DE164527C - - Google Patents
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- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B27/00—Photographic printing apparatus
- G03B27/32—Projection printing apparatus, e.g. enlarger, copying camera
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- G03B27/68—Introducing or correcting distortion, e.g. in connection with oblique projection
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Description
PATENTAMT.
M 164527 KLASSE 42 h.
Es ist in der photographischen Praxis bekannt, daß man bei Reproduktionen durch
geringe Neigungen des Originals und der Aufnahmeplatte gegen das Objektiv kleine
Bildveränderungen unbeschadet der Bildschärfe leicht erreichen kann. Auch bestehen
Apparate, welche diesen Umstand auszunutzen gestatten. Dieses Bildverändern geschieht
aber bisher auf rein empirischem Wege und
ίο ist eine sehr zeitraubende und mühsame Arbeit,
die nur innerhalb sehr enger Grenzen und mit verhältnismäßig geringer Genauigkeit
ausgeführt werden kann. Deshalb zieht man es manchmal vor, die Bildveränderung ohne Rücksicht auf die Bildschärfe anzustreben
und die nötige Bildschärfe durch Anwendung sehr kleiner Blenden und starker Lichtquellen zu erreichen.
Der Erfinder selbst hat in der Photographischen Korrespondenz vom Jahre 1898
gezeigt, daß die schiefe Abbildung oder das Projizieren im Winkel bei voller Bildschärfe
innerhalb sehr weiter Grenzen möglich sei, wenn man darauf achtet, daß sich die beiden
Bildebenen und die Objektivebene in ein und derselben Geraden schneiden. Schiefe Abbildung
aber in planmäßiger Weise zu projektiven Bildveränderungen zu verwenden, stieß damals noch auf große Schwierigkeiten,
deren Ursachen erst später erkannt wurden, und welche sich dahin kurz zusammenfassen
lassen, daß die Beziehungen der Optik zur Geometrie der Lage noch nicht genügend klar gestellt waren, um die
Aufgaben zu lösen.
Diese Schwierigkeiten werden erst durch die Erkenntnis überwunden, daß die Gegenachsen
eines geometrischen Bildsystems (ihrer Definition nach Bilder der unendlich ferner
Geraden der gegenständigen Bildebene) unbedingt in den Brennebenen eines optischen
Systems liegen müssen, d. h. in der Optik die Bedeutung von Schnittgeraden zwischen
Bildebene und Brennebene haben. Ferner erwies sich als wichtiger Kunstgriff, projektive
Aufgaben, deren direkte Lösung aus irgendwelchen Gründen, z. B. wegen des zu kleinen Gesichtsfeldes des verwendeten optischen
Systems, auf Schwierigkeiten stieß, in zwei oder mehrere leichter lösbare Aufgaben
zu zerlegen. Dieser Kunstgriff war insbesondere für die Herstellung affiner Abbildungen
unerläßlich, und gilt speziell für diese wichtige Erkenntnis, daß zwei projektive
Bildsysteme, die sich affin ergänzen sollen, die Gegenachse des Zwischenbildes gemeinsam haben müssen.
Unerläßlich für das Verständnis des nachstehend beschriebenen Verfahrens sind ferner
die Sätze:
i. Photographische Bilder sind in streng mathematischem Sinne perspektivisch und
spielen die Haupt- oder Knotenpunkte bezw. optischen Mittelpunkte des verwendeten
Linsensystems oder die Krümmungsmittelpunkte der verwendeten Spiegel die Rolle
der Projektionszentren für die ihnen zugehörigen Bilder.
2. Jedes ebene Bild wird von beliebig kombinierten Systemen sphärisch geschliffener
Linsen oder Spiegel innerhalb der Genauigkeitsgrenzen , für welche die allgemeine
Linsen- oder Spiegelgleichung gilt, wieder als ebenes Bild reproduziert.
3. Der vom Erfinder in der Photographisehen Korrespondenz 1898 zuerst veröffentlichte
Satz:
»Bei schiefer Abbildung schneiden sich die Ebene des Originals und die erste
Hauptebene des Linsensystems, sowie die Ebene der Abbildung und die zweite
Hauptebene des Linsensystems in optisch konjugierten Geraden.«
Diese letzteren fallen in eine Gerade zusammen, wenn, wie z. B. bei symmetrischen Objektiven in der Regel, die beiden Hauptebenen für praktische Zwecke in eine Ebene fallen oder, wie bei Spiegeln, durch die Scheitelebene des Spiegels ersetzt werden.
Diese letzteren fallen in eine Gerade zusammen, wenn, wie z. B. bei symmetrischen Objektiven in der Regel, die beiden Hauptebenen für praktische Zwecke in eine Ebene fallen oder, wie bei Spiegeln, durch die Scheitelebene des Spiegels ersetzt werden.
4. Der sogenannte Drehsatz (insbesondere für die Anpassung bestimmt gestellter Aufgaben
an optische Systeme von gegebener Brennweite wichtig):
»Zwei projektive Bilder, einmal in irgend eine perspektivische Lage gebracht,
bleiben in perspektivischer Lage, wenn man die eine Bildebene um die Kollineationsachse dreht, d. h. den Öffnungswinkel
der beiden Bildebenen verändert.«
Der Querschnitt durch das geometrische Bildsystem, d. h. eine durch das Projektionszentrum in irgend einer perspektivischen
Lage senkrecht auf die Kollineationsachse gefällte Ebene enthält alle aus der ersten
perspektivischen Lage durch die Anwendung des Drehsatzes ableitbaren Lagen des Projektionszentrums
, welches stets der vierte Eckpunkt jenes Parallelogramms ist, dessen drei andere Eckpunkte die Durchstoßpunkte
der Kollineationsachse und der beiden Gegenachsen mit besagtem Querschnitt sind.
Damit sind alle Bausteine für das in Frage stehende Verfahren zusammengetragen und
gestaltet sich das Verfahren selbst wie folgt: a) Ist von irgend einem ebenen Bild eine
bestimmte projektive Abbildung zu machen, so sind vor allem Original und Abbildung
in eine perspektivische Lage zu bringen.
Die Art, wie das zu geschehen hat, hängt von der Natur der gestellten Aufgabe ab
und fußt auf rein geometrischen Überlegungen.
b) Sodann ist das geometrische Bildsystem durch Anwendung des angeführten
Drehsatzes an ein vorhandenes Objektiv von bestimmter Brennweite anzupassen, was am
besten dadurch geschieht, daß man den oben erwähnten Querschnitt durch das geometrische
Bildsystem aufzeichnet, Projektionszentrum und Kollineationsachse gerad- linig verbindet, zu der sich so ergebenden
Geraden in einem Abstande, welcher der gegebenen Brennweite gleich kommt, Parallele
zieht, die beiden Gegenachsen durch Drehungen um die Kollineationsachse in diese Parallelen
verlegt und schließlich durch den Schluß des Parallelogramms die neue Lage des Projektionszentrums
ermittelt.
c) Weiter ist das geometrische Bildsystem mit dem optischen System zur räumlichen
Deckung zu bringen.
Zu diesem Zwecke verlegt man das Projektionszentrum in den optischen Mittelpunkt
(Hauptpunkt, Krümmungsmittelpunkt), die Kollineationsachse in die Ebene (Hauptebene,
Scheitelebene), die Gegenachsen in die Brennebenen des optischen Systems.
d) Endlich kann durch Beleuchtung des Originals und Abstellung fremden Lichtes
die gewünschte Abbildung erreicht werden.
