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Verfahren zur Erzeugung plastischer Reproduktionen durch Abtasten
einer planen Vorlage mittels einer Photozelle Verfahren zur Erzeugung plastischer
Reproduktionen durch Abtasten ein-er planen Vorlage mittels einer Photozelle, welche
die Eindringtiefe eines Werkzeugs in das Werkstück steuert, sind bekannt. Bei diesen
bekannten Verfahren werden als Vorla,-en Strichzeichnungen verwendet; die Photozelle
wird über die Zeichnung geführt und durch die Linien in der Bewegungsrichtung gesteuert.
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Demgegenüber besteht die Erfindung in der Verwendung einer Vorlage,
auf welcher Punkte verschitdener Reliefhöhe verschiedene Helligkeit besitzen; diese
Vorlage wird be- oder durchleuchtet und von der Photozelle abgetastet; letztere
steuert die Eindringtiefe des Werkzeugs. Das Werkzeug wird an den hellen Stellen
der Vorlage tiefer in das Werkstück eindringen, als an den dunklen Stellen; man
kann aber auch umgekehrt arbeiten, in welchem Fall statt eines Positivreliefs ein
Negativrielief entsteht. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich für alle möglichen
Zwecke, z. B. iur Herstellung von Holzschnitzereien für Möbel u. dgl.; hier
wird einfach eine getönte, d. h. an Stellen verschiedener Reliefhöhe verschieden
helle Zeichnung hergestellt, die dann, be- oder durchleuchtet, von der Photozelle
abgetastet wird. Die Umsetzung des von der Photozelle geliefert-en Stromes in Bewegungen
des Werkzeugs kann auf beliebige bekannte Weise erfolgen; beispielsweise wird der
zweckmäßig verstärkte
Photozellenstrom, der je nach der
Helligkeit des von der Zelle aufgenommenen Lichtes verschieden stark ist, in einen
Elektromagneten geschickt, dessen unter dem Eineuß einer Rückholfeder stehender
Anker die Axialverschiebung eines Fräsers bewirkt. Man kann' aber auch die Bewegungen
des Elektromagnetkerns mittelbar zur Steuerung eines eigenen Stromkreises verwenden,
der die Eindringtiefe des Werkzeugs in das Werkstück bestimmt. Auch dies ist bekannt
(elektrische Fühlerstenerung). Zweckmäßig werden die Vorlagen, wel * che
an Stelle verschiedener Reliefhöhe verschiedene Helligkeit besitzen und von der
Photozelle abgetastet werden, photograptisch als Durchsichts- oder Aufsichtsbilder
hergestellt. Hierzu-gibt es verschiedene Möglichkeiten. Die eine besteht darin,
daß die photographische Aufnahme -durch an sich bekannte Lichtstrahlabtastung über
einen Entfernungsmesser erfolgt, welcher von jedem Objektpunkt zwei oder mehr,
je nach der Entfernung mehr oder weniger zusammengeschobene Bilder entwirft.
Die Herstellung der photographischen Aufnahmen kann aber auch nach dem Prinzip,
der Echolotung unter Verwendung von wellenförmig moduliertem Licht erfolgen; zu
diesem Zweck wird das Original durch einen in seiner Helligkeit modulierten Lichtstrahl
punktweise abgetastet; das zurückgeworfen-Licht wird von einer oder mehreren Photozellen
aufgenommen, und der von der jeweiligen Entfernung des abgetasteten Objektpunktes
abhängige Phasenunterschied zwischen den Frequenzen des Photozellenstromes einerseits
und des Lichtmodulators andererseits wird zum Aufbau eines zu photographierenden
Bildes benutzt, in welchem Objektpunkte verschiedener Entfernung verschiedene Hellizkeit
besitzen. Die Zeichnungen erläutern das erfindungsgemäße Verfahren und zeigen Ausführungsbeispiele
von Einrichtungen zur Durchführung dieses Verfahrens.. Es stellen dar die Fig. i
und 2 die Anordnung zur Herstellung einer durch eine Photozelle abzutastenden Vorlage
auf photographischern Weg unter Verwendung eines Entfernungsmessers und einer
Nipkowscheibe im Aufriß und Grundriß, die Fig. 3 bis 6 vier verschiedene
Anordnungen des Entfernungsmessers, die Fig. 7 und 8 ein aufzunehmendes
Objekt in Seiten- und Stirnansicht, Fig. 9 das von diesem Objekt aufgenommene
Bild bei Verwendung ein-es Entfernungsmessers mit zwei Objektiven, Fig. io das von
dem gleichen Objekt aufgenommene Bild bei Verwendung eines Entfernungsmessers mit
sechs Objektiven, Fig. ii die schematische Darstellung der Abtastung eines Diapositivs
durch eine Photozelle und die Steuerung der Eindringtiefe des Werkzeugs durch den
Photozellenstrom, Fig. 1:2 eine Scheibe mit spiralförmig angeordneten Schlitzen,
Fig. 13 eine Anordnung zur Herstellung von Vollplastiken im Grundriß, Fig- 14 ein
zweites Ausführungsbeispiel einer Anordnung zur Herstellung von Vollplastiken ini
Grundriß, Fig. 15 die Herstellung von abzutastenden Vorlagen auf photographischern
Wege unter Verwendung eines Spiegelrades als Lichtstrahlabtastung, die Fig. 16 und
1.7 den Aufriß und Grundriß einer Anordnung zur photographischen Herstellung von
Vorlagen unter Verwendung einer Braunschen Röhre als Lichtstrahlabtastung, Fig.
18 den Grundriß einer Anordnung-zur Herstellung von Vorlagen auf photographischem
Wege nach dem Prinzip der Echolotung, die Fig. ig und :2o weitere Darstellungen
von Diapositiven und zugehörigen Abtastlichtstreifen des Objektes.
