Größe des Prüfungsraumes verhältnismäßig leicht erweitert werden. Hier ist jedoch eine Beleuchtung mit gestreutem Licht anzuwenden, wodurch die Intensität der Beleuchtung in großem Maße herabgesetzt wird. Deshalb kann die beim Photographieren von sich schnell ändernden Erscheinungen erforderliche, verhältnismäßig kurze Belichtungszeit von min.1/50, aber eher 1/100, 1/250 Sek. nur mit Schwierigkeiten erreicht werden. Dabei ist bisher kein Verfahren bekannt, mit dem die Gitterblenden in entsprechender Qualität und verhältnismäßig leicht hergestellt werden können. Deshalb ist die Anwendung dieses Verfahrens durch das Fehlen einer geeigneten Vorrichtung und Technologie derzeit beschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Mangel zu beheben. Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Erfindung gelöst.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung mit Gitterblenden, die zur Herstellung von einfachen Schlierenaufnahmen oder stereoskopischen Schlierenbildpaaren unter gleichzeitiger Sicherstellung eines verhältnismäßig großen (theoretisch unbegrenzt großen) Prüfungssichtfeldes geeignet ist, und bei der eine die erforderliche kürzere Belichtungszeit sicherstellende Beleuchtung realisiert ist. Die Erfindung bezieht sich darüber hinaus auf ein Verfahren zur einfachen Herstellung der erforderlichen Gitterblenden in einer entsprechenden Qualität.

Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung Wird anhand der belügenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 die theoretischen Grundlagen der Herstellung der Schlierenaufnahme unter Anwendung einer Doppelgitterblende sowie die theoretische Anordnung der Vorrichtung in schematischerjjDöiratßUjUng;

- 11 -

2827853

Fig. 2 die lichtsperrende Wirkung der beiden Gitterblenden;

Fig. 3 den bei einer optischen Inhomogenität entstehenden Strahlgang;

Fig. 4 den bei der Verschiebung der hinteren Gitterblende entstehenden Strahlgang;

Fig. 5 die Gestaltung" der vorderen Gitterblende und die zwei möglichen Ausführungsformen der Belichtungseinrichtung in einer schematischen Darstellung;

Fig. 6 die bauliche Anordnung der für die Aufnahmen anwendbaren Kamera;

Fig. 7 den zu stereoskopischen Aufnahmen geeigneten Apparat mit einem Deltoidprisma und mit einer aufschließbaren ersten Gitterblende in einer schematischen Darstellung;

Fig. 8 das bei der vorherigen Lösung angewendete Deltoidprisma in einer 30 bis 60°-Perspektive ] punkten und der optischen Achse;

in einer 30 bis 60°-Perspektive mit den Perspektiv-

Fig. 9 die Anordnung des Apparates mit Prisma und Spiegel zu stereoskopischen Aufnahmen in einer schematischen Darstellung, und

Fig. 10 das bei der vorherigen Lösung verwendete Keilprisma in einer 30-60°-^Perspekt
und der optischen Achse.

in einer 3O-6O°-Perspektive mit den Perspektivpunkten

Der wesentliche Bestandteil der Vorrichtung (sh. Fig. 1) ist eine aus durchsichtigem oder transparentem Material gefertigte, mit einem gleichmäßigen Licht beleuchtete vordere Gitterblende 1, die zweckmäßig aus durchsichtigem oder mattiertem Glas

909885/0730

-12 -

hergestellt ist und in einer Richtung, zweckmäßigerweise in der vertikalen, mit durchsichtigen (transparenten) und lichtdichten Streifen versehen ist. In einer Entfernung t ist eine Kamera 2 angeordnet, deren Objektiv 3 das scharfe Bild der ersten Gitterblende in der Bildebene 4 abbildet. Wenn innerhalb der Entfernung t - in der Figur beispielsweise in einer Entfernung t/2 - ein Gegenstand 6 aufgestellt wird, wird dessen Bild 6¹ hinter der Bildeebene 4 in der Bildeebene 7 in einer gegenüber der optischen Achse 9 gedrehten Stellung abgebildet.

Für die Objektweite t/2, gemessen zwischen der Objekt- bzw. Dingebene 8 des Gegenstands 6 und der Hauptebene 5 des Objektivs 3, und für den Bildabstand k¹ zwischen der Bildebene 7 des Bildes 6¹ des Gegenstands 6 und der Hauptebene 5 des Objektivs 3, des weiteren für die Objektivweite t zwischen der Ebene der ersten Gitterblende 1 und der Hauptebene 5 des Objektivs 3, sowie für den Bildabstand k zwischen der Bildebene 4 der ersten Gitterblende 1 und der Hauptebene 5 des Objektivs 3 ist der bekannte Zusammenhang

1+1=1

t k f

maßgebend. Soll der Fokalabstand des Objektivs gegenüber der Objektweite t lange sein (z.B. bei einer strukturellen Länge von 1,8 - 4,0 m 250 - 300 mm betragen), liegt der Abstand zwischen den Bildebenen 4 und 7 in der Zentimetergrößenordnung und bewegt sich im Bereich zwischen 3,2 und 6,0 cm.

