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Vorrichtung zur Wiedergabe der Oberfläche körperlicher Gebilde nach
meßbildpaaren. Man kann nach räumlich wirkenden Meßbildpaaren körperliche Gegenstände
in bekannter Weise, z. B. nach dem Lichtpunktverfahren von D e v i 11e, in der Art
sowohl zeichnerisch als auch plastisch wiedergeben, daß man eine den Zeichen- oder
Modellierstift steuernde und vorzugsweise von seiner Spitze selbst gebildete Marke
optisch auf der Oberfläche des Raumbildes, das dem Meßbildpaare entspricht, entlangführt.
Dieses bekannte Verfahren leidet aber darunter, daß eine in verschiedene endliche
Entfernung einzustellende Marke zur Deckung mit einem praktisch im Unendlichen erscheinenden
Bilde gebracht werden muß.
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Die Erfindung bezweckt, das genannte alte Wiedergabeverfahren dadurch
in seiner Leistung zu vervollkommnen, daß es auf einen exakten optischen Boden gestellt
wird, bei dem Marke und Bild gleiche Wirkung haben, in der gleichen Fläche optisch
abgebildet werden und einer beliebigen gleichzeitigen Vergrößerung zugänglich sind.
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Dies wird der Erfindung zufolge dadurch erreicht, daß in den getrennt
von den Strahlengängen der Meßbildpaare geführten Markenstrahlengängen Abbildesysteme
mit achsial verstellbaren Gliedern vorgesehen werden, welche so ausgestaltet sind,
daß sie, unabhängig von der jeweiligen Lage der Marke, Bilder derselben in fest
bestimmten Ebenen erzeugen, welche mit den festen Bildebenen der Meßbildpaare zusammenfallen.
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Die getrennte Führung der Bild- und Markenstrahlengänge hat praktisch
zur Voraussetzung, daß in jedem der Strahlengänge Lenkspiegel vorgesehen sein müssen,
welche miteinander auf gemeinsame Drehung gekuppelt sind, um sowohl beim Verstellen
der Marke das Bild derselben stets richtig in das Gesichtsfeld des Beobachtungsinstruments
zu bringen, als auch dasselbe dauernd dem Teil des Raumbildes des Gegenstandes zu
überlagern, auf dessen Oberfläche die Markre bei ihrer jeweiligen Einstellung liegend
erscheint.
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Durch Seitenverschiebung beider der Marke zugeordneten Lenkspiegel
oder eines derselben kann man eine Einstellung der Basis des Instruments im gewünschten
Maßstabe der Zeichnung vornehmen.
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Von den bei der Vorrichtung Anwendung findenden optischen Systemen
ist die Bedingung zu erfüllen, daß der Winkel zwischen den Verbindungslinien eines
Basisendpunktes der Vorrichtung mit zwei Markenörtern gleich dem Winkel sein muß,
welcher in der zu der gleichen Hälfte der Vorrichtung wie der Basisendpunkt gehörigen
Bildmeßkammer von den Verbindungslinien des plattenseitigen Hauptpunktes des Objektivs
der betreffenden Bildmeßkammer mit den Bildpunkten eingeschlossen wird, welche beim
Betrachten von den Markenörtern gedeckt erscheinen, unabhängig von dem Abstand der
Markenörter vom Basisendpunkt der Vorrichtung.
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Die in den Markenstrahlengängen gemäß der Erfindung anzuordnenden
Abbildesysteme mit achsial verschiebbaren Gliedern lassen sich verschiedenartig
ausbilden. Besonders einfach gestaltet sich die Erreichung eines für den Zweck geeigneten
Systems, wenn man es aus zwei Gruppen von optischen Gliedern zusammensetzt, von
welchen die markenseitige aus mindestens zwei achsial beweglichen Linsen, z. B.
einer sammelnden und einer zerstreuenden, besteht, welche so mit der Marke gekuppelt
sind, daß sie die Marke der zweiten feststehenden Gruppe als im Unendlichen stehend
darbieten und deren markenseitiger Hauptpunkt fest im Basisendpunkt liegt. Die hintere
feststehende Gruppe von Gliedern des optischen Systems muß in diesem Fall dieselbe
Brennweite haben wie das dem Bildmeßkammerobjektiv hintergeschaltete Abbildesystem
im Bildstrahlengang.
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Eine dem Vorstehenden entsprechende beispielsweise Anordnung ist auf
der Zeichnung wesentlich schematisch veranschaulicht.
