DE346989C - Verfahren zur photographischen Stereosynthese von Schichtenbildern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, welches die räumliche photographische Wiedergabe eines festen Körpers oder einer Verbindung von festen Körpern ermöglicht, und zwar durch die Festlegung von Bildern dieser Körper oder Gegenstände in hintereinanderliegenden parallelen Ebenen mittels des Lichtes. Diese Wiederherstellung geschieht unter Anwendung eines Stapels von Bildern, die durchscheinend sichtbar sind und durch Übereinanderlegen einer Reihe photographischer Aufnahmen auf Glas oder Film gebildet ■ werden. Die photographischen Aufnahmen sind verschieden voneinander und stellen je eine der durch den Gegenstand gelegten Ebenen dar.

Die Ausführung des Verfahrens ist in der Zeichnung schematisch veranschaulicht.

In Abb. ι ist 0 der optische Mittelpunkt ' eines Objektivs, welcher W[P' auf der Ebene P₁ \ das konjugierte Bild eines Punktes P wieder- \ gibt, welcher in der Ebene P₀ auf der Haupt- j achse dieses Objektivs liegt. Wenn diese I Hauptachse des Objektivs parallel zu sich j

selbst von 0 nach 0' verschoben wird, so gelangt das Bild P' nach P" in der Brennpunkt- und Bildebene P₁-, welche die konju- ; gierte Ebene der Gegenstandsebene P₀ ist. ; Wenn aber die Brennpunktebene P₁ gleichzeitig in der Ebene selbst ohne Drehung und in der gleichen Richtung um ein Stück gleich P' P" verschoben wird, wird das Bild P" seine¹ Lage auf der Ebene P₁ in bezug auf die Grenzen dieser Ebene nicht geändert haben. Ujn diese Bedingung zu verwirklichen, genügt es, die Verschiebungen O O' und Έ" P" durch die folgende Relation zu verbinden:

0 0'

P'P" p+p'

Es ist leicht zu beweisen, daß, wenn das Objektivfeld eben ist und die konjugierten Entfernungen p und p' beständig bleiben, alle in der Gegenstandsebene liegenden Punkte ihr klares Bild in der Brennebene P₁ geben, und zwar infolge der relativen und gleichzeitigen Verschiebungen des Gegenstandes und der Bildebene in der gleichen Richtung.

Es gilt nicht das gleiche hinsichtlich des Verlaufes dieser Verschiebungen für die Punkte, welche diesseits und jenseits der Gegenstandsebene P₀ liegen.

Wird in der Tat als Beispiel der Fall eines Punktes P₁ auf der Hauptachse 'des Objektivs vor der Ebene P₀ betrachtet, so wird das Bild P₁' dieses Punktes P₁ in der Richtung P 0 P' liegen, wenn das Objektiv in 0 liegt; da aber dieses Objektiv und die Ebene P₁ verschoben sind, wie oben ausgeführt wurde, wird das · Bild in der Richtung P₁ 0' P₁" liegen, welche nicht mehr mit der Richtung P 0' P" übereinstimmt.

Das gilt für alle Punkte außerhalb der konjugierten Ebenen P₀ und P₁-. °

Auf diesen Grundsätzen beruhend ist das

Verfahren praktisch ausführbar mittels der gewöhnlichen Behelfe, welche aus einer photographischen Kammer gebildet werden, wenn diese Behelfe folgenden Bedingungen • 5 genügen:

A) Das Objektivbrett und die Kassette, ■ welche die empfindliche Platte oder den Film , aufnimmt, müssen gleichzeitig verschiebbar ^; sein, und zwar um verschiedene Größen, j

ίο welche durch die Gleichung (i) bestimmt sind. Diese Verschiebung muß in der Ebene und ohne Drehung und in der gleichen Richtung parallel zur Brennebene vor sich gehen.

B) Der ganze Apparat muß verschiebbar sein gemäß der Hauptachse des Objektivs und in jedem gewünschten Punkt feststellbar eingerichtet sein.

Ein derartiger photographischer Apparat wird in bestimmter Entfernung zu dem aufzunehmenden Gegenstand aufgestellt und auf eine der Ebenen dieses Gegenstandes eingestellt. Eine in die Kassette gelegte Platte oder Filmtafel bildet die Brennebene P₁. Wenn nun während der Belichtung die Verschiebungen von 0 und P₁ vorgenommen werden, welche der vorerwähnten Gleichung (1) genügen, so wird auf der empfindlichen Platte nach ihrer Entwicklung ein klares Bild aller Punkte erhalten, welche in der Gegenstandsebene P₀ liegen, während die Bilder der Punkte, die sich außerhalb dieser Gegenstandsebene befinden, um so mehr unscharf j sind, als sie von der genannten Ebene P₀ weiter entfernt sind.