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Gemäß den Fig. i und 2, von denen die Fig. i den Aufriß, die Fig.-
2 den Grundriß darstellt, handelt es sich um die Herstellung eines Reliefs nach
einem menschlichen Kopf als Original. Selbstverständlich kann aber als Original
jeder beliebige andere plastische Körper kopiert werden. Das Original i wird in
einem vollkommen dunklen Raum mit einem Lichtstrahlabtaster beleuchtet bzw. abgetastet,
wie dies beim Fernsehen an sich bekannt ist. Zum Abtasten kann man die beim Fernsehen
verwendeten, bekannten Abtaster, wie z. B. die Nipkowscheibe, das Spiegelrad, die
Braunsche Röhre od. dgl., verwenden. Im Fall der Fig. i und:2 erfolgt die Abtastung
mit einer Nipkowscheibe 2, deren spiralförmig angeordnete Lochungen mit
3
bezeichnet sind. Eine BeleuchtungslamPe` 4 (vOrzugsweise eine Bogenlampe
in einem Gehäuse) beleuchtet über ein Bildfenster 5 und ein Objektiv
6 das Obj ekt i. - Die.Aufnahme erfolgt durch eine Kamera
7,
der ein Basisentfernungsmesser 8 vorgeschaltet ist. In dem gezeichneten
Beispiel der Fig. i und :2 wird in senkrechten Zeilen abgetastet; man kann die Abtastung
ab-er auch, wie beim Fernsehen bekannt, in waagerechten Zeilen vornehmen. Im Gegensatz
zur Abtastung Mm Fernsehen ist es nicht notwendig, das ganze Bild in der Zeit von
1/25 Sekunde abzutasten; es genügen 1/,5 bis 1/2 Sekunde. Dadurch kann auch
bei der Nipkowscheibe mit Mehrfachlochspiralen (an sich bekannt) die Zeilenzahl
für eine Bildabtastung auf tausend Zeilen und mehr erhöht werden.
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Der Basisentfernungsmesser 8 hat die Aufgabe, bei der Abtastung
von jedem Objektpunkt auf der lichtempfindlichen Schicht der Kamera zwei Bildpunkte
zu entwerfen, welche sich, je nach der Entfernung des betreffenden Objektpunktes
von dem Entfernungsmesser, mehr oder weniger überdecken.
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Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen drei verschiedene, Anordnunken
des Entfernungsmessers; gemäß Fig. 3
ird das eine Bild eines Objektpunktes
über einen an sich bekannt-en, lichtdurchlässigen Spiegel 9
direkt auf die
Platte oder den Film io geworfen; das andere Bild wird über eine reflektierende
Fläche ii, z. B. ein Prisma, und den Spiegel 9 auf die Platte io geworfen.
Bei Fig. 4 sind für jedes der beiden Bilder je zwei reflektierende Flächen
1:2, 13
bzw. 12', 13» vorgesehen. 13ei Fig. 5 ist
die Kamera in den Entfernungsmesser selbst zu denken; das eine Bild wird von der
einen Seite her über eine reflektierende Fläche 14 auf die Platte io geworfen; das
andere Bild über eine reflektierende Fläche 15
unter Umkehrung durch reflektierende
Flächen 16 und'i7 von der anderen Seite her. Die reflektierenden Flächen 15, 16
und 17 sind Bestandteile ein und desselben Prismas.
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Statt von jedem Objektpunkt durch den Entfernungsmesser zwei sich
mehr oder weniger überdeckende Bilder zu entwerfen, kann man auch einen Entfernungsmesser
verwenden, der mehr als zwei Bilder erzeugt, wie beispielsweise in Fig.
6 schematisch gezeigt. Hier handelt es sich um -einen Basisentfernungsmesser
mit sechs Lichteintrittsöffnungen, vor denen je ein Objektiv 18 liegt; die
Platte bzw. der Film ist wiederum mit io bezeichnet. Die Anordnung ist *symmetrisch;
die Lichtstra:hlen werden durch reflektierende Flächen ig auf die Platte abgelenkt.
2o bedeuten reflektierende Flächen und:2i lichtdurchlässige Spiegel; wie ohne weiteres
ersichtlich, werden auf der Platte io von jedem Objektpunkt sechs nebeneinanderliegende
Bilder entworfen, die je nach der Entfernung des Objektpunktes unter gegenseitiger
Überdeckung näher aneinandergerückt oder weiter auseinandergeezogen sind.
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Zur Aufnahme eines Diapositivs nach dem plastischen Objekt braucht
die Abtastung nur einmal zu erfolgen. Dazu muß die Abtasteinrichtung bei Verschluß
der Kamera anlaufen; bei richtiger Tourenzahl wird der Verschluß ausgelöst, was
selbsttätig erfolgen kann, ebenso wie das Schließen des Verschlusses, Verwendet
w ird am besten ein Schlitzverschluß, dessen Schlitz mit der Zeilenverschiebung
mitläuft. Vor der Aufnahme müssen natürlich die Bilder auf der Mattscheibe der Kamera
scharf eingestellt werden.
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Normalerweise wird auf der lichtempfindlichen Schicht der Kamera durch
den vorgesetzten Entfernungsmesser bei der Ausführungsforrn der Fig. i bis
5 ein Bild mit doppelten Konturen der nahen Objektpunkte entstehen; die photographische
Aufnahme des mit dem Lichtstrahlabtaster beleuchteten Objektes wird auf der Platte
oder dem Film ein Bild mit senkrechten Streifen oder Linienentstehen lassen; diese
Streifen oder Linien sind an verschiedenen Stellen, je nach der Entfernung
der entsprechenden Objektpunkte vom Entfernungsmesser, verschieden breit. Ist der
Lichtstrahl über eine dem Entfernungsmesser nähere Partie des Objektes ge# laufen,
so erscheint der auf der Platte, aufgenommene Bildpunkt doppelt; je entfernter
hingegen die gerade aufgenommene Partie des Objektes ist, um so näher werden die
von den beiden Objektiven des Entfernungsmessers aufgenommenen Bildpunkte zusammenlaufen;
bei großer Entfernung entsteht nur ein einziger Bildpunkt auf der Platte.
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In den Fig. 7, 8 und 9 ist dies schematisch für einen
Basisentfernungsinesser mit zwei Objektiven gezeigt. Fig. 7 stellt das Objekt
i in Seitenansicht dar; zur Vereinfachung der Darstellung handelt es sich hier nicht
um einen menschlichen Kopf, sondern um einen Dreieckform aufweisenden, erhabenen
Körper mit abgerundeter Spitze. Die Aufnahmerichtung ist in Fig- 7 mit 22
bezeichnet; die abgerundete Spitze des dreieckförmigen Körpers liegt also dem Entfernungsmesser
wesentlich näher als die Basis des dreieckförmigen Körpers. Fig. 8 zeigt
das Objekt in der Stirnansicht der Aufnahmerichtung mit einem Abtastlichtstreifen
2,3. Das auf der Platte oder Film entstehende Bild ist in Fig.