Hat man eine affine Abbildung herzustellen oder sonstige Schwierigkeiten zu überwinden,
so kann schrittweise vorgegangen werden. Das Resultat der ersten Abbildung wird zum
Original der zweiten usf.
Es ist selbstredend, daß dieses Verfahren durch eigens hierfür geschaffene Vorrichtungen
wesentlich vereinfacht und erleichtert werden kann. Insbesondere sind Einrichtungen,
welche selbsttätig für stete Bildschärfe sorgen, von großer Wichtigkeit, weil sie alle vorbereitenden Arbeiten am Zeichenbrett
sowie mathematische Kenntnisse, die über die geistige Ausrüstung eines Photographengehilfen
hinausgehen, entbehrlich machen und es ermöglichen, die Art und Größe der projektiven Bildveränderungen
fortlaufend auf der Mattscheibe zu verfolgen.
Für affine Abbildungen und überhaupt für alle jene Fälle, wo das Verfahren wiederholt
werden muß, um zum Ziel zu kommen, sind endlich Einrichtungen wichtig, welche durch
Kombination zweier oder mehrerer optischer Systeme Zeit und Arbeit sparen beziehungsweise
Fehlerquellen beseitigen.
Die Fig. ι und 2 zeigen die optischen Bedingungen
bei der Herstellung von Bildern auf zur optischen Achse geneigten Ebenen unter Benutzung sphärisch geschliffener
Linsen, sowie den dem vorliegenden Verfahren zugrunde liegenden Zusammenhang zwischen den geometrischen Beziehungen
der beiden Bilder einerseits und den Bestimmungsstücken eines optischen Systems andererseits, und zwar Fig. I bei symmetrischem
Objektiv, Fig. 2 für den Fall eines
unsymmetrischen Objektivs, insbesondere eines Teleobjektivs, wo der Abstand der beiden
Hauptebenen nicht mehr ignoriert werden darf.
Die Fig. 3 und 4 dienen zur Verdeutlichung der Abbildungsgesetze bei Anwendung
sphärisch geschliffener Spiegel.
Die Fig. 5 bis 30 sowie die dazugehörigen Erläuterungen zeigen den bisherigen Entwicklungsgang
der Einrichtungen zur Erleichterung der Anwendung des in Rede stehenden Verfahrens.
Aus dem Vorhergesagten folgt: 1. daß pbotographische Objektive an Stelle von Projektionszentren
verwendet, werden können und dabei als streng mathematische Punkte
wirken; 2. daß jedoch das Projektionszentrum der bisher betrachteten perspektivischen Systeme
sich bei Verwendung von Linsensystemen zur Bilderzeugung in einen Doppelpunkt auflöst und das perspektivische System
sich in zwei getrennt zu betrachtende und zu behandelnde Halbsysteme auflöst. Nennt
man mit Bezug auf Fig. 1 die durch die beiden Knotenpunkte h} hn senkrecht zur optischen
Achse gelegten Ebenen Hauptebenen H1 H1J, so besteht das erste Halbsystem aus
der Ebene A des Originals abc, der ersten
Hauptebene H1 des Linsensystems und dem
ersten Knotenpunkte hj als Projektionszentrum
sowie der ersten Gegenebene H1 gx, welche,
durch den ersten Knotenpunkt H1 parallel zur
zweiten Bildebene B gelegt, die erste Bildebene A in der ersten Gegen achse gY schneidet,
welch letztere bei gewünschter Bildschärfe stets in der ersten Brennebene F1 des Objektivs
liegen muß. Das zweite Halbsystem besteht aus der zweiten Hauptebene H11, der
Ebene B des Projektionsbildes a'b'd und
dem zweiten Knotenpunkt hI} als Projektionszentrum , ferner aus der zweiten Gegenebene
hjj g2 , welche durch den zweiten Knotenpunkt
hjj, parallel zur ersten Bildebene A
gelegt, die zweite Bildebene B in der zweiten Gegenachse g2 schneidet, welch letztere bei
gewünschter Bildschärfe stets in der zweiten Brennebene F11 des Objektivs liegen muß.
Die allgemeine Linsengleichung
Die allgemeine Linsengleichung
—
F
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sowie die in der Optik üblichen geometrischen Konstruktionen zur Ermittlung der Beziehungen
zwischen Bild und Gegenstand sind bei exakter Arbeit stets auf die Hauptebenen bezw. Knotenpunkte zu beziehen. Nur. ist
zu bedenken, daß die beiden Knotenpunkte und damit auch die Hauptebenen bei den meisten
der in der Praxis vorkommenden Linsensysteme, weil dieselben in der Regel symmetrisch
sind, so nahe beieinander liegen, daß man sie als praktisch zusammenfallend betrachten kann. Man spricht dann vom
»optischen Mittelpunkt« und von der »Objektivebene«. Nur die Telesysteme bezw. die
Kombinationen von Positiv- und Negativlinsen bilden infolge ihrer starken Unsymmetrie
eine wichtige Ausnahme dieser Regel, und bei diesen liegen die Knotenpunkte bezw.
Hauptebenen weit außerhalb des Linsen-Systems, und zwar auf der Seite der Positivlinse,
während die beiden Knotenpunkte bezw. Hauptebenen gleichzeitig weit auseinanderrücken
(Fig. 2).
Das Gleiche gilt für sphärisch geschliffene Spiegel (Konkav- und Konvexspiegel) (Fig. 3
und 4).
Bei diesen Spiegeln übernimmt der Krümmungsmittelpunkt C die Rolle des Projektionszentrums bezw. der Knotenpunkte, die Scheitel-
ebene S die Rolle der Hauptebenen, dagegen bleibt das dem Spiegel zugehörige perspektivische
System im Gegensatze zu jenen bei Linsen ein einfaches.
Der in Fig. 5 in Seitenansicht und in Fig. 6 in Draufsicht sowie in Fig. 7 und 8 weiter
dargestellte Apparat bildet einen photographischen Reproduktionsapparat, welcher mit allen
Einrichtungen versehen ist, die nötig sind, um projektive Bildveränderungen zweckmäßig
durchzuführen.
Zu diesem Zwecke sind die Rahmen r s und ν w, in welche das Original und die
Kassette für das Projektionsbild einzusetzen sind, um vertikale Achsen χ χ' und y y'
drehbar, welche in den geradlinig und senkrecht zur Objektivachse verschiebbaren Trägern
f g und h k gelagert sind.
Die Verschiebung der Bildträger f g und h k parallel zur Objektivebene, und zwar
gleichzeitig nach entgegengesetzten Seiten erfolgt längs der Gradführungen T T und wird
durch den um den Zapfen el drehbaren Hebel E bewirkt, welcher durch eine Schraubenspindel
/ und Mutter K bewegt wird.
Die Verdrehungen der beiden Bildebenen gegeneinander und gegen die Ebene des Objektivs
in der Weise, daß jederzeit beide Bildschärfebedingungen erfüllt sind und daher der Apparat, wenn er einmal in die riehtige
Lage gebracht ist, ständig scharf zeichnet, besorgt der nachstehend beschriebene
Zwangstrieb.
Eine Schraubenspindel J, welche in der Objektivebene angeordnet ist, treibt eine
Mutter K', welche zwei drehbare Führungsgelenke L trägt, in welchen Arme P gleiten,
die mit auf den parallelen Drehachsen xx' und y y' der Bildträger r s und ν w lose aufgesteckten
Hülsen S starr verbunden sind.