. Wenn von einem Gegenstand oder einer Zusammensetzung von Gegenständen unter den erwähnten Bedingungen eine Reihe von Bildern aufgenommen wird, indem methodisch für jedes Bild die Entfernung des photographischen Apparates von dem Gegenstand geändert wird, so wird gewissermaßen dieser Gegenstand in aufeinanderfolgenden Schichten oder Schnitten photographiert, und jedes Bild stellt eine Schicht oder einen Schnitt dar, welcher einer der Gegenstandsebenen entspricht. Es folgt hieraus, daß alle in jeder Ebene gelegenen Punkte mit Klarheit in dem entsprechenden Negativ wiedergegeben werden unter Ausschluß der Punkte, welche außerhalb dieser Ebene liegen.

Wenn hierauf nach diesen Negativen Po- \

sitive auf durchsichtiger Unterlage (Glas j

oder Film) hergestellt und eine Anzahl dieser Positive übereinandergelegt werden in einem i

Abstand, welcher dem Verhältnis der Ver- '

kleinerung oder Vergrößerung ~ entspricht,

so wird der Gegenstand oder die Zusammen-

•setzung von Gegenständen räumlich mit einer i

Genauigkeit wiedergegeben, welche um so j

mehr angenähert ist, als die Anzahl der Bild- :

elemente groß genug und ihre gegenseitige Entfernung infolgedessen klein genug· ist.

Die verschiedenen Verschiebungen des Objektivs, der empfindlichen. Schicht und des gesamten Apparates können durch verschiedene mechanische Mittel hervorgebracht werden. Als Ausführungsbeispiel ist in Abb. 2 der Zeichnung eine einfache Vorrichtung veranschaulicht: Zwei Holz- oder Metallplatten P₀ und P₁- sind durch einen Balg s verbunden. Die Platte P₀ trägt das Objektiv O₁ und die Platte P₁- nimmt die Kassette mit der empfindlichen Platte auf. Beide Platten werden durch die Kurbelarme b{ und b₀ getragen, deren Exzentrizität in folgendem Verhältnis steht:

Arm b₀
Arm hi

1+1

Die Arme sind auf vier parallelen Wellen a befestigt, welche mittels Zahnräder oder Schnurantrieb c gedreht werden können. Der Sohnurantrieb c läuft über Scheiben d, d', von denen die Scheibe d' auf - einer Welle a befestigt ist, während die Scheibe d auf einer Handkurbelwelle« festsitzt, die in einem Traggestell t ruht, welches fest mit dem Apparatgestell verbunden ist. Die Wellen a werden von zwei Platten e getragen, welche parallel zueinander und zu den Platten P₁ und P₀ liegen. Diese Platten bilden das Apparatgestell mit der Grundplatte r, welche mit Schwalbenschwanzleisten versehen ist, die in Führungen« am Unterteil des Apparates eingreifen. Diese Führungen sind parallel zur Hauptachse des Objektivs angeordnet und erlauben die Verschiebung des Apparates gemäß seiner Achse und die Feststellung in jedem beliebigen Punkt entsprechend der Wahl der zu photographierenden Ebene. Die Platten e sind mit Öffnungen von geeigneter Große versehen, um den BaJgJ hindurchtreten und seine kreisförmige Bewegung ermöglichen zu lassen.

Das beschriebene Verfahren kann gleichfalls in abgeänderter Weise ausgeführt werden, indem die Bewegungen nur noch durch das Objektiv einerseits und den gesamten photographischen Apparat andererseits ausgeführt werden, wobei die Bildebene P₁- während der Belichtung unibeweglich bleibt. Eine Vorrichtung für dieses abgeänderte Verfahren ist in Abb. 3 bis 6 veranschaulicht.

In Abb. 3 möge O ein auf diesen optischen Mittelpunkt zusammengezogenes Objektiv darstellen, welches in wahrer Größe in P' das Bild eines Punktes P auf der Hauptachse des Objektivs wiedergibt. Die Längen £ und p' sind gleich 2 f und infolgedessen auch unter sich gleich. Wenn, wie im ersten Falle, nach Abb. ι das Objektiv bewegt wird, indem

seine Achse parallel zur ersten Lage derselben bleibt, um es in O' überzuführen, wird las Bild des Punktes P in P" wiedergegeben, jedoch genügt eine Umkehrung des Bildes durch ein Umkehrprisma, dessen Hauptquerschnitt in der Ebene liegt, welche durch die sich bewegende Objektivachse erzeugt wird, damit das BiIdP" in P' bleibt und sich infolgedessen klar abzeichnet trotz der Ver-Schiebung des Objektivs. In der gleichen Weise ist zu erkennen, daß das Bild jedes anderen Punktes außerhalb der konjugierten Ebenen auf die Platte übertragen wird durch eine gerade Linie. Da die Verschiebung in der Ebene des Hauptquerschnittes des Prismas erfolgt ist, bleibt die Objektivachse parallel zu ihrer ersten Lage.

