-
Vollautomatisches Entzerrungsgerät Bisher sind Entzerrungsgeräte bekannt,
bei welchen die Perspektivbedimgung durch Bild verschiebung in -der Bildebene senkrecht
zur Bildkippachse erfüllt wird. Hierbei bleibt der Bildhauptpunkt nicht in der Kippachse
des Projektionstisches. Der erste Nachteil ist gegebenenfalls ein stark aus der
Mitte des Projektionstisches verschobenes Projektionsbild und zweitens eine entsprechend
größere Flächenbeleuchtung oder eine Beleuchtungsbeeinträchtigung. Weiterhin sind
Entzerrungsgesäte bekannt, bei welchen die Per spekti.vbe-dingung .durch Ob j ektivkippung
erfüllt wird. Es können drei Arten von solche Geräten unterschieden werden: i. Geräte
mit einer sehr umfangreichen, daher viele Fehlerquellen bietende Steuerung, a. Geräte
für Spezialfälle, ungeeignet für die allgemeinen Entzerrungen sogenannter Senkrechtaufnahmen:,
und 3. Geräte, welche nicht vollautomar tisch sind, weil eine lose Schärfennachstellung
notwendig ist. Außerdem ist allgemein bei Entzerrungen nach Aufnahmedaten eine längere
Berechnung von Winkeln und Strek-1@en sowie @die Benutzung von Spezialtabellen notwendig.
Nachteilig ist auch die vielfach an den Geräten ungleichseitige Anbringung der einzelnen
Steuerungen. Die Erfindung hat die Aufgabe, ein vollautomatisches Entzerrungsgerät
-für sogenannte Senkrechtaufnahmen bis zu einer bestimmt begrenzten Nadirdistanz
von o° bis beispielsweise io'' als Mindestforderung für alle allgemein , gebräuchlichen
Aufnahme-Brennweiten, d. h. ungefähr von 15 bis 5o cm, zu schaffen, dessen Bildhauptpunkt
immer auf der Kippachse des Projektionstisches abgebildet und .dessen Scheimpflug-,
Vergrößerungs- und Perspektivbedingung mittels selbsttätiger, gegenseitig zwangsläufiger
Steuerungen erfüllt wird,- welche durch ihre Art ein wesentlich vereinfachtes Steuerungssystem
und ein bedeutend einfacheres Verfahren für Entzerrungen nach Aufnahmedaten ergeben
sowie .durch ihren Aufbau die Möglichkeit bieten, Ablesungen für alle für Entzerrungen
gebräuchlichen Werte anbringen zu können. Die Erfindung geht daher aus von einem
vollautomatischen Entzerrungsgerät mit kippbarem Objektiv und besteht darin, @daß
bei einem solchen Gerät die Perspektivbe@dingungsstenerung durch eine gemeinsame
Schwenkung der Vergrößerungs- und Scheimpflugbedinagungssteuerung mit der optischen
Achse um die Objektivkippachse herbeifuhrbar ist, indem die Kippung der Vorlagenebene
stets
um eine durch den Bildhauptpunkt gehende Achse erfolgt und die Scheimpflugbedingung
durch zwei zur Projektions- und Vorlagenebene stets senkrechte Hebel, einer durch
die Objektivkippachse gehend, erfüllt wird, welche sich in einem Gleitgelenk kreuzen,
welches selbst senkrecht zur optischen Achse längs einer Geraden verschiebbar geführt
ist, die in der .durch -d-ie optische Achse senkrecht zur Vorlagen-, Objektiv- und
Projektionsebene gehenden Schnittebene liegt und parallel zur optischen Achse um
die Entzerrungsbrennweite von der Vorlagen- oder Projektionsebene entfernt ist.
