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Auswerte- und Kartiergerät für 1VIeßbildpaare Gegenstand der Erfindung
ist ein Gerät, das für die Ausarbeitung von stereophotogrammetrischen Luftaufnahmen
ebenso wie für terrestrische Aufnahmen dieser Art Verwendung finden kann.
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Die meisten bekannten stereoskopischen Kartiermaschinen, bei denen
die photographischen Sehstrahlen durch kardanisch oder mittels Kugelgelenken gelagerte
Lenker verkörpert werden (vgl. z. B. die deutschen Patentschriften 362
108, 385 415, 387 472, 452 231 und die französische Patentschrift
631 4o2), bedingen, daß als Bildträger zwei Kammern verwendet werden, welche
genau dieselben Objektive haben wie der Aufnahmeapparat. Die Verbindung zwischen
den Lenkern, den die Meßbilder tragenden Kammern und der binokularen Beobachtungsoptik
ist derart, daß zwischen jeder Kammer und dem zugehörigen Beobachtungssystem gegenseitige
Wink elbewegungen möglich sind, deren Zentrum das Zentrum des genannten Objektivs
ist, und welche die Beobachtung der einzelnen Punkte der photographischen Platte
ermöglichen.
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Bei diesen Geräten kompensiert sich optisch die Distorsion der Aufnahme
durch Verwendung desselben Objektivs bei Betrachtung der Platte.
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Es sind ferner Geräte bekannt, bei denen die Brennlänge der Aufnahmekammer
an der Länge der Lenker berücksichtigt wird (vgl. z. B. die deutsche Patentschrift
Sri 941 und die Zeitschrift »Bildmessung und Luftbildwesen« Nr. 2, 1927,
S. &I).
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Andere Geräte (vgl. z. B. die deutschen Patentschriften 261 959 und
272 04) haben keine plattentragenden Kammern mit Objektiven, und die Einstellung
auf die verschiedenen Punkte der photographischen Platte wird mittels Verschiebung
des Plattenträgers gegenüber dem Beobachtungsstereoskop erreicht oder auch umgekehrt.
Aber da die Verschiebung der beiden Plattenträger oder des Beobachtungsstereoskops
in einer festen Ebene erfolgt, so kann man mit solchen Geräten nur Aufnahmepaare
auswerten, die mit unter sich parallelen Aufnahmeachsen gemacht wurden; die Distorsion
der Aufnahmeobjektive kann dabei nicht kompensiert werden.
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Die Erfindung bezieht sich auf Auswertegeräte der zuletzt erwähnten
Art. Die stereoskopische Beobachtung der Bilder erfolgt unter Verschiebung jedes
Meßbildträgers gegenüber dem Beobachtungssystem in der Ebene seines Meßbildes und
ohne Verwendung eines dem Aufnahmeobjektiv gleichwertigen Objektivs. und erreicht
diese Verschiebung mittels der bekannten Verwandlung der polaren Bewegung des Lenkers
in zwei orthogonale Bewegungen in der Plattenebene. Die
Erfindung
bezweckt, ein solches Gerät so auszubilden' daß es ermöglicht wird, auch Aufnahmen
unmittelbar auszuwerten, welche mit beliebig gerichteten Aufnahmeachsen gemacht
wurden, wie sie insbesondere bei der Photographie aus der Luft vorkommen (parallele;
konvergierende, divergierende, windschiefe Achsen). Ein weiterer Vorzug besteht
darin, daß die Wirkungen der Distorsion der Aufnahmeobjektive ausgeglichen werden:
Dies wird erfindungsgemäß -auf folgende Weise erreicht.