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Die zur Anordnung gehörigen beiden Bildmeßkammern sind auf der Zeichnung
bei r angedeutet. Das Objektiv derselben ist nur bei der rechten Bildmeßkammer dargestellt
und mit a bezeichnet und das in die Kammer eingesetzte Teilbild, Bildplatte o. dgl.,
mit 3. Der Kammer r ist ein Objektiv q. hintergeschaltet, welches den jeweilig der
Betrachtung unterliegenden Bildpunkt des Teilbildes in der Bildebene 5 zur Abbildung
bringt. Diese Betrachtungsbildebene liegt hinter der teilweise lichtdurchlässigen
und teilweise spiegelnden Fläche 6 eines sogenannten Devill;egchen Würfels. Der
von denn Teilbild 3 herkommende Strahlengang wird mittels einer spiegelnden Fläche
; nach dem Objektiv abgelenkt. Die bewegliche Marke ist mit 8 bezeichnet. In ihren
Strahlengang ist zunächst eine spiegelnde Fläche 9 eingeschaltet, welche
mit
der spiegelnden Fläche ; zivangläufig zu gemeinsamer gleichmäßiger Drehung um zueinander
parallele Achsen gekuppelt ist. Die Kupplung erfolgt beispielsweise dadurch, däß
jede der spiegelnden Flächen 7 und 9 auf einem Schwenkarm- (Alhidade) io, i i fest
aufgesetzt ist, von welchen der erstere, i o, um den Schnittpunkt 12 der Hauptstrahlen
der Bildrandbüschel und die letztere, i i, um den Punkt 13, der auf der spiegelnden
Fläche 9 liegt, drehbar gelagert ist. Die Schwenkarme io und i i sind ebenso wie
das Objektiv 4 und der die Betrachtungsbildebene 5 und die teilweise lichtdurchlässige
und teilweise spiegelnde Fläche bildende Devillesche Würfel auf einem Träger 14
gelagert, welcher seinerseits in Lagern 15 um die Achse 16 drehbar
ruht. Die Drehpunkte 12 und 13 der Schwenkarme liegen auf der Drehachse 16 des Trägers
14. Die Schwenkarme i o und i i sind miteinander durch eine Schubstange
17 gekuppelt, so daß sie nur Winkelbewegungen gleicher Größe ausführen können.
Das Lenken der von der Marke 8 herkommenden Strahlen zu der gemeinsamen Betrachtungsbildebene
5 hin erfolgt außer durch die bereits erwähnte, auf dem Schwenkarm i i angeordnete
spiegelnde Fläche 9 noch durch ein Pentaprisma 18, einen aus mehreren Linsen
bestehenden, z. B. mindestens dreilinsigen verstellbaren Objektivsatz i9 und zwei
weitere spiegelnde Flächen 2o und 2i. Der Objektivsatz i9 besteht beispielsweise
aus zwei äußeren Bikonvexlinsen und einer mittleren Bikonkavlinse, von welchen die
beiden: vorderen Linsen gegenüber der hinteren und gegeneinander gesetzmäßig verschoben
werden können. Diese Verschiebung wird geregelt durch die Bewegung der Marke 8,
welche zu diesem Zweck mit einer Schaltspindel 22 für die Linsen gekuppelt ist.
Die Kupplung erfolgt beispielsweise durch eine Schnur 23, welche mit einem Ende
auf einer Spannrolle 24 sitzt, die eine Schnecke 25 trägt, welche in ein auf der
Spindel 22 sitzendes Schneckenrad 26 eingreift, so daß bei jeder mit einer Änderung
der Länge der Schnur 23 verbundenen Bewegung der Marke 8 zugleich eine gesetzmäßige
Verstellung der beiden vorderen Linsen des Linsensatzes i9 erfolgt. Für den besonders
einfachen Fall, daß die aus den beiden beweglichen Linsen ,gebildete Gruppe des
optischen Systems die von einem Markenpunkt herkomrncnden Strahlen der festen Linse
des Systems parallel zuführen soll, ist die Linsenverschiebung so durchzuführen,
daß der vordere Hauptpunkt des,von diesen Linsen gebildeten Systems im Basisendpunkt
13 der Vorrichtung festgehalten, wird, und daß auch die Eintrittspupille
des Abbildesystems im Markenstrahlengang wenigstens angenähert in diesem Punkt liegt,
während seine Austrittspupille mit der des Abbildesystems im Bildstrahlengang zusammenfällt.
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Nach dem Durchgang durch die teilweise lichtdurchlässige und teilweise
spiegelnde Fläche 6 treffen sowohl die Markenstrahlen als auch die Bildpunktstrahlen
nach dehn Durchgang durch die Bildebene 5 auf eine spiegelnde Fläche 28 auf, welche
sie einer Linse 29 zuführt, die die Strahlen parallel austreten läßt, die Bildebene
5 also ins Unendliche rückt. Diese Parallelrichtung der Strahlen bezweckt, sie für
den Durchtritt durch ein bei Rundblickfernrohren bekanntes Aufrichteprisma, ein
sogenanntes Dovesches Prisma, 30 geeignet zu machen, welches dem Beobachtungsglase
vorgelagert ist und in einer drehbaren Fassung 31 sitzt.