Wird jetzt in die Bildebene 4 eine zweite, hintere Gitterblende 12 eingesetzt, deren Teilung der Teilung des von dem Objektiv 3 über die erste Gitterblende 1 erz'eugten Bildes entspricht, die jedoch mit einer entgegengesetzten Streifenanordnung derart versehen ist, daß an den Stellen, an denen die vordere

909885/073-0

- 13 -

2327853

Gitterblende 1 das Licht durchläßt, die hintere Gitterblende 12 mit einem lichtdichten Streifen ausgestaltet ist, gelangt das Licht nicht hinter die Objektebene 4, so daß das Bild 6¹ in der Bildebene 7 nicht abgebildet wird.

In Fig. 2 ist der Strahlgang illustriert. Die von dem Beleuchtungsraum 10 ankommenden Lichtstrahlen durchqueren nur die durchsichtigen (transparenten) Streifen der vorderen Gitterblende 1. An der Stelle des von dem mit seiner Hauptebene 5 dargestellten Objektiv erzeugten Bildes ist jedoch die hintere Gitterblende 12 derart angeordnet, daß die Lichtstrahlen 13 auf die lichtdichten Streifen 14 fallen, wodurch der Bildraum 11 kein Licht erhält.

Die oben erwähnten Bedingungen gelten nur dann, wenn die Lichtstrahlen ein optisch homogenes Medium durchqueren und die hintere Gitterblende 12 die beschriebenen Forderungen erfüllt.

In dem in der Fig. 3 veranschaulichten Fall, in dem auf dem Gegenstand ein optisch inhomogener Punkt 15 vorhanden ist, ändert sich die Situation. In dieser Figur ist auch der Fokus 5¹ des mit seiner Hauptebene 5 dargestellten Objektivs 3 dargestellt, wobei das Bilder der vorderen Gitterblende 1 in der Bildebene 4 der hinteren Gitterblende 12 mit Hilfe der Konstruktionsmethode der geometrischen Optik erzeugt wird, indem die hintere Gitterblende 12 die oben erwähnten Bedingungen erfüllt. Aus der Anordnung ist ersichtlich, daß das dem unteren Punkt des Gegenstands 6 entsprechende Bild 6" in der Bildebene nicht Zustandekommen kann. Der den auf dem Gegenstand 6 vorhandenen Inhomogenitätspunkt 15 durchquerende Lichtstrahl 16 ändert infolge des abweichenden Brechungsindexes seine Richtung, wobei der Lichtstrahl von dem mit der Hauptebene dargestellten Objektiv derart abgebildet wird, daß dessen Bild in der Bildebene 7 in dem Bildpunkt 17 erscheint.

909885/0730

■ - 14 -

In dem in Fig. 4 dargestellten Fall dagegen, in dem die hintere Gitterblende 12 - die übrigens die oben beschriebenen Forderungen erfüllt - gegenüber dem von dem mit der Hauptebene 5 dargestellten Objektiv erzeugten Bild 12' senkrecht zur Richtung der Streifen, um einen geringen. Weg, nämlich um den Verschiebeweg 19 verschoben wird, können die Lichtstrahlen 18 in den Bildraum 11 eindringen.

Mit Hinsicht darauf, daß der Abstand zwischen den Bildebenen 4 und 7 bedeutend ist und vorausgesetzt, daß die Streifen der vorderen Gitterblende 1 nicht zu breit sind, wird das entstehende Bild nicht vollkommen dunkel sein, sondern es erhält einen gleichmäßig grauen Ton, dessen Helligkeit von der Größe des Verschiebewegs 19 abhängt.

