DE19511160A1 - Vorrichtung zur Erzeugung von streifenförmigen Intensitätsverteilungen - Google Patents

Description

Es wird eine Vorrichtung beschrieben, mit der auf einfache Weise streifenförmige Intensitätsverteilungen mit kontinuierlichem oder binärem Intensitätsverlauf auf ein Objekt projiziert werden können. Solche Intensitätsverteilungen werden beispielsweise benötigt, zur dreidimensionalen Vermessung von Objekten. Für diese Methoden benötigt man mehrere, nacheinander zu projizierende Intensitätsverteilungen, die mit Hilfe einer Kamera aufgenommen werden und zur Gewinnung der 3D-Daten ausgewertet werden.

Aus der deutschen Patentschrift P 43 42 830 "Vorrichtung zur Erzeugung streifenartiger Lichtmuster" von G. Häusler und R. Lampalzer ist eine solche Vorrichtung bekannt. Die Vorrichtung funktioniert mit Hilfe eines astigmatischen Abbildungssystems und von speziellen Masken, die aus speziell geformten Teilflächen zusammengesetzt sind. Deren Transparenz ist steuerbar, und die so hell oder dunkel gesteuerten Teilflächen ergeben in der Kombination der Teilflächen eine Teilmaske, deren astigmatisches Bild das gewünschte Streifenmuster ist.

Diese Realisierung zeigt folgende Nachteile: Es ist die Herstellung einer speziellen steuerbaren Maske notwendig, die vorzugsweise als Flüssigkristallmaske (LCD) ausgeführt wird. Diese Maske hat zwar nur wenige speziell geformte Elektroden (Teilflächen), was die Ansteuerung erleichtert. Die Herstellung ist aber aufwendig und teuer. Die entstehenden Lichtstrukturen sind nicht änderbar, außerdem einfarbig.

Erfindungsgemäß wird die Maske gemäß Anspruch 1 mit Hilfe eines LCD′s erzeugt, das matrixartig angeordnete Elektroden hat, die beliebig hell oder dunkel gesteuert werden können. Solche LCD′s sind heute kommerziell als Videoprojektordisplays oder Computerdisplays oder Datenprojektoren erhältlich. Durch Verwendung eines solchen Displays ist zwar im Gegensatz zum Patent Häusler, Lampalzer, eine räumliche Quantisierung der Intensitätsverteilung gegeben. Diese wird aber durch die astigmatische Abbildung verschliffen und weniger störend.

Die Ansteuerung eines solchen LCD′s macht es notwendig, daß i.a. viele Hunderttausend Einzelelektroden passende elektrische Signale erhalten müssen. Diese Ansteuerung kann durch kommerziell erhältliche Bildspeicher erfolgen, allerdings sind solche Bildspeicher teuer. Erfindungsgemäß wird eine elektronische Schaltung verwendet, die nur einen bestimmten Satz von festprogrammierten oder auch programmierbaren Bildern ausgeben kann. Solche Schaltungen sind zum Beispiel mit sog. EPROMS oder auch RAMs möglich, ohne analoge Eingangsstufe.

Bei Einsatz einer Farbkamera in der Beobachtung kann der Freiheitsgrad Farbe zusätzlich zur Codierung des Abstandes verwendet werden.

Beschreibung der Erfindung

Die Abb. 1 und 2 zeigen den Strahlengang der Vorrichtung in zwei Schnitten, senkrecht zueinander. Es handelt sich um astigmatische Beleuchtung und Abbildung. Zum Schnitt der Abb. 1: Eine vorzugsweise fadenförmige Lichtquelle 1 wird durch die Kondensorlinsen 2 und 3 auf das Objekt 4 astigmatisch abgebildet. Die LCD-Maske 5 befindet sich dicht hinter der Kondensorlinse 3. Das Zylinderobjektiv 6 spielt bei der Abbildung im gezeichneten Schnitt keine Rolle. Durch den wiedergegebenen Strahlengang wird die Helligkeit an einem Objektpunkt durch Integration über Maskenpunkte entlang der gezeichneten Richtung 7 erzeugt.

Im zur Abb. 1 senkrechten Schnitt der Abb. 2 ist folgender Strahlengang dargestellt: Die Lichtquelle wird mit Hilfe der Kondensorlinsen 2, 3 in das Abbildungsobjektiv 6 abgebildet. Die Maske 5 wird durch das Objektiv 6 auf das Objekt 4 abgebildet. Mit diesem Strahlengang wird eine vignettierungsfreie Ausleuchtung des Objektes erreicht. Die Maske 5 ist so programmiert (Abb. 3), daß sie eine vorzugsweise binäre Verteilung von durchlässigen und undurchlässigen Bereichen 8 und 9 enthält. Durch die astigmatisch Abbildung entstehen auf dem Objekt Lichtmuster mit kontinuierlich verlaufender Helligkeit. Die Form der Bereiche 8, 9, kann durch Auswahl der gespeicherten Bilder schnell geändert werden.

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Erzeugung streifenförmiger Intensitätsverteilungen, bestehend aus einer Maske, deren astigmatisches Bild das gewünschte Streifenmuster ist, und einem astigmatischen Abbildungssystem, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske aus matrixartig angeordneten in der Transparenz steuerbaren Elektroden besteht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Maske aus einem Flüssigkristalldisplay wie es für Video- und Datenprojektoren und LCD- Flachbildschirmen verwendet wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Streifenmuster in verschiedenen Farben projiziert werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß ein astigmatischer Kondensor (2, 3) die Lichtquelle (1) in einem Azimut auf das Objekt 4 abbildet, im anderen Azimut in die Nähe des zylindrischen Objektivs (6).

5. Vorrichtung nach Anspruch 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ansteuerung des Matrix-Displays ein elektronischer Bildgenerator verwendet.