Лаврова Н.П., Стеценко А.Ф. Аэрофотосъемка. Аэро

Подождите немного. Документ загружается.

начального полного ((

) открытия затвора и закрытия за-

твора (4) (рис. 101).

Фактической выдержкой (/ф) называется время, в течение

которого приемник лучистой энергии подвергался воздействию

света,

'ф = 'о-Ип + 'з- (145)

Оптический коэффициент полезного действия затвора (т^)

показывает отношение света, прошедшего через затвор, к ко-

личеству света, которое пропустил бы идеальный затвор, от-

крывающийся и закрывающийся мгновенно, или отношение

светового потока (Р), пропущенного затвором, к световому

потоку, прошедшему через объектив (Р

I™

г1

= ~г

' (146)

где 5 — площадь ВСЭЕ; Р — площадь ВНКЕ.

Найдем коэффициент полезного действия для отдельных

фаз работы затвора

откуда

= ^ = —-=1; Л,

У о

5о , , 5

• +

„ _ Ро ^п Р3 __ Рр'Ло ^'п'Пп Рз'Чз / ] ду\

р ~~ р

;

Приравняем Р

= Р

и после преобразования (147) получим

2 ~~~

'Чо)>

Ро ^о ,

Т,

1_2_^-(1_Т1

). (148)

<Ф

Для приближенных расчетов положим, что

т)о

0,5, тогда

ц = 1

^Ф

Эффективную выдержку затвора (4ф) определяют оптиче-

ский коэффициент полезного действия и фактическая вы-

держка:

'эФ

= Л-'

. (149)

'190

Экспозиционный интервал работы затвора должен обеспе-

чивать возможность фиксации объектов местности при изме-

няющихся условиях освещенности, яркости и прозрачности

атмосферы.

§ 72. Конструктивное решение затворов

Принцип расположения затвора определяется конструк-

цией аэрофотоаппарата, его назначением и основными требо-

ваниями к качеству фотографического изображения. Затворы

подразделяют на центральные, щелевые, шторные, жалюзи.

Известны также световые затворы и дифференциальные.

Центральные затворы подразделяют на прямого действия

{ротативные) и возвратного действия (реверсивные).

Название затвора определено характером пропускания

светового потока через объектив —от центра к краям.

Принципиальная схема центрального затвора включает:

1) определенное число лепестков (ламелей);

2) заводную пружину;

3) регулятор скорости работы затвора;

4) передачу, приводящую во вращение лепестки;

5) спусковой упор или защелку;

6) амортизаторы.

Центры вращения лепестков затвора располагают симмет-

рично по окружности, удаленной от оптической оси на вели-

чину г (рис. 102). В центральном затворе прямого действия

(ротативном) движение дисков происходит постоянно в одном

направлении. Применяют мно-

годисковые затворы, состоя-

щие из двух ламелей с выре-

зами и более.

Диски одновременно вра-

щаются или от одной корон-

чатой шестерни, или с по-

мощью рычагов (как шатунно-

кривошипная система). Спуск

затвора происходит с по-

мощью пружины при ее осво-

бождении от защелок до упо-

ров. Закручивание пружины

происходит от распредели-

тельного механизма. На этом

принципе устроены затворы

типа ЗВМ (затвор Вертипо-

роха модернизированный).

В современных отечествен-

ных топографических аппара-

тах устанавливают централь-

'191

Рис. 102. Формы ламелей централь-

ных затворов

ные затворы типа ЗБСМ (затвор больших скоростей модерни-

зированный) .

В затворе больших скоростей три лепестка закреплены на

одном кольце. Угловые скорости их вращения различные,

т. е.

0)1

фа

фсоз и относятся как 6:4:3. В дисках имеются вы-

резы, при совпадении которых происходит экспонирование све-

точувствительного слоя.

Однако выдержка возможна только при одновременном

прохождении всех вырезов перед световым отверстием.

Так как диски вращаются с различным числом оборотов,

то совпадение прорезей возможно только через относительно

большие промежутки времени, но они малы для того, чтобы

производить в этот период разгон и остановку лепестков. Был

введен еще лепесток — пластина, закрывающая затвор оддн

раз за цикл работы затвора, когда диски наберут полную ско-

рость вращения.

В другие моменты дополнительный лепесток отсекает все

открытия светового отверстия дисками во время остановки

и разгона последних.

Выдержка в затворе типа ЗБС зависит только от угловой

скорости затвора г]л;0,8 при диаметре действующего отверстия

30 мм. В этом затворе легко осуществить автоматизацию экс-

понирования, так как необходимо регулировать только числа

оборотов мотора, которые пропорциональны освещенности и яр-

кости аэроландшафта.

В центральных затворах (рис. 103) роторного и пружинного

типа «КарЫш» имеются две системы дисков, работающие раз-

дельно на открытие и закрытие действующего отверстия объ-

ектива.

При совпадении момента «открытие — закрытие» затвора

происходит экспонирование светочувствительного слоя. У ро-

торных затворов обеспечение высокого к. п. д. происходит даже

и при малых выдержках. Ударные нагрузки во время оста-

новки затвора незначительны.

