DE301269C

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Publication number: DE301269C
Application number: DENDAT301269D
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KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 57b. GRUPPE

Firma CARL ZEISS in JENA.

Zusatz zum Patent 281369.*)

Patentiert im Deutschen Reiche vom 24. Juni 1916 ab. Längste Dauer: 19. Dezember 1925.

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Kopieren, die dem Anspruch 2 des Patentes 281369 entsprechen und bei denen jener verschieblich angeordnete Angriffspunkt seine Bewegungen durch ein zweigliedriges Schlittensystem erfährt. Die in jener Patentschrift beispielsweise dargestellte Vorrichtung gestattet, die aus einem Photostereogramm zu entnehmende Oberfläche, und im besonderen als Höhenlinien bezeichnete lineare Elemente dieser Oberfläche, zu' kopieren, jedoch nur unter der Voraussetzung, daß die Objektivachsen bei der Aufnahme der Photogramme parallel zu einer die Horizontalprojektion der Standlinie enthaltenden Ebene gerichtet waren. In manchen Fällen, z. B. beim Aufnehmen der Photogramme eines Gegenstandes von einem Luftfahrzeug aus oder beim Aufnehmen von Schluchten von einer Anhöhe aus, ist es vorteilhaft, von der horizontalen Lage der Objektivachsen abzusehen. Eine Vorrichtung, die gestattet, auch Höhenlinien zu kopieren, die aus einem Photostereogramm entnommen sind, das mit schräg in den Raum gerichteten Objektivachsen gewonnen ist, bildet den Gegenstand der Erfindung.

Im folgenden soll auf die Verhältnisse bei der Aufnahme eines solchen Photostereogramms eingegangen werden. Dabei seien folgende Bezeichnungen getroffen:

b Verbindungslinie der Objektive (Standlinie),

f_x Brennweite des linken Objektivs,

f₂ Brennweite des rechten Objektivs,

α Neigungswinkel der linken Objektivachse gegen die Senkrechte zur Standlinie, gemessen in der Horizontalprojektion,

P₁ Neigungswinkel der linken Objektivachse gegen die Horizontalebene,

ß₂ Neigungswinkel der rechten Objektivachse gegen die Horizontalebene,

γ Neigungswinkel der beiden Objektivachsen gegeneinander, gemessen in der Horizontalprojektion,

ε Neigungswinkel der Standlinie gegen die Horizontalebene.

Denkt man sich das linke Objektiv als Anfang eines rechtwinkligen, räumlichen Koordinatensystems, dessen eine Ebene (die X Z-Ebene) die Horizontalebene, dessen zweite so Ebene (die Y Z-Ebene) die die linke Objektivachse enthaltende Vertikalebene und dessen dritte Ebene (die XY-Ebene) die zu den beiden anderen Ebenen senkrechte ist; denkt man sich ferner den Durchstoßpunkt der linken Objektivachse mit dem linken Photo-

*) Früheres Zusatzpatent: 301285.

gramm und den der rechten Objektivachse mit dem rechten Photogramm je als den Anfang eines in der Ebene des betreffenden Photogramms liegenden rechtwinkligen Ko-5 ordinatensystems, dessen eine Achse (die x¹- bzw. λ;²-Achse) wagerecht ist, während die andere Achse (die y¹- bzw. y²-Achse) senkrecht zu ihr verläuft, so bestehen zwischen den

	fl
	cos P₁
15 ²·	y¹
	fx
2ο 2 a.	cos² P₁
3·	oder yl
fl

f*

Y cos² P₁—Z sin P₁ cos' Koordinaten X, Y und Z eines Objektpunktes in bezug auf jenes räumliche Koordinatensystem und den Koordinaten x¹ und y¹ bzw. x² und y² der Bilder dieses Objektpunktes auf dem linken bzw. rechten Photogramm bezüglich des betreffenden ebenen Koordinatensystems die folgenden Beziehungen:

COS ß₂

Y cos ßi—Z sin P₁

Y sin P₁ + Z cos P₁ '

X cos γ — Z sin γ + b cos ε cos (α + γ) X sin γ + Y tg ß₂ + Z cos γ + δ cos ε sin (α + γ) + δ sin ε tg P₂