Diese Hülsen S übertragen mit Hilfe irgend eines dazu geeigneten Mechanismus, z. B.
einer Kegelradübersetzung G, ihre Drehbewegungen in gleicher Größe, aber in entgegengesetztem
Drehungssinne auf die drehbaren Rahmen r s und ν w.
5, Die Wirkungsweise dieses Zwangstriebes erläutert Fig. 9.
5, Die Wirkungsweise dieses Zwangstriebes erläutert Fig. 9.
Die erste zu erfüllende Bildschärfebedingung lautet: Die beiden Bildebenen und die Objektivebene
müssen sich stets in einer Geraden M schneiden.
Da es sich in der überwiegenden Mehrzahl der Fälle um schwache Neigungen der Bildebenen
handelt, fällt diese Gerade M in der Regel weit außerhalb des Apparates und ist
deshalb schwer konstruktiv zu verwerten.
Es handelt sich also vor allem darum, diese Gerade M durch eine andere leichter
zu verfolgende Marke m zu ersetzen.
Macht man nach Fig. 9 die Abstände der Drehachsen χ χ' und yy' von der Objektivebene M O einander und der doppelten Brennweite
des verwendeten Objektivs gleich und macht man
A. O χ Ot1 = A. O Mx = e
A-Oym2 = A-O My = i,
A-Oym2 = A-O My = i,
so ist
und
Δ O χ Mod Δ Om1X
Δ Oy M co A O m2y,
weil alle Winkel gleich sind, daher
und ferner
OM-Om1 = Ox2
OM-Om2= Oy2.
Da aber laut Voraussetzung Ox= Oy, so
ist auch O m1 = Om2 = Om, d. h. wz1
/ und Ot2 fallen im Punkte m zusammen. Dieser
Punkt m ist jetzt konstruktiv gut verwertbar und nimmt die Mutter K1 seinen Platz ein.
Die drehbaren Arme P treten an Stelle der Strahlen m χ und my und die Bildträger
r s und ν w an Stelle der Strahlen M χ und
My.
Die Kegelradübersetzung oder irgend ein anderer hierzu geeigneter Mechanismus macht
die Drehungswinkel e und i der Arme P und der Bildträger r s und ν w gleich groß und
entgegengesetzt gerichtet und bewirkt damit, daß, weil die Arme P durch die Gelenke L
stets im Punkte m der Objektivebene zusammenlaufen, auch die Bildebenen der Bildträger
r s und ν n> sich stets in der Geraden M in der Objektivebene schneiden
müssen.
Weil aber Ox= Oy, so werden die Gegenebenen O g1 und O g2 das Dreieck χ My in
die beiden kongruenten Dreiecke χ gy O,
O g2y und das Parallelogramm O gL Mg2
zerlegen; es wird
x Si = Zi M
yg% = s-2M
sein. Die Geraden gl und g2 haben den
halben Abstand der Geraden χ xl und yy1
von der Objektivebene, fallen also in die Brennebenen.
Damit sind die beiden Bildschärfebedingungen streng erfüllt.
Eine Abänderung des soeben beschriebenen Zwangstriebes zeigt Fig· 10.
Hier ist der Abstand der Drehachsen χ χ' undyy' von der Objektivebene veränderlich,
jedoch müssen sie auch bei dieser Ausführungsform in Geradführungen parallel zur
Objektivebene hin- und herbewegt werden können.
Macht man in Fig. 10
A. O xm1 = A-0My = i
A_ Oy to2 = A. O Mx = e,
so ist
so ist
Δ Ox Moo Δ Oy m2
und
und
Δ Oy Moo Δ Ο χ Ot1,
daher
daher
OM Ox sin a sin b
OM Oy
Ox Om1 sin e sin i Oy O nfi
daher O m1 = O m2 = O m, d. h. m1 und m2
fallen im Punkte m zusammen.
Daraus folgt: Ermittelt man den Punkt m
in der Art, wie dies Fig. 10 zeigt, dadurch, daß man den~ Winkel e bei y und den
Winkel i bei χ nach der Gegenseite von M aufträgt, so brauchen die Abstände der
Drehungsachsen χ χ' und y y' nicht mehr untereinander und der doppelten Brennweite
des verwendeten Objektivs gleich zu sein.
Jedoch bedarf der Zwangstrieb einer etwas anderen Anordnung:
Eine Mutter K' mit Führungsgelenken bewegt sich längs der Objektivebene. Die in
den Führungsgelenken der Mutter K' gleitenden Arme P drehen auf den Achsen χ χ'
und y y' lose sitzende Hülsen 5. Die Drehbewegungen dieser losen Hülsen S werden
aber jetzt nicht mehr auf die auf derselben Achse sitzenden Bildträger, sondern durch
hierzu geeignete Mechanismen (Schnurtriebe, Parallelogrammführungen usw.) auf die gegenüberliegenden
Bildträger, winkelgleich aber gegensinnig übertragen.
Die Bildschärfe ist bei dieser Einrichtung keine unbedingte wie bei der vorbeschriebenen,
sondern erhält sich nur. wenn sie einmal hergestellt ist. Sucht man nämlich in Fig. 10 die Gegenachsen g1 und g.2, so bewegen
sich dieselben, so lange χ und y parallel zur Objektivebene geführt werden,
ebenfalls streng parallel zur Objektivebene.
Sind also diese Gegenachsen dadurch, daß man einmal die Bildschärfe erzielt hat, in
die Brennebenen verlegt, so bleiben sie auch darin und damit bleibt die Bildschärfe erhalten.
Um auch den höchsten Anforderungen zu genügen und eine richtige Wirkungsweise
des Apparates zu ermöglichen, ist noch nach-. stehende Einrichtung getroffen.
ίο Zwei Spaltlampen p, deren je eine auf den
vertikalen Drehachsen χ χ' nndyy' der Bildträger r s und ν w fest aufgekeilt ist, werfen
ihr Licht stets in der Richtung der Bildebenen.
Diese Lichtmarken müssen sich, wenn alle Teile in der Mittelstellung sind, mit den auf
den Bildträgern / g und h k angebrachten Marken decken, und wenn die Bildträger r .?
und ν w genügend geneigt sind, auf dem in der Objektivebene liegenden Schirm u in einer
Geraden M zusammentreffen.
Diese Lichtmarken können auch, wenn so starke Neigungen der Bildebenen verlangt
werden sollten, daß der Zwangstrieb nicht ausreicht, bei ausgekuppeltem Zvvangstrieb
noch weiter als Rieht- und Visiermittel dienen, um die beiden Bildebenen stets in derselben
Geraden M mit der Objektivebene zum Schnitt zu bringen.
Weiter ist noch durch Teilungen, welche die jeweiligen Abstände der vertikalen
Drehungsachsen χ χ' und y y' von der optischen
Achse des Objektivs angeben, ferner durch Kreisteilungen, welche die Winkel e
und i, um welche die Bildträger r s und ν w
gedreht werden, abzulesen gestatten, ferner durch eine Drehscheibe U (Fig. 8), welche in
den einen Bildträger r s eingebaut ist und gestattet, beim Einsetzen eines Bildes in den
Apparat die Kollineations- oder Gegenachse des Bildes mit den Drehungsachsen der Bildträger
parallel zu stellen, dafür gesorgt, daß der Apparat auch schwierigeren, der rechnerischen
Kontrolle unterliegenden Aufgaben der Bildveränderung gewachsen ist.