9 gezeigt. Dieses Bild wird später über eine Lochblende 24 entsprechender
Breite von ein-er Photozelle abgetastet. Der Abtastlichtstreifen 23 liefert
auf der Platte bzw. dem Film zwei Bildstreifen 2,5, 26,
welche in der Mitte,
also an der Stelle des dem Entfernungsmesser nächsten Objektpunktes (abgerundete
Dreieckspitze) ohne Zwischenraum in voller Breite nebeneinanderliegen; nach'oben
und unten laufen die beiden Bildstreifen 25 und 26, entsprechend der
zunehmenden Entfernung der Objektpunkte vom Entfernungsmesser, zusammen, bis sie
sich am oberen und unteren Ende nahezu voll überdecken.
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Um möglichst viele Feinheiten in dem Diapositiv zu erhalten und später
beim Relief wenig oder gar keine Nacharbeit zu haben, empfiehlt es sich, eine Nipkowscheibe
für hohe Zeilenzahl zu verwenden, ferner den Lichtpunkt auf dem Objekt so scharf
wie möglich zu bilden, auf dem Objekt den Abstand von Zeile zu Zeile etwas größer
zu machen und zur Aufnahme ein großes Format bei entsprechender Brennweite zu verwenden.
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Uin zu vermeiden, daß Objektpunkte verschiedener Helligkeit auf der
Platte oder dem Film Bildpunkte verschiedener Helligkeit liefern, verwendet man
zur Aufnahme extra harte Platten oder Filme und kopiert dann wieder extra hart.
Hierdurch wird erreicht, daß sich verschiedene Helligkeiten in der Aufnahme nur
infolge verschiedener Entfernungen der Objektpunkte von dem Entfernungsmesser ergeben,
nicht aber infolge verschiedener Helligkeiten der Objektpunkte selbst.
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'Von der in der beschriebenen Weise aufgenommenen Platte wird ein
Diapositiv angefertigt. Handelt es sich beispielsweise um die Frontaufnahme eines
menschlichen Kopfes, so werden die Linien:25, 26 an der Stelle der Nasenspitze
weiter auseinandergezogen sein als beispielsweise an der Stelle der Ohren, weil
der Abstand der letzteren von dem Entfernunggmesser bei der Aufnahme größer war,
wie die Entfernung der Nasensp#itie von dem Entfernungsmesser.
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Die hellen, aber verschieden breiten Streifen oder Linien
25,26 werden nun durch eine Lochblende :24 hindurch von einer Photozelle
abgetastet; der von der Zelle gelieferte Strom wird auf den Fräser übertragen, um
dessen Eindringtiefe in das Werkstück zu steuern. Die Vorschubbewegung des Fräse,rs
muß dabei so geschaltet sein, daß, wenn die Photozelle über eine schmale Stelle
eines Streifens läuft, also z. B. über eines der beiden Enden der Streifen in Fig.
9 und somit entsprechend wenig Licht erhält, der Fräser tiefer in das Werkstück
eindringt.
Läuft die Photozelle aber über eine breitie Stelle, erhält
sie also, viel Licht, so darf der Fräser nur wenig in das Werkstück eindringen,
Man kann aber auch umgekehrt arbeiten, in welchem Fall man an Stelle eines Positivre#liefs
ein Negativrelief erhalten würde.
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Von dem Entfernungsmesser bei der Aufnahme gleich entfernt liegende
Punkte haben gleiche Breite der Linien auf dem Diapositiv zur Folge; sie
be-
wirken daher gleiche Eindringtiefe des Fräsers in das Werkstück.
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Bei Verwendung eines Entfernungsmessers mit mehr als zwei Objektiven,
also z. B. mit-, sechs Ob-
jektiven, wie inFig. 6 gezeigt, 'braucht
der Abstand von Zeile zu Zeile auf dem Objekt nicht größer gemacht zu werden; vielmehr
kann Zeile fü - r Zeile sich berühren. Dafür muß dann während der
Auf-
nahme die Platte* seitlich gleichmäßig verschoben werden. Das mit einem
Entfernungsmesser der Fig. 6 aufgenommene Bild des Objektes i der Fig.
;7
ist in Fig. io gezeigt. Hier sind nebeneinanderliegend sechs Streifen
25, 25' und :25". bzw. :26, 26' und 26" entstanden, an dem
Objektpunkt kleinster Entfernung vom Entfernungsmesser sind die Streifen am weitesten
auseinandergezogen; an den Stellen größter Entfernung vom Entfernungsmesser (oberes
und unteres Ende der Fig. io) lanfen die Streifen, sich überdeckend, zusammen.
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Die Fräsmaschine, deren Werkzeug von der das Diapositiv Strich für
Strich abtastenden Photozelle gesteuert wird, muß selbsttätig den Fr#äser im Gleichla,nf
mit der Photozelle Strich für, Strich über das Werkstück führen, wobei die Eindringtiefe
des Fräsers von der Photozelle gesteuert wird. Solche Maschinen sind in den verschiedensten
Ausführungen bereits bekannt. Vor Beginn des Fräsvorganges muß die zwischen dem
Diapositiv und der Photozelle angebrachte Lochblende 24 genau auf Linie des Diapositivs
eingestellt werden. In Fig. i i ist schematisch die Anordnung für die Fräsmaschine
gezeigt. Eine Bogenlampe 27 durchleuchtet über eine Optik 2-8 das
in der beschriebenen Weise gewonnene Diapositiv 29; die Teile 27,
28
und 29# sind feststehend zu denken. Auf einem Wagen od. dgl. sind die-, abtastende
PhOtO#zelle- 30,
eine von einem Elektromotof 31 angetriebene Scheibc32 mit
-auf gleichem Radius im Abstand voneinander angeordneten Löchern (sogenannte Kreislochscheibe)
und, eine Loch- oder Schlitzblende 24, vor welcher die Löcher der erwähnten Scheibe
vorbeikreisen, angeordnet. Der die erwähnten Teile tragende Wagen wird nach Einstellung
der, Lochblende 24 auf Linie gegenüber dem Diapositiv so bewegt, daß die Loch- oder
Schlitzblende 24 mit ihrem Loch oder Schlitz den Streifen 25, 26 der Fig.