— X sin γ sin p₂ + Y cos P₂ — Z cos γ sin β₂ — δ cos ε sin (α + γ) sin P₂ + δ sin ε cos P₂ X sin γ cos p₂ + Y sin P₂ + Z cos γ cos P₂ + δ cos ε sin (a + γ) cos ·β₂ + δ sin ε sin β₂'

Beim Kopieren müssen dann die Schlitten der Vorrichtung jeweils eine solche gegenseitige Lage einnehmen, daß diese vier Beziehungen zwischen den Koordinaten X, Y und Z, die dem von dem Werkzeug an dem Kopieträger angegebenen Objektpunkt zugehören, und den Koordinaten x¹ und y¹ bzw. x² und y^% der Objektpunktbilder, die diesem Objektpunkt entsprechen und mittels des Mikroskops beobachtet werden können, bestehen.

Nach der Erfindung wird dies durch die folgende Ausbildung der Vorrichtung ermöglicht. Der verschiebliche Angriffspunkt, der seine Bewegungen durch ein zweigliedriges Schlittensystem erfährt, wird noch längs einer Geradführung einstellbar gemacht, die auf dem oberen Schlitten dieses Systems so angeordnet ist, daß ihre Neigung gegen den Kopieträger durch eine Drehung um eine zur Breitenrichtung und zur Tiefenrichtung des Kopieträgers senkrechte Achse eingestellt werden kann. Außerdem wird eine gegenseitige Einstellbarkeit des Werkzeugs und des Kopieträgers in der Tiefenrichtung vorgesehen, die von den Bewegungen der Kreuzschlittenan-Ordnung A¹, B¹, C¹ in dieser Richtung unabhängig ist. Um dabei die Beziehung, die zwischen der Koordinate y¹ und den Koordinaten X, Y und Z besteht, während des Kopierens aufrechtzuerhalten, lassen sich vorteilhaft zwei Konstruktionen treffen, deren einer die Gleichung 2 und deren anderer die Glei-

chung 2 a zugrunde liegt. Werden nämlich die Bewegungen des zum Verschieben der Photogramme oder des Mikroskops in der Höhenrichtung dienenden Schlittens A wie in dem Ausführungsbeispiel der Patentschrift 281369 mittels eines Hebels auf die Kreuzschlittenanordnung A¹, B¹, C¹ übertragen, der aus zwei starr miteinander verbundenen Armen besteht und in einer durch die Höhenrichtung und die Tiefenrichtung des Kopieträgers bestimmten Ebene drehbar angeordnet ist, so läßt sich die Gleichung 2 erfüllen, wenn der Abstand des Drehpunktes des Hebels vom Angriffspunkt an der Kreuzschlittenanordnung gleich Ytgßj + Z und vom Angriffspunkt am

f Komparatorsystem gleich —-~— gewählt wird.

COS P₁

Außerdem ist zum Zweck des Justierens der Vorrichtung eine Einrichtung vorzusehen, _χ mittels deren das Doppelmikroskop und die Photogramme in deren Höhenrichtung unabhängig von den Bewegungen der Kreuzschlittenanordnung gegeneinander eingestellt werden

können. Da

für große Winkel ß, ver

cos² P₁

hältnismäßig groß wird, wird auch jener Abstand groß, was im Interesse einer gedrängten Konstruktion nicht erwünscht ist. Man kann mit einem kleineren Abstand, nämlich einem solchen vom Werte f_lt auskommen, wenn man die Vorrichtung der Gleichung 2 a ent-

sprechend wie folgt ausbildet. Die beiden Arme des Hebels werden in dessen Drehebene gegeneinander einstellbar gemacht. Außerdem wird der Schlitten A¹, der den Angriffspunkt des Hebels an der Kreuzschlittenanordnung A¹, B¹, C¹ enthält, so angeordnet, daß seine Neigung gegen die Höhenrichtung des Kopieträgers eingestellt werden kann. Zu dem Zwecke wird die Führung des Schlittens um

ίο eine Achse drehbar angeordnet, die zur Drehebene des Hebels senkrecht ist. Dabei ist die Konstruktion so zu treffen, daß diese Drehachse in einer Ebene liegt, die die Tiefenrichtung des Kopieträgers enthält. Ein Maß für die Höhe des', jeweils im Komparatorsystem eingestellten Objektpunktes ist dann die in die Höhenrichtung fallende Projektion des Abstandes des Angriffspunktes des Hebels von der Drehachse der Schlittenführung.