-
Das Liegenb,leiben des Bildhauptpunktes während der Perspektivbedingungsänderung,
gegenüber der Bildverschiebung verschiedener Geräte, bietet den großen Vorteil,
daß bei Entzerrungen mittels Karten letztere durch eine Nadel im Bildhauptpunkt
fixiert werden können und somit auf der Projektionsebene während des Einpassens
nur eine Drehbewegung in Frage kommen kann und dadurch das Arbeiten wesentlich erleichtert
und beschleunigt werden kann. Die Erfindung gestattet ohne weiteres für die drei
Bedingungsssteuerungen eine symetrische, konstruktive Durchführung auf zwei gegenüberliegenden
Geräteseiten. Außer den beschriebenen drei Freiheitsgradlen können die zwei noch
fehlenden, erstens die Bildverkantung .durch eine bekannte Bilddrehung und zweitens
,die Bildverschiebung parallel zu den Kippachsen durch Objektivverschiebung, betätigt
werden.
-
Die Abbildungen versinnbildlichen das Steuerungssystem zerlegt in
Gruppen. Außerdem ist als Beispiel eine feste Kippachse für die., Projektionsebene
angenommen worden. Es könnte aber auch eine der beiden anderen Kippachsen eine feste
Lagerung bekommen. Im Beispiel erfolgt die Steuerung der Bildebene von der Projektions-
oder Mittelebene oder von beiden aus. Die Projektionsebene könnte andererseits auch
von der Bildseite aus gesteuert werden. In den Abbildungen kann die Projektionsebene
auch als Vorlagen-oder Bildebene angesehen werden, wobei :die Steuerungen sinngemäß
anzuwenden sind. In den Abbildungen sind zwecks besserer Darstellung die Kippurigen
der Ebenen stark übertrieben.
-
Abb. i zeigt die Steuerung der Schelmprlugbedingung in Verbindung
.mit einer gestrichelt gezeichneten bekannten Scherensteuerung für die Abb. 2 gibt
eine mechanische Lösung einer
Hebelsteuerung aus Abb. i wieder. In Abb. 3
sind die beiden Steuerungen aus Abb. i mit der Perspektivbedingungssteuerung zusammen
dargestellt. Hierbei wird das Objektiv gekippt. Abb. 4 veranschaulicht eine Zusatzsteuerurig
zur Feststellung der Nadirdistanz für Entzerrungen, welche nach Festpunkten o. dgl.
durchgeführt worden sind. Diese Steuerung zurr Zwecke der Entzerrung nach Aufnahmedaten
erweitert zeigt Abb. 5. Wird ;lic Objektivverschvebung zwischen der Projektions-
und Bildebene mittels Spindel und ebenfalls mit Spindel auch die Verschwenkung für
die Perspektivbedingung, und zwar in der Projektionsebene, vorgenommen., so wird
für dieses Ausführungsbeispiel eine Sicherung für dde Begrenzung der Verstellbarkeit
notwendig. Abb. 6 stellt ein solches Sicherungsgetriebe dar' Die notwendigen Bezeichnungen
in -der Beschreibung sowie in den Abbildungen sind, soweit in der Photogrammetrie
allgemein festgelegt, hiernach angewendet worden. Für,den Winkel zwischen Bild-
und Mittelebene ist vb, zwischen' ittel-und Projektionsebene v, gewählt
worden. Die übrigen Bezeichnungen folgen in der Beschr:eibung.
-
Die Steuerung der Scheimpflugbedingung wird, wie Abb. i zeigt, dadurch
erreicht, daß zur Neigung der Projektionsebene ein senkrecht zu derselben stehender,
um die Objektivkippachse sich drehender Hebel a zur Betätigung eines zweiten Hebels
b benutzt wird, welcher senkrecht zur Bildebene steht. Der Schnittpunkt c beider
Hebel liegt auf einer Geraden d, welche ..die optische Achse rechtwinklig im Brennweitenabstan:d
f, von der Bildebene aus schneidet. Die beiden rechtwinklig zur Projektions- bzw.