9 z. B. entlang fährt. Nach Abtastung eines solchen Streifens des Diapositivs
durch die Photozelle 30 wird der nächste Streifen des Diapositivs abgetastet
usw. Die hierbei von der PhOtOzelle 30
gelieferten Ströme, die unterschiedlich
stark sind, je nachdem, ob der Diapositivstreifen an der abgetasteten Stelle
breiter oder schmaler ist, werden über einen Photozellenverstärker 34 und einen
Gleichrichter 3 5 der Spule 36 eines Elektrotnagneten zugeführt, dessen
Weicheisenkern 37 unter dem Einfluß von Rückholfedern 38 steht. Eine
axial geführte Verlängerung 39 des Weicheisenkerns 37
bewirkt den Axialschub
der Fräserspindel (nicht gezeichnet). Es könnte auch ein Magnet mit Drehanker verwendet
werden.
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Um das zu erzeugende. Relief flacher oder plastischer zu gestalten,
braucht man lediglich den Ab-
stand des Entfernungsmessers von dem aufzunehmenden
Objekt zu verändern oder aber einen Entfernungsmesser mit anderer Basislänge zu
verwenden.
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Der Erreichung größerer Plastik ist eine Grenze gesetzt, wenn die
Linien oder Streifen im Diapositiv sich so weit voneinander entfernen, daß dunkle
Zwischenräume zwischen ihnen entstehen. Es muß infolgedessen der Abstand des Entfernungsmessers
von dem Objekt so gewählt werden, daß sich die von Objektpunkten geringster Entfernung
entworfenen Bildpunkte gerade noch berühren.
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Um größere Plastik zu erreichen, kann man eine Expansionsverstärkung
vornehmen in der Weise, daß, wenn die Photozelle wenig Licht erhält, nur eine geringe
Verstärkung stattfindet, daß aber umgekehrt bei zunehmender Lichtbeeinflussung der
Photozelle die Verstärkung zunimmt. Derartige Verstärker sind im Rundfunk zur Regelung
der Dynamik bereits bekannt. In Fig. ii ist ein derartiger Verstärker schema-tisch
dargestellt und mit 34 bezeichnet. Zu diesem Zweck ist es vorteilhaft, auf die Photozelle
3o ein schnelles Wechsellicht fallen zu lassen, welches im Verstärker 34 einen Wechselstrom
hervorbringt. Letzterer läßt sich besser verarbeiten; er kann dann, wie in Fig.
ii gezeigt, durch einen Gleichrichter wieder gleichgerichtet werden. Das Wechsellicht
erhält man dadurch, daß man, wie ebenfalls in Fig. ii dargestellt, zwischen PhotOzelle
30 und Diapositiv 29 eine rotierende Lochscheibe oder eine Schlitzscheibe
(wie bei den bekannten Lichtsirenen) anwendet. Das Wechsellicht ist dann gewissermaßen
mit dem Abtastlicht moduliert; nach der GIe*ichrichtung erhält man einen schwankenden
Gleichstrom, entsprechend den Schwankungen des Abtastlichtes. Diese Erzeugung einer
Trägerfrequenz durch eine rotierende Lochscheibe ist in der Bildtelegraphie bereits
bekannt.
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Schließlich dient auch die Verwendung von Entfernungsmessern mit mehr
als zwei Objektiv-en, wie an Hand der Fig. 6 und io erläutert, zur Erreichung
einer größeren Plastik; denn, hierdurch wird die Entstehung von dunklen Zwischenräumen
zwischen den Linien des Diapositivs vermieden, und der Kontrast der Linien wird
größer.
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Statt einer Abtastung können auch hintereinander mehrere, Abtastungen
vorgenommen werden, wohei für -jede Abtastung ein Entfernungsmesser mit anderer
Basislänge verwendet wird. Das entstandene Bild ist dann dasselbe, wie in Fig. io
gezeigt.
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Da nun bei dieser Art der Aufnahme die Linien auf dem Diapositiv sehr
breit werden können, wird
es notwendig sein, die Platte bzw. den
Film mit fortschreitender Abtastung des Objektes durch den Lichtstrahl seitlich
zu verschieben; man kann ab-er auch vor der Platte bzw. dem Film eine Zylinderlinse
zusätzlich zu dem Objektiv anbringen, die ein Auseinanderzichen besorgt. Entsprechend
muß dann bei der Ab#tastung des Diapositivs durch die Photozelle letztere seitlich
mehr verschoben werden als der Fräser, damit das ursprüngliche Verhältnis wieder
hergestellt wird.
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Zur Erreichung besserer Beleuchtungs- und Belichtungsverhältnisse
bei der Aufnahme des Diapositivs kann das Abtasten des Objektes gleich mit mehreren
Lichtpunkten erfolgen. Dies ist bei Verwendung einer an sich bekannten Nipkowscheibe
mit Mehrf achspiraIlochkränz,en möglich. Die Nipkowscheibe dreht sich dann zu einer
Abtastung nicht mehrmals, sondern nur einmal.
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Ferner kann man das Objekt mit senkrechten Streifen beleuchten, wo-zu
gemäß Fig. 12 eine Scheibe mit einfach oder mehrfach spiralförmig angeordneten Schlitzen
4o verwendet wird.