Während des Kopierens ein und derselben Höhenlinie können, gleichgültig, welche von diesen beiden Konstruktionen getroffen ist, die durch die Gleichungen 1 bis 3 ausgedrückten Beziehungen selbsttätig aufrechterhalten werden; die Aufrechterhaltung der durch die Gleichung 4 ausgedrückten Beziehung kann, da sie im allgemeinen nur eine gelegentliche und geringfügige Nachstellung des einen Photogramms in seiner Höhenrichtung erfordert, einer von Hand oder Fuß zeitweise zu betätigenden Einstellvorrichtung überlassen werden.

In der Zeichnung ist in einem Ausführungsbeispiel eine der Zusatzerfindung entsprechende Vorrichtung zum Kopieren von Höhenlinien auf einer Zeichenfläche im Grundriß dargestellt. Die Bezeichnung der einzelnen Teile entspricht, soweit angängig, der im Beispiel der Patentschrift 281369 angewandten Bezeichnung. Entgegen der dort getroffenen Anordnung trägt in diesem Falle der Schlitten A des Komparatorsystems das Doppelmikroskop ä, während der Doppelschlitten B und B, C nur in der Breitenrichtung verschieblich angeordnet ist. Weil so dieser Doppelschlitten an der Bewegung von A nicht teilnimmt, konnte seine Verbindung mit den Doppelhebeln i³, i⁴ und k³, &⁴ einfacher gestaltet werden, indem die Mitnehmer m und η unmittelbar an B bzw. B, C angebracht sind, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß der Abstand jedes dieser Mitnehmer von dem zugehörigen Hebeldrehpunkt verändert werden kann.
Der die Bewegungen des Schlittens A auf die Kreuzschlittenanordnung übertragende Doppelhebel ist so ausgebildet, daß seine beiden Arme j³ und j'⁴ gegeneinander eingestellt werden können. Zu diesem Zweck ist der Ami j³ mit einer Kreisbogenführung /⁶ versehen, längs der der Arm /* beweglich ist. Zum Feststellen dient eine Schraube w*. Mit einem Schlitz j'² ist der Arm j³ auf einem Mitnehmer «des Schlittens A¹ geführt. Damit die Neigung der Verschiebungsrichtung des Schlittens A¹ geändert werden kann, ist der Schlitten A¹ auf einem Drehschlitten u¹ angeordnet, dessen Achse u° parallel der Drehachse j° des Hebels j³, j^l ist, mit ihr in ein und derselben Tiefenebene liegt, und von ihr denselben Abstand (h) hat wie der Mitnehmer 0 des Hebels i³, i⁴ von der Drehachse i° dieses Hebels, gemessen in der Tiefenrichtung. Zum Feststellen des Drehschlittens gegenüber dem Tiefenschlitten C¹ dient eine Schraube w⁶. Die Höhenskala ν ist wiederum parallel der Breitenrichtung. Der zugehörige Zeiger y¹, , der mit einem Schlitz v²· auf einem Mitnehmer u^% des Schlittens A¹ geführt ist, ist längs einer der Skala parallelen Welle v³ verschieblich angeordnet.

Damit die Vorrichtung unabhängig von einer bestimmten Brennweite der Aufnahmeobjektive wird, kann der ■ Abstand des Mitnehmers t von .dem Drehpunkt des Winkelhebels q° verändert werden, zu welchem Zweck ein entsprechender Schlitz in dem Hebel vorgesehen ist. Um zum Zweck des Justierens der Vorrichtung das Doppelmikroskop und die Photogramme in der Höhenrichtung der Photogramme gegeneinander einstellen zu können, greift dabei der Mitnehmer t nicht unmittelbar am Schlitten A an, sondern an einem Zwischenstück t¹, längs dessen der Schlitten A einstellbar ist und auf dem er mittels einer Schraube w⁵ festgestellt werden kann. Uni das rechte Photogramm in seiner Höhenrichtung von Zeit zu Zeit nachstellen zu können, ist es auf einem Zwischenschlitten D angeordnet, der mittels eines Handrades ζ parallel der Verschiebungsrichtung des Schlittens A verschoben werden kann.