Endlich kann dadurch, daß die Mattscheibe bezw. Kassette, sowie der Rahmen des
Originals auch in vertikaler Richtung, d. h. parallel zu den Drehungsachsen xx' und yy'
der Bildträger verschoben werden und diese Verschiebungen durch Teilungen gemessen
werden können, auch die Herstellung schiefer Transformationen ermöglicht werden. Oder
es kann auch dadurch, daß die Mattscheibe bezw. Kassette, sowie der Rahmen des Originals in horizontaler Richtung, d. h.
senkrecht zu den Drehungsachsen xx' nnayy' der Bildträger verschoben und diese Verschiebungen
durch Teilungen gemessen werden können, der Maßstab der projektiven Bildveränderung verändert werden.
Damit ist der Apparat für jedwede, sei es projektive, sei es affine Bildveränderung eingerichtet.
An dem Wesen dieser Ausführungsform wird nichts geändert, wenn, wie dies bei
großen Anlagen gebräuchlich ist, das Original in einem hell erleuchteten Raum, der Träger
des erzeugten Bildes in einer Dunkelkammer und das Objektiv in der Trennungswand der
beiden Räume untergebracht ist, wenn ferner die Träger des Originals und des Bildes
zwecks Erzielung der notwendigen Bewegungen und zwecks Herstellung der richtigen
Beleuchtungseffekte zu komplizierten fahrbaren Gestellen ausgebildet sind und deshalb
oder um veränderliche Vergrößerungen innerhalb weiterer Grenzen zu ermöglichen, der
Zwangstrieb zur Erzielung der konstanten Bildschärfe konstruktiv anders durchgeführt
ist.
Der in Fig. 11 schematisch uud in Fig. 12
und 13 in seiner praktischen Ausführung veranschaulichte Apparat ist nur für ganz
bestimmte, ziemlich große Bildveränderungen in relativ kleinen Bildformaten gebaut. Er
hat die äußere Form eines dreiseitigen Prismas. In der einen Kante M ist eine Achse
gelagert, um welche die Objektivwand AiO im Innern des Apparates drehbar ist. Das
zu transformierende Bild a1 bl c1 wird in die
Drehscheibe U eingesetzt und mit seiner Kollineationsachse zur Kante M des Apparates
parallel gestellt. Ist der Apparat in der richtigen Lage, so erscheint ohne weiteres
auf der Mattscheibe dl des Apparates die gewünschte Transformation a" b" c".
Der in Fig. 14 schematisch dargestellte Apparat gestattet Transformationen innerhalb
viel weiterer Grenzen.' Er ist in der Grundform dem in Fig. 19 gezeigten Apparate
ähnlich, jedoch sind die beiden Bildebenen M A und M B in bezug auf die Objektivebene M O um große Winkel grob und fein
längs der Kreisschiene T1 verstellbar. Ihre i°5
gemeinsame Drehungsachse ist die sogenannte Verzerrungsachse M. Der lichtdichte Abschluß
wird durch Mittel bewirkt, die große Dimensionsänderungen gestatten (Balg usw.). Die
Wirkungsweise dieses Apparates ist dieselbe no wie die des vorhergehenden Apparates, nur
mit größerem Spielraum der Verzerrungsgrade.
Der Apparat nach Fig. 15 ist wieder nur für ganz bestimmte mäßige Transformationen,
aber größere Bildformate als jener in Fig. 11 gezeigte gebaut. Er hat die äußere Form
eines vierseitigen Prismas. Die Ebenen M A und M B sowie die Objekcivebene M O
schneiden sich in einer Geraden M außerhalb des Apparates. Die Objektivebene läßt sich
im Innern des Apparates auf Kreisschienen T1
bewegen, die zu M konzentrisch sind. Seine Wirkungsweise ist den vorbesprochenen
beiden Apparaten gleichartig.
Fig. 16 zeigt einen Apparat, welcher wieder Bildveränderungen innerhalb ziemlich weiter
Grenzen gestattet. Er ist in der Grundform dem Apparat nach Fig. 15 ähnlich, jedoch
sind die Wände A A[ und B B' durch Bälge usw. verbunden und daher beweglich gemacht.
Die Wände A A' und B B' sind in bezug auf die Objektivwand M O um große Winkel
grob und fein auf Kreisschienen T, die zu M konzentrisch sind, verdrehbar. Die gemeinsame
Drehungsachse M liegt außerhalb des Apparates. Auch die Wirkungsweise dieses
Apparates ist ebenso wie diejenige der beiden vorhergehenden.
Bei den geschilderten Apparaten (Fig. 11, 14, 15 und 16) sind sowohl das Original
a' b' c' als das Objektiv O als auch das Projektionsbild
a" b" c" in Schlittenführungen senkrecht auf die Drehungsachse M innerhalb
weiter Grenzen grob und fein verschiebbar und können diese Verschiebungen durch Teilungen, deren Nullpunkte in der Verzerrungsachse
M des Appartes liegen, gemessen werden. Das Original ist außerdem in einer
Drehscheibe U gelagert, welche grobe und feine Verdrehungen derselben um eine Achse
senkrecht zur bezüglichen Bildebene A bezw. B gestattet. Teilungen längs der Schlittenführungen,
deren Nullpunkte in der Verzerrungsachse M liegen, sowie Kreisteilungen zum Messen der Winkel e und i, um welche
die drehbaren Wände gedreht wurden, ermöglichen die genaue Einstellung der Abstände
der Gegenachse von der Kollineationsachse,
des Abstandes des Objektivs von der Kollineationsachse und der Winkel e und i,
welche die Bildebenen mit der Objektivebene einzuschließen haben.
Der Apparattypus, welchem die vier obigen Apparate angehören und welcher dadurch
gekennzeichnet ist, daß die Bildebenen und die Objektivebenen vermöge der Konstruktion
des Apparates sich jederzeit tatsächlich in einer Geraden schneiden, gestattet ebenso
wie die Schlittenapparate die Anwendung eines Zwangtriebes, welcher die permamente
Erfüllung auch der zweiten Bildschärfebedingung gewährleistet und damit einen Apparat schafft, welcher beständig scharf
zeichnet und somit die Arbeit wesentlich vereinfacht.
Im nachstehenden seien zwei Ausführungsformen dieser Apparate beschrieben.
Der in Fig. 17, 18 und 19 ersichtlich gemachte
Apparat besteht aus einem hohlen, dreikantigen Prisma MBV, dessen Kantenwinkel
i bei M (Kollineationsachse) beliebig sein kann. In der Wand M V ist ein photographisches
Objektiv O in einer Geradführung hin- und herverschiebbar; in die Wand MB
kann eine Mattscheibe bezw. eine Kassette oder ein Diapositivrahmen dl eingesetzt werden.
Die Kante M bildet zugleich die Achse für eine drehbare Wand MA, die durch einen
lichtdicht abschließenden Balg mit der Prismenwand M V verbunden ist und in ihrer
ganzen Länge eine Geradführung für eine Mattscheibe oder eine Kassette oder einen
Diapositivrahmen d'2 besitzt.