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Man kann aber auch die rotierende Scheibe überhaup#t weglassen und
das Objekt durch ein Gitter oder einen Raster hindurch mit Lichtstreifen
be-
leuchten, z. B. mit Hilfe einer Glasplatte, auf der senkrecht schwarze
Streifen gezogen sind. Die von dieser Platte auf das Objekt projizierten Lichtstreifen
müssen so scharf als möglich abgebildet werden. Der Abstand von Linie, zu Linie
der Rasterplatte muß gerade so groß sein, daß auf der zu belichtenden Platte die
aufgenommenen Linien sich nicht berühren. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können
nicht bloß Reliefs, sondern auch Vollplastiken (Büsten) hergestellt werden. Dabei
wird das Original, z. B. die aufzunehmende Person, während Ader Aufnahme mindestens
einmal um 36o' gedreht, oder aber man läßt die Aufnahmeeinrichtung um das feststehende
Original kreisen. Im letzteren Fall (Fig. 13) ist die Aufnahmeeinrichtung, bestehend
aus der Filmkamera;7 mit Entfernungsmesser 8, der gemäß Fig. 13 sechs Objektive
besitzt, also nach Fig. io sechs nebeneinanderliegende Bildpunkte erzeugt, ferner
bestehend aus der Beleuchtungseinrichtung 4 mit Bildfenster 5, einer Kreislochscheibe
41 und einem hinter letzterer liegenden Objektiv 6,
auf einem Wagen 4:2 montiert,
der auf Schienen 43 um das Objekt i kreist. Der Antrieb des Wagens kann durch einen
Elektromotor erfolgen. Zur Aufnahme wird ein Film verwendet, der waagerecht und
gleichmäßig in der Kamera geführt, wird und dessen Ablauf proportional der Bewegung
des Wagens 42 stattfindet. Die Breite des verwendeten Films beträgt ein Vielfaches
ein-es gewöhnlichen Kinonormalfilms. Im Gegensatz zur Ausführungsform der Fig. i
-und 2 wird nicht eine Nipkowsch-eibe verwendet, sondern eine Scheibe41 mit auf
gleichem Radius in Abständen angeordneten Löchern. Eine derartige Kreislochscheibe
ist in der Fernschtechnik zur Filmabtastung bereits bekannt. Die Drehzahl der Lochscheibe
41 und der Vorschub des Films müssen auf die Bewegung des Wagens 42 abgestimmt sein
und zwangsläufig mit dieser Bewegung erfolgen. Zweckmäßig wird der An-trieb der
Kreislochscheibe von dem Antriebsmotor des Wagens 42 abgenommen; desgleichen der
Vorschub des Films über eine Kupplung und ein Untersetzungsgetriebe. Bei der Aufnahme
läßt man den Wag-en und die Kreislochscheibe langsam anlaufen; haben der Wagen und
die Kreislochscheibe die rich-tige Tourenzahl erreicht, so wird der Filmtranspo#rt
vingeschaltet und der Verschluß der Kamera geöffnet. Das Schließen des Verschlusses
und das Ab-
schalten des Filmtransportes erfolgen ebenfalls zwangsläufig nach
einer vollen Kreisbewegung des Wagens 42 um das Objekt i an der gleichen Stelle,
an welcher der Verschluß geöffnet worden war.
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Man kann zur Herstellung von Vollplastiken aber auch in der Weise
vorgehen, daß man auf das Objekt einen senkrecht-en Lichtstreifen durch eine stehende
Blende projiziert und eine Kamera be-
nutzt, die den Film ruckweise transportiert,
jeweils im Augenblick des Stillstehens des Films belichtet und beim Weiterrücken
des Films abblendet, ähnlich den bekannten Aufnahmekameras für Kinonormalfilnie.
Der Film wird hierbei um ganz geringe Beträge weitergerückt.
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Bei der Herstellung der Plastik selbst nach einer so gewonnenen photographischen
Vorlage wird das Werkstück, wie auf einer Karusselldrehbank oder eine Fräsmaschine
zum Fräsen von Zahnrädern nach dem Abwälzverfahren, eingespannt (diese Rundtischfräsmaschinen
mit einem um eine senkrechte Achse drehbaren Rundtisch sind seit langem bekannt).
Der Fräser muß Strich für Strich geführt werden und nach jedem gefrästen senkrechten
Strich wird der Tisch um einen kleinen Betrag weitergedreht und so der Film Strich
für Strich von der- Photozelle ab--etastet. Die Führune- der Photozelle in senkrechter
und waagerechter Richtung sowie die Führung des Fräsers in senkrechter Richtung
(d. h. in Richtung der abzutastenden Linie) und die Weiterdrehung des Tisches
vollziehen sich selbsttätig und zwangsläufig miteinander. Es ist dabei erforderlich,
daß bei der Bildhauerfrästnaschine die Eindringtiefe des Fräsers genau proportional
der jeweiligen Breite der Diapositivlinie an der Abtaststelle und damit genau proportional
der Relieftiefe an der entsprechenden Stelle des Objektes ist. Ist die Aufnahme
auf dem Diapositiv gegenüber dem Objekt verkleinert, so muß, wenn man eine Plastik
in Originalgröße erhalten will, die Bewegung des Fräsers gegenüber der Abtastbewegung
der Photozelle entsprechend übersetzt werden. Geschieht dies nicht, so ergeben sich
Verkleinerungen. Durch weitergehend,- übersetzung lassen sich Vergrößerungen herstellen..
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Vollplastiken lassen sich gemäß Fig. 14 auch in der Weise herstellen,
daß man von verschiedenen Seiten, z. B. von vier Seiten des Objektes Teilaufnahmen
macht. Zu diesem Zweck werden vier Auf-
nahmeeinrichtungen a,
b, c und d in den vier Ecken eines Quadrates aufgestellt; das
Objekt i befindet sich iider Mitte'. Die Abtastung der vier Seiten des Objektes
mit den vier Aufnahmeeinrichtungen
erfolgt gleichzeitig oder schnell
nacheinander. In diesem Fall macht man die Aufnahmen, wie gemäß Fig. i und 2 über
Nipkowscheiben 3 mit sPiralförmig angeordneten Löchern, also nicht mit Kreislochscheiben,
wie gemäß Fig. 13. Der Vorteil der Anordnung der Fig.'14 ist der, daß die
Aufnahmeeinrichtung nicht um das Objekt zu kreisen hat; die Lichtabtastung geht
schnell vor sich. Zum Fräsen wird wieder eine Rundtischfrästriaschine verwendet;
mit dieser werden nach den vier gewonnenen Diapositiven vier Teilreliefs gefräst.
