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Optisches System für stereophotogrammetrische Auswertegeräte Die Erfindung
bezieht sich auf das optische System eines stereophotogrammetrischen Auswertegerätes
mit zwei je eine Bildplatte und ein Objektiv enthaltenden Projektionskammern, zwei
Spiegeln, die auf einem gegenüber den Kammern ini Rauin beliebig verschiebbaren
Träger kardanisch so gelagert sind, rlal;l der Drehungsmittelpunkt und die innere
Drehachse jedes Spiegels in der Spiegelfläche liegen und auf deren jedem eine Marke
so aufgetragen ist, daß sie mit dem Dreliungsinittelpunkt zusaininenfällt, und mit
zwei den Kaininerobjektiven benachbart kardanisch gelagerten mehrgliedrigen Linsensystemen,
von deren jedem (iie Glieder zwecks Regelung der Scharfabbildung eines Punktes der
zugehörenden Bildplatte auf die zugehörende Marke entsprechend dein jeweils eingestellten
Abstand der Marke von dem zugehörenden Kaninierobjektiv gegeneinander einstellbar
angeordnet sind. Auswertegeräte dieser Art sind z. B. durch die deutsche Patentschrift
30o 68o bekanntgeworden.
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Nach der Erfindung wird das optische Svstein eines solchen Auswertegerätes
folgendernial.')en ausgebildet: Es werden jeder Kamnier zwei weitere Spiegel zugeordnet,
von denen der eine an dein Träger der beiden Kammern und der andere an dem obengenannteii
Spiegeltriiger karrlanisch so gelagert ist, daß von jedem dieser beiden Spiegel
der Drehungsmittelpunkt und die innere Drehachse in der Spiegelflache liegen und
daß die Drehungsmittelpunkte der beiden Spiegel zu dein Drehungsmittelpunkt des
zugehörenden Linsensystems und dein Drehungsmittelpunkt des zugehörenden mit Marke
versehenen Spiegels eine solche Lage haben, daß die vier Drehungsmittelpunkte bei
jeder Lage des obengenannten Spiegelträgers gegenüber den Kammern ein Parallelogramm
bestimmen. Die drei jeder Kammer zugeordneten Spiegel werden so miteinander gekuppelt,
daß ein auf den mit Marke versebenen Spiegel auftreffender Strahl, der mit derjenigen
Seite jenes Parallelogrannns zusammenfällt, die durch die Drehungsmittelpunkte des
mit Marke versehenen Spiegels und des zugehörenden Linsensystems bestimmt ist, durch
die Spiegel stets so reflektiert wird, daß er die drei anderen Seiten des Parallelogramms
(von der letzten Seite gegebenenfalls die Verlängerung) durchläuft. Ferner wird
hinter jedem mit Alarke versehenen Spiegel ein Linsensystem angeordnet, dessen Brennpunkt
mit der Marke des Spiegels zusammenfällt und dessen hinterstes Glied vor demjenigen
Spiegel angeordnet ist, der an dem Träger der zugehörigen Kammer gelagert ist.
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Damit kein Glierl dieses letztgenannten
Linsensystems
an den Drehbewegungen eines Spiegels teilzunehmen braucht, empfiehlt es sich, sämtliche
Glieder dieses Linsensystems zwischen dem mit Marke versehenen Spiegel-y' und dem
in der Lichtrichtung auf dieseife. , . Spiegel folgenden Spiegel anzuordnen.
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Anstatt die vier jeder Kammer zugeordneten Teile, nämlich die drei
Spiegel und das der ,Regelung der Scharfabbildung dienende Linsensystem, kardanisch
zu lagern, d. h. so, daß die beiden Drehachsen jedes Teiles einander senkrecht schneiden,
kann auch für jeden der vier Teile eine Kreuzgelenklagerung vorgesehen werden, bei
der die beiden Drehachsen einander senkrecht kreuzen. In diesem Falle müssen vier
einander entsprechende Achsen der vier Teile einander parallel sein und eine solche
Lage zueinander haben, daß die Durchstoßpunkte der Achsen mit einer zu den Achsen
senkrechten Ebene jenes Parallelogramm bestimmen.
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Ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Auswertegerät hat gegenüber
den bekannten Geräten der beschriebenen Art den Vorteil, daß ein gedrängterer Aufbau
des Gerätes ermöglicht wird, daß es sich ferner ermöglichen läßt, daß diejenigen
Teile, an denen zwecks Basiseinstellung und Orientierung der Bildplatten Einstellungen
vorzunehmen sind, dem Beobachter bequemer zugänglich gemacht werden können, und
daß bei geeigneter Strahlenführung weniger optische Glieder benötigt werden.