Die Drehbewegung der Wand M A ist mit der hin- und hergehenden Bewegung des
Objektivs O in der Wand M V zwangläufig derart in Verbindung gebracht, daß die
Strecke O g1 zwischen dem optischen Mittelpunkt
(erstem Knotenpunkt) des Objektivs bis zur Gegenachse g1 in der Ebene M A
(lichtempfindliche Schicht), parallel zur Wand M B gemessen, beständig gleichbleibt
sin ι
Die Einrichtung zur zwangläufigen, von der Drehbewegung der Wand MA abhängigen
Verschiebung des Objektivs O besteht aus einem mit dem letzteren fest verbundenen,
rechtwinkligen Dreieck n, welches dem Dreieck MVB ähnlich ist und mit seiner längeren
Kathete in einer Geradführung längs der Wand M V gleitet, während das Gelenk g}
in der Bildebene Ai.4 in einer Schlitzführung gleiten kann und dabei diese Bildebene sowie
den Bildträger d1 (Mattscheibe, Kassette, Rahmen) bei allen Bewegungen des Objektivs
O mitnimmt. ' .
Zwecks Ermöglichung von Korrektionen ist der Gelenkpunkt g1 nicht direkt am Dreieck
11, sondern am Ende eines Lineals 0' angebracht, welches längs der Hypothenuse des
Dreiecks η verschoben und durch eine Schraube o2 festgestellt werden kann.
Wie leicht einzusehen, kann diese zwangläufige Verbindung auch in mannigfacher
Weise auf andere Art hergestellt werden; da überdies der Kantenwinkel i verschieden groß
und selbst veränderlich sein kann, so gilt als allgemeine Regel für diese zwangläufige Verbindung,
daß durch dieselbe die Gegenachsen, d. h. die Schnittgeraden der durch die optischen
Knotenpunkte hr hu des Objektivs zu
den Bildebenen A und B parallel gelegten Ebenen mit den Bildebenen in den Brennebenen
des Objektivs O erhalten werden müssen.
Es kann ferner die Kollineationsachse M bezw. Prismenkante M statt reell, wie im
vorliegenden Ausführungsbeispiele, auch nur ideell vorhanden sein, wenn sie wegen Raummangels
an dem Apparat nicht angebracht werden kann.
Desgleichen ist es nebensächlich für das Wesen des Apparates, ob die Bildträger d1 d2
(Mattscheibe, Kassette oder Diapositivrahmen) in den Wänden MA und MB fest angebracht
oder in der Richtung der Kollineationsachse M oder senkrecht zu derselben verschiebbar oder
aber um Achsen, die auf den Bildebenen senkrecht stehen, drehbar angeordnet sind.
Derartige Apparate sind nicht nur für
Lo affine, sondern auch für allgemein projektive
Verzerrungen jeder Art und Abstufung geeignet.
Wird ein Originalbild von der Ebene MA auf die Ebene M B und sodann nach Ver-Stellung
des Objektivs O und der Ebene MA auf letztere zurücktransformiert, so sind die
beiden Bilder der Ebene MA bei unverändert bleibender Abmessung in der Richtung der
Achse M zueinander rechtwinklig affin, wenn
äo das Bild auf der Ebene M B (Zwischenbild) bei beiden Vorgängen genau an derselben
Stelle geblieben ist. ;
Die beiden Bilder auf der Ebene M A werden dagegen zueinander schiefwinklig
affin, wenn das Zwischenbild auf der Ebene M B in der Richtung der Achse M ver-.
schoben wurde. Sie werden endlich zueinander allgemein projektiv, wenn das Zwischenbild
senkrecht zur Achse M verschoben
|o wurde.
Eine einfache, allgemein projektive Verzerrung entsteht, wenn man nur einen der
beiden Vorgänge durchführt und von der Ebene MA auf die Ebene M B oder umgekehrt
von M B auf MA transformiert; dagegen entstehen komplizierte projektive Verzerrungen
mit sich schneidenden oder sich kreuzenden Kollineationsachsen, wenn das Zwischenbild um eine Achse verdreht wurde,
l-o die auf der Zwischenbildebene M B senkrecht
steht.
Vorteilhaft ist es auch, wenn nicht nur die Drehbewegung der Bildebenen MA und
MB, sondern auch die Verschiebungen der Bildträger d1 d2 (Mattscheibe, Rahmen,
Kassette) mit den Bewegungen des Objektivs O zwangläufig verbunden sind.
Dies ist sehr leicht dadurch zu erzielen, daß man einem beliebigen Punkt bezw. einem
Bestandteil des Bildträgers dl eine zwangläufige
Bewegung parallel zur Ebene des Objektivs gibt (etwa durch eine zur Objektivebene M V parallele Geradführung f2 g2 in
beliebigem Abstand von derselben oder durch Anhängen des Bildträgers d1 an das Gelenk
o1).
Der vorbeschriebene Apparat beruht auf der Voraussetzung, daß der Winkel i, welchen
die eine Bildebene MB mit der Objektivebene M V einschließt, konstant gehalten und unveränderlich
' konstruiert werden kann. Das beschränkt selbstverständlich die Verwendbarkeit
dieses Apparates und ist es von Wert, «ine Konstruktion des Zwangstriebs zu besitzen,
welche erlaubt, beide Drehebenen drehbar zu gestalten. Der in den Fig. 20, 21
und 22 dargestellte buchförmige Apparat mit beiderseits drehbaren Bildebenen und Zwangstrieb entspricht dieser Forderung.
Derselbe hat folgende Einrichtung:
Das Grundbrett, auf welchem der Apparat montiert ist, trägt im Abstand gleich der
doppelten Brennweite (2 F) des verwendeten Objektivs von der Objektivebene O M beiderseits
derselben je eine Geradführung f2 g2 und ]νΊίι mit Spindeltrieb J bezw. J', in
welcher eine Mutter K bezw. K sich hin- und herbewegt. Diese beiden Muttern KK
tragen einerseits je eine drehbare Führungshülse L L', in welcher mit seinen Enden ein
doppelarmiger Hebel 2? gleitet, dessen Drehpunkt e' sich senkrecht unter dem optischen
Mittelpunkt des Objektivs O befindet Und welcher bewirkt, daß diese beiden Muttern
und das Objektiv jederzeit in einer Geraden bleiben müssen. Weiter sind diese Muttern
KK' mit Gleitklötzen drehbar verbunden, welche in Geradführungen r s und ν tv der
um die gemeinsame Verzerrungsachse M des Apparates drehbaren Bildwände MA und M B
gleiten und die in den Bildwänden verschiebbaren Bildträger d1 d2 mitnehmen. Die Wirkungsweise
dieses Apparates ergibt sich aus dieser Konstruktion in höchst einfacher Weise. Da jede der Spindeln JJ' ziemlich viel Reibung
besitzt, kann sie nie passiv gleiten, sondern nur aktiv wirken. Es wird daher stets diejenige Mutter K bezw. K', welche
nicht durch ihre eigene Spindel J bezw. J' angetrieben wird, den Stütz- und Drehpunkt
für den ganzen Zwangstrieb bilden. Hat man daher zuerst mit Hilfe des Triebes den
Winkel e, welchen die Ebene des Originals MA mit der Objektivebene M O einzuschließen
hat, eingestellt, wobei man es gar nicht nötig hat, sich um den zweiten Spindeltrieb J'
irgendwie zu kümmern, so ist diese Einstellung des Winkels e definitiv bewerkstelligt
und man braucht nur mit Hilfe des zweiten Spindeltriebs J' den Winkel i, welchen
die Ebene MB der Transformation mit der Objektivebene M O einzuschließen hat, einzustellen.
