Optik

Fehlerfreie Abbildung des Sichtbereichs

Scheimpflug-Adapter und Tilt-Objektive

Der Scheimpflug-Adapter ist nach Theodor Scheimpflug (1865-1911) benannt, einem österreichischem Landschaftsvermesser und Kartographen des österreichischen Militärgeographischen Institus. Bei der Luftbildaufnahme von Landschaften bei schräger Kameraposition ergab sich stets eine begrenzte Schärfentiefe, die vor allem durch die großformatigen Fotoapparate zusätzlich verstärkt wurde. (Die Schärfentiefe ist stark abhängig vom Abbildungsmaßstab, je kleiner der Kamera-Sensor, deso mehr Schärfentiefe ist zu erwarten).

Durch die korrekte Verkippung von Bild-, Objekt- und Objektiv-Ebene nach der "Scheimpflug-Regel" konnte er die Schärfenebene in die schräg aufgenommene Landschaftsaufnahme legen.

Durch einen speziellen Entzerrungsapparat war er zudem in der Lage, die Bildaufnahmen zu entzerren und erhielt so hochwertige Luftbildaufnahmen.

Das Scheimpflug-Prinzip

Fall 1: Normale Aufnahme ohne Verkippung des Objektivs

Bei einer normalen Aufnahme sind die Bildebene, Gegenstandsebene und optische Hauptebene zueinander parallel. Verlängert man die Achsen dieser Ebenen, so werden sich diese Parallelen nach mathematischen Grundsätzen im Unendlichen schneiden. Das Scheimpflug-Prinzip ist also als mathematischer Sonderfall auch für normale Aufnahmen gültig. Unser Gegenstand (die Gegenstandsebene) wird wie gewohnt scharf auf dem Sensor (Bildebene) abgebildet.

Scheimpflug: Parallelstellung der Ebenen

Verschwenkung der Objektiv-Achse nach Scheimpflug

Fall 2: Verkippung der optischen Hauptebene

Bei der Aufnahme einer schrägen Ebene wird man sehr schnell feststellen, dass große Bereiche des Bildes eine störende Unschärfe aufweisen. Durch die Verkippung der Objektiv-Ebene um einen bestimmten Winkel lässt sich dieses Problem lösen.

Wird die Objektiv-Ebene so verschwenkt, dass sich die Gegenstandsbene, Bildebene (Sensorebene) und Objektivebene in einem gemeinsamen Schnittpunkt treffen, ist die Scheimpflug-Bedingung erfüllt. Die schräge Objektebene wird scharf auf dem Sensor abgebildet.

Relevanz in der Industrie

Besonders wichtig ist dieses Verfahren für die industrielle Bildverarbeitung im Bereich der Makroaufnahmen. Aufgrund großer Abbildungsmaßstäbe ist hier die Schärfentiefeausdehnung trotz möglichem Abblenden der Optik besonders gering und damit oftmals kritisch.

Als Zubehörlösung ist ein reiner Scheimpflugadapter zum Dazwischenmontieren zwischen einem normalen Objektiv und Standardkamera nicht möglich, da ansonsten das Auflagemaß der Optik nicht mehr stimmen würde. Spezielle optische Sonderlösungen mit integriertem Scheimpflug-Adapter für Makro-Objektive, sowie telezentrische Messobjektive sind jedoch für industrielle Applikationen verfügbar, aus dem Bereich der professionellen Kleinbild-Fotografie sind Tilt-&-Shift-Objektive von Nikon und Canon bekannt.

Eine andere Möglichkeit ist eine Sonderanfertigung eines schrägen Objektivflansches am Kameragehäuse, der gleich den richtigen Verkippungswinkel für das Objektiv passend zur Applikation mitbringt. Besonders gerne wird dies bei Laser-Triangulationssystemen (Kompaktsensoren, 3D-Smartkamerassysteme) umgesetzt, wo Laser und 3D-Kamera immer in einem festen Winkel zueinander verwendet werden.

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