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Jede Platte oder jedes Bild ist, ähnlich.'wie bei einem Stereokomperator,
in einem Rahmen (Bildhalter) gelagert, der in einer Kreuzschlittenführung in der
Plattenebene beliebig verschiebbar. ist.. Diese .Führungen werden erfindungsgemäß
vön- einem Gehäuse getragen, welches kardanisch und konzentrisch mit dem Schwingungszentrum
des zugehörigen Lenkers gelagert ist. Beide Lenker, welche außerhalb des Gehäuses
in, beliebiger bekannter Weise mit dem Zeichengestell verbunden sind, sind erfindungsgemäß
je mit, ihrem den, auszumessenden Bildern zugewandten, Hebel= teil innerhalb dieses
Gehäuses angeordnet und als Ausziehstab ausgebildet, welcher in ein Kugelgelenk
endigt; 'das -ihn mit dem Bildhalter verbindet. Das Kugelgelenk des-_Aus= ziehstabes
ist gemäß der Erfindung an seinem oberen, Ende entsprechend der Verzeichnung (distorsion)
des bei der Aufnahme verwendeten Objektivs verschieden profiliert. Auf dieser Profilierung
läuft .eine kleine Kugel, welche einerseits vorn Bildhalter umfaßt wird, andererseits
stets mit der Profilfläche in Berührung bleibt, da das Kugelgelenk des Ausziehstabes
durch eine Federverbindung stets gegen den Bildhalter und die kleine Kugel gezogen
wird. Diese Einrichtung erzeugt bei jeder Veränderung der Neigung des Lenkers gegenüber
dem Bildhalter eine Veränderung des Abstandes zwischen Bewegungsebene des Kugelgelenks
und dem Drehzentrum des Lenkers. Dies entspricht den verschiedenen Längen der vom
hinteren Hauptpunkt des Objektivs der Aufnahmekammer zu den einzelnen Bildpunkten
verlaufenden Bildstrahlen. -Die beiden Bildhaltergehäuse sind zusammen mit den zugehörigen
Schv;ingungszentren der' Lenker nahe den Enden .eines gemeinsamen- Querträgers gelagert,
welcher erfindungsgemäß um gö° um eine durch die genannten Schwingungszentren gelegte
horizontale Achse verschwenkt werden kann. Diese Bewegung gestattet, im Verein mit
den uriabhängiger i- B6lvegungen jedes ' einzelndn Gehäuses gegenüber dem Querträger,
die Einstellung jeder einzelnen Aufnahme gegenüber der Zeichenebene entsprechend
der tatsächliehen äußeren Orientierung, und zwar sowohl für Luft- als für terrestrische
Aufnahmen.
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Jede Meßbildplatte ist zentral im Bildhalter gelagert und parallel
zur Bewegungsebene desselben, möglichst nahe an dem Kugelgelenk des zugehörigen
Lenkers, aber zweckmäßig unter Zwischenschaltung einer Durchleuchtungseinrichtung
für die Platten. In der Grundstellung, in welcher der Lenker die optische Achse
derAufnahme verkörpert, ist der Lenker auf die Plattenmitte gerichtet. Auch die
Achse des zugehörigen Teiles der Doppelbetrachtungsoptik trifft die Platte in diesem
Punkt. Das Gehäuse der Doppeloptik ist in der Mitte des gemeinsamen Querträgers
der beiden Bildhaltergehäuse angebracht. Die den Objektiven zugewandten Röhrenteile
der Betrachtungsoptik sind nach Art ähnlicher Betrachtungssysteme beweglich eingerichtet,
so daß sie den Verschiebungen der Gehäusemitten bei der Einstellung folgen können,
dagegen bleiben während der Auswertungsarbeit selbst alle optischen Einrichtungen
des Betrachtungssystems ortsfest. Die der tatsächlichen Orientierung entsprechende
Einstellung, der Bildhaltergehäuse gegenüber d ' Zefchenebene ermöglicht
sowohl für Lufter als auch für terrestrische Aufnahmen eine Steuerung der Horizontalbewegung
des Zeichenwagens mittels eines -Systems orthogonaler Schrauben oder mit einem Pantographen,
wie im nachfolgenden Beispiel näher beschrieben wird.
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Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Gerätes gemäß der
Erfindung, und zwar Abb. i einen Schnitt durch einen Bildhalter und ein Bildhaltergehäuse
für die auszuwertenden Platten oder Filme, Abb. 2 eine Einzelheit zu Abb. i, Abb.