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In der Zeichnung veranschaulicht Abb. 1 schematisch das gesamte optische
System eines der Erfindung gemäß ausgebildeten Auswertegerätes, während Abb. a bis
5 in größerem Maßstab denjenigen in Abb. i durch strichpunktierte Linien begrenzten
Teil dieses optischen Systems veranschaulichen, der in der vom Beobachter aus gesehen
rechten Hälfte des Strahlenganges liegt und die beim Gebrauch des Auswertegerätes
gegeneinander beweglichen Glieder umfaßt. Abb. a ist eine Grundrißansicht dieses
Geräteteiles. Abb.3 bis 5 sind lotrechte Schnitte durch diesen Geräteteil gemäß
den in Abb. 2 eingezeichneten Schnittlinien.
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Das optische System des Auswertegerätes nach Abb. i enthält in jeder
Hälfte des Strahlengangs eine aus einer Lichtquelle a und einem Kondensator b bestehende
Beleuchtungseinrichtung, eine Projektionskammer, die eine Bildplatte c und ein Objektiv
d enthält und die an der nicht gezeichneten Grundplatte des Gerätes uin einen Punkt
l kardanisch gelagert ist, so daß ihre Neigung beliebig eingestellt werden kann,
ein aus einer Sammellinse e und einer Zerstreuungslinse f
bestehendes
Linsensystem zur Regelung der Scharfabbildung, das um den Punkt 1 kar-Janisch
gelagert und dessen Zerstreuungslinse f gegenüber der Sammellinse
e einstellbar ist, einen mit einer Marke 11 versehenen @4iegel g, der mittels
eines nicht gezeichne-@teti;',- gegenüber der Grundplatte des Gerätes @eit@is'tellbaren
räumlichen Kreuzschlittensy stems verstellbar ist und an diesem Kreuzschlittensystem
um einen die Marke :lI enthaltenden Punkt 1I kardanisch gelagert ist, einen Spiegel
lt, der an dem Kreuzschlittensystem um einen Punkt III kardanisch gelagert ist,
einen Spiegel i, der an der Grundplatte des Gerätes um einen Punkt IV kardanisch
gelagert ist, der zu den Punkten I, 1I und III eine solche Lage hat, daß die vier
Punkte I bis IV ein Parallelogramm bestitiimen, ein zwischen den Spiegel g und la
auf dein Kreuzschlittensystem angeordnetes, aus zwei Gliedern j und k bestehendes
Linsensystem, dessen Brennpunkt mit dem Punkt 1I zusammenfällt, drei hinter dem
Spiegel i an der Grundplatte des Gerätes fest angeordnete Spiegelprismen
1, in und n, ein zwischen den Prismen 1 und na angeordnetes Objektiv o, ein
Okular p und ein zwischen dein Prisma 1 und dein Objektiv o drehbar
angeordnetes Ainicisches Prisma q zur Aufhebung des Bil<1-stttrzes.
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In Abb. -2 bis 5 bezeichnet i eine Grundplatte, auf der mittels eines
Armes 2 eine Welle 3 befestigt ist, deren Achse mit X-X bezeichnet ist. Auf der
Welle 3 ist ein Arm .I um die Achse X-X drehbar gelagert, der mittels einer Klemmschraube
5 gegenüber der Welle3 festgestellt werden kann. Ein Zeigero des Armes q. zeigt
an einer Gradeinteilung 7 des Armes 2 die jeweilige Stellung des Armes .I gegenüber
dem Arm a an. An dein Arm a. ist ein Lagerkörper 8 um eine Achse I"-I" drehbar gelagert,
die die Achse X-X ini Punkt I senkrecht schneidet. Durch eine Klemmschraube 9 kann
der Lagerlcöi-per 8 gegenüber dein Arm .I festgestellt werden. Ein Zeiger io des
Lagerkörpers 8 zeigt an einer Gradeinteilung i i des Armes d. die jeweilige Stellung
des Lagerkörpers 8 gegenüber dem Arm .I an. In dein Lagerkörper 8 ist ein Bildträger
12, der eine Bildplatte 13 und ein ini Projektionszentrum dieser Bil(lplatte liegendes
Objektiv 14 enthält, um die Achse dieses Objektivs drehbar so gelagert, daß seine
Drehachse durch den SchnittpunktI der Achsen X-X und Y-I- hindurchgeht und zu der
Achse I'-I' senkrecht steht. An dein Lagerkörper 8 ist eine zur Beleuchtung der
Bildplatte 13 dienende Einrichtung befestigt, die eine Lichtquelle 15 und einen
Kondensor 16 enthält.