zur Bildebene gesteuerten Hebel a und h bilden mit der optischen Achse zwangsweise
die beiden WinkeI vl, und v". Die Richtigkeit, daß bei dieser Steuerung der Schnittpunkt
c auf der Geraden d liegt, welche die optische Achse rechtwinklig im Abstand f,
von der Bildebene aus schneidet, wird mathematisch wie folgt begründet: Man kann
für n-fache Vergrößerung den Bildabstand gleich
und den Projektionsabstand vom Objektivzentrum gleich f, + f, # zt setzen. Es ist
nun die Richtigkeit der aus dem aus
gebildeten kleinen Dreieck der Abb. i abzuleitenden Formel
zu beweisen. Aus .dem großen Dreieck der Abb. i ergibt sich
Setzt man .die entsprechenden Tangentenwerte ein., so gilt
Da
ist, folgt
und mit f, multipliziertt
Abb.2 zeigt eine Vorrichtung, durch die eine zur Projektionsebene rechtwinklige
Steuerung des Hebels a um die Objektivkippachse erreicht wird. Mit Hilfe von Schnekkengetrieben,
einer Leitwelle und einerKegelradübertragung ist ,dabei die Möglichkeit gegeben,
das Radienverhältnis der Schneckenradsektoren je nach er Beanspruchung und/oder
den Konstruktionsbedingungen zu verändern.
-
Aus Abb. 3 ist zu .ersehen, wie @die Steuerung für die Perspektivbedingung
durchgeführt und .dabei die Scharfeinstellung selbsttätig nachgesteuert wird. Stellt
man -zunächst die photogrammetrisch bekannten Werte, die Strecke (ä) und den Winkel
ß, ein und hierauf den Winkel y durch Verschwenken ,der optischen Achse um die Objektivkippachse,
was z. B. durch Verschiebung der optischen Achse auf der Projektionsebene mittels
Spindel und Mutter Herreicht werden kann, so ist die Entzerrung mit Ausnahme der
Bildverkantung meist durchgeführt. Wie Abb.3 zeigt, wird mit der Verschwenkung der
optischen Achse gleichzeitig die Vergrößerungs-und die Scheimpflugbedsngun:gssteuerung
um den .gleichen Winkel mitverschwenkt und entsprechend nachgesteuert, so daß auf
fiese Weise die selbsttätige Steuerung der drei notwendigen Bedingungen in zwangsweiser
Abhängigkeit untereinander erreicht wird. Durch eine Führung der Bildkippachse in
H' parallel der optischen Bank B gegen seitliche Verschiebung wird der Bildhauptpunkt
H' über ,der Kippachse d-er Projektionsebene gehalten. Eine zwangsweise Abstandsänderung
von H' zum Objektiv 0e wird von einer Führung in ,der Bildebene über den Hebel b
ausgeführt. Die Kippung der Bildebene erfolgt mittels eines Führungsstücks e, welches
mit .der Bildkippachse in H' -fest verbunden ist. Sind (d), ß und y unbekannt, was
meist der Fall ist, so kann durch Betätigung dieser drei Einstellungen, zusätzlich
4er Bildverkantung, die Entzerrung optisch-mechanisch nach gegebenen Festpunkten
,durchgeführt werden.