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Das Beobachtungsglas wird, wie bei anderen derartigen Vorrichtungen
bekannt, von einem binokularen Beobachtungsfernrohr 32 gebildet. Die Drehung der
Fassung 31 mit dem Dove-Prisma 3o beim Drehen des Trägers 14 erfolgt in üblicher
Weise durch ein Planetenradgetriebe 33, 34, 35 im Übersetzungsverhältnis 2: i.
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Mit 36 ist ein Kollimatorobjektiv bezeichnet, vor dem in bekannter
Weise ein Spaltkörper 37 und eine Lichtquelle 38 angeordnet ist. Der so entstehende
Lichtpunkt -wird durch das Kollimatorobjektiv 36 auf einem Spiegel 39 abgebildet,
der fest auf dem Schwenkarm i i sitzt und die Strahlen gegen das Kollimatorobjektiv
36 hin zurückspiegelt (Autokollimation). Hinter dem Objektiv 36 ist eine spiegelnde
Fläche, z. B. des Prismas 40, gegenüber dem Schlitzkörper 37 versetzt angeordnet.
Die spiegelnde Fläche 40 wirft die Strahlen zum Brennpunkt eines Objektivs 41, welches
die von 4o herkommenden Strahlen gegen eine weitere spiegelnde Fläche, z. B. des
Prismas 42, weiterleitet, die sie in den Strahlengang des Teilbildes 3 einführt.
Die in der Bildebene hinter dem Prisma 40 befindliche planparallele Glasplatte 43
trägt einen zum Schlitz des Schlitzkörpers 37 parallelen Markenstrich, welcher ebenso
wie der gespiegelte Lichtschlitz im Gesichtsfeld des Objektivs 41 und infolgedessen
auch durch Spiegelung über das Prisma 42 in der Bildebene 5 abgebildet wird. Das
Prisma 42 ist mit dem Schwenkarm io zur Drehung mit halber Winkelgeschwindigkeit
durch Zwischenglieder, z. B. durch zwei Zahnradsektoren 44, 45, gekuppelt.
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Die beschriebenen Teile sind doppelt vorhanden, derart, daß sie in
gleicher Ausführung jeder der beiden Bildmeß'kammern i zugeordnet sind. Die Kupplungsstangen
17 der beiden Hälften sind miteinander durch ein Stellschloß 46 einstellbar verbunden.
47 bezeichnet eine Einstellhandhabe zum Bewegen der Schubstangen 17.
Die
Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende Nachdem die Bildmeßkammern i entsprechend
der Lage der Kammern bei der Aufnahme fest :eingestellt worden sind, kann die Wiedergabe
des auf den Meßbildern abgebildeten Gebildes erfolgen. Die wiederzugebenden Punkte
des Raumbildes werden durch entsprechendes Verdrehen des Trägers 14 um die Achse
16 und Verstellen der Schwenkarme io und i i mit den spiegelnden Flächen 7 und 9
in das Gesichtsfeld des Beobachtungsglases 32 gebracht. Das Drehen des Trägers 1
4 um die Achse 16 hat ein Verdrehen des Aufrichteprismas 30 in bekannter
Weise zur Folge, so daß in dem Beobachtungsglase 32 die Bilder dauernd in aufrechter
Lage gesehen werden.. Es wird dann die Marke 8 so eingestellt, daß sie mit dem betreffenden
Raumbildpunkt räumlich zur Deckung gelangt. Diese Einstellung überträgt sich bezüglich
ihrer Entfernung durch die Schnüre 23 auf die Spannrollen 2:1 und von diesen auf
die Vorderlinsen der Objeiktivsätze i9. Infolge der Eigenschaft der beweglichen
Gruppe der optischen Systeme 19, unabhängig von ihrer jeweiligen Einstellung ihren
vorderen Hauptpunkt in einem Basisendpunkt 13 zu belassen und die Markenstrahlen
parallel gegen die feste Linse weiterzuleiten, erfolgt die Abbildung der Marke 8
in den Betrachtungsbildebenen 5 nicht nur jederzeit scharf, sondern auch in der
Weise, wie es für die richtige Auswertung der Bilder 3 erforderlich ist.
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In dein angegebenen Fall, daß die von der Marke herkommenden Strahlen
im parallelen Strahlengang aus der mittleren Negativlinse des gezeichneten Systems
i 9 und überdies winkeltreu zum Strahl 8, 13 in. bezug auf die optische Achse austreten,
kann die hintere Positivlinse des Systems i 9 überhaupt fortfallen, wenn gleichzeitig
auch das Objektiv q., welches der Bildmeßkammer zugeordnet ist, fortgelassen wird,
und es kann statt dieser beiden Linsen eine einzige Linse hinter der Fläche 6 vorgesehen
werden, welche sowohl von der Marke als auch von dem Stereoteilbild ein Bild in
einer zugeordneten Bildebene entwirft, das dann in der gleichen Weise durch das
Beobachtungsglas 32 betrachtet werden kann wie das Bild in der Betrachtungsbildebene
5.