Damit ist selbsttätig auch das Objektiv O bereits auf seinen richtigen Platz
gekommen. Die Bilder sind scharf und zeigen die gewünschte Veränderung.
Eine affine Bildveränderung kann als Summe oder Differenz zweier oder mehrerer
projektiver Transformationen betrachtet werden. Da das Zwischenbild häufig keinen
praktischen Wert hat, seine Herstellung Zeit und Mühe kostet und eine nicht zu unter-
schätzende Fehlerquelle bildet, liegt der Gedanke nahe, durch Hintereinanderschaltung
zweier Apparate die gewünschte affine Bildveränderung mit einem Schlag zu erzielen.
Die Aufgabe, direkt affine Bildveränderungen ohne Festhalten eines Zwischenbildes herzustellen, ist stets an die Bedingung geknüpft, daß die den beiden optischen Systemen zugehörigen Gegenachsen des Zwischenbildes ίο in eine Gerade zusammenfallen. Jedoch läßt sich dies auf sehr verschiedene Weise erreichen, und zwar:
Die Aufgabe, direkt affine Bildveränderungen ohne Festhalten eines Zwischenbildes herzustellen, ist stets an die Bedingung geknüpft, daß die den beiden optischen Systemen zugehörigen Gegenachsen des Zwischenbildes ίο in eine Gerade zusammenfallen. Jedoch läßt sich dies auf sehr verschiedene Weise erreichen, und zwar:
1. durch Kollimation zweier optischer Systeme aufeinander, d. h. durch eine solche
Anordnung derselben, daß ihre Brennebenen sich decken. Jedes beliebige ebene Bild kann
durch eine solche Kombination nur affin wiedergegeben werden, weil die Ebene des
Zwischenbildes die gemeinsame Brennebene nur in einer Geraden schneiden kann. Da
das Maßstabverhältnis der beiden affinen Bilder stets bedingt ist durch das Verhältnis
der Abstände der Kollineationsachsen der beiden Bildsysteme von der gemeinsamen Gegenachse, so ist dieses Maßstabverhältnis
hier durch das Verhältnis der Brennweiten der beiden optischen Systeme festgelegt;
2. dadurch, daß man die Brennebene des einen optischen Systems mit der Gegenebene
des zweiten optischen Systems zur Deckung bringt und dafür sorgt, daß sich die Gegenebene
des ersten Systems und die Brennebene des zweiten Systems mit dieser, beiden optischen
Systemen gemeinsamen Ebene in einer Geraden schneiden. Dann werden alle Bilder, deren Ebenen zur Gegenebene, des ersten
Systems parallel sind, affin reproduziert werden und die. affin veränderten Bilder in
Ebenen liegen, die zur Gegenebene des zweiten Systems parallel sind. Solange aber die Abstände
der Kollineationsachsen der beiden Bildsysteme von der gemeinsamen Gegenachse veränderlich sind, wird auch der Maßstab der
affinen Abbildung ein veränderlicher sein;
3. können die beiden optischen Systeme unter einem beliebigen Winkel zueinander
stehen.
_ Nachdem die Gegenachsen des Zwischenbildes in eine Gerade zusammenfallen und
dabei in den Brennebenen der beiden optischen Systeme liegen müssen, kann nur dann
eine affine Abbildung sich ergeben, wenn die Schnittgerade zweier Brennebenen zur gemeinsamen
Gegenachse des Zwischenbildes wird. Daraus folgt, daß durch die gegenseitige Lage der beiden optischen Systeme
zueinander bereits die Lage der beiden Gegenebenen und damit die Orientierung der zu
diesen parallelen Bildebenen im Räume bestimmt ist, wenn überhaupt eine direkt affine
Abbildung zustande kommen soll. Sind die beiden optischen Systeme starr miteinander
verbunden, so ist diese Orientierung der Bildebenen im Räume eine unveränderliche.
Verändert sich die gegenseitige Lage der beiden optischen Systeme, sei es durch Drehung,
sei es durch Parallelverschiebung, so drehen sich die Gegenebenen und damit auch
die Bildebenen.
Auf diese Überlegungen gründen sich nachstehende Ausführungsformen von Apparaten
zu direkt affiner Bildveränderung.
Bei dem in Fig. 23 und 24 zur Darstellung gebrachten Apparat sind zwei Hohlspiegel S1
und S2 unter einem festen Winkel zueinander aufgestellt und der eine der beiden Spiegel S2
ist längs seiner Scheitelebene verschiebbar. Durch diese Anordnung ist die Gegenachse gs
des Zwischenbildes als Schnittgerade der beiden Brennebenen F1 und K2 im Räume
unveränderlich festgelegt, desgleichen die Gegenebene C1 ga des feststehenden Spiegels S1.
Die Gegenebene C2 gs des verschiebbaren
Spiegels S2 dreht sich innerhalb enger Grenzen
um die Gegenachse g3. Wünscht man bloß Abbildungen in natürlicher Größe zu erhalten,
so muß die Ebene C des Zwischenbildes durch g3 so gelegt werden, daß M1 gs —
M.2g3, d. h. die Abstände der beiden Kollineationsachsen
von der Gegenachse einander gleich werden.
Damit ist aber auch die Ebene A des Originals a' b' ganz unverrückbar fixiert,
weil dieselbe parallel zur Gegenebene C1 gs
durch die Kollineationsachse M1 gelegt wer- 9i
den muß, und die Ebene des affin veränderten Bildes ist durch jene Ebene bestimmt, die
durch die Kollineationsachse M2 parallel zur Gegenebene C2 g3 gelegt wird. Dieselbe ist
ebenso wie die Gegenebene C2 ga nur innerhalb
enger Grenzen drehbar.
Fig. 23 zeigt schematisch den Strahlengang für zwei Stellungen des Spiegels S2. Fig. 24
zeigt ebenfalls schematisch die konstruktive Ausführung des Apparates.
Der Spiegel S1 und der Bildträger A A
des Originals a' b' sind in derjenigen gegenseitigen Lage, welche Fig. 23 ergeben hat,
auf einem Grundbrett N starr angeordnet.
Der Spiegel S2 und die Drehachse χ des
Trägers B B des transformierten Bildes a" b" sind dagegen auf dem verschiebbaren Brett Q.
derart befestigt, daß die Drehachse χ in die Brennebene F2 des Spiegels S2 zu liegen
kommt.
Der Bildträger B B ist um die Achse χ innerhalb enger Grenzen drehbar.
Das Grundbrett des Spiegels S1 und jenes des Spiegels S2 sind derart miteinander verbunden,
daß der Spiegel S2 und die Achse χ ΐ2
parallel zur Scheitelebene des Spiegels S2 gegen S1 verschoben werden können.
Der Rahmen des Originals a' b' ist längs
AA, jener der Trans formation a" b" längs
B B frei verschiebbar.
Für den lichtdichten Abschluß des Ganzen ist durch Bälge oder sonstige hierzu taugliche
Mittel gesorgt.
Beim Gebrauch setzt man das Original in seinen Träger A A so ein, daß ein Bild auf
B B entsteht, welches durch Drehen von B B
ίο um die Achse χ scharf eingestellt werden
kann. Durch Verschieben des Spiegels S2 und der Achse χ mit der dazu vorgesehenen
Triebschraube und stetes Scharferhalten des Bildes durch Nachdrehen von B B wird die
gewünschte affine Bildveränderung erzielt.
