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Vorrichtung zum Zusammensetzen von freiäugig lobiektiv) be-
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obachtbarehStereorasterbildern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Zusammensetzen von freiäugig (objektiv) beobachtbaren Stereorasterbildern aus
einer Anzahl von zweidimensionalen aus jeweils benachbarten Ausgangspunkten aufgenommenen
Einzelansichten eines Objektes, deren Negative in einem Abstand voneinander vorzugsweise
auf einem Filmband positioniert sind und unter Ausrichtung auf einen Bezugspunkt
auf einen Bildschirm oder eine lichtempfindliche Fläche projiziert werden über der
ein Linsenraster oder Linsenelementschirm mit festgelegter Rasterbreite und mit
einer Vielzahl von linienförmigen Bildbändern angeordnet ist.
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Vorrichtungen mit diesen Gattungsmerkmalen sind bekannt.
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Im Prinzip beruht die Linsenraster-Stereoskopie auf der Tatsache der
Umkehrbarkeit geometrisch-optischer Strahlengänge.
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Fokussiert ein Linsenraster jedes einfallende Lichtbündel näherungsweise
in seine Brennebene, so führt die Umkehrung des Strahlenganges, gleichgültig, ob
nun in der Brennebene eine diffus reflektierende Streuschicht (Projektionsverfahren)
oder eine fotografische oder sonstige Speicherschicht (permanentes Bild) angeordnet
ist, dazu, daß das einfallende oder gespeicherte Lichtwellenfeld nach Richtung und
Intensität exakt wiedergegeben wird. Damit ist die notwendige Bedingung zum Rekonstruieren
des dreidimensionalen Bildraumes vollständig erfüllt.
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Projiziert man also ein reelles räumliches Bild mit im Bezug auf die
Betrachtungsrichtung umgekehrter Lichtrichtung (pseudoskopisch) auf den Linsenraster,
so kann im rückläufigen Strahlengang das räumliche Bild des Objektes beobachtet
werden. Hierbei wird jedoch infolge der vollständigen Umkehrung des Strahlenganges
auch das reelle Bild der Projektionsoptik mit rekonstruiert, so daß im Beobachterraum
eine Bündelbegrenzung auftritt und das Objekt nur durch die rekonstruierten Austrittpupillen
des Projektionsstrahlenganges gesehen werden kann. Es ist verständlich, daß die
Erzeugung des reellen pseudoskopischen Luftbildes im einfachsten Fall auch durch
ein einziges Stereobild-Paar erfolgen kann, wobei keine Beeinträchtigung der Bildqualität,
sondern lediglich eine starke Beschränkung der Betrachtungsmöglichkeit auftritt.
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Andererseits ist leicht einzusehen, daß die ideale Dimensionierung
eines Rasterbildes zur gleichmäßig scharfen, störungsfreien Wiedergabe des gesamten
Objektraumes von null bis unendlich von der Linienzahl des verwendeten Linsenrasters
abzuleiten ist, mit der die Auflösung in der Bildebene festliegt. Dabei gilt, daß
bei einer gegebenen Anzahl von
Rasterelementen in der Bildfläche,
die von jeder einzelnen -Rasterlinse aufgelöste Bildpunktzahl sowie die Anzahl der
zur Erzeugung des pseudoskopischen Luftbildes verwendeten Teilbilder einander gleich
sein müssen.
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Diese Überlegungen sind grundsätzlich sowohl auf sphärische wie auf
Zylinderlinsenraster anwendbar. Im letzterem Fall reduziert sich die zur Erzeugung
des pseudoskopischen Luftbildes erforderliche Projektionsanordnung auf eine Bildreihe,
sodaß der vertikale Parallaxeneffekt entfällt. Die idealisierten Eigenschaften der
Linsenrasterstereoskopie werden in der Praxis infolge der Unvollkommenheiten der
Raster sowie durch das tatsächlich nutzbare Auflösungsvermögen der Fotoemulsion
weitgehend eingeschränkt.
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Aus diesem Grunde ergibt sich das Bestreben der Fachwelt, eine optimale
Auslegung des Projektionssystems anzugeben, so daß mit vertretbarem technischen
Aufwand Bilder geliefert werden, die eine problemlose und ermüdungsfreie Betrachtung
auch bei geringer aber deutlich erkennbarer Tiefenwirkung ermöglichen. Bekannte
Verbesserungsvorschläge beziehen sich dabei auch auf die Ausbildung der Belichtungsanordnung
für die Rasterbilder.