Es wird also ein Diapositiv nach dem anderen eingesetzt und jedesmal ein Relief
gef räst; nach j edem Fräsvorgang wird der Tisch um go' zweckmäßig mittels einer
Teilscheibe gedreht. Nach jedem Fräsvorgang ist darauf zu achten, daß sich stets
übereinstimmung mit den benachbarten gefrästen Flächen ergibt. Diese Anordnung ermöglicht
die Herstellung von ganzen Figuren. Statt mit vier Aufnahineeinrichtungen kann auch
mit weniger oder mehr Aufnahmeeinrichtungen gearbeitet werden, z. B. mit drei, fünf
oder sechs Aufnahmeeinrichtungen. -
Für Amateure läßt sich ein Aulnahmegerät
baueny das aus einem Entfernungsmesser, einer Kamera und ein-er Einrichtung zur
Lichtstrahlabtastung besteht. Als Einrichtung für die Lichtstrahlabtastung wird
in diesem Fall aus Gründen der Ver-einfachung ein Projektor mit stehender Blende
bzw. Rasterscheibc benutzt. Die von dem Amateur gefertigte Aufnahme wird an die
die-Reliefs herstellende Firma eingesandt, welche die Aufnahme entwickelt, vergrößert
und zum Relief -verarbeitet. Bei Verwendung einer Nipkowscheibe als Abtasteinrichtung
kann, wie beim Fernsehen, auch in waagerecht-en Zeilen abgetastet werden. Dann muß
die Basis des Entfernungsmessers senkrecht stehen. Auf der Aufnahmeplatte ergeben
sich in diesem Fall waagerechte Linien. Sinngemäß müßte beim Fräsen verfahren werden.
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Zur Lichtstrahlabtasttuig können an Stelle einer Nipkowscheibe auch
andere, an sich bekannte Einrichtungen Verwendung finden, z. B. ein Splegelrad,
wie in Fig. 15 gezeigt. In dieser Figur sind wiederum das Objekt mit i, die Kamera
mit 7 und der Entfernungsmesser mit 8 bezeichnet. Eine Lichtquelle,
z. B. eine Bogenlampe44, wirft den Lichtstrahl über eine Blende 45 und ein
Objektiv 46. auf das Spiegelrad 47, von dem aus er auf das Ob-
jekt
i reflektiert wird. Es entsteht so ein Raster mit senkrechten Zeilen Man kann das
Spiegelrad auch mit senkrecht stehender Achse anordnen; in diesem Fall müßte die
Basis des Entfernungsmessers senkrecht stehen, und es würde sich ein Raster mit
waagerechten Zeilen ergeben.
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Ferner könnte an Stelle einer Nipkowscheibe zur Lichtstrahlabtastung
auch der von Telefunken geba,ute Linsenkranzabtaster oder cler ebenfalls bekannte
Spiegelkranz mit nach innen gerichtet-en Spiegeln Verwendung finden.
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Und schließlich könnte zur Lichtstrahlabtastung auch die Braunsche
Röhre benutzt werden, wie in den Fig. 16 und 17 im Aufriß und Grundriß
schematisch gezeigt. In diesen Figuren bedeuten wiederum i das Objekt,
7 die Kamera und 9 den Entfernungsmesser. je nachdem, ob man einen
Rastel mit senkrechten oder mit waagerechten Zeilen erzeugen will, wird der Entfernungsmesser
waagerecht oder senkrecht angeordnet. Die Braunsche Röhre48 beleuchtet das Objekt
über ein Ob-jektiv 49 und tastet das Objekt in bekannter Weise ab. Das Netzgerät
5o, das Zeilenkippgerät 5 1 und das Bildkippgerät 52 der Braunschen
Röhre sind in Fig. 17 schematisch zur Darstellung gebracht.
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Statt durch Verwendung eines optischen Entfernungsmessers, wie bei
den bisherigen Ausführungsformen angenommen, kann die Entfernungsmessung auch nach
dem Prinzip der Echolotung erfolgen, die z. B. zur Messung der Meerestiefe bekannt
ist. Erfindungsgemäß werden jedoch zur Echolotung nicht Schallwellen verwendet,
sondern in ihrer Helligkeit sinusförmig modulierte Lichtstrahlen. In Fig. 18 ist
dies schematisch gezeigt. Das Objekt i wird auch hier mit Hilfe eines Lichtstrahlabtasters,
z. B. einer Braunschen Röhre 53, punktweise abgetastet. Auf der Braunschen
Röhre wird durch den Elektronenstrahl ein Raster 54 erzeugt, der über ein lichtstarkes
Objektiv 55
auf- das Objekt i projiziert wird, wie dies beim Fernsehen an
sich bekannt ist. Nun wird aber der das Objekt abtastende Lichtstrahl in seiner
Helligkeit moduliert, genau so, wie bei einer Fernsehempfangsröhre bekannt. Mit
anderen Worten, es wird in rasch-er Folge hintereinander nach dem Prinzip der Echolotung,
jedoch unter Verwendung von modulierten Lichtstrahlen, statt von Impulsen, von jedem
Objektpunkt eine Entfernungsmessuhg durchgeführt. Dazu verwendet man einen Ultrakurzwellensender
56 und steuert mit der erzeugten Höthstfrequenz (Dezimeterwellen) die Intensität
des Elektronenstrahles der Braunschen Röhre 53.
Das vom Objekt zurückgeworfene
Licht wird durch eine oder zwei Photozellen 57 wieder aufgenommen; der von
den Zellen 57 gelieferte Strom wird durch einen Verstärker 58 verstärkt.
Dieser Strom, hat dieselbe Höchstfrequenz wie der Ultrakurzwellensender
56; jedoch ist, je, nach der Entfernung des abgetastetien Objektpunktes
von der Braunschen Röhre, die Frequenz des durch die Photozellen erzeugten Stromes
in der Phase verschoben gegenüber der Frequenz des Senders 56. Dieser Phasenunterschied
wird zum Aufbau eines Bildes benutzt, in welchem Objektpunkte verschiedener Entfernung
verschiedene Hellizkeit besitzen. Zu diesern Zweck wird von dem Sender
56 eine Leitung zu einem Pegelverstärker 59 abgezweigt; desgleichen
ist an den Photozellenverstärker 5 8 ein Pegelverstärker 6o angeschlossen.