Fig. 25 zeigt eine Kombination einer Linse mit einem Spiegel und gleichzeitig ein Beispiel
einer Anordnung, bei welcher eine der Brennebenen des Objektivs mit der Gegenebene
des Spiegels zur Deckung gebracht ist. Ferner ist dadurch, daß nicht nur die Gegenachsen, sondern auch die Kollineationsachsen
des Zwischenbildes in beiden Bildsystemen gemeinsam sind, also der Abstand der Kollineationsachse von der Gegenachse
in beiden Bildsystemen der gleiche ist, für die Konstanz des Maßstabes sowie für eine
Abbildung in natürlicher Größe gesorgt.
Der Apparat ist seiner äußeren Form nach dem in Fig. 17 veranschaulichten Apparat
ähnlich. An der Stelle, -wo bei letzterem das Zwischenbild photographisch festgehalten wird,
ist dagegen ein sphärisch geschliffener Hohlspiegel eingebaut. In der Wand M V des
Kastens MVB verschiebbar, sowie in einer Drehscheibe drehbar ist das Original a' b'
montiert. Auf der Wand MB sitzt der Hohlspiegel S1 derart, daß MB seine Scheitelebene bildet. Derselbe spiegelt das Original
a'b' verkleinert, verkehrt und projektiv verändert
als Luftbild a'" b'" in die Ebene MD. Dieses Luftbild wird von dem in der Wand
M V ebenfalls verschiebbaren Objektiv O übernommen und in die Ebene MA projiziert.
Das daselbst entstehende Bild a" b" ist eine direkt affine Bildveränderung des Originals
a' b'. Durch Verschiebungen des Originals a' b' und des Objektivs O kann der Grad der
Affinität verändert werden. Die Verbindungsgerade des Spiegelmittelpunktes mit dem
Mittelpunkt des Objektivs O bestimmt die Richtung der Affinitätsstrahlen.
Die Bildebene Af .A dreht sich um die gemeinsame
Schnittgerade M der vier Ebenen MV1 MB, MD, MA.
Die Ebene MA wird, wie bei dem in Fig. 17 dargestellten Apparat, zwangläufig
bei allen Bewegungen des Objektivs O mitgenommen, wodurch ebenfalls ein beständig
scharfes Bild erzielt wird.
Die Fig. 26, 27 und 28 zeigen eine Kombination zweier aufeinander kollimierter Spiegel,
d. h. zweier Spiegel in solcher Stellung zueinander, daß ihre Brennebenen sich decken.
Das Brennweitenverhältnis der beiden optisehen Systeme ist 1:1, daher erfolgt auch
hier die affine Abbildung in natürlicher Größe.
Die beiden aufeinander kollimierten Spiegel sind in einem Kasten montiert, der die Träger
des Originals a! b' und des affin zu verändernden
Bildes a" b" enthält, welche um die in der Brennebene der Spiegel liegenden
parallelen Drehachsen χ und y drehbar sind. Das Original a' b' wird von H aus beleuchtet.
Die Strahlen passieren eine Blende und fallen auf den Spiegel S1, welcher sie unter Erzeugung
eines nicht weiter in Betracht kommenden Zwischenbildes auf den Spiegel S2
wirft, der sie wieder zum affin veränderten Bild a"-b" vereinigt.
Ist der geometrische Ort des Originals in allen möglichen Stellungen ein Kreiszylinder,
so ist, wie Fig. 26 zeigt, der geometrische Ort aller möglichen Stellungen und Größen
des affin veränderten Bildes ein langgestreckter elliptischer Zylinder.
Kuppelt man die Drehbewegungen der beiden Bildträger a' b' und a" b" durch einen
Zwangstrieb derart, daß ihre Bildebenen sich mit einer durch die Krümmungsmittelpunkte C1
und C2 der beiden Spiegel S1 und S2 parallel
zu den Drehachsen χ und y gedachten Ebene stets in derselben Geraden schneiden,
so erzielt man auch bei diesem Apparat konstante Bildschärfe.
Dies läßt sich mit Bezug auf Fig. 27 beweisen.
Die Ebene des Zwischenbildes M1 M2 muß
stets zu den beiden Gegenebenen C1 χ und C2 y parallel bleiben. Weil
Af1 Af2 = 2 C1 χ = 2 C2 γ
ist und
Δ M1 M2 M2 1 co Λ C1 χ M2 1,
so ist
C1 Af2 == C1 Af2 1.
Ferner ist
AM1M2M1 1CSD AC2 y Af1 1,
hieraus folgt
C2Af1 = C2Af1 1.
Da ferner
Λ C2 M1 1 m2 co Δ C1 M2 m2,
so ist
C2 Af1 1 -.C1M2 = C2 Ot2 : C1 m2
und
(C2 M^-C1 M2) : C1 M2 = C1 C2: C1 m2.
(C2 M^-C1 M2) : C1 M2 = C1 C2: C1 m2.
Ebenso ist
Δ C2 Af1 m1 to Λ C1 Af2 1 w>.
daher
C2 M1 : C1 AZ2 1 = C2 ml: C1Vi1
und
(C2 M1 — C1 M2 1) : C1 M2 1 = C1 C2 : C1 m1.
und
(C2 M1 — C1 M2 1) : C1 M2 1 = C1 C2 : C1 m1.
Da
C2 M1 1 — C1 M2 = C2 M1 — C1 M2 1,
so ist auch,
so ist auch,
C1 m1 — C1 m2 = C1 «z.
ίο Dieser Punkt in läßt sich wieder konstruktiv
sehr gut verwerten, wie Fig. 28 zeigt. Ordnet man unter oder über dem Apparat in der durch die Krümmungsmittelpunkte C1
und C2 parallel zu den Drehachsen χ undj*-
gelegten Ebene eine Schraubenspindel J an, welche eine Mutter K' in einer Schwalbenschwanzführung
hin- und hertreibt, trägt weiter diese Mutter K' zwei drehbare Führungsgelenke
L, in welchen Arme P gleiten, die mit den Bildträgern a' b' a" b" derart starr
verbunden sind, daß ihre Achsen in den Bildebenen des Bildträgers liegen, so wird jede
Bewegung der Mutter K' in eine Drehung beider Bildträger umgesetzt, wobei die BiId-Schärfebedingung
beständig erfüllt bleibt.
Die Fig. 29 und 30 endlich zeigen einen Apparat, bei welchem die direkt affine Bildveränderung
durch eine Kombination von Linsen erzielt wird und bei welchem die hintere Brennebene F2 des ersten optischen
Systems durch Drehung der Linse O2 mit einer Gegenebene O2 g% des zweiten optischen
Systems zur Deckung gebracht wird, und bei welchem weiter dadurch, daß die drei Bildebenen des Originals, des Zwischenbildes
und der affinen Abbildung sich in einer Geraden schneiden, für die Unveränderlichkeit
des Maßstabes der Abbildung, und zwar für eine Abbildung in natürlicher Größe gesorgt
ist.
Fig. 29 erläutert die Theorie des Instrumentes unter Weglassung aller körperlichen
Teile (Linsen, Bildwände usw.).
Fig. 30 bringt dagegen in schematischer Form die konstruktive Ausführung des Apparates
zur Anschauung.