Aufgrund der geschilderten Gegebenheiten ist es zweckmäßig, die erste Gitterblende 1 der Vorrichtung mit einer Beleuchtungseinrichtung zusammenzubauen. Die Anordnung ist in Fig. 5 a im Schnitt dargestellt. In dem Gehäuse*20 ist auf dessen Vorderseite eine durchsichtige oder transparente Platte 23, die zweckmäßig aus Glas hergestellt ist, angeordnet, die mit lichtdichten Streifen 24 versehen ist. Parallel zu der erwähnten Platte ist eine lichtrückstrahlende Platte 22 angeordnet, die zweckmäßig eine mattierte Fläche aufweist und hinter welcher der Montageraum 21 ausgebildet ist. Auf der liehtruckstrahlenden Platte sind die Beleuchtungskörper angeordnet. Diese können Glühlampen sein. In diesem Fall kann die in Fig. 5 b ersichtliche Matrix zweckmäßig sein. Dem Charakter der zu fertigenden Aufnahmen entsprechend können herkömmliche Glühlampen verwendet werden, aber auch photographische Hochleistungs-Glühlampen (Tungsraphot, Nitraphot usw.) sind bestens geeignet. In diesem Fall ist es zweckmäßig, zu deren Einstellung die an sich bekannte Sparschaltung zu verwenden» Die in Fig. 5 c dargestellte Anordnung ermöglicht eine erweiterte Skale der durchführbaren Aufnahmen. Hier können anstatt oder neben der aus den Glühbirnen

909885/0730

- 15 -

ausgestalteten Matrix Röhrenlampen 26 angewendet werden. Werden Röhrenlampen zusammen mit der aus den Glühbirnen 25 ausgestalteten Matrix verwendet, können mit Glühlampen niedrigerer Leistung Einstellbeleuchtungen durchgeführt werden. Als Röhrenlampen 26 können solche mit Halogenfüllung eingesetzt werden. Es sind aber auch gerade Blitzlichtröhren zweckdienlich. In dem letzten Fall ist die Blitz-Einrichtung/ die die Blitzlichtröhren mit Strom versorgt und die Synchronzündung durchführt, unbedingt in dem Montageraum 21 anzuordnen.

Durch die Kombination der erwähnten Möglichkeiten können dem Charakter der herzustellenden Aufnahmen entsprechend solche Beleuchtungskörper verwendet werden, die

zusammen mit der aus Glühbirnen bestehenden Matrix ausgestaltet zur Erzeugung der notwendigen Beleuchtungsstärke geeignet sind,

- durch die Anwendung einer aus Glühbirnen (von niedriger Leistung) bestehenden Matrix und Halogen-Röhrenlampen zur Lieferung einer Einstellbeleuchtung und dementsprechend eines starken Beleuchtungslichtes geeignet sind,

durch die Anwendung einer aus Glühbirnen von höherer Leistung bestehenden Matrix und Halogen-Röhrenlampen zur Erzeugung von Beleuchtungsarten von verschiedenen Stärken geeignet sind, und die

des weiteren durch die Anwendung einer aus Glühlampen von hoher Leistung bestehenden Matrix und Blitzlichtröhren zwei Beleuchtungsarten zulassen, nämlich ein konstantes Beleuchtungslicht und ein Blink-licht.

Die Stehbildkamera der Vorrichtung kann beispielsweise gemäß Fig. 6 ausgebildet sein. Danach„ist in einem Objektivhalter

90 9 88b/0 7TG

- 16 -

ORIGINAL INSPECTED

eines Kameragehäuses 27 ein Objektiv angeordnet, dessen Fokallänge zweckmäßig 250 - 300 mm beträgt und dessen Lichtstärke mindestens 1:4,5, zweckmäßig 1:4,0 oder 1:3,5 ist, aber auch höher sein kann. Mit Hinsicht darauf, daß in derartigen Objektiven keine Verschlußvorrichtung eingebaut ist und die Anwendung eines Schlitzverschlusses zur schwer kontrollierbaren Verzerrung der Meßergebnisse führen könnte, ist die Verschlußeinheit 30 vor dem Objektiv angeordnet und bildet eine selbständige Einheit.

Im Bereich der durch die konstruktive Länge der Vorrichtung und die Fokallänge des Objektivs bestimmten Bildweite k (siehe Fig. 1) ist ein in Richtung der optischen Achse beweglicher, mit einem an sich bekannten Bewegungsmechanismus versehener Schlitten 31 angeordnet, auf dem ein mit einem an sich bekannten Bewegungsmechanismus versehener, senkrecht zur optischen Achse bewegbarer Schlitten 32 angeordnet ist. Der Schlitten 32 trägt eine Glasplatte 33, die wiederum die hintere Gitterblende 12 trägt.

Im Bereich der durch die Konstruktionslänge der Vorrichtung und die Fokallänge bestimmten Bildweite k' (Fig. 1) ist ferner ein mit einem an sich bekannten Bewegungsmechanismus versehener, in Richtung der optischen Achse bewegbarer Schlitten 34 angeordnet, in dessen Tragwerk eine eine mattierte Glasscheibe und/oder eine ein photographisches Negativ 36 enthaltende, mit einem Plattenschutz 37 versehene Kassette 35 einsetzbar ist. Diese Anordnung ist bei Plattenkameras an sich bekannt.