Die beiden Pegelverstärker bringen die beiden Frequenzen (des Photozellenstromes
einerseits und des Senderstromes andererseits) auf gleiche Intensität. Die Pegelverstärker
59 und 6o sind an einem Überlagerer 61 zusammengeschaltet, an welchen -ein
Gleichrichter 62 angeschlossen ist.
Ist der Phasenunterschied
des von den Photozellen 5;7 gelieferten Stromes gegenüber der Fred quenz
des Sendestromes so heben sich die beiden Frequenzen in dem Überlagerer 61 auf.
Haben die beiden Frequenzen keinen Phasenunterschied, so werden sie sich in dem
überlagerer61 verstärken, und man erhält hinter dem Überla:gerer die größte Intensität
und hinter dem Gleichrichter 62 einen starken Gleichstrom. Dieser Effekt
i3t vom Rundfunk her als Fadingeffekt bekannt. Steht z. B. die Abtasteinrichtung
in einer Entfernung von 2,40 in von dem Objekt i, so ist der Weg, den das Licht
vom Schirm der Braunschen Röhre bis zum nächsten Punkt des Objektes (z. B. der Nasenspitze
des menschlichen Kopfes) und zurück bis zur Photozelle zurücklegt, 4,80 in. In diesem
Fall sei nun ein Phasenunterschied zwischen der Frequenz des Photozellenstromes
und der Frequenz des Sendestromes nicht vorhanden. Trifft aber der von der Brailnschen
Röhre 53 und dem Objektiv 55
projizierte Lichtstrahl auf den entferntest
liegenden Punkt des Objektes und sei der Weg bis zu diesem Punkt um 2o cm länger,
als bis zu dem am nächsten liegenden Objektpunkt, so beträgt der Hin- und Rückweg
des Lichtstrahles zusammen 5,20 in, also um 4o cm mehr als vorher. Für diesen
Fall muß eine Phasenverschiebung um i8o,' zwischen dem Photozellenstrom: und dem
Sendestrom zustande kommen. Das wäre eine halbe Wellenlänge. Die verwendete Welle
muß also 8o cm oder 375 ooo kHz betragen. Wie ersichtlich, ist dabei nicht
gleichgültig, in welcher Entfernung sich das Objekt von der Abtasteinrichtung befindet.
Stünde das Objekt in einer Entfernung von 2"6o in, so würde, wenn es sich um einen
menschlichen Kopf als Objekt handelt, auf dem Diapositiv die Nasenspitze am dunkelsten
und der entferntest liegende Objektpunkt am hellsten erscheinen. Stünde das
Ob j ekt in einer Entfernung von 2,3,0 in, so wÜrden auf dem Diapositiv die
Partien mittlerer Entfernung des Objektes von der Braunschen Röhre, am hellsten
und die Helligkeit würde nach vorn und hinten abnehmen. Eine solche Aufnahme wäre
unbrauchbar. Bei der erwähnten Wellenlänge von 8o cm müßte also zur Erhaltung von
Diapositiven mit richtig abgestufter Helligkeit das Objekt in einer Entfernung von
i,6o in oder :2 in oder 23,40 in oder 2,8o in oder 3,20 in usw. angeordnet
sein.
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Wie aus Fig. 18 ersichtlich, erhält man hinter dem Gleichrichter
62 einen Gleichstrom, dessen Stärke je nach der Entfernung des abgetasteten
Objektpunktes verschieden ist. Zweigt man nun von dem Gleichrichter 62 eine
Gleichspannung ab und legt diese an das Intensitätsstenerorgan einer Braunschen
Röhre 63, so daß deren Elektronenstrahl in der Stärke gesteuert wird, und
baut mit dieser Braunschen Röhre 63, wie beim Fernsehempfänger bekannt, ein
Bild auf, so kann man dieses Bild vom Schirm der Braunschen Röhre 63
mit einer
Aufnahm-ekamera 64 photographieren. Für beide Braunsche Röhren 53 und
63 verwendet man ein und dasselbe Netz-, Zeilen- und Bildgerät go bzw. 51
bzw. 5:2. Man hat dann absoluten Gleichlauf. Die Aufnahme in'der Kamera 64
ergibt ein Diapositiv, in welchem die abgetasteten Linien nicht verschieden breit,
aber verschieden hell sind und sich berühren. Das Bild stellt das aufgenommene Objekt
dar, wobei die Helligkeit der Bildpunkte je nach der Entfernung der entsprechenden
Objektpunkte von der Braunschen Röhre 53 verschieden ist. Bildpunkte, die
zu Objektpunkten gleicher Entfernung gehören, haben gleiche Helligkeit. Wird sodann
dieses Diapositiv durch eine Photozelle zur Steuerung der Vorschubbewegung des Werkzeuges
abgetastet, so braucht man die Lochblende nicht mehr auf Linie einzustellen, sondern
kann, ganz willkürlich zu den Linien, abtasten. Dies bedeutet gegenüber dem Verfahren,
welches bei der Aufnahme mit einem Entfernungsmesser arbeitet, einen wesentlichen
Vorteil.