Das Teleobjektiv O1 (Fig. 30) mit den Hauptebenen H1 und H2 (Fig. 29) entwirft
von dem schief gestellten Original a' b' das projektive Zwischenbild a'" b"'.
Dieses Bild a'" b'" wird von der um eine durch den hinteren Brennpunkt des Teleobjektivs
gelegte, zur Drehachse χ des Originals a' b' parallele AchsejK drehbare Linse O2
noch vor seiner Entstehung in das virtuelle, zum Original a' b1 affine Bild a" b" transformiert.
Dieses virtuelle Bild wird endlich vom Linsensystem O3 als verkehrtes reelles Bild
a"" b"" gleicher Größe in die Bildebene B projiziert.
Damit die Abbildung eine affine werde, sind nachstehende Bedingungen zu erfüllen:
1. muß der optische Mittelpunkt der drehbaren Linse O2 mit dem hinteren Brennpunkt
des Vordersystems O1 zusammenfallen;
2. muß die Brennebene f2 der drehbaren
Linse O2 durch die bereits durch die Neigung des Originals a' b' festgelegte Gegenachse
g3 des Zwischenbildes gehen;
3. muß das Original a' b' in einem solchen Abstand χ H1 vom Teleobjektiv parallel zu
sich selbst verschoben werden, daß die Schnittgerade M der Objektivebene von O2
mit der zweiten Hauptebene des Teleobjektivs H2 und die Schnittgerade M1 der
Bildebene A des Originals a! b' mit der ersten
Hauptebene H1 des Teleobjektivs im optischen Sinn konjugierte Gerade werden.
Diese drei Bedingungen lassen sich auch durch nachstehende Gleichungen mathematisch
formulieren:
F f . F Xh1
= -/— und = L.
tan e sin ^ tan \ tan e
Hierbei sind
F die Äquivalentbrennweite des Teleobjektivs,
f die Brennweite der drehbaren Linse,
e der Winkel, welchen die Ebene des Originals mit den Hauptebenen des Teleobjektivs
einschließt,
\ der Winkel, welchen die Objektivebene der drehbaren Linse mit den Hauptebenen
des Teleobjektivs einschließt,
χ H1 der Abstand der Drehachse χ des Originals
a' b' vom ersten Knotenpunkt h1 des Teleobjektivs.
Dementsprechend ist bei der konstruktiven Ausführung des Apparates für drei Bewegungen
vorgesorgt:
a) die Linse O2 ist um eine Achsey drehbar
und können ihre Drehwinkel an einer Kreisteilung abgelesen werden;
b) desgleichen ist das Original um die Achse χ drehbar und können seine Drehwinkel
an einer Kreisteilung abgelesen werden;
c) endlich ist der Rahmen des Originals a' b' mit seiner Achse χ achsial verstellbar
und können die Abstände der Achse χ vom ersten Knotenpunkt H1 des Teleobjektivs O1
an einer Längenteilung abgelesen werden.
Alles Übrige ist prinzipiell starr verbunden und höchstens zu Korrektionszwecken verstellbar.
Die optischen Systeme O1 und O3 sind
Teleobjektive, um mit Ausnutzung des Umstandes, daß die Hauptebenen solcher Systeme weit außerhalb der Linsen liegen,
die Linsen selbst einander möglichst nahe rücken und so das Gesichtsfeld vergrößern
zu können.
Claims (9)
1. Verfahren zur Herstellung projektiver Abbildungen auf optischem oder
" photographischem Wege bei voller Bildschärfe, bei welchem die beiden Bildebenen
mit der Ebene des optischen Systems (Linse oder Spiegel) in derselben Geraden zum Schnitt gebracht werden
ίο und das Projektionszentrum mit dem
optischen Mittelpunkt des Linsensystems bezw. Krürnmungsmittelpunkt des Spiegels
zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß erstens durch Verdrehung der BiIdträger
gegen die Ebene des optischen Systems und Verschiebung der Bilder in ihren Bildträgern das geometrische
Bildsystem der Brennweite des gegebenen optischen Systems angepaßt wird und zweitens die Gegenachsen des geometrischen
Bildsystems in die Brennebenen des optischen Systems verlegt werden.
2. Ausführungsform des Verfahrens nach Anspruch 1 für den Fall der Veras
Wendung von optischen Systemen mit getrennten Hauptebenen und Knotenpunkten,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kollineationsachse des geometrischen Bildsystems
in ein Paar paralleler Geraden, das Projektionszentrum in einen Doppelpunkt aufgelöst
und mit den beiden Hauptebenen der Knotenpunkte zur Deckung gebracht werden.
3. Wiederholte Ausführung des Verfahrens
nach Anspruch 1, insbesondere bei Herstellung affiner Abbildungen, dadurch
gekennzeichnet, daß die Gegenachse des Zwischenbildes in beiden geometrischen Bildsystemen dieselbe bleibt.
4. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch zwei um parallele Achsen drehbare und auf Supporten verschiebbare Bildträger, deren Bewegungen relativ zum
Objektiv durch einen Zwangstrieb zwecks Erreichung und Erhaltung beständiger
Bildschärfe gekuppelt sind.
5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch zwei Bildträger, deren Bildebenen sich mit der Ebene des verwendeten
optischen Systems in derselben Geraden schneiden und gegebenenfalls um diese Gerade drehbar sind mit oder ohne
Zwangstrieb zur Erzielung und Erhaltung konstanter Bildschärfe.
6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 3 (affine Abbildungen),
gekennzeichnet durch zwei zusammenwirkende optische Systeme, welche der Bildschärfe wegen ein gemeinsames
Zwischenbild und der Affinität wegen eine gemeinsame Gegenachse haben.
7. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß bei beliebiger Stellung der optischen Systeme zueinander die drei Geraden, nämlich'
erstens die Schnittgerade der ersten Bildebene mit der Ebene des ersten optischen
Systems, zweitens eine der Schnittgeraden zweier Brennebenen der optischen Systeme, drittens die Schnittgerade der
Ebene des zweiten optischen Systems mit der Bildebene des zweiten Bildträgers in
einer Ebene liegen.
8. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß der optische Mittelpunkt des ersten optischen Systems in einer Brennebene des zweiten liegt und gleichzeitig die Bildebene
des dem ersten optischen System zugehörigen Bildträgers zur Brennebene des zweiten optischen Systems parallel
steht.
9. Ausführungsform der Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden optischen Systeme mit ihren Brennebenen zur Deckung gebracht (aufeinander
kollimiert) sind, während die Bildträger beliebige Lagen einnehmen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE164527C true DE164527C (de) |
Family
ID=430114
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DENDAT164527D Active DE164527C (de) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE164527C (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1136835B (de) * | 1957-12-14 | 1962-09-20 | Leitz Ernst Gmbh | Projektionsablesevorrichtung zur UEberfuehrung einer Teilung in eine gleichartige Teilung |
US5526458A (en) * | 1994-05-27 | 1996-06-11 | Eastman Kodak Company | Vision system with fiber optic plate to detilt oblique images |
-
0
- DE DENDAT164527D patent/DE164527C/de active Active
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1136835B (de) * | 1957-12-14 | 1962-09-20 | Leitz Ernst Gmbh | Projektionsablesevorrichtung zur UEberfuehrung einer Teilung in eine gleichartige Teilung |
US5526458A (en) * | 1994-05-27 | 1996-06-11 | Eastman Kodak Company | Vision system with fiber optic plate to detilt oblique images |
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