-
Nach erfolgter Entzerrung kann durcheine selbsttätige Zusatzsteuerung
nach Abb. q. die Nadirdistanz der Aufnahme am Gerät abgelesen werden, was von Bedeutung
sein kann, wenn Aufnahmen z. B. von über 8° Nadirdistanz als ungeeignet ausgeschaltet
werden sollen. Hierzu ist es nur notwendig, die Aufnahmebrennweite f, durch einen
Hebel g zu verwirklichen, welcher in .der Ebene der Abb. q. gesehen im Durchdri
gungspunkt der optischen Achse mit der Projektionsebene senkrecht zur Projektionsebene
errichtet ist; räumlich.gesehen liegt jedoch der Fußpunkt des Hebels g außerhalb
der Projektionsfläche unter ,dem D.urchdringungspunkt .der optischen Achse mit der
Projektionsebene. Der Hebel dä , dessen Länge ,gleich der der Entzerrungsbrennweite
f, ist, ist in seinem einen Gelenkpunkt auf .der ,der optischen Achse ,entsprechenden
Führung verschiebbar und in seinem anderen Gelenkpunkt durch Einstellung von f"
auf dem Hebel g festklemnnbar gelagert. Der Winkel, welcher von dem Hebel h' und
der optischen Achse gebildet wird, ergibt-d e Nadirdistan.z. Zwischen ,dem Hebel
g -und der optischen Achse ist :stets der Winkel vp eingeschlossen. Die Richtigkeit
des Winkels wird -durch @die folgende mathematische Ableitung unter Verwendung von
:den in Abb. q. gestrichelt eingezeichneten bekannten Abhängigkeiten bewiesen. Für
die Zusatzsteuerung muß ,aus Abb. 4. gelten: fe.sinv=fa#sinvp. (2) Wie bekannt,
ist nach Abb. 4
somit auch f e # sin v = f d sin vp .
-
Da die Steuerung nur von dem Verhältnis f, zu f" abhängt, kann
z. B. aus Platzmangel f, und f" .in einem anderen Maßstab eingesetzt werden. Die
Werte f, und f" können als Hypothenusen zweier rechtwinkliger Dreilecke verwirklicht
werden; sie könnten aber auch in diesen Dreiecken die anliegenden Katheten, und
zwar auf der optischen Achse, bilden. Für d;ie Hebelsteuerung müßte in ,diesem Fäll
in dem ,gemeinsamen Berührungspunkt der beiden Katheten rechtwinklig zur
optischen,
Achse eine Schnittpunktsführun vorhanden sein. Nach Abb. q. kann in d!ean gemeinsamen
Gelenkpunkt von ä und h ein Hebel i angesetzt werden, welcher ebenfalls auf der
optischen Achse gelenkig verschiebbar geführt wird. Durch diese Verschiebung wird
zwischen .dem Hebel i und der optischen Achse der Winkel vb eingestellt, welcher
nach Abb. i mittels bekannter Wimkelablesevorrichtung zwischen dem Hebel b und der
optischen Achse nach erfolgter Entzerrung entnommen werden kann; sonach ergibt sich
die eingeschlossene Länge des Hebels i als das Produkt aus Entzerru.ngsmaßstab und
Flughöhe im Maßstab der Hebel g und h'. Aus Abb. q. gilt nach der gestrichelt eingezeichneten
Darstellung
oder als Beweis der Richtigkeit der Steuerung f z # sin vp = f e #
sin v =11I # h # sin vb . (3) Die den Winkeln vp, v und vb
gegenüberliegenden, gestrichelt eingezeichneten Katheten sind somit gleich groß
und können deshalb zusammenfallen. Die drei Hypothenus.en f", f, und M #
h können ebenfalls in einem beliebigen Maßstab eingestellt werden.
-
Eine Erweiterung der Zusatzeinrichtung räch Abb. q. ist in Abb. 5
dargestellt, welche für Entzerrungen nach Aufnahmedaten benötigt wird. Man kann
hierbei zwei verschiedene Entzerrungsarten unterscheiden: erstens mit Ersatz für
eine Fluchtpunktsteuerung und zweitens außerdem in gewolltem Maßstab. Nur im zweiten
Falle ist eine Berechnung notwendig, und zwar besteht sie nur in der Ermittlung
-des Produktes. M # lt.