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Auch bei Durchführung des nach dem Prinzip des Echolotes arbeitenden
Aufnahmeverfahrens kann man an Stelle einer Braunschen Röhre ein Spiegelrad oder
einen Spiegelkranz als Abtasteinrichtung verwenden. Als Lichtmodulator benutzt man
dann eine Kerrzelle. Die Anordnung ist dieselbe wie bei den bekannten mechanischen
Fernsehempfangs-und Lichtstralilabtasteinrichttingen. Das aufgebaute Bild wird von
dein Projektionsschirm abphotographiert, Die Achsen der beiden Spiegelräder, die
an Stelle der beiden Braunschen Röhren 53 und 63
zu denken sind, und
deren eine der Lichtstrahlabtastung, deren andere dem Bildaufbau dient werden zweckmäßig
starr miteinander verbunden und erzeben einen erzwunzenen Gleichlauf. Bei der Durchführung
des Verfahrens zur Herstellung eines Diapositivs unter Verwendung eines Entfernungsmessers
empfiehlt es sich, die auf das Objekt projizierten Abtastlichtstreifen in einem
gewissen Abstand voneinander zu halt-en; denn bei nahen Objektpunkten er,-eben sich,
wie erläutert, auf dem Aufnahmeinaterial (Platte oder Film) beispielsweise zwei
Bildpunkte nebeneinander, wenn es sich um einen Entfernungsmesser mit zwei
Ob-
jektiven handelt. Somit muß der Mindestabstand der Abtastlinien eine Linienbreite
betragen. Dann berühren sich bei nahen Objektpunkten die entworfenen Bildpunkte
auf der Platte bzw. dem Film. Noch besser aber ist es, den Abstand der Abtastlinien
etwas größer zu halten als die Linienbreite, so daß sich die zusammengehörigen Bildpunkte
eines nahegelegenen Objektpunktes nicht berühren. Es muß nämlich, wie ebenfalls
schon erläutert, beim Abtasten des Diapositivs durch die Photozelle die Lochblende
genau auf Linie eingestellt werden. Aus diesem Grunde ist es zweckmäßig, einen kleinen
Spielraum zwischen benachbarten Linien des Diapositivs zu haben. Allerdings geht
der nicht abgetastete Spielraum zwischen den Linien des Diapositivs für die Feinheit
des Reliefs bei der Herstellung verloren. Dies wird aber ausgeglichen, wenn man,
wie ebenfalls schon erwähnt, eine große Linien- oder Zeilenzahl und zur Aufnahme
ein großes Format verwendet. Werden haarscharfe Linien bei einer hohen Zeilenzahl
von beispielsweise iooo Zeilen auf das Objekt projiziert,
so kann
der Abstand von Linie zu Linie eine Linienbreite betragen. Es berühren sich dann
die Linien bei aufgenommenen nahen Objektpunkten. Man kann dann infolge der Vielzahl
der Linien bei der Herstellung der Plastik mit ein-er breiteren Schlitzblende drei
bis vier Linien auf einmal abtasten und braucht die Blende nicht auf Linie einzustellen,
muß aber dafür sorgen, daß die Bewegung der abtastenden Photozelle in der Zeilenrichtung
stattfindet. Die für diesen Zweck bei der Aufnahme zum Abtasten des Objektes verwendete.
Nipkowscheibe, Spiegelrad u. dgl. muß so beschaffen sein, daß sie beim Abtasten
immer eine Zeile auslassen, also nur die 1-, 3-, 5., 7. usw. Zeile
abtasten. Dies ist in der Fernsehtechnik beim Zeilensprungverfahren bekannt. Dort
wird ein Bild in zwei Teilrastern abgetastet, und zwar mit dem ersten Raster beispielsweise
die ungeraden Zahlen, mit dem, zweiten Raster die geraden Zahlen. Der zweite Teilraster
ist bei dem erfindungsgernUen Verfahren nicht notwendig.
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In Fig. ig ist schematisch gezeigt, daß die Abtastlichtstileifen
23 in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der etwas größer ist als
die Lichtstreifenbreite. Die zugehörigen Linien auf dem Diapositiv sind dann, wie
Fig. ig, rechter Teil, zeigt, und wie an sich schon an Hand der Fig- 7,
8
und 9 erläutert, an den Stellen, welche nahegelegenen Objektpunkten entsprechen,
breiter, und an den Stellen, welche entfernter gelegenen Objektpunkten entsprechen,
schmaler; wie Fig. ig zeigt, berühren sich aber diese Linien 25, 26 nicht,
sondern. halten einen k1--inen gegenseitigen Abstand, der beim Abtasten dieser Diapositivstreifen
durch die Photozelle zweckmäßig ist.
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Wie schon oben erläutert, kann das Aufnahmemater-Ial, also die Platte
oder der Film, während der Diapositivlierstellung, d. h. während der Lichtabtastung
des Objektes, bewegt werden, wodurch es möglich ist, die Abtastlichtstreifen ohne
gegenseitigen Abstand zu pro.jizieren. Dies ist in Fig. 2o gezeigt, in welcher die
auf das Objekt projizierten Abtastlichtstreifen wieder mit 23 bezeichnet
sind und ohne Abstand neh--neinanderliegen. Wird nun bei der zeitlich aufeinanderfolgenden
Aufnahme der einzelnen Abtastlichtstreif en 23 die Platte oder der Film quer
bewegt, so entstehen auf dein Diapositiv Streifen, wie in Fig. 2o, rechter Teil,
gezeigt. Diese Streifen sind beispielsweise über einen Entfernungsmesser mit drei
Basen aufgenommen, wie früher an Hand der Fig. io erläutert. Durch die Queerbewegung
der Platte bzw. des Films wird auf dem Diapositiv der Streifenabstand gewonnen,
der notwendig ist, um der Erscheinung Rechnung zu tragen, daß Bildpunkte von nahegelegenen
Ob-
jektpunkten auseinandergezogen, Bildpunkte von ferngelegenen Objektpunkten
hingegen weiter zusammengeschohen werden. Die Querbewegung der Platte bzw. des Films
muß selbstverständlich der fortschreitenden Abtastbewegung des Lichtstrahlabtasters
gegenüber dem Objekt proportional sein. Bei dies-er Durchführung des Verfahrens
werden die Linien viel kontrastreicher; es eignet sich im besonderen zur Herstellung
von Vollplastilzen. Selbstverständlich wird das Format des Diapositivs entsprechend
größer; es wird die Form eines langgestreckten Rechteckes aufweisen. So beträgt
die Formatbreite be-i Verwendung eines Entfernungsmessers mit sechs Objektiven ungefähr
das Siebenfache der Breite einer Platte, die bei der Aufnahme nicht bewegt wurde.
Als Abtasteinrichtung kommt hier nur eine Nipkowscheibe, ein Spiegelrad od. dgl.
in Frage, nicht aber eine stehende Rasterscheibe. Man kann höchstens zur besser-en
Lichtausbeute einen senkrechten Lichtstreifen auf das Objekt projizieren und die
Platte bzw. den Film ruckweise während der Aufnahme oder Abtastung verschieben.
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Bei der Aufnahme eines Diapositivs nach dem Verfahren.der Echelotung
können sich die auf das Objekt projizierten Linien ebenfalls berühren. Die Platte
bzw. der Film braucht jedoch hier nicht be-
wegt zu werden, da sich verschi
' eden breite Diapositivlinien nicht ergeben, diese vielmehr gleich breit,
aber verschieden hell sind.