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Außer dein Lagerkörper 8 ist noch eine Tragplatte 17 um den Punkt
I an dem Arni der Grundplatte i kardanisch so gelagert, daß
ihre
äußere Kardanachse mit der Achse 1-X zusainrnenfällt. Zu diesem Zweck ist auf der
Welle 3 ein Arm 1s um die Achse X-X lose drehbar gelagert. Die Tragplatte 17 ist
an diesem Arm 1,9 mittels einer `Felle i9 um eine die Achse X-1 im Punkt I senkrecht
schneidende Achse lose drehbar gelagert, die bei der in der Zeichnung dargestellten
Lage des Armes 18 mit der Achse 1--I- zusammenfällt.
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Auf der Tragplatte 17 ist eine Sammellinse 2o so befestigt, daß ihre
Achse durch den Punkt I hindurchgeht. Ferner ist an der "Pragplatte 17 ein Schieber
21 längs einer der Achse der Sammellinse 2o parallelen Führung 22 verschiebbar angeordnet,
an dem eine Zerstreuungslinse 23 so befestigt ist, daß ihre Achse mit der der Sammellinse
2o zusammenfällt. Der Schieber 2i greift mittels eines Zapfens 2.1 in eine schraubenförmige
Nut einer Trommel 25, die an der Tragplatte 17 uni eine der Achse der Sammellinse
2o parallele Achse drehbar gelagert ist und mit der ein Kegelrad 26 fest so verbunden
ist, dal seine Achse mit der Drehachse der Trommel 25 zusammenfällt. Der Antrieb
des Kegelrades 26 erfolgt mittels eines Kegelrades 27, einer Welle 28 und eines
Stirnrades 2c) voll einer Zahnstange 3o aus, die an der Tragplatte 17-parallel der
Achse der Sammellinse 2o verschieblich gelagert ist. Die Linsen 20 und -3 sowie
jene schraubenförmige mit sind so ausgebildet und das Übersetzungsverhältnis der
Verzalinuiigen 26, 27 und 29, 30 ist so gewählt, daß bei beliebiger Entfernung
eines auf der Achse des L insensvstems 20, 23 liegenden, wie später erörtert werden
wird, ini Rautee verschiebbar angeordneten Punktes II vom Punkt I ein Bildpunkt
der Bildplatte 13 in den Punkt 1I scharf abgebildet wird.
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Auf der Grundplatte i ist längs zweier der Achse X-X paralleler Führungen
31 ein Schlitten 32 verschiebbar gelagert. Der Schlitten 32 ist finit zwei
Führungen 33 versehen, die zu den Führungen 31 senkrecht sind und einem Schlitten
34 als Führung dienen. Auf dein Schlitten 3.1 sind zwei zu den Führungen 3 i und
33 senkrechte Führungsstangen 35 befestigt, längs deren ein Schlitten 36 verschieblich
angeordnet ist. Die Antriebsinechanisinen für die Schlitten 32, 34 und 36 sind in
der Zeichnung der Einfachheit halber weggelassen.
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An dein Schlitten 36 ist um eine der Achse 1-X parallele Achse Z-Z,
die jenen Punkt TI enthält, eine Büchse 37 drehbar gelagert, finit der zwei Gehäuse
38 und 39 verschraubt sind. In dein Gehäuse 38 ist mittels zweier Zapfen .i.o und
41 ein Spiegel 42 um eine Achse U-L' drehbar gelagert, die die Achse Z-Z im Punkt
11 senkrecht schneidet und in der Spiegelfläche des Spiegels -l2 liegt. Auf
dem Spiegel d.2 ist eine Marke .13 als stereoskopisches Halbbild eines Markenraumbildes
so aufgetragen, daß der für die Messung maßgebende Punkt im Schnittpunkt 1I der
Achsen Z-Z und U-t7 liegt.
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Um die Zapfen d.o und .I1 ist eine Gabel 44 lose drehbar gelagert,
mit der die Zahnstange 30 fest verbunden ist.