Eine weitere Änderung gegenüber der im Beispiel der Patentschrift 281369 getroffenen Anordnung weist der Angriff des Hebels k³, A⁴ an der Kreuzschlittenanordnung A\ B¹, C¹ auf. Der Mitnehmer p ist nämlich nicht unmittelbar auf dem Schlitten p¹ des Kreuzschlittensystems p¹, p² angebracht, sondern auf einem Schlitten p³, der längs einer Schlitzführung ft⁴· eines auf dem Schlitten p¹ parallel der Drehebene des Hebels k³, k⁴· drehbar angeordneten und gegenüber diesem Schlitten einstellbaren Drehschlittens p⁵ eingestellt werden kann. Mittels einer Schraube w¹ kann der Schlitten p³ auf dem Drehschlitten p^& und mittels einer Schraube ze»⁸ kann der Drehschlitten p⁵ auf dem Schlitten p¹ festgestellt werden. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die Achse des Drehschlittens p^s mit der Drehachse k° des Hebels k³, k^l in ein und derselben Tiefenebene liegt und von ihr denselben Abstand (h) hat wie der Mit-

nehmer ο des Hebels i^s, »⁴ von der Drehachse i° dieses Hebels, gemessen in der Tiefenrichtung, daß also die Achse des Drehschlittens mit dem Mitnehmer ο in ein und derselben Breitenebene liegt, wenn die Schlitten p¹, p² und p^s sich in ihren Nullstellungen befinden, wobei an sämtlichen Skalen der Wert Null angezeigt wird. Dann fällt der Mitnehmer p mit der Achse des Drehschlittens zusammen.

ίο Schon wenn man noch das Zeichenbrett d^% gegenüber dem Gestell d der Vorrichtung oder den Zeichenstift f° gegenüber dem Breitenschlitten B¹ in der Tiefenrichtung des Kopieträgers einstellbar macht, so läßt sich nach erfolgter Einstellung und nach Anziehen sämtlicher Klemmschrauben die der jeweils am Höhenschlitten A¹ eingestellten Koordinate Y entsprechende Höhenlinie zeichnen. Um eine andere Höhenlinie zeichnen zu können, müßte die neue Koordinate Y eingestellt werden, außerdem müßte aber noch der Zeichenstift f> gegenüber dem Breitenschlitten B¹ oder das Zeichenbrett d² gegenüber dem Gestell d in der Tiefenrichtung, und ferner der Schlitten p^s längs des Schlitzes p^l eingestellt werden. Um die Zahl dieser Einstellungen zu verringern, wird vorteilhaft der Kopieträger oder das Werkzeug derart mit dem Schlitten A¹ der Kreuzschlittenanordnung A¹, B¹, C¹ gekuppelt, daß jeder Verschiebung dieses Schlittens gegen den nächstunteren eine gegenseitige Einstellung des Kopieträgers und des Werkzeugs in der Tiefenrichtung entspricht. Würde man noch den Schlitten p^s, der den Mitnehmer p trägt, so mit dem Schlitten A¹ kuppeln, daß jeder Verschiebung dieses Schlittens eine Verschiebung des Schlittens p³ längs seiner Schlitzführung entspricht, so könnte man sogar ganz x¹ = o, y¹ = o;

Y cos ß₂ — Z cos γ sin beliebige Linien der Oberfläche des Objektes kopieren.