3 eine Draufsicht zu Abb. i, Abb. q. einen waagerechten Teilschnitt zu Abb. i, Abb.5
eine Seitenansicht' des ganzen Geräts, Abb.6 einen Schnitt durch die Kugelgelenkverbindung
zwischen den Rohren des Beobachtungssystems; Abb. 7 eine Draufsicht zü Abb. 5, Abb.
8 und g Einzelheiten der Vdrbindung zwischen den Lenkern" 'und den Armen des Zeichengestells,
Abb. io eine Vorderansicht des ganzen Gerätes, Abb. i i eine weitere Einzelheit
der Röhren des Beobachtungssystems, Abb. 12 die Einrichtung zum Einstellen der Länge
des Gehäuses für die Bildhalter, Abb. i 3 eine ändere Einzelheit zum Einstellen
der Bildhaltergehäuse:,
In den Abb. i, 2, 7, iö bedeutet i den um
9o° um eine waagerechte Achse drehbaren Querträger, auf dessen beiden Enden die
beiden Bildhaltergehäuse und in dessen Mitte das Betrachtungssystem ängeordnet sind.
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Die Teile 2 (Abb. i), welche die zwei Bildhaltergehäuse tragen, sind
mittels Schraubenantriebs 36-37 (Abb. 13) auf dem Querträger i zum Einstellen der
Horizontalkomponente X der Basis verschiebbar. Die beiden anderen Komponenten Y
und Z werden an den Gelenken 33 des Zeichenwagens eingestellt (Abb. 8 und 9).
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Jeder der Teile 2 trägt zwei konzentrische kardanische Lager. Das
äußere, 3, 4, 5 (Abb. i und. 2), ist direkt mit Teil 2 verbunden und trägt das Gehäuse
6, 9, 18 des Bildhalters.
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Das innere kardanische Lager trägt den Lenker 17. Das Gehäuse kann
um eine waagerechte Achse 71 (Abb. 2); welche mit der Drehachse des Querträgers
i zusammenfällt, gedreht und durch Schrauben26 (Abb. i) festgestellt werden. Ferner
kann es um eine zur genannten Achse 71 rechtwinklige Achse 72 (Abb. i) gedreht und
durch Schrauben 28 und Bügel 27, die den Gehäuseteil 5 von oben und unten umfassen
(Abb. 12) eingestellt werden. Durch Verschwenken des O_uerträgers i kann man von
terristrischen Aufnahmen zu Luftaufnahmen übergehen. Die Einstellung mittels der
Schrauben 26 übermittelt den einzelnen Bildhaltern die äußere Orientierung.
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Um in dem Gerät Aufnahmen auswerten zu können, die mit Objektiven
von verschiedener Brennlänge gemacht wurden, sind an dem Gehäusering 7 (Abb. i)
vier mit Außengewinde versehene Zylinderabschnitte 6 (Abb. 12) angebracht. Die zwischen
ihnen liegenden Zylinderteile fehlen. Der ringförmige Gehäuseteil 5 hat außen vier
Einschnitte 5', in welche die Zylinderabschnitte 6 genau -geführt sind (Abb. i2),
-wenn der Ring 7 dem Ring 5 genähert oder von ihm entfernt wird. Zwischen den Einschnitten
5' hat der Gehäuseteil 5 denselben Außenumfang 5" wie die Gewindevorsprünge der
Zylinderabschnitte 6. Auf diesen stehengebliebenen Teilen 5" sind Vorsprünge
5auf denen zwei innen mit einer entsprechenden Nut versehene Ringe 8 gemeinsam
drehbar sind. Werden nun die Zylinderabschnitte 6 in die Einschnitte 5' eingeführt,
so kommt die Nut der Ringe 8 mit dem Außengewinde der Zylinderabschnitte 6 in Eingriff.
Dreht man nun die beiden von den Vorsprüngen 5"' in ihrer Höhenlage gehaltenen Ririge
8, so bewirken diese eine axiale Verschiebung -der Zylinderabschnitte 6 und damit-
des Ringes 7, wodurch die Brennlänge der Aufnahmekammern an diesem- Gerät berücksichtigt
wird.
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Die Zylinderabschnitte 6 sind mit dem Ring ;7 (Abb. i und 2) verbunden,
der seinerseits den konischen Gehäuseteil 9 hält. Eine Schraube g (Abb. i) dient
dazu, diesen Gehäuseteil 9 gegenüber dem Ring 7 zu drehen, um eine etwaige Verkantung
der Aufnahme in bekannter Weise zu berücksichtigen. Über diesem konischen Teil 9
liegt ein Ring io, mit welchem kleine berichtigende Kippbewegungen um den Mittelpunkt
F des oberen Schlittensystems ausgeführt werden können. Diese Berichtigungseinstellung
erfolgt durch vier sich gegenüberliegende Stellschrauben io'. Der Ring io trägt
zwei fest mit ihm verbundene Führungsschienen ii (Abb. 3), auf denen Schlittenteile
1.2 mit Kugellagern laufen. Mit den Schlittenteilen 12, sind, rechtwinklig zu ihnen
verlaufend, Querführungsschienen 13 fest verbunden, welche ihrerseits einem. zweiten
Schlittensystem 14 als Gleitbahn dienen, das ebenfalls mittels Kugeln gelagert ist.
Dieses zweite Schlittensystem 14 trägt einen kassettenförmigen Bildhalter
15,
in welchen oben das Meßbild 16, Platte oder Film, eingelegt wird. Die
Kassette 15 kann somit parallel zur Plattenebene bewegt werden, ohne daß die Platte
ihre Einstellung verliert. Die Kassette 15 ist an der Unterseite durch ein
besonders ausgebildetes Kugelgelenk 22 (Einzelheiten vgl. den oberen Teil der Abb.2
oben) mit der Ausziehachse des Lenkers, welche sich ihrerseits auf Kugeln im Röhrenteil
des Lenkers 17 (vgl. Abb. i) selbst verschieben läßt, verbunden. Dies Gelenk liegt
lotrecht unter der Bildmitte (Bildhauptpunkt) und besteht aus einem Hohlzylinder
22, in welchem ein unter Federdruck stehender Zylinder 23 senkrecht verschiebbar
ist. Eine im Zylinder 23 gelagerte Gelenkkugel24wird durch diesen Federdruck stets
gegen eine im Hohlzylinder 22 von einer Schraube 25 getragenen kleinen Kugel 24'
gedrückt. Die Kugel 24, die das obere Ende des Lenkers bildet, hat bei tonnenförmiger
Verzeichnung (distorsion) des Aufnahmeobjektivs eine konkave Kuppe (Abb.2), falls
das Aufnahmeobjektiv dagegen kissenförmige Verzeichnung zeigt, eine überhöht konvexe
Kuppe. Mit der Veränderung der Neigung des Lenkers 17 gegenüber der Bildebene senkt
sich also der Mittelpunkt der Kugel24 im ersten Fall und hebt sich im zweiten Fall
in regelmäßiger Steigerung, so daß entsprechend sein Abstand vom Kardanlager 3 des
Lenkers verändert wird. Diese Kurven werden genau berechnet, so daß diese Fehler
des betreffenden Objektivs ausgeglichen werden.
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Der Ring io trägt mit den Armen 1.8 eine Brücke i9, auf welcher genau
in der Mittelachse
des Bildträgergehäuses 6, 9, io das Objektiv
2o angebracht ist. Dieses Objektiv, welches mit einem Fadenkreuz versehen ist, wird
durch Federdruck in leichter Berührung mit dem Bild gehalten. Ein von der Seite
aus in die Brücke 19 fest eingebautes Rohr 2 1 trägt die Durchleuchtungseinrichtung
mit einem Spiegelkörper 2z'. Die gleichzeitige Beobachtung zueinander gehörender,
unter,die Fadenkreuze der beiden Objektive 2o gebrachter Bildpunkte vermittelt in
bekannter Weise den stereoskopischen Eindruck und wird durch die Doppeloptik ermöglicht,
welche in der Mitte des Querträgers i gelagert ist. Das Röhrensystem dieser Doppeloptik
besteht aus zwei symmetrischen Gruppen 57-56-55-53-58-6r (Abb. io). Die Okulare
62 dienen dazu, in bekannter Weise die Bilder der auf den Objektiven 2o (Abb. i)
befindlichen Fadenkreuze und die Bilder des anliegenden Meßbildbereichs gleichzeitig
scharf zu sehen. Die Objektive 2o müssen ihre Lage gegenüber den Okularen 62 ändern
können; wenn Änderungen der X-Komponente der Basis eintreten, wenn der Augenabstand
des Beobachters eingestellt wird, wenn Aufnahmen ausgearbeitet werden sollen, die
mit anderer Brennweite aufgenommen sind, wenn die Neigung und Verkippung eingestellt
wird und wenn die Winkellage des Querträgers i zum Obergang von Luftaufnahmen zu
Erdaufnahmen umgestellt wird. Um die den Okularteil 62 tragenden Rohre 61 (Abb.
5) zum übrigen Rohrsystem der Doppelbetrachtungsoptik verstellen zu können, ist
in beiden Seiten je ein Hohlkugelgelenk (Abb. 6) ,eingegliedert. Dieses besteht
aus einer äußeren Kugelschale 58, welche auf dem Querträger i gelagert ist. Die
beiden Kugelschalen 58 können durch eine -Doppelschraube 59 mit gegenläufigen Gewinden
einander genähert oder voneinander entfernt werden (Abb. 6 und 7), so daß man den
Augenabstand der von ihnen mitgenommenen Okulare 62 regeln kann. Die Kugelschalen
58 tragen gewölbte Anschlußstücke 6o mit den zu den Okularen 62 führenden Rohren
61, die auf einem Gestellrohr 63 (Abb. 7) aufruhen. Diese gewölbten Anschlußstücke
6o bleiben in ihrer Lage, auch wenn der Querträger i mit den Kugelschalen 58 und
dem ganzen oberen Teil des Betrachtungssystems gedreht wird. Damit die Lichtstrahlen
in jeder dieser Drehlagen zum Okular gelangen, ist ein für solche Zwecke bekanntes
Prisma 64 um die Achse der Kugelschale 58 drehbar gelagert und durch ein Gelenkparallelogramm
so geführt, daß die reflektierende Fläche stets senkrecht zur Winkelhalbierenden
zwischen der Strahleneintritts- und Strahlenaustrittsrichtung liegt. Die Führungsplatte
6q.' des Prismas 64 kann seitlich in einem-passend geformten Schlitz 58" verstellt
werden, um eine Querablenkung des parallelen Strahlenbündels in bestimmten Einstellungsbedingungen
zu verhindern.
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Die Kugelschale 58 hat einen Rohransatz 53, an dem eine Linse 65 starr
befestigt ist, deren Brennweite gleich ihrem Abstand von der Fokusebene der Okulare
62 ist, so daß ein von der Zwischenoptik 65' kommendes paralleles Strahlenbündel
in der Fokusebene des -Okulars 62 zusammenläuft. Im Rohr 53 steckt ein Ausziehrohr
7o, das durch Scbrauben 54 vertikal verschoben werden kann (Abb. i i). Die Zwischenoptik
65' kann in dem Rohr 70 frei verschoben werden, da sie stets denselben Abstand
vom Fadenkreuz des Objektivs 2o beibehalten muß, nämlich den der Brennweite dieses
Objektivs gleichen Abstand. Der Abstand zwischen der Linse 65 und der Zwischenoptik
65' ist dagegen beliebig veränderlich; die Strahlen verlaufen hier parallel.