■Die Umkehreinrichtung besteht aus zwei Porroprismen g und g', welche an der einen und anderen Seite des Objektivs 0 (vgl. Abb. 5) angeordnet oder wie in Abb. 6 angebracht sind, so daß ihre Hauptquerschnitte senkrecht zueinander stehen, wie dies bei Prismengläsern der Fall ist. Um mit der Vorrichtung nach Abb. 2 das gleiche Ergebnis zu erhalten, ist es nur nötig, dem mit den Prismen ausgerüsteten Objektiv Bewegungen zu erteilen, welche stets die Bedingung erfüllen, daß die Hauptquerschnitte der Prismen parallel zu ihrer ersten Lage bleiben und daß der optische Mittelpunkt des Objektivs in einer senkrechten Ebene zu diesem Hauptquerschnitt gehalten wird, wo-

• bei die Bedingung ρ = ρ' aufrechterhalten wird.

Die Prismen können durch vier in geeigneter Weise angeordnete Spiegel ersetzt werden.

Die abgeänderte Anordnung wird benutzt in einem Apparat, welcher in Abb. 4 schematisch angedeutet ist. Die photographische Kammer trägt die gewöhnliche Kassette, welche die empfindliche Platte Pf aufnimmt, und eine bewegliche Platte 0 P, welche das Objektiv trägt. Diese Platte ist an einem Rahmen angebracht, an welchem die vorderen Ränder des Balges befestigt sind, und die Anordnung ist so getroffen, daß die Dichtigkeit zwischen diesen beiden Teilen stets gesichert wird ohne Rücksicht auf die Bewegungslage in der Ebene der Platte. Letztere wird durch

" ein in η drehbares Gelenkviereck getragen, welches auf einem Sockel I angebracht und durch ein Gegengewicht k ausgeglichen ist, das die Bewegung in jedem Sinne in der Plattenebene ohne Drehung· gestattet, so daß die vier Seiten sich parallel zu ihrer Richtung bewegen können.

Der Apparat, das Gelenkviereck und das Gegengewicht sind auf einer Grundplatte ν gelagert, welche mit Führungsleisten h ver- ! .sehen ist, die parallel zur Objektivachse ver- ! laufen und die Verschiebung der ganzen Einrichtung auf der Tragplatte / gestatten, um ; ilie Annäherung oder Entfernung hinsichtlich ί -!es zu photographierenden Gegenstandes zti erlauben.

Die Handhabung erfolgt wie bei der ersten Ausführung, indem eine Reihe Platten in allmählich wachsenden oder abnehmenden Ent- ; fernungen von dem aufzunehmenden Gegenstand belichtet werden, wobei die das Objek- : tiv und seine Prismen tragende Platte parallel zu sich selbst während der Belichtung verschoben wird, so daß die ganze Fläche der empfindlichen Platte ausgenutzt und die Unscharfe aller Punkte herbeigeführt wird, welche diesseits und jenseits der Gegenstandsebene liegen, welche jedem Schichtbild entspricht. ·

Die beschriebenen Vorrichtungen sind lediglich Ausführungsbeispiele zweier Möglichkeiten der Ausführung des Verfahrens. Durch geeignete Auswahl der optischen und mechanischen Hilfsmittel lassen sich noch andere ähnlich wirkende Einrichtungen treffen.

Claims (6)

Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur photographischen Stereosynthese durch Schichtenbilder, dadurch gekennzeichnet, daß von, dem wiederzugebenden Gegenstand eine Reihe Schichtenbilder in methodisch wechselnder Reihenfolge so aufgenommen wird, daß jedes Bild nur die in einer bestimmten, Gegenstandsebene liegenden Punkte klar und die übrigen Punkte unscharf wiedergibt, so daß durch Übereinanderlegung einer Reihe durchscheinender Schichtaufnahmen die räumliche Wiedergabe des aufzunehmenden Gegenstandes erfolgen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen in verschiedenen Gegenstandsebenen durch Objektivverschiebungen parallel zur Bildebene während 'der Aufnahme und Apparatverschiebungen erfolgen. no

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Objektverschiebung auch eine entsprechende Bewegung der empfindlichen Schicht in einem bestimmten Verhältnis der Abstände der Gegenstandsund Bildebene während der Belichtung stattfindet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Aufnähme verschiedener Bildschichten eine Bewegung des gesamten photographischen

Apparates entsprechend dem konjugier- ', ten Abstand der verschiedenen Bildschichten erfolgt.

5. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Objektiv als auch der Kassettenträger verschiebbar oder schwingbar auf dem Apparatgestell so angeordnet sind, daß ihre gleichzeitige ' Bewegung in bestimmter gesetzmäßiger Größe während der Aufnahme erfolgen kann, wobei die gesamte Einrichtung auf einem verschiebbaren Laufbrett ange- \ bracht ist, welches für jede Schichtaufnabme eine entsprechende Verschiebung ·.'. der gesamten Aufnahmevorrichtung gestattet.

6. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Objektiv mit Umkehrprismen ausgerüstet ist, so daß die für jede Schichtaufnahme nötige Verschiebung der Bild- und Gegenstandspunkte der aufzunehmenden Gegenstandsebene durch eine Verschiebung des Objektivträgers allein erreicht werden kann.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen.

E~:.i.m. gedruckt in der beichsdruckerei,