Die zur Erzeugung von Paaren von stereoskopischen Aufnahmen geeignete Vorrichtung kann auf zwei Arten ausgebildet sein.

Die eine Ausführungsform ist in der Fig. 7 dargestellt. Danach ist ein der in den Fig. 5a bis 5c veranschaulichter Beleuchtungskörper in der Weise ausgebildet, daß die die Vorderplatte des Gehäuses 20 darstellende und als vordere Gitterblende 1

909885/0730

- 17 -

dienende Glasplatte aus zwei Teilen zusammengefügt ist, wobei die beiden Teile um ein nicht dargestelltes Scharnier nach Art einer Tür bis zu einer Winkellage von 20 - 30° geöffent werden können. An den Seitenflächen und an der oberen Fläche der Teils angebrachte, nicht dargestellte Platten verhindern ein Austreten des Lichtes aus der ersten Gitterblende 1.

Die Kamera 27, die Verschlußeinheit 30 und der Gegenstand 6 werden entsprechend den vorherigen Erläuterungen angeordnet. Vor dem Objektiv und der Verschlußeinheit wird ein Deltoidprisma 38 derart angeordnet, daß dessen Mittellinie mit der optischen Achse zusammenfällt. Aus dem Strahlgang ist ersichtlich, daß infolge der Refraktion des Deltoidprismas die vom Gegenstand 6 kommenden Lichtstrahlen ein Doppelbild erzeugen und auf der lichtempfindlichen Platte der Kamera 27 ein aus zwei stereoskopischen Bildern bestehendes Bildpaar mit einem durch die Abmessungen des Deltoidprismas bestimmten Fundamentalabstand hergestellt wird, wobei die hier nicht dargestellte, hintere Gitterblende 12 die bereits früher beschriebene Wirkung erzeugt.

Das Deltoidprisma 38 ist in Fig. 8—unter Angabe der Perspektivpunkte - perspektivisch dargestellt.

Die in Fig. 9 dargestellte Vorrichtung ist zur Herstellung von Paaren von stereoskopischen Aufnahmen geeignet, wobei im Interesse der Erhöhung der stereöskopisehen Wirkung ein bedeutend größerer Fundamentalabstand gewählt worden ist. Während bei der Anordnung nach Fig. 1 der Gegenstand 6 in der Hälfte des Abstandes zwischen der Hauptebene 5 des Objektivs 3 der Kamera 27 angeordnet ist, ist bei der Fig. 9 der genannte Abstand in einem Verhältnis von 1/3 zu 2/3 geteilt. Vor dem Objektiv der Kamera 27 ist in der optischen Achse 9 ein doppeltes Keilprisma 39 angeordnet, dessen Brechwinkel in diesem Beispiel 45° beträgt. In der Richtung des von dem doppelten

90988B/073Q

- 18 -

Keilprisma 39 gebrochenen Strahles sind Spiegel 41 und 41' mit einer spiegelnden Oberfläche an nicht dargestellten, um Gelenkspunkte 40 und 40' verschwenkbare Halter angeordnet. An den Spiegeln bzw. den nicht dargestellten Haltern sind Zwischenstücke 43 angeschlossen, die um die Gelenkspunkte

42 und 42' verschwenkt und auf dem Spiegelhalter in Richtung der Spiegelebene verschoben werden können. Die Zwischenstücke

43 sind mit Schraubengewinden versehen und mit einer Schraubenspindel 44 verbunden. Die Schraubenspindel 44 ist in einem Halter 45 verschwenkbar, jedoch gegen axiale Verschiebung gesichert, wobei der Halter 45 an beiden Seiten mit je einem einander entgegengesetzten Gewinde ausgestaltet ist. Das Schraubengewinde weist zweckmäßig eine geringe Gewindesteigung auf. An dem einen Ende der Schraubenspindel 44 ist ein Stellrad 46 angeordnet.

Das zur Anwendung kommende doppelte Keilprisma 39 ist in Fig. 10 - von der Seite des Gegenstandes her betrachtet und unter Angabe der Perspektivenpunkte -" perspektivisch dargestellt.