Dieses Produkt muß an Hebel i eingestellt werden,
gegebenenfalls in entsprechendem Maßstab; in Abb.5 sind beispielsweise die drei
zusammena hörigen Werte im Maßstab i : 2 .dargestellt. Es ;ist während der Entzerrung
zu beobachten, daß die Winkel zwischen dem Hebel i und der optischen Achse und zwischen
dem Hebel b und der optischen Achse einander gleich werden müssen. Außerdem wird
an einem Hebel j die Aufnahmebrenn-,,veite f" eingestellt. Dieser Hebel berührt
oder schneidet die Bildebene in der Bildkippachse rechtwinklig. Ein @lebel k, von
der Objektivkippachse kommend, berührt oder schneidet den Hebel j im Abstand von
f" von der Bildkippachse aus. Es muß die Entzerrung so durchgeführt werden, daß
der Winkel zwischen den Hebeln j und h gleich
sein muß; für den Bruch zwecks Vereinfachung ö gesetzt, ergibt v -I- ä, wobei ö
± werden kann, je nachdem f" größer oder kleiner als der Bildabstand auf der optischen
Bank ist. Der Winkel ö ergibt sich unmittelbar zwischen den Hebeln k und
a. -
Die Zusatzeinrichtung nach Abb. q. und 5 kann, z. B. aus konstruktiven
Gründen, auch als gesondertes Einstellgerät hergestellt wer -den, wodurch .die Einstellwerte
wesentlich schneller durch einfaches Verschieben ermittelt und dann am eigentlichen
Entzerrungsgerät eingestellt werden können. Der -gestrichelt gezeichnete Teil der
Abb. 5 dient als Ergänzung für die Ableitung über die Richtigkeitder Steuerung
nach Abb. 5. Bekanntlich ist FI- 0a = FIOe . Der eingeschlossene Winkel
ist gleich 2 b. Wird @dieser Winkel halbiert, so erhält man nach,der Trigonometrie
für die nichtige Entzerrung,den gleichen Winkel wie zwischen den Hebeln k
und a. Wenn in 0" eine Senkrechte Z zu FL 0d errichtet wird, muß ;diese
mit k ebenfalls diesen gleichen Winkel ergeben. Diese Senkrechte bildet wiederum
mit dem Hebel j bei richtiger Entzerrung den Winkel v, was trigonometrisch ohne
weiteres aus Abb. 5 ersichtlich ist. Durch gegenseitige Verschiebung zweier Kreisteilungen
kann der Winkel v + h in die beiden Winkel v und 8 zerlegt werden, so daß
als einzige Berechnung das Produkt 31 # 1i übrigbleibt. Abb.6 zeigt ein Sicherungsgetriebe,
welches benötigt wird zur Begrenzung des Winkels y auf den angenähert gleichen Wert
für alle Vergrößerungen, und zwar aus konstruktiven Gründen. Es kann vorkommen,
daß durch bloßes Verstellen am Gerät Verhältnisse zwischen den einzelnen Bewegungen
eintreten könnten, welche bei Begrenzung 4e Gerätes auf eine bestimmte Nadirdistanz
nie erreicht würden, welche andererseits aber Stauchungen o. .dgl. hervorrufen könnten
oder unnötige Vergrößerungen z. B. verschiedener Führungstelile der Steuerungen
bedingen würden. Die Sicherung erfolgt dadurch, daß für den Winkel i8o° - y zwei
Streckeneinstellungen, z. B. die Strecke (ä) von 0e bis zur Kippachse ;der
Projektionsebene und die Strecke na von dieser Achse bis zum Berührungspunkt der
optischen Achse mit der Projektionsebene nach Abb. 6 derart auf eine Spindel o und
eine Mutter q übertragen werden, daß die Spindel o von ;der einen, die Mutter q
vbn der anderen Einstellung, letztere über eine Leitwellen, ein Stirnrad p
in
Verbindung mit einer Führungsgabel, mit entsprechenden Übersetzungen angetrieben
wenden,
so .daß ,die Spindel und die Mutter bei einem bestimmten' y-Wert immer an .derselben
Stelle stehen und die Mutter stets am Spindelende anschlägt, sobald der Winkelgrenzwert
erreicht wind. In dem dargestellter Ausführungsbeispiel kann also .die Leitwellen
mit einer Spindel gekuppelt sein, welche in Abb. 5 gegebenenfalls zur Einstellung
der Strecke m Verwendung findet. Die Spindel o kann an eine Spindel zur Einstellung
der Strecke (d) angeschlossen wenden.