A Digital Medium-Format Camera for Metric Applications—Alpa 12 Metric

The Alpa 12 Metric, a medium-format digital camera system, is presented along with an accuracy assessment in accordance with VDI/VDE 2634 (2002). The camera combines the advantages of a modular medium-format camera system with high accuracy in object space. Camera calibration revealed a maximum length measurement error of 0·043 mm for a lens with mechanically fixed focusing distance and 0·063 mm for a lens where the focusing ring was taped during image acquisition. Only in the latter case did the maximum length measuring error improve, yielding 0·050 mm when calibrated with image-variant parameters of interior orientation. A bias towards positive length measurement errors indicated that the set-up for calibration could be improved and that even better accuracy in object space may be accomplished. The Alpa 12 camera system provides several unique features including lenses with fixed displacement of the principal point for terrestrial and other special applications, rigid tilt adaptors for Scheimpflug correction, shim kits for the fine adjustment of flange focal distance as well as the possibility of mounting a monochrome digital medium-format back, sensitive to visible and near infrared light. The camera is well suited for terrestrial applications requiring high accuracy and/or large pixel counts. Resume Le systeme Alpa 12 Metric, une camera numerique de format moyen, est presente avec une evaluation de precision selon la norme VDI/VDE 2634. La camera combine les avantages d’un systeme modulaire de format moyen et d’une grande precision dans l’espace objet. L’etalonnage de la camera a mis en evidence une erreur maximale de mesure de longueur de 0,043 mm avec un objectif dont la focale est fixee mecaniquement et 0,063 mm avec un objectif dont l’anneau de mise au point est fixe par un ruban pendant la prise de vue. Dans le deuxieme cas seulement, l’erreur maximale de mesure de longueur s’amoindrit pour devenir egale a 0,050 mm lorsque l’etalonnage fait varier les parametres d’orientation interne. Un biais positif sur les mesures de longueur indique que l’etalonnage peut etre ameliore et que des precisions encore meilleures pourraient etre obtenues dans l’espace objet. La camera Alpa 12 presente plusieurs caracteristiques originales comme des objectifs dont le point principal a des deplacements fixes pour des applications particulieres notamment terrestres, des adaptateurs rigides pour la correction de Scheimpflug, un systeme de cales pour le reglage fin de la distance focale sur l’embase, ainsi que la possibilite de monter sur le dos de boitier un capteur monochrome numerique de format moyen sensible a la lumiere visible et proche infrarouge. La camera est parfaitement adaptee aux applications terrestres qui exigent une grande precision et/ou une haute definition. Zusammenfassung Die Alpa 12 Metric, eine digitale Mittelformatkamera, wird vorgestellt und in einer Genauigkeitsuntersuchung nach VDI/VDE 2634 (2002) evaluiert. Die Kamera kombiniert die Vorteile eines modularen Kamerasystems mit einer hohen Genauigkeit im Objektraum. Die maximale Langenmessabweichung aus einer Kamerakalibrierung betrug 0·043 mm fur ein Objektiv mit mechanisch fixiertem Fokustubus und 0·063 mm fur ein Objektiv, bei dem der Tubus wahrend der Aufnahmen mit Klebeband fixiert war. Nur im letzten Fall ergab sich eine Verbesserung der maximalen Langenmessabweichung auf 0·050 mm, wenn in der Kalibrierung eine bildvariante innere Orientierung berucksichtigt wurde. Die berechneten Langenmessabweichungen zeigen einen Trend zu positiven Werten auf, was darauf hindeutet, dass der Messaufbau verbessert und hohere Genauigkeiten im Objektraum erreicht werden konnen. Das Alpa 12 Kamerasystem bietet eine Reihe besonderer Moglichkeiten wie Objektive mit fixem Versatz der Hauptpunktlage fur terrestrische und spezielle Anwendungen, einen stabilen Tilt Adapter zur Scheimpflug Korrektur, Ausgleichsscheiben zur Feinjustierung der Hinterlinsendistanz, sowie die Moglichkeit ein monochromes Digitalruckteil anzusetzen, dessen Pixel fur das sichtbare Licht bis in das nahe Infrarot empfindlich sind. Die Kamera eignet sich insbesondere fur terrestrische Anwendungen mit hohen Genauigkeitsanforderungen und/oder Anwendungen, die von einer grossen Anzahl Pixel profitieren. Resumen En este articulo se examina el sistema de camara de medio formato Alpa 12 Metric y se hace una evaluacion de su exactitud segun el estandar VDI/VDE 2634 (2002). La camara combina las ventajas de una camara modular de medio formato con una elevada exactitud en el espacio objeto. La calibracion de la camara mostro que tiene un error maximo de medida de la longitud de 0,043 mm utilizando una lente con una distancia de enfoque fijada mecanicamente, y de 0,063 mm con una lente cuyo aro de enfoque fue bloqueado durante la toma de la imagen. Solo en el ultimo caso mejoro el error de medida de la longitud maxima, proporcionando 0,050 mm cuando se calibra con parametros de la imagen de orientacion interior. La existencia de un sesgo hacia los errores positivos en la medida de la longitud indica que el ajuste de la calibracion podria mejorarse y que podria lograrse una mejor exactitud en el espacio objeto. La camara Alpa 12 dispone de varias caracteristicas unicas como lentes con desplazamiento fijo del punto principal para aplicaciones terrestres o de otro tipo, adaptadores de la inclinacion rigidos para la correccion Scheimpflug, conjuntos de juntas para realizar un ajuste fino de la distancia focal a la montura asi como la posibilidad de montar un respaldo digital monocromo y de medio formato sensible a la luz visible e infrarroja cercana. La camara esta perfectamente adaptada para aplicaciones terrestres que requieran una exactitud elevada o un gran numero de pixeles.