Bei der oben beschriebenen Lösung sind hinsichtlich der vorderen Gitterblende 1 und der hinteren Gitterblende 12 spezielle qualitative Forderungen zu erfüllen. Bei der vorderen Gitterblende 1 müssen die lichtdichten Streifen vollkommen lichtundurchlässig und die lichtdurchlässigen Streifen von störenden Flecken vollkommen frei sein, wobei die zulässige Toleranz bezüglich der Streifenbreite und des gegenseitigen Abstands äußerst gering ist.Des weiteren hängt die Auflösungsfähigkeit der Schlierenaufnahme sehr von der Breite der Streifen ab, wodurch deren Bestimmung und genaue Herstellung die technischen Möglichkeiten überschreitende Ansprüche mit sich bringen. Die hintere Gitterblende 12 muß mit größter Genauigkeit dem von dem Objektiv von der vorderen Gitterblende 1 aufgezeichneten

909886/0730

- 19 -

Bild entsprechen, wobei die an die Lichtundurchlässigkeit der Streifen gestellten Forderungen kaum niedriger sind als bei der vorderen Gitterblende 1.

Versuche haben bestätigt, daß die Herstellung der vorderen Gitterblende 1 weder durch Aufzeichnen noch durch die Anwendung von drucktechnischen Methoden auf einer durchsichtigen oder transparenten Folie erfolgreich durchgeführt werden kann. Deshalb werden die lichtdichten Streifen der vorderen Gitterblende 1 in der auf die durchsichtige oder transparente Tragplatte aufgeklebten Metallfolie derart erzeugt, daß die Teilungslinien unter Zuhilfenahme einer in einen digitalgesteuerten Koordinator (digital-analogen Zeichenkonverter) anstelle des Zeichenmittels eingesetzten Schneidkante ausgeschnitten werden, wonach im Bereich der lichtdurchlässigen Streifen die Folie von der durchsichtigen oder transparenten Tragplatte 23 entfernt wird. Auf diese Weise ist es möglich, eine die frührer beschriebenen Forderungen optimal erfüllende Gitterblende herstellen zu können. -

Zur Herstellung der hinteren Gitterblende 12 wird ein anderes Verfahren angewendet. In die in der Fig. 6 dargesellten Kamera wird - nach erfolgter genauer Einstellung - anstelle der Glasplatte 23 eine (drucktechnische) Photoplatte mit einer Gradation von hohem Gammawert eingesetzt und das optisch hergestellte Bild der vorderen Gitterblende 1 auf die Platte photographiert. Die Platte wird nachher in einem mit hohem Gammawert arbeitenden Nagativentwickler derart entwickelt, daß die normale Entwicklungszeit in gewissem Umfang überschritten wird. Das entstandene fertige Negativ wird nach dem Fixieren in einem selektiven Abschwächer (z.B. Farmer-Abschwächer) behandelt, der insbesondere zur Entschleierung des Bildes der hellen Streifen dient. Nach dem Härten und Waschen wird die Glasplatte bei einer niedrigen Temperatur getrocknet. Die derart behandelte Platte ist zur Erfüllung aller Funktionen der hinteren Gitterblende 12 geeignet.

V 909885/0730

- 20 -

Mit der mit den mit Hilfe der beschriebenen Technologie hergestellten vorderen und hinteren Gitterblenden versehenen Vorrichtung können auch direkte Prüfungen vorgenommen werden. Der vorhergehenden Erläuterung entsprechend wird zwischen der vorderen Gitterblende 1 und der Kamera 27 der Ort des zu prüfenden Gegenstands bestimmt. Der Gegenstand wird jedoch noch nicht eingebracht. Die Kassette 35 wird aus der Kamera 27 herausgeschoben, die Beleuchtung für die vordere Gitterblende 1 eingeschaltet und durch ein axiales Einstellen des Schlittens 31 der auf der Glasplatte 33 vorhandenen vorderen Gitterblende 1 wird das scharfe Bild der vorderen Gitterblende 1 auf der hinteren Gitterblende 12 erzeugt. Das kann dann erreicht werden, wenn das Bildfeld vollkommen dunkel ist. Darauffolgend wird der Gegenstand auf den vorher gewählten Ort gesetzt und durch ein axiales Verschieben des Schlittens 34 das scharfe Bild des Gegenstands 6 auf dem anstelle der Kassette 35 in das Tragwerk eingesetzten Mattglas eingestellt. Die Einstellung kann entweder so vorgenommen werden, daß die hintere Gitterblende 12, ohne das" Tragwerk verschieben zu müssen, von ihrem Platz herausgehoben wird, oder derart, daß die hintere Gitterblende 12 durch ein Bewegen des Schlittens 32 von einem Streifen der vorderen Gitterblende 1 um einen dem auf die hintere Gitterblende 12 projizierten Bild entsprechenden Abstand senkrecht zu der optischen Achse verschoben wird (in diesem Fall wird das Maß des in der Fig. 4 dargestellten Verschiebewegs 19 mit der Breite eines Streifens der hinteren Gitterblende 12 gleich sein). Die Einstellung kann auch derart durchgeführt werden, daß zur Einstellung der Gegenstand 6 mit einer äußeren Lichtquelle beleuchtet wird. Nach erfolgter Einstellung wird die hintere Gitterblende 12 in ihre ursprüngliche Stellung zurückgebracht, wonach auf dem Mattglas das die Änderung der in dem Gegenstand 6 vorhandenen optischen Inhomogenitäten anzeigende Bild erscheint. Das auf das matte Glas projizierte Bild kann vor einem dunklen