Durch die Zeichnung wird eine solche Kupplung des Zeichenstiftes f° mit dem Höhenschlitten A¹ dargestellt, die folgendermaßen ausgebildet ist. Auf dem Tiefenschlitten C¹ ist in der Tiefenrichtung verschieblich ein Schlitten s gelagert, der zwei in die Breitenrichtung fallende Schlitze s¹ und s² aufweist. In dem Schlitz s¹ ist der Mitnehmer u des Hebels j^s, j^l, in dem Schlitz s² ist der Zeichenstift f° geführt. Damit der Zeichenstift die erforderliche Bewegung in der Tiefenrichtung erfahren kann, ist er noch in einem Schlitz f des Breitenschlittens B¹ geführt. Die Zeichnung entspricht dem Justierungszustand der Vorrichtung für das Photostereogramm e, e, bei dessen Aufnahme jener allgemeinste Fall vorgelegen haben soll. In diesem Justierungszustand gibt der Zeichenstift f° auf dem Zeichenbrett d^% denjenigen Objektpunkt an, der bei der Aufnahme dem Durchdringungspunkt der Objektivachse des linken Photogramms mit der die Objektivachse des rechten Photogramms enthaltenden Lotebene entspricht. Die Koordinaten dieses Objektpunktes in bezug auf jenes räumliche Koordinatensystem sind:

X = O,

^{ε cos}

Y)

sin γ

Z =

b cos ε cos (α + γ)

= o, y² = f_a

sm γ

während die Koordinaten der Bilder dieses Objektpunktes auf den beiden Photogrammen folgende Werte besitzen:

ß₂ — b cos ε sin (α -f γ) sin ß₂ -f δ sin ε cos ß₂

Y sin ß₂ -\- Z cos γ cos ß₂ -|- b cos ε sin (a -j- γ) cos ß₂ + b sin ε sin ß₂'

In diesem Justierungszustand nehmen die einzelnen Teile der Vorrichtung die folgende Stellung ein: Der Doppelhebel i^z, i⁴ und die Hebelarme j'⁴ und ä⁴ sowie der eine Arm des Winkelhebels q° sind parallel der Tiefenrichtung, wobei die Photogramme e, e so auf den Schlitten B bzw. D orientiert sind, daß durch das Doppelmikroskop α die Bilder jenes Objektpunktes mit den beiden Marken des Doppelmikroskops zusammenfallend dargeboten werden. Die Verschiebungsrichtung des Höhenschlittens A¹ ist gegen die Breitenrichtung um den Winkel ß_x geneigt, und der Höhenschlitten ist so eingestellt, daß der Zeiger v¹ an der Skala ν den Wert Y = konst. Z tg ß_x anzeigt, konst. dabei dem Verkleinerungsmaßstab der Kopie entsprechend. Die Hebelarme j³ und k^s sind gegen die Tiefenrichtung um den Winkel ß_x bzw. γ geneigt, wobei der Tiefenschlitten C¹ diejenige Lage einnimmt, in der der Abstand des Angriffspunktes des Hebelarms j³ am Höhenschlitten A¹ von dem Hebeldrehpunkt j°, gemessen in der Tiefenrichtung, den Wert h' = konst. Z besitzt. Denselben Abstand hat dann infolge der Kupplung mit dem Höhenschlitten A^x der Zeichenstift f° von der Nulltiefenebene C⁰. Der Angriffspunkt 0 des Hebelarms i^s am Breitenschlitten Z?¹ hat von dem Hebeldrehpunkt i° einen Abstand h = konst. (Z + Y tg P₁), während der Angriffspunkt p des Hebelarms k^z am Breitenschlitten B¹ die durch nachstehend angegebene Schlittenstellungen bedingte Lage hat: Die Schlitten p¹ und p² sind um den Betrag

120 konst. (b cos ε sin α -j- b sin ε tg ß_a cos γ) bzw.

konst. (b cos ε cos α -\- δ sin ε tg ß_a sin γ)

aus ihren Nullstellungen verschoben, so daß die Achse des Drehschlittens -p⁵ von der Drehachse k° des Hebels A³, k^l, in der Tiefenrichtung gemessen, den Abstand

konst. (Z -j- Y tg ß_x 4- b cos ε sin α -f b sin ε tg ß₂ cos γ)

und, in der Breitenrichtung gemessen, den Abstand

konst. (δ .cos ε cos α + δ sin ε tg ß₂ sin γ)

hat. Der Drehschlitten <p⁵ ist so eingestellt, daß die Verschiebungsrichtung des Schlittens p³ um einen Winkel d gegen die Breitenrichtung geneigt ist, wobei & durch die Gleichung bestimmt ist:

ic tff 8» cos ν — tg ßi

te ό = sJiL .