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In diesem Zusammenhang ist der Vorschlag gemacht worden, daß die einzelnen
Teilnegative gemeinsam in einer einstufig arbeitenden Projektionsvorrichtung mit
Mehrfachprojektionssystem unter Verwendung von mit dem Aufnahmestrahlengang optisch-identisch
ausgebildeten optischen Systemen aufbelichtet werden und daß dabei dem Mehrfachprojektionssystem,
benachbart zu den Projektionsobjektiven, eine zusätzliche Abbildungslinse großer
Öffnung zugeordnet ist, als Mittel zum
sowohl transversalen als
auch longitudinalen Übertragen des integralen Rasterbildes in die Nähe der Rasterebene.
Durch diese Anordnung einer zusätzlichen Abbildungslinse in der Nähe der Projektionsobjektive
ist eine angestrebte Maßstabs- und Parallaxenänderung in einem Schritt erreichbar.
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Eine gewisse Einschränkung bei der Verwendung des vorstehend bezeichneten
Systems einer Belichtungsanordnung besteht darin, daß durch den vorgegebenen Öffnungswinkel
des Linsenrasters in Verbindung mit der gewählten Aufnahme- und Projektionsbasis
auch der Projektionsabstand festgelegt ist. Damit wäre aber auch die Brennweite
der Abbildungslinse bestimmt und der Vergrößerungsmaßstab nur noch durch Verändern
der Brennweiten der Projektionsoptiken zu beeinflussen. Ein in diesem Zusammenhang
angegebenes Dimensionierungs-Beispiel zeigt, daß sich bei einer solchen Belichtungsanordnung
bei entsprechender Dimensionierung der einzelnen Teile durchaus brauchbare Kombinationen
finden lassen.
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In besonderen Fällen, beispielsweise bei großen Bild formaten und
bei Rastern mit großem Öffnungswinkel, können aber Schwierigkeiten auftreten, da
die Aufnahmebasis der Negative, die durch die Konstruktion der Kamera festgelegt
ist, aus Gründen der Handlichkeit der Kamera im allgemeinen nicht größer als 80
bis 100 mm betragen wird.
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Hieraus ergab sich die dieser Erfindung zugrunde liegende Aufgabe,
den Vergrößerungsmaßstab und den Betrachtungswinkel bei Verwendung eines dem Aufnahmestrahlengang
entsprechenden Mehrfachprojektionseinrichtung unabhängig wählen zu können, um damit
zugleich einen Weg anzugeben, wie man die räumliche Tiefenwirkung des Bildes beeinflussen
kann.
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Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß bei einer Vorrichtung mit den
Merkmalen des Gattungsteils des Patentanspruchs 1 erfindungsgemäß die in seinem
Kennzeichnungsteil angegebenen Maßnahmen gemeinsam getroffen werden.
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Durch die Erfindung wird die völlige Unabhängigkeit des Projektionsabstandes
und des Rasteröffnungswinkels und darüberhinaus die Möglichkeit einer freien Wahl
der scheinbaren Raumtiefe erreicht. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung
ist im Unteranspruch niedergelegt.
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Wenn auch die Erfindung in der Vereinigung der im Kennzeichen des
Anspruchs 1 angegebenen beiden Merkmale zu erblicken ist, so ist gegenüber der Anordnung
einer gemeinsamen Abbildungslinse im Mehrfachprojektionssystem für die Ausgestaltung
der erfindungsgemäßen Belichtungsanordnung des Mehrfachprojektionssystems ganz wesentlich
die Einschaltung eines Kontaktrasters, wobei die Breite der transparenten Streifen
dem für jedes Teilbild zur Verfügung stehenden Anteil eines Rasterelementes entspricht.
Maßstab und Lage der pseudoskopischen Raumbildes werden durch die im Projektionssystem
zusätzlich angeordnete Abbildungslinse beliebig festgelegt. Wegen der Anordnung
eines Kontaktrasters erfolgt die Belichtung sequentiell, d. h. durch eine verschiebbare
Blende wird nur jeweils eine Öffnung des Projektionssystems freigegeben und der
Projektionsraster nach jeder Teilbelichtung um eine Streifenbreite verschoben.
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Die Erfindung ist anhand der Zeichnung erläutert, welche schematisch
das Prinzip der erfindungsgemäßen Belichtungsanordnung für Rasterbilder darstellt.
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In der Nähe der Projektionsoptiken 1 ist nach einem anderen Vorschlag
zusätzlich eine für die gesamte Mehrfachprojektionseinrichtung gemeinsame Abbildungslinse
2 mit großer
Öffnung angeordnet, durch welche das integrale Raumbild
in die Nähe der Rasterebene 3 transformiert wird. Durch diese abbildende Linse 2
wird die gewünschte Maßstabs- und Parallaxenänderung in einem Schritt erreicht.
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Für den Bildabstand b jeder Ebene des transformierten Raumbildes 4
gilt mit entsprechendem Vorzeichen die Linsenformel: 1 1 1 - + ---- , a b f aef
a.f a+f Für die vorstehend beschriebene Belichtungsanordnung besteht in soweit eine
gewisse Einschränkung bei der Verwendung als durch den vorgegebenen Öffnungswinkel
o(, des Linsenrasters in Verbindung mit der gewählten Aufnahme- und Projektionsbasis
C entsprechend der Beziehung C 1-2tg d/2 auch der Projektionsabstand 1 des Kontaktrasters
5 vom Objektiv des Projektionssystems 1 festgelegt ist. Hiermit ist aber auch die
Brennweite der zusätzlichen Abbildungslinse 2 festgelegt; der Vergrößerungsmaßstab
ist daher nur noch durch Andern der Brennweite der Projektionsoptiken 1 beeinflußbar.
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Durch die nach einem Teilmerkmal der vorliegenden Erfindung vorgesehene
Anordnung eines Kontaktrasters 5 in Verbindung mit der abbildenden Linse 2 ist nun
die völlige Unbhängigkeit von Projektionsabstand und Rasteröffnungswinkel sowie
als
zusätzlicher Vorteil die Möglichkeit einer freien Wahl der scheinbaren Raumtiefe
erreicht. Der Kontaktraster 5 kann nach einem der bekannten Verfahren (beispielsweise
fotografisch) hergestellt sein, nur muß die Breite der transparenten Streifen genau
dem für jedes Teilnegativ zur Verfügung stehenden Anteil eines Rasterelements entsprechen.
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Das Herstellungsverfahren des Kontaktrasters 5 wird dadurch bestimmt,
daß es dem für die Betrachtung aufzubringenden Linsenraster deckungsgleich entsprechen
und gleichzeitig an den vorgesehenen Sichtzonen-Konvergenzabstand angepaßt sein
muß. Aus diesem Grunde bietet sich die fotografische Herstellung des Kontaktrasters
von selbst an. Maßstab und Lage des pseudoskopischen Raumbildes 4' sind durch die
Projektionseinheit 1 und die Abbildungslinse 2 beliebig festgelegt. Da die Belichtung
nach einem Teilmerkmal der Erfindung sequentiell erfolgen soll, d. h. durch eine
Blende 6 wird jeweils nur eine Öffnung des Projektionssystems 1 freigegeben, wie
es in der Zeichnung durch den Pfeil 6' angedeutet ist, wird entsprechend der Kontaktraster
5 nach jeder Teilbelichtung um eine Streifenbreite verschoben, was in der Zeichnung
durch den Pfeil 5' angedeutet ist.
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Diese beiden Verschiebungen können vorteilhafterweise auch kontinuierlich,
beispielsweise über entsprechend ausgebildete Exzenterantriebe gesteuert werden.
Die Belichtung kann hierbei intermittierend oder auch konstant erfolgen.
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In einem von dem Wert "1" abweichenden Verhältnis vom Projektionswinkel
(entspricht dem Aufnahmewinkel) zum Rasteröffnungswinkel (Betrachtungswinkel) ergibt
sich dabei eine gezielte Veränderung der Raumtiefe, wobei im Regelfall eine Verringerung
des Raumeindrucks anzustreben sein wird. Unter Umständen kann hierzu durch ein langsameres
Bewegen der Blende 6 auch nur ein Teil der vorhandenen Einzelperspektiven auf den
gesamten Sichtwinkel ausgedehnt werden.
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