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Das Rohr 70 trägt oben ein Gehäuse (Abb. i i), in dem ein doppelbrechendes
Prisma 55 sitzt und an dem eine Gabel 70' angebracht -ist, welche um eine zur Achse
des Rohres 70 parallele Achse drehbar ist. Diese Gabel 70' trägt ein zwischen
ihren Armen angelenktes Rohr 56, an dessen innerem Ende ein Prisma 56' befestigt
ist. Das Rohr 56 (s. Abb. io) hat an seinem äußeren Teil unten einen Schlitz, in
welchem ein Schlitten 57 verschieblich ist, welcher oben ein Prisma 57' und unten
ein Rohr mit einem Kugelgelenkanschluß an die Brücke i9 des Bildhaltergehäuses trägt
(Abb. z). Der Schlitten 57 ist durch ein Stahlband 57", das über eine Rolle 70"
läuft, mit dem Träger der Zwischenoptik 65' (Abb. ii) verbunden. Die untere Verlängerung
57"' des Bandes wird um eine nicht dargestellte gefederte Trommel geführt, welche
seine Spannung sichert. Durch diese Einrichtung wird bei jeder gegenseitigen Bewegung
von Beobachtungsoptik und Bildträgergebäuse der Schlitten 57 von der Brücke i9 und
dem Stahlband 57" im Rohr 7o auf-oder abwärts verschoben, je nachdem sich das Prisma
57' von dem Prisma 56' entfernt oder sich ihm nähert. Der optische Abstand zwischen
Fadenkreuz 2o und Zwischenoptik 65' bleibt somit stets derselbe, und das Bild erscheint
scharf in der Brennebene des zugehörigen Okulars. Die Bewegung der Stellschraube
5q., welche das Rohr 70 senkrecht verschiebt, ändert nichts an diesen Entfernungen,
sondern hat nur :den Zweck, die Achse des Rohres 7o bei den verschiedenen Neigungen
des Bildträgergehäuses .in der richtigen Lage zur Achse des Rohres 56 zu halten,
um seitliche Abweichungen des aus den Prismen 56' austretenden Strahlenbündels
zu
vermeiden. Um denselben Zweck in bequemerer Weise zu erreichen, kann dieses Prisma
auch in derselben Weise drehbar gelagert sein, wie das Prisma 64 (Abb. 6). Eine
derart konstruierte Beobachtungseinrichtung liefert theoretisch ein scharfes Bild
nur von demjenigen .Durchmesser des unter dem Objektiv 2o.liegenden Bildkreises,
welcher in einer der Ebene der Zwischenoptik 65' parallelen Ebene liegt. In der
Praxis wird dieser Mißstand im allgemeinen nicht fühlbar, wenn das Okular eine entsprechende
Tiefenschärfe hat und die Neigungsabweichungen von einer genauen Senkrechtaufnahme
gering sind. Soll er jedoch in jedem Falle vermieden werden, so kann man eine Neigung
der Linsen 65' von außen her durch Einstellschrauben erreichen, oder man kann das
Prisma 57' ähnlich lagern wie das Prisma 64 (Abb. 6) und das Verbindungsrohr zwischen
Schlitten 57 und Brücke i9 gelenkig gestalten.
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Um die beispielsweise angegebene Ausführungsform des Gerätes in weiteren
Konstruktionsteilen zu vervollständigen, zeigen die Abb. 5, 7 und io das Gestell
29. Die Führungen des Zeichenwagens 35 in der X-Achse sind mit 38, die in der Y-Achse
mit 39 und 4o bezeichnet. 45 und 46 sind,die senkrechten Führungen des Wagens. 47
ist der Schlitten desselben; 34 sind die Arme mit den Lenkeranschlußgelenken 33.
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Eine Parallelführung des Zeichenwagens ist, für den Fall, daß ein
Pantograph 49 verwendet wird, durch Einzeichnung von Metallbändern 34 und
44 angedeutet. Diese sind gegenläufig auf Riemenscheiben aufgewickelt, die
an den Enden einer Drehachse des Wagens sitzen.