909885/0730

Hintergrund - selbstverständlich bei einem umgekehrten Bildstand - gründlich überprüft werden (die untere und obere Hälfte des Bildes, wie auch die rechte und linke Seite sind gleicherweise vertauscht).

Wird jetzt die Kassette 35 anstelle des Mattglases eingesetzt und ein photographisches Negativ eingelegt/ kann mit Hilfe der Verschlußeinheit 30 eine Photoaufnahme gefertigt werden.

Versuche haben bewiesen, daß bei der überprüfung des Bilds ein dunkles Sehfeld recht selten das günstigste Resultat ergibt. In diesem Fall wird die hintere Gitterblende durch ein Bewegen des Schlittens 32 um ein geringes Maß verschoben, nämlich so weit, daß der in Fig. 4 dargestellte Verschiebeweg 19 um die Breite der Streifen der hinteren Gitterblende 12 kleiner ist, wodurch das Sichtfeld geringfügig heller wird und eine graue Tönung erhält.

Wenn die in Fig. 5 c dargestellte Beleuchtungsvorrichtung verwendet wird und als Röhrenlampen 26 Blitzlichtröhren eingebaut sind, können bei dem Licht der aus den Glühbirnen 25 bestehenden Matrix als Einstellicht Blitzaufnahmen gemacht werden, wodurch einerseits infolge der äußerst kurzen Blitzzeit (1/10 000 1/100 000 see) über die sich rasch ändernden Erscheinungen eindeutig auswertbare, von durch Verschiebung hervorgerufener Unscharfe freie Aufnahmen gefertigt werden können, und andererseits Negative von niedrigerer Lichtempfindlichkeit und besserer Auflösungsfähigkeit anwendbar sind.

Die in Fig. 7 dargestellte Vorrichtung kann nach Entfernung des Prismas 38 und in einem geschlossenen Zustand der vorderen Gitterblende 1 als Mono-Prüf- und Photoapparat in der oben beschriebenen Weise angewendet werden. Wenn das Prisma eingefügt wird, ist die oben beschriebene Einstellung beim Vorhandensein des Prismas durchzuführen, wodurch auf der Platte zwei Bilder erhalten werden, die ein stereoskopisches Bildpaar bilden«

909885/0730

- 22 -

Bei der in Fig. 9 dargestellten Vorrichtung kann das Prisma 39 gleichfalls entfernt werden. In diesem Fall kann die Vorrichtung als Mono-Prüf- und Photoapparat - wie oben beschrieben - verwendet werden. Wenn das Prisma eingesetzt wird, wird das Bild des Gegenstands unter Zuhilfenahme des Stellrads 46 eingestellt, wobei auf dem mattierten Einstellglas die Gestaltung des stereoskopischen Bildpaars und die gegenseitige Lage der beiden Bilder des Gegenstands 6 kontrolliert werden kann.

Die auf der oben beschriebenen Weise hergestellten Schlierenbilder und Bildpaare sind mit den mit Hilfe der Toepler-Vorrichtungen aufgenommenen Bildern und Bildpaaren gleichwertig. Gleichzeitig kann aber die Größe der zu prüfenden Gegenstände vielmals größer sein als die der mit den Toepler¹ sehen Vorrichtungen prüfbaren Gegenstände, während die Baukosten der Vorrichtung wesentlich geringer sind als die für die Toepler'sehen Vorrichtungen.

90988S/073Ö

Leerseite

Claims (8)

HOFFMANN · EITIJB <& PARTNER OR. ING. E. HOFFMANN [1930-197(5} · DlPL-ING.W.EITLE -DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPU-INGT. W. LEHM DIPU-ING. K. FOCHSlE - DR. RER. NAT. B. HANSEN ARABELlASTRASSE 4 {STERNHAUS) · D-SOOO MÖNCHEN 81 · TELEFON (089) 911087 · TELEX 05-29619 (PATHEJ 32 151 v/er Orszägos KÖolaj- fis Gäzipari Tröszt Gäztechnikai Kutatb fls Vizsgälo Allomäs, Budapest (Ungarn) Vorrichtung zur Herstellung von Schlierenaufnahmen, insbesondere von stereoskopischen Schlierenbildpaaren unter Anwendung eines Doppelgitterblendeverfahrens und Verfahren zur Herstellung der Gitterblenden P at en tans prü ehe