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Damit bei einer Drehung der Gabel d..4 um die Achse L%-U der Spiegel
.1.: eine Drehung im gleichen Sinne, aber nur von dein halben Winkelbetrag erfährt,
ist folgendes Getriebe vorgesehen: An dem Gehäuse 38 ist ein Zahnrad .15
befestigt, dessen Achse mit der Achse L'-C' zusammenfällt. Ein zweites Zahnrad .1.6,
dessen Achse ebenfalls mit der Achse U-L7 zusammenfällt und dessen Teilkreisdurchniesser
halb so groß ist wie der des Zahnrades .15, ist auf dem Zapfen d.o befestigt und
also mit dem Spiegel .12 fest verbunden. Mit dem Zahnrad -16 steht ein Zahnrad .17
im Eingriff, das an der Gabel 44 drehbar gelagert ist und dessen Teilkreisdurchinesser
finit dein des Zahnrades .16 übereinstimmt. An der Gabel .1.1 ist ein weiteres Zahnrad
48, dessen Teilkreisdurchmesser ebenfalls mit dein des Zahnrades .16 übereinstimmt,
drehbar so gelagert, daß es sowohl in das Zahnrad .15 als auch in das Zahnrad 4.,^
eingreift. Bei einer Verdrehung der Gabel 411 um die Achse V-L' rollt sich das Zahnrad
.[8 auf dein an dem Gehäuse 38 befestigten Zahnrad 1, ab und bewirkt mit Hilfe des
Zahnrades 47, daß sich das Zahnrad 46 und damit der Spiegel 42 im gleichen Sinne
wie die Gabel .1_l, aber nur um den halben Winkel verdreht.
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In dem Gehäuse 39 ist mittels zweier Zapfen .19 und 50 ein
Spiegel 51 um eine Achse 1'-L- drehbar gelagert, die die :'iclise Z-Z in einem Punkt
III senkrecht schneidet, der Achse L'-L7 parallel ist und in der Spiegelfläche des
Spiegels 51 liegt. Die Spiegel 51 und .12 sind mittels zweier lsegelräderpaare 52
und 53 und einer Welle 54. zu gleich großer und gleichsinniger Drehung sc: gekuppelt,
daß die Spiegelflächen der beiden Spiegel aufeinander senkrecht stehen.
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In dein Gehäuse 38 ist eine Linse 61 und in dem Gehäuse 39 ist eine
Linse 62 so befestigt, daß die Achsen der beiden Linsen mit der Achse Z-Z zusammenfallen.
Der Brenndunkt des Linsensvsterns 61, 62 fällt finit dem Punkt 11 zusammen, so daß
ein auf die Linse 61 auftreffender Strahlenkegel, dessen Spitze im Punkt II liegt,
nach dem Austritt aus der Linse 62 die Form eines Strahlenzylinders hat.
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Mittels eines Arines 55 ist auf der Grundplatte i ein Gehäuse 56 um
eine mit der Achse X-X zusammenfallende Achse drehbar gelagert, das an dem Arm 1ß
befestigt ist, so daß es mit der Tragplatte 17 und dein Linsensystetn
20,
23 zu gleicher Drehung um die Achse X-X gekuppelt ist. In dem Gehäuse 56 ist ein
Spiegel 57 um eine Achse TV-W drehbar gelagert, die der Achse Y-I' parallel ist,
in der Spiegelfläche des Spiegels 57 liegt und die Achse X-X in einem Punkte Ih
senkrecht schneidet, dessen Abstand von dein Punkt I gleich dem gegenseitigen Abstand
der Punkte II und III ist, so daß die Punkte I bis IV ein Parallelogramm bestimmen.
Der Spiegel 57 ist mit der an der Tragplatte 17
befestigten Welle ig mittels
zweier Kegelräderpaare 58 und 59 und einer Welle 6o so gekuppelt,
daß er bei Drehungen der Tragplatte 17 um die Achse der Welle i9 eine gleichsinnige
Drehung von dem halben Winkelbetrag erfährt, und zwar so, daß seine Spiegelfläche
zur Spiegelfläche des Spiegels 42 senkrecht ist. Die zur Basiseinstellung benötigten,
an: sich bekannten Mittel sind in der Zeichnung der Einfachheit halber weggelassen,
da sie für die Veranschaulichung der Erfindung unwesentlich sind.
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Die beschriebene Ausbildung des Gerätes verbürgt, daß bei beliebiger
Lage des Kreuzschlittensystems 32, 34., 36 derjenige von einem Bildpunkt der Bildplatte
13 kommende und durch den Punkt I gellende Strahl, der mit der Achse des
Linsensystems 2o, 23 zusammenfällt, auf die im Punkt II liegende Marke 4.3 des Spiegels
4.2 trifft, dann von dem Spiegel d.2 so reflektiert wird, daß er den Spiegel 51
im Punkt III trifft, dann durch den Spiegel 5 i so reflektiert wird, daß er den
Spiegel 57 im Punkt IV trifft, und schließlich von dem Spiegel 57 so reflektiert
wird, daß er in der @7erlängerung der Verbindungslinie der Punkte I und IV weiterläuft.