Отметим, что длительность цикла работы АФА с роторными

затворами — величина переменная и зависит от времени экспо-

нирования, это может вызвать изменение процента продоль-

ного перекрытия аэроснимков из-за изменения интервала фото-

графирования т

на величину Ат, определяемую разностью

экспозиций и конструкцией затвора.

Затворы роторного типа перспективны, так как позволяют

получать малые величины выдержек, высокий к. п. д. при

больших значениях диаметра действующего отверстия объек-

тива. Эти затворы не накладывают каких-либо ограничений на

эксплуатационные возможности АФА и не вызывают значитель-

ной вибрации после их воздействия. Коэффициент полезного

действия центрального затвора зависит от формы и величины

выреза в -дисках, угловой скорости их вращения. Приведем

192

Рис. 103. Центральный затвор

упрощенную формулу определения к. п. д. центрального за-

твора:

т]=

—

— т]

) — ,

где а — угол «охвата», построенный в центре вращения ле-

пестка касательными к действующему отверстию объектива;

у— угол выреза лепестков.

Щелевые затворы располагают вне линз объектива и под-

разделяют на шторно-щелевые, обтюраторы и щелевые. Штор-

но-щелевой затвор (рис. 104) состоит из шторки, движущейся

под действием пружины со скоростью перед светочувстви-

тельным слоем. Экспозиционный интервал шторно-щелевого

затвора обеспечивается изменением ширины щели с и скорости

движения шторки. Коэффициент полезного действия этого за-

твора зависит от места его расположения относительно свето-

чувствительного слоя I, относительного отверстия объек-

тива По.

Оптимальное расположение шторно-щелевого затвора —

в фокальной плоскости объектива аэрофотоаппарата, т. е. при

условии й?=0; к. п. д. изменяется при изменении положения ди-

афрагмы, что необходимо учитывать при экспонометрических

расчетах. Диаметр светового пучка й, пропускаемого щелью,

при разных действующих отверстиях объектива и разной ши-

рине щели будет различным. Основным преимуществом

7 Заказ № 1949 193

шторно-щелевого затвора яв-

ляется то, что он имеет высо-

кий о. к. п. д., обеспечивает зна-

чительный экспозиционный ин-

тервал.

Щелевые затворы, уста-

новленные перед объективом,

носят название обтюраторов,

известны и широко применимы

затворы с неподвижной щелью

и передвигающейся пленкой.

Аппараты с таким экспономе-

трическим устройством назы-

вают щелевыми (АЩАФА).

В аппаратах, предназначенных

для съемки при слабой осве-

щенности, также применяют

щелевые затворы. Например,

в ночном автоматическом ще-

левом аэрофотоаппарате.

Затвор типа «жалюзи» со-

стоит из перекрывающихся

между собой на незначитель-

ную величину ламелей и ме-

ханизма, приводящего ламели

одновременно во вращение. Затвор устанавливает вне оптиче-

ской системы объектива, поворот ламелей вокруг продольных

осей может быть как в прямом, так и в обратном направле-

ниях. Схема затвора типа «жалюзи» приведена на рис. 105.

Определим фактическую выдержку и к. п. д. затвора жа-

люзи:

Рис. 104. Построение изображения

шторно-щелевым затвором

^ф —

Г]=

(150)

где и — выдержки, соответствующие открытию и закрытию

затвора; фазы полного открытия у этого затвора нет. На

рис. 106 этим фазам соответствуют площади 5 и Р.

а = 1—/>со5(З

; 8=^а<И\

(II

ар

или

194

5=|а

СО

(151)

Рис. 105. Кинематическая схема затвора типа «жалюзи»:

1 — ламель, 2 — рейка, 3 — электродвигатель

После преобразования (151) получим

5 = —

— —

соз МР

ни -! & !

1 1

{

2 / Л/2 / / тт

т-Р.

Рн

(152)

В соответствии с (150) коэффициент полезного действия

равен

= 1_

1 (1

„А-,

(153)

Для наклонного пучка лучей

М1— 51ПР

)

1 005

Р I

— Ро

(154)

195

Рис. 106. Характеристическая кривая Рис. 107. Схема движения ламелей

работы затвора затвора типа «жалюзи»

где

соз 6 = —

; В

= агс соз — ;

С — коэффициент перекрытия;

и соответственно

р = агс соз .

С+ 1

После подстановки значения т] из (154) в (151) получим

= —(—— 2агссоз—

—V (155)

ю \ 2 С+1!

Если ширина ламелей Ь будет равна расстоянию I, то свет

может проникать на светочувствительный слой, в связи с чем

ламели несколько перекрываются, т. е. Ь>1 (рис. 107).

Анализируя формулу (155), находим, что время выдержки

в затворах типа «жалюзи» зависит от угловой скорости движе-

ния ламелей со, коэффициента перекрытия ламелей, угла паде-

ния лучей светового потока. Экспозиционный интервал обеспе-

чивается только за счет изменения скорости вращения и равен

'/БСН-УБОО- На величину о. к. п. д. затвора «жалюзи» влияют

число ламелей затвора, находящихся в пределах действующего

отверстия объектива, их размеры и процент перекрытия. Уве-

личить о. к. п. д. возможно, если остановить створки после по-

ворота на 90°, но при этом разные участки кадра будут экспо-

нироваться в различное время.

196

Коэффициент полезного действия затвора типа «жалюзи»

изменится при изменении диