DE3590504C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Fachkamera gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der CH-PS 5 36 499 ist eine Fachkamera bekannt, bei der die Objektivstandarte und die Bildstandarte unabhängig voneinander auf einer Schiene verschiebbar sind und eine von beiden bezüglich der Schiene schwenkbar gehalten ist.

Die DE-OS 34 33 412 beschreibt eine Fachkamera, bei der die zum gleichzeitigen scharfen Abbilden von zwei Gegenständen oder Gegenstandsteilen erforderlichen Positionen der Bildstandarte und/oder der Objektivstandarte auf einer Schiene mittels eines Rechners aus den Raumkoordinaten der abzubildenden Gegenstände oder Gegenstandsteile ermittelt werden.

Schließlich sind in der DE-OS 31 07 075 Meßwertgeber zur Ermittlung der Ist-Position auf einer Schiene und in der DE-OS 30 46 070 Meßwertgeber zur Ermittlung eines Neigungswinkels bezüglich einer gegebenen Ebene beschrieben.

Zum gleichzeitigen scharfen Abbilden von zwei Gegenständen oder Gegenstandsteilen, die unterschiedliche Entfernungen vom Aufnahmeobjektiv einer Kamera aufweisen, müssen die Bildebene und/oder die Hauptebene des Objektivs derart geschwenkt werden, daß sich ihre Verlängerungen mit der Verlängerung der die abzubildenden Gegenstände verbindenden Linie in einem gemeinsamen Punkt schneiden. Weil die abzubildenden Gegenstände gewöhnlich sowohl seitlich als auch in der Höhe gegeneinander versetzt sind, sind der Objektiv- und der Bildträger einer Fachkamera um zwei senkrecht zueinander und quer zur Kamerabasis ausgerichteten Achsen schwenkbar, damit die vorstehend genannte Abbildungsbedingung erfüllt werden kann. Dabei ist zu berücksichtigen, daß das Schwenken des Objektiv- oder Bildträgers um eine Achse, die nicht durch die Objektivmitte oder den Bildträger verläuft, eine Änderung des optischen Abstands zwischen Objektiv- und Bildträger (der Bildweite) und das Schwenken um eine senkrechte Achse, deren Schwenkgelenk unter der horizontalen Schwenkachse angeordnet ist, eine seitliche Verschiebung des Bildes auf dem Bildträger bewirkt.

Um insbesondere den erstgenannten Einstellfehler und das zu dessen Korrektur erforderliche mehrfache Nacheinstellen zu vermeiden, ist es aus der CH-PS 5 36 499 bekannt, die zum Scharfeinstellen auf zwei Gegenstände mit unterschiedlicher Entfernung erforderliche Schwenkung des Bildträgers aus der zum scharfen Abbilden jedes dieser Gegenstände erforderlichen Verschiebung der Bildstandarte längs der Kamerabasis und dem rechtwinklig zur Schwenkachse gemessenen Abstand der beiden Gegenstände in der Bildebene bzw. der durch diese abgebildeten Gegenstände und parallel verlaufenden Linien zu berechnen. Die dafür verwendete trigonometrische Formel ist jedoch nur gültig, wenn der Bildträger rechtwinklig auf der die Verschieberichtung bestimmenden Kamerabasis steht. Dieser Einstellfehler schränkt die Verwendungsmöglichkeiten des bekannten Einstellverfahrens und der für dessen Ausführung vorgesehenen Kamera stark ein, weil die Fachkamera für die Mehrzahl aller Aufnahmen gegenüber der Horizontalen geneigt werden muß, beispielsweise bei Architekturaufnahmen zum Vermeiden der sogenannten stürzenden Linien oder bei Atelieraufnahmen zum Einstellen bevorzugter Aufnahmewinkel. Eine einfache Rechnung zeigt, daß beispielsweise bei einer Neigung der Kamerabasis um nur 15°, einem (senkrecht zur Schwenkachse gemessenen) Abstand der beiden auf dem Bildträger abgebildeten Gegenstände von 20 mm und einer zum scharfen Abbilden jedes dieser Gegenstände erforderlichen Verschiebung des Bildträgers längs der Kamerabasis um 40 mm der nach dieser Formel berechnete Schwenkungswinkel einen Fehler von 11,5° aufweist. Dieser Fehler ist umso größer, je stärker die Kamerabasis geneigt wird, und je kleiner der Abstand der auf dem Bildträger abgebildeten Gegenstände relativ zur Verschiebung des Bildträgers längs der Kamera ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fachkamera mit einer auf einer Kamerabasis verschiebbaren und verschwenkbaren Bildstandarte zu schaffen, bei der die zum scharfen Abbilden zweier Gegenstände mit unterschiedlicher Gegenstandsweite erforderliche Schwenkung des Bildträgers (Mattscheibe) für beliebige Neigungen der Kamerabasis aus der Längsverschiebung der Bildstandarte auf der Kamerabasis und dem senkrecht zur Schwenkachse gemessenen Abstand der Bildpunkte auf einer vertikal stehenden Mattscheibe berechnet wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Fachkamera der eingangs beschriebenen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der die Kamerabasis bildenden Schiene ein elektronischer Meßwertgeber für den Neigungswinkel und mindestens der Bildstandarte ein elektronischer Meßwertgeber für deren Verschiebung längs der Kamerabasis zugeordnet ist und weiter eine elektronische Schaltung vorgesehen ist, die aus den eingegebenen Meßwerten für den senkrecht zur Schwenkachse gemessenen Abstand zwischen den beiden Bildpunkten auf der Mattscheibe und für den Neigungswinkel der Kamerabasis und für die Verschiebung der vertikal stehenden Bildstandarte längs der Kamerabasis, den zum gleichzeitigen scharfen Abbilden der beiden Bildpunkte auf der Mattscheibe erforderlichen Schwenkwinkel für den Bildträger berechnet.

Mit der erfindungsgemäßen Fachkamera ist es möglich, auch mit einer beliebig geneigten Kamerabasis und mit vertikal ausgerichtetem Bildträger, die zum scharfen Abbilden zweier Bildpunkte, die unterschiedlichen Abstand zur Kamera aufweisen, erforderliche Schwenkung des Bildträgers aus dem senkrechten Abstand zwischen den beiden Bildpunkten auf der Mattscheibe und der zum scharfen Abbilden des einen und des anderen Bildpunkts erforderlichen Verschiebung der Bildstandarte längs der Kamerabasis zu berechnen. Dabei ermöglichen die Verwendung elektronischer Meßwertgeber und die Verarbeitung der Ausgangssignale dieser Meßwertgeber in dieser Schaltung eine Genauigkeit, wie sie mit den bisher bekannten mechanischen Einstelleinrichtungen nicht erreichbar war.

Nachfolgend wird die Funktion der erfindungsgemäßen Fachkamera mit Hilfe der Figuren beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Prinzipskizze für das Bestimmen der Schwenkung eines Bildträgers, um zwei Gegenstände mit unterschiedlicher Entfernung zum Aufnahmeobjektiv gleichzeitig auf einer Mattscheibe scharf abzubilden sowie das schiefwinklige Dreieck, mit dessen Hilfe der erforderliche Schwenkwinkel berechnet werden kann, wenn die Kamerabasis gegenüber der Horizontalen geneigt ist und der Bildträger vertikal steht,

Fig. 2 die bevorzugte Ausführungsform einer Mattscheibe zum Einsetzen in den Bildträger während des Einstellens der Kamera und

Fig. 3 das Blockschema einer möglichen Ausführungsform der elektronischen Auswerteschaltung.

Die Prinzipskizze der Fig. 1 zeigt eine Kamerabasis 10, die gegenüber der Horizontalen 11 um den Winkel ω geneigt ist, sowie die vertikal ausgerichtete Hauptebene 12 eines Objektivs und die Bildebene 13 eines Bildträgers. Weiter zeigt die Fig. 1 zwei Gegenstände 14 und 16 (oder Teile eines Gegenstands). Der Abstand des Gegenstands 14 vom Objektiv ist kleiner als der entsprechende Abstand des Gegenstands 16. Es sei angenommen, daß zum scharfen Abbilden des objektivnahen Gegenstands 14 in der Bildebene die (nicht gezeigte) Bildstandarte in die Position 17 der Kamerabasis und zum scharfen Abbilden dess objektivferneren Gegenstands 16 um die Strecke Δ s in die Position 18 geschoben werden muß. Weiter sei angenommen, daß der senkrechte Abstand zwischen den in der Bildebene abgebildeten Punkte bzw. den durch diese Punkte verlaufenden und zur horizontalen Schwenkachse der Bildstandarte parallelen Geraden die Länge d sei.

Zum gleichzeitigen scharfen Abbilden der beiden Gegenstände 14, 16 in der Bildebene muß diese um eine horizontale Achse um einen Winkel δ geschwenkt werden, bis die Verlängerung der Bildebene durch den Schnittpunkt 19 verläuft, in dem sich die Verlängerungen der Hauptebene 12 des Objektivs und der Verbindungslinie 21 der Gegenstände 14 und 16 schneiden. Diese Bedingung entspricht dem Schleimpflug'schen Gesetz, das jedem Fachmann bekannt ist.

Wie aus der Figur zu ersehen ist, ist der Winkel δ ein Innenwinkel im schiefwinkligen Dreieck 22, 23, 24, von dem die beiden benachbarten kürzeren Seiten d und Δ s sowie der von diesen Seiten eingeschlossene Winkel ε=(90°+ω) bekannt sind. Zum Berechnen des Winkels δ wird das schiefwinklige Dreieck einfacherweise zu einem rechtwinkligen Dreieck 22, 25, 24 ergänzt. Die Höhe (Gegenkathode) dieses rechtwinkligen Dreiecks ist nach den bekannten trigonometrischen Funktionen Δ s′=cosω · Δ s, und die Grundlinie (Kathode) ist D=d+d′=d+sinω · Δ s. Für den Winkel δ ergibt sich dann:

Zum Bestimmen des Abstands d der scharf abgebildeten Punkte in der Bildebene wird vorzugsweise eine Mattscheibe gemäß der Fig. 2 verwendet. Diese Mattscheibe weist rechtwinklig zueinander ausgerichtete Linien auf, die ein Einstellgitter bilden und mit Buchstaben identifiziert sind. Im gezeigten Beispiel sind die waagrechten Einstellinien mit den Großbuchstaben A bis K und die senkrechten Einstellinien mit den kleinen a bis k bezeichnet. Der Abstand zwischen benachbarten Einstellinien ist vorgegeben und konstant und beträgt beispielsweise 10 mm. Diese Teilung der Mattscheibe ermöglicht, die Lage jedes darauf abgebildeten Punktes und den für die oben beschriebene Berechnung des Schwenkwinkels δ erforderlichen Abstand zwischen zwei Punkten anzugeben.

Zum Verschieben der Bildstandarte längs der Kamerabasis ist in die Basis eine Zahnstange eingelassen, und die Standarte weist ein Ritzel auf, das in diese Zahnstange eingreift. Das Ritzel wirkt mit einem elektromechanischen Impulsgeber zusammen, der beim Verschieben der Standarte Impulse erzeugt, deren Anzahl der Länge der Verschiebung proportional ist.

Zum Bestimmen des Neigungswinkels ω der Kamerabasis kann einfacherweise ein Potentiometer verwendet werden, das an dem Gelenk, das die Kamerabasis mit einem Stativ verbindet, angeordnet ist.

Für den beschriebenen Zweck verwendbare Impulsgeber und Potentiometer sind jedem Fachmann bekannt, weshalb auf deren detaillierte Beschreibung hier ausdrücklich verzichtet wird. Das Gleiche gilt für andere elektronische oder elektromechanische Bauelemente, die an Stelle des Impulsgebers oder des Potentiometers verwendet werden können, um elektrische Ausgangssignale zu erzeugen, die der Verschiebung der Bildstandarte bzw. der Neigung der Kamerabasis entsprechen.

Die Fig. 3 zeigt das Blockschema einer Ausführungsform der elektronischen Schaltung, die aus den eingegebenen Werten für den Neigungswinkel ω, den Verschiebeweg Δ s und den Abstand d der Bildpunkte den gesuchten Schwenkwinkel δ berechnet.

Die Schaltung enthält eine Zentraleinheit 30 mit einem Leitwerk 31 und zugeordnetem Register 32, einem Rechenwerk 33 und einem Arbeitsspeicher 34, die alle mittels einem Datenbus 36 und (nicht gezeigten) Steuerleitungen miteinander verbunden sind. Die Zentraleinheit ist vorzugsweise als Mikroprozessor ausgebildet. Ein erstes Eingabegerät 37 ist für den Neigungswinkel ω vorgesehen und enthält, wie bereits beschrieben, ein Potentiometer, das ein analoges Ausgangssignal erzeugt, das der Neigung der auf einem Stativ angeordneten Kamerabasis gegenüber der Horizontalen entspricht. Diesem Eingabegerät ist ein Analog/Digital-Wandler 38 zugeordnet, der das Ausgangssignal des Potentiometers in ein Digitalsignal wandelt, das über eine erste Datenleitung 39 an den Datenbus 36 der Zentraleinheit geführt wird. Ein zweites Eingabegerät 42 ist als Impulsgeber ausgebildet, der beim Verschieben der Bildstandarte längs der Kamerabasis eine Impulsfolge erzeugt, deren Impulsezahl dem Verschiebeweg proportional ist. Dem Impulsgeber ist ein Zähler 43 zugeordnet, der vor Beginn einer Kameraeinstellung auf null zurückgesetzt wird und die während der Verschiebung der Bildstandarte um einen Weg Δ s erzeugten Impulse zählt. Das Ausgangssignal des Zählers wird über eine zweite Datenleitung 44 ebenfalls an den Datenbus 36 geführt. Ein drittes Eingabegerät 46 ist als Tastenfeld ausgebildet, in das die den Abstand der Bildpunkte auf der Mattscheibe bestimmenden Koordinaten eingetastet werden und das entsprechende Daten über die Datenleitung 47 an den Datenbus 36 weiterleitet.

Die Schaltung enthält auch ein Datenausgabegerät 48, das über eine Datenleitung 41 mit dem Datenbus 49 verbunden ist. Das Datenausgabegerät ist einfacherweise als optisches Anzeigegerät ausgebildet, auf dessen Bildschirm oder Anzeigeelementen der gesuchte Winkelwert δ erscheint.

Bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Fachkamera wird zuerst die Kamerabasis derart geneigt, daß der zu fotografierende Gegenstand bzw. die Gegenstände mit dem angestrebten Sichtwinkel auf der Mattscheibe erscheinen. Der dazu erforderliche Neigungswinkel ω bildet dann das Signal am Ausgang des Analog/Digital-Wandlers 37. Danach wird die (vertikal stehende) Mattscheibe solange längs der Kamerabasis verschoben, bis ein erster gewünschter Gegenstand oder Teil eines Gegenstands scharf abgebildet ist. Der Zähler 43 wird dann auf null zurückgesetzt und anschließend die Mattscheibe solange verschoben, bis ein zweiter gewünschter Gegenstand oder ein anderer Teil eines Gegenstands scharf abgebildet ist. Die dem Verschiebeweg Δ s entsprechende Impulsezahl erscheint dann als Ausgangssignal des Zählers 43. Schließlich werden vom Fotografen die Indizes derjenigen Einstellinien, auf denen oder in deren Nähe die beiden Gegenstände oder Gegenstandsteile scharf abgebildet sind, in das Tastenfeld 46 eingegeben, an dessen Ausgang dann ein digitales Signal erscheint, das dem quer zur Richtung dieser Einstellinien gemessenen Abstand d entspricht.

Unter Führung des Leitwerks wird dann aus dem Arbeitsspeicher des cos des eingestellten Neigungswinkels ω abgerufen, mit dem Wert für den Weg Δ s multipliziert und das Produkt cosω · Δ s zwischengespeichert. Danach wird der sin des Neigungswinkels ω abgerufen, mit dem Wert für den Weg Δ s multipliziert und zu diesem Produkt der Abstand d zwischen den Einstellinien addiert und die Summe d+sinω · Δ s zwischengespeichert. Aus den beiden zwischengespeicherten Werten wird dann der Quotient

gebildet, der dem tg δ entsprechende Winkel δ aus dem Arbeitsspeicher abgerufen und auf dem Datenausgabegerät angezeigt.

Die vorstehend summarisch beschriebene Ausführungsform der elektronischen Schaltung und deren Funktion sind jedem Fachmann bekannt bzw. verständlich, weshalb auf eine ausführlichere Beschreibung ausdrücklich verzichtet wird. Dabei versteht sich, daß das gleiche Resultat auch mit einer anders aufgebauten Schaltung erreicht werden kann. Beispielsweise ist es möglich, auf das Einspeichern von Winkelfunktionstafeln zu verzichten und dafür ein Programm vorzusehen, das jedesmal jede Winkelfunktion berechnet. Für kleine Neigungswinkel ω können auch die sin-Funktionen durch tg-Funktion oder das Bogenmaß ersetzt werden, weil diese in diesem Bereich wenig voneinander abweichen und darum der Rechenfehler in zulässigen Grenzen bleibt. Es ist auch möglich, auf das Eingabegerät für den Abstand d zwischen den Einstellinien zu verzichten und einen Festwert d* in den Arbeitsspeicher einzulesen, wenn eine Mattscheibe mit nur zwei Einstellinien verwendet wird.

Obwohl in der vorstehenden Beschreibung und auch in den Figuren nur das Schwenken des Bildträgers um eine (die waagrechte) Achse beschrieben und gezeigt ist, sei ausdrücklich darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Kamera ebensogut zum Berechnen auch des Schwenkwinkels um die zweite (senkrechte) Achse geeignet ist. Der Unterschied zur oben beschriebenen Kamera und deren Arbeitsweise besteht dann darin, daß auch der senkrechten Schwenkachse ein Meßwertgeber 37′ zugeordnet und daß der horizontale Abstand der beiden Einstellinien, auf denen oder in deren Nähe die beiden Bildpunkte liegen, als Abstand d′ in ein dafür angepaßtes drittes Eingabegerät 46′ eingetastet wird.

Es versteht sich auch, daß die Meßwertgeber für die Schwenkung und die Verschiebung nicht notwendigerweise nur an der Bildstandarte bzw. am -träger angeordnet sein müssen, sondern ebensogut an der Objektivstandarte bzw. dem -träger oder an beiden angeordnet sein können. Es ist auch möglich, zum Übertragen einer berechneten Einstellung vom Bild- auf den Objektivträger (oder umgekehrt) an Stelle oder zusätzlich zum Datenausgabegerät weitere Meßwertgeber anzuordnen und eine elektronische Überwachungsschaltung zu verwenden, die ein Signal erzeugt, wenn die Schwenkung des Objektiv- bzw. des Bildträgers der berechneten Schwenkung entspricht. Schließlich ist es möglich, die elektronische Schaltung weiter auszubauen und nicht nur zum Berechnen des oder der Schwenkwinkel, sondern auch zum automatischen Einstellen der Verschlußzeit und/oder Blende zu verwenden.

Claims (7)

1. Fachkamera mit einer die Kamerabasis bildenden und gegenüber der Horizontalen neigbar angeordneten Schiene und mit einer Objektiv- und einer Bildstandarte, die unabhängig voneinander auf dieser Schiene verschiebbar sind und an denen ein um mindestens eine quer zur Kamerabasis ausgerichteten Achse schwenkbarer Objektiv- bzw. Bildträger angeordnet ist und mit einer zum Befestigen am Bildträger vorgesehenen Mattscheibe, die mindestens zwei parallel zur Schwenkachse dieses Trägers verlaufende Einstellinien aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kamerabasis bildenden Schiene (10) ein elektronischer Meßwertgeber (37, 38) für deren Neigungswinkel (ω) und mindestens der Bildstandarte ein elektronischer Meßwertgeber (42, 43) für deren Verschiebung längs der Kamerabasis zugeordnet ist und weiter eine elektronische Schaltung (30) vorgesehen ist, die aus den eingegebenen Meßwerten für den senkrecht zur Schwenkachse gemessenen Abstand (d) zwischen den beiden Bildpunkten (22, 23) auf der Mattscheibe und für den Neigungswinkel (ω) der Kamerabasis und für die Verschiebung (Δ s) der Bildstandarte längs der Kamerabasis bei vertikal stehendem Bildträger den zum gleichzeitigen scharfen Abbilden der beiden Bildpunkt auf der Mattscheibe erforderlichen Schwenkwinkel (δ) für den Bildträger berechnet.

2. Fachkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bild- und/oder Objektivträger um zwei quer zur Kamerabasis und rechtwinklig aufeinander stehenden Achsen schwenkbar ist und die Mattscheibe mindestens zwei Paar Einstellinien aufweist, von denen das eine parallel zu der einen und das andere parallel zu der anderen Schwenkachse ausgerichtet ist.

3. Fachkamera nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mattscheibe (Fig. 2) eine Mehrzahl rechtwinklig zueinander ausgerichteter Einstellinien aufweist, wovon die einen parallel zueinander ausgerichteten Linien und die anderen rechtwinklig dazu ausgerichteten Linien mit unterschiedlichen Zeichen (A bis K bzw. a bis k) identifiziert sind.

4. Fachkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (30) ein Leitwerk (31) mit einem zugeordneten Register (32) enthält sowie einen Arbeitsspeicher (34), in dem Winkelfunktionen und ein Rechenprogramm gespeichert sind, das ein Rechenwerk (33) zum Berechnen der Formel steuert.

5. Fachkamera nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Schaltung (30) als Mikroprozessor ausgebildet ist.

6. Fachkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber für die Verschiebung der Bild- und/oder Objektivstandarte einen Impulsgeber (42) enthält, der eine der Länge der Verschiebung entsprechende Anzahl Impulse erzeugt und mit einem Zähler (43) zusammenwirkt, an dessen Ausgang ein der Anzahl der gezählten Impulse entsprechendes Signal erscheint.

7. Fachkamera nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwertgeber für die Neigung der Kamerabasis (10) ein Potentiometer (42) enthält, dem ein Analog/Digital-Wandler (43) nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang ein dem Neigungswinkel (ω) entsprechendes Signal erscheint.