1. Vorrichtung zur Herstellung von Schlierenaufnahmen unter Verwendung eines Doppelgitterblendeverfahrens, die eine an einer durchsichtigen oder transparenten Platte angeordnete, aus in gleicher Breite ausgestalteten Streifen bestehende vordere Gitterblende und eine Stehbildkamera aufweist, deren optische Achse senkrecht zu der Blende ausgerichtet ist, desveiteren eine in dem der Objektweite der vorderen Gitterblende entsprechenden Bildabstand angeordnete, aus lichtdurchlässigen und lichtdichten Streifen bestehende hintere Gitterblende vorgesehen ist, bei der die Breite der Streifen dem optischen Bild der ersten Gitterblende entspricht, die Streifen aber gegenüber dem erwähnten optischen Bild eine entgegengesetzte Anordnung aufweisen, dadurch gekennzeichnet , daß die vordere Gitterblende (1) als Vorderplatte eines mit einer reflektierenden Platte (22) und einer darauf

009806/0730

ORIGINAL INSPECTED

2527853

montierten Beleuchtungseinrichtung versehenen Gehäuses (20) ausgebildet ist, und in der Kamera (27) ein in Richtung der optischen Achse verschiebbarer, mit einem Bewegungsmechanismus ausgerüsteter Schlitten (31) vorgesehen ist, auf welchem ein senkrecht zu der optischen Achse (9) bewegbarer, mit einem Bewegungsmechanismus versehener weiterer Schlitten (32) angeordnet ist, der die die hintere Gitterblende (12) tragende Glasplatte (3) trägt, die Kammern (27) des weiteren einen eine zur Aufnahme eines photographischen Negativs (36) geeignete Kassette (35) bzw.einen anstelle der Kassette einsetzbares Mattglas tragenden Schlitten (34) aufweist, der in Richtung der optischen Achse bewegbar und hierfür mit einem Bewegungsmechanismus ausgestattet ist.

2. Vorrichtung zur Herstellung von Schlierenaufnahmen unter Verwendung eines Doppelgitterblendeverfahrens, die eine an einer durchsichtigen oder transparenten Platte angeordnete, aus in gleicher Breite ausgestalteten Streifen bestehende vordere Gitterblende und eine Stehbildkamera aufweist, deren optische Achse senkrecht zu der Blende ausgerichtet ist, des weiteren eine in dem der Objektweite der vorderen Gitterblende entsprechenden Bildabstand angeordnete, aus lichtdurchlässigen und lichtdichten Streifen bestehende hintere Gitterblende vorgesehen ist, bei der die Breite der Streifen dem optischen Bild der ersten Gitterblende entspricht, die Streifen aber gegenüber dem erwähnten optischen Bild eine entgegengesetzte Anordnung aufweisen, dadurch gekennzeichnet , daß die vordere Gitterblende (1) mit einer reflektierenden Platte (22) versehen ist, das darauf montierte, mit einer Beleuchtungseinrichtung versehene Gehäuse (20) um in Richtung der optischen Achse angeordnete Scharniere türartig schwenkbar und als eine unten und oben mit flachen, an der Seite mit gebogenen lichtundurchlässigen Platten versehene, doppelte Vorderplatte ausgestaltet ist, in der Kamera (27) ein in Richtung der optischen Achse verschiebbarer, mit einem