⁵ - tg P₈SiIi₇'

Endlich ist der Schlitten p^s um den Betrag konst. Y Y tg² ßi + tg² ß₂ — 2 tg ßj tg ß₂ cos γ aus seiner Nullstellung verschoben, welchen Wert dann auch der Abstand des Mitnehmers p von der Achse des Drehschlittens p'⁶ annimmt. Der Abstand des Mitnehmers m von dem Hebeldrehpunkt i° hat den Wert ' ¹

COS

des Mitnehmers η von dem Hebeldrehpunkt £° den Wert %- und der des Mitnehmers t vom

cos β.

Drehpunkt des Winkelhebels q° den Wert f_v Sind sämtliche Klemmschrauben festgestellt, so ist die derart eingestellte Vorrichtung gebrauchsfertig zum Kopieren einer der Koordinate Y entsprechenden Höhenlinie. Um eine andere Höhenlinie kopieren zu können, z. B. eine solche, die eine Koordinate Y₁ besitzt, ist nach Lösen der Klemmschraube w und w⁷ der Schlitten A¹ gemäß der Koordinate Y¹ einzustellen und der Schlitten p^s längs der Schlitzführung um einen Betrag

konst. (Y₁ — Y) ]/tg² ß₁ + tg² ß₂ — 2 tg ß_x tg ß₂ cos γ

zu verschieben, worauf nach Befestigung der Klemmschrauben die Vorrichtung wiederum gebrauchsfertig ist.

Claims

Patent-Ansprüche:

1. Vorrichtung nach Anspruch 2 des Patentes 281369, bei der jener verschieblich angeordnete Angriffspunkt seine Bewegungen durch ein zweigliedriges Schlittensystem erfährt, dadurch gekennzeichnet, daß der Angriffspunkt noch längs einer Geradführung einstellbar ist, die auf dem oberen Schlitten dieses Schlittensystems so angeordnet ist, daß ihre Neigung gegen den Kopieträger durch eine Drehung um eine zur Breitenrichtung und zur Tiefenrichtung des Kopieträgers senkrechte Achse eingestellt werden kann, und weiter dadurch gekennzeichnet, daß der Kopieträger und das Werkzeug in der Tiefenrichtung eine gegenseitige Einstellung erfahren können, die von den Bewegungen der ~Kreuzschlittenanordnung (A¹, B¹, C¹) in dieser Richtung unabhängig ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Bewegungen des zum Verschieben der Photogramme oder des Mikroskops in der Höhenrichtung dienenden Schlittens (A) mittels eines zweiarmigen Hebels auf die Kreuzschlittenanordnung (A¹, B¹, C¹) über-

tragen werden, der in einer durch die Höhenrichtung und die Tiefenrichtung des Kopieträgers bestimmten Ebene drehbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arme dieses Hebels in dessen Drehebene gegeneinander einstellbar sind, und daß ferner, um die Neigung des den Angriffspunkt des Hebels an der Kreuzschlittenanordnung enthaltenden Schlittens (A¹) gegen die Höhenrichtung des Kopieträgers einstellen zu können, die Führung des Schlittens um eine Achse drehbar angeordnet ist, die zur Drehebene des Hebels senkrecht ist und mit der Drehachse des Hebels in einer die Tiefenrichtung des Kopieträgers enthaltenden Ebene liegt, wobei die Projektion des Abstandes des Angriffspunktes von der Drehachse der Schlittenführung ein Maß für die Höhe des jeweils im Komparatorsystem eingestellten Objektpunktes ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopieträger oder das Werkzeug derart mit dem Schlitten (A}) der Kreuzschlittenanordnung (A¹, B¹, C¹) gekuppelt ist, daß jede Verschiebung dieses Schlittens gegen den nächstunteren eine gegenseitige Einstellung des Kopieträgers und des Werkzeugs in der Tiefenrichtung bewirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.