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Es ist für das genaue Auswerten des Meßbildpaares unerläßlich, daß
die spiegelnden Flächen 7 und 9 in den beiden Strahlengängen tatsächlich zwangläufig
die gleichen Winkelbewegungen ausführen. Um hierüber eine Kontrolle zu gewinnen,
ist die Vorrichtung vorgesehen, deren Teile mit den Bezugszeichen 36 bis 45 bezeichnet
sind.
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Wenn Gleichheit der Drehungen der beiden spiegelnden Flächen 7 und
9 vorliegt, dann muß das Raumbild der Markenstriche 4.3 mit dem Raumbild der Lichtspaltbilder
zusammenfallen. Ein Auseinanderrücken der genannten beidem. Raumbilder deutet an,
daß eine Störung vorliegt, welche beseitigt werden muß.
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Wenn man die von der Marke 8 herkommenden Strahlen .anstatt durch
das Pentaprisma 18 hindurch dem optischen System i 9 über eine einfache spiegelnde
Fläche zuführen würde, dann würde in der Betrachtungsbildebene 5 ein auf dem Kopf
stehendes ps,eudostereoskopisches Bild der Marke 8 entstehen. Gleichzeitig würde
von der richtig orientiert in die Kammer i eingesetzten Platte 3 ein aufrechtes
pseudostereoskopisches Bild entstehen. In diesem Falle würde die Marke im Innern
des Raumbildes wandern, was für die Beobachtung unbequem ist. Das wird durch die
Vorsehung des Pentaprismas 18 mit seinen zwei Spiegelungen und gleichzeitiges Einsetzen
der Platte 3 in die Kammer i auf dem Kopf stehend vermieden. Die Abbildung erfolgt
dann sowohl für die Marke als auch für die Platte stereoskopisch richtig, aber auf
dem Kopf stehend. Um auch das Auf-dem-Kopf-Stehen der Bilder zu vermeiden, ist das
Aufrichteprisma 3o vorgesehen, welches hier hinter der Bildebene 5 eingeschaltet
ist und daher für die Meßgenanigkeit nicht mehr in Betracht kommt.
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Die Aufrichteprismen 3o können auch dazu benutzt werden, um evtl.
vorhandene sogenannte stereoskopische Höhenfehler auszugleichen, zu welchem Zweck
sie unabhängig von der zwangläufigen Einstellung bei der Drehung des Trägers 1¢
um die Achse 16 verstellt werden können.
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Um die Basis maßstäblich einzustellen, werden die beiden Schwenkarme
i i mit den von ihnen getragenen spiegelnden Flächen g parallel zu sich selbst verschoben.
Hierbei ist jedoch darauf zu achten, daß die Drehpunkte 13 dauernd auf der Achse
16 verbleiben. Die Einstellung der Neigung der Basis gegen die Horizontalebene kann
durch Drehen der Vorrichtung um den im Raum feststehenden Basisendpunkt, d. h. -um
den Drehpunkt 13 des unverrückbar auf dem Träger 14 sitzenden Schwenkarmes, bewirkt
werden. Eine solche Drehung des Geräts um einen der Basisendpunkte 13 ergibt eine
Verdrehung der Okulare des Beobachtungsinstruments, die unter Um- i ständen zu unbequemen
Kopfhaltungen führt. Um solche zu vermeiden, kann man naturgemäß auch die Einstellung
der Basisneigung durch entsprechendes Kippen des Zeichentisches, zweckmäßig um den
Punkt 13, bewir- i ken. Dabei empfiehlt es sich, die Drehachse des Zeichentisches
für seine seitliche Einstellung
(Azimutaleinstellung) ebenfalls
durch den Punkt 13 hindurchgehen zu lassen.
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Es ist im vorstehenden nur davon die Rede gewesen, zwei von auseinanderliegenden
Standorten aufgenommene Teilbilder durch Raumbildmessung auszuwerten.
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Es besteht aber auch die Möglichkeit, auf dem den Gegenstand der Erfindung
bildenden Wege die Auswertung nach dem sogenannten Koinzidenzverfahren vorzunehmen,
in welchem Falle man das Beobachtungsglas sowohl binokular wie auch monokular ausbilden
kann. Das Wesen der Erfindung und die Ausbildung der zu ihrer Durchführung erforderlichen
Einrichtung wird hierdurch im übrigen jedoch nicht berührt.