909885/0730

- 3 ORIGINAL INSPECTED

2527853

Bewegungsmechanxsmus versehener Schlitten (31) vorhanden ist, auf welchem senkrecht zur optischen Achse (9) ein bewegbarer, mit einem Bewegungsmechanismus versehener Schlitten (32) angeordnet ist, der die die hintere Gitterblende (12) tragende Glasplatte (33) hält,.des weiteren in der Kamera (27) ein eine zur Aufnahme eines photographischen Negativs (36) geeignete Kassette (35) bzw. ein anstelle der Kassette einsetzbares Mattglas tragender Schlitten (34) angeordnet ist, der in Richtung der optischen Achse bewegbar und hierfür mit einem Bewegungsmechanismus ausgestattet, ist, und schließlich in der optischen Achse (9) vor dem Objektiv ein gegebenenfalls entfernbares Deltoidprisma (38) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung zur Herstellung von Schlierenaufnahmen unter Verwendung eines Doppelgitterblendeverfahrens, die eine an einer durchsichtigen oder transparenten Platte angeordnete, aus in gleicher Breite ausgestalteten Streifen bestehende vordere Gitterblende und eine Stehbildkamera aufweist, deren optische Achse senkrecht zu der Blende ausgerichtet ist, des weiteren eine in dem der Objektweite der vorderen Gitterblende entsprechenden Bildabstand angeordnete, aus lichtdurchlässigen und lichtdichten Streifen bestehende hintere Gitterblende vorgesehen ist, bei der die Breite der Streifen dem optischen Bild der ersten Gitterblende entspricht, die Streifen aber gegenüber dem erwähnten optischen Bild eine entgegengesetzte Anordnung aufweisen, dadurch g e k en η ζ e i c h η e t , daß die vordere Gitterblende (1) als Vorderplatte eines mit einer reflektierenden Platte (22) und einer darauf montierten Beleuchtungseinrichtung versehenen Gehäuses (2O) ausgebildet ist und in der Kamera (27) ein in Richtung der optischen Achse (9) verschiebbarer, mit einem Bewegungsmechanismus versehener Schlitten (31) vorhanden ist, auf welchem ein senkrecht zur optischen Achse (9) bewegbarer, mit einem Bewegungsmechanxsmus versehener Schlitten (32) angeordnet ist, der die die hintere Gitterblende (12) tragende Glasplatte (33) hält,des weiteren

BÖ988B/O730

ORIGIhSALlNSPECTED

in der Kamera (27) ein eine zur Aufnahme eines photographischen Negativs (36) geeignete Kassette (35) bzw. ein anstelle der Kassette einsetzbares Mattglas tragender Schlitten (34) angeordnet ist, der in Richtung der optischen Achse bewegbar und hierfür mit einem Bewegungsmechanismus ausgestattet ist, des weiteren ein in der optischen Achse (9) angeordnetes, gegebenenfalls entfernbares doppeltes Keilprisma (39) und zwei zweckmäßigerweise an der Oberfläche spiegelnde, auf um Gelenkpunkte (40, 40') verschwenkbare Spiegelhalter angeordnete Spiegel (41, 41') vorgesehen sind, weiterhin an den Spiegelhaltern verschiebbare und mit Gelenkpunkte (42, 42") verbundene Zwischenstücke (43) angeordnet sind, und schließlich eine in einem auf den Zwischenstücken (43) ausgestalteten Muttergewinde angeordnete, in der Mitte in dem Tragwerk (45) axial befestigte, an beiden Seiten des Tragwerks (45) mit Gewinden von entgegengesetzter Richtung und an dem einen Ende mit einem Stellrad (46) versehene Schraubenspindel (44) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die auf der reflektierenden Platte (22) , die in dem die vordere Gitterblende (1) tragenden Gehäuse (20) angeordnet ist, vorhandene Beleuchtungsvorrichtung von einer aus Glühbirnen zusammengesetzten Matrix und/oder Halogen-Röhrenlampen gebildet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die auf der reflektierenden Platte (22) , die in dem die vordere Gitterblende (1) tragenden Gehäuse (20) angeordnet ist, vorhandene Beleuchtungsvorrichtung von einer aus Glühbirnen zusammengesetzten Matrix und/oder von geraden Blitzlichtröhren gebildet ist.

609885/0730

2827853

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche _r 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Objektiv (29) der Kamera (27) eine separat montierbare, zentrale Verschlußeinheit (30) vorgesehen ist.

7. Verfahren zur Herstellung der vorderen Gitterblende der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß auf eine durchsichtige oder transparente Platte (23) eine lichtundurchlässige Metallfolie aufgeklebt wird, in welcher die Begrenzungslinien der lichtdurchlässigen und lichtdichten Streifen mit einer anstelle des Zeichenmittels in einen digital gesteuerten Koordinator oder digital-analogen Zeichenkonverter eingesetzten Schneidkante ausgeschnitten werden, und an den Stellen der lichtdurchlässigen Streifen die Folie entfernt wird.

8. Verfahren zur Herstellung der hinteren Gitterbieride der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e kennzeichn et, daß in den Schlitten (32) der Kamera (27), der zu der optischen Achse (9) senkrecht bewegbar ist, ein photographisches Negativ mit hoher Gradation eingelegt wird, worauf das scharfe Bild der ersten Gitterblende (1) photographiert wird und anschließend das Negativ in einem mit hohem Gammawert arbeitenden Entwickler derart entwickelt wird, daß die normale Entwicklungszeit geringfügig überschritten wird, nach der Fixierung das Negativ in einem selektiven Abschwächer, zweckmäßig in einem an sich bekannten Farmer-Abschwächer, behandelt wird und nach erfolgter Härtung bei einer niedrigen Temperatur getrocknet wird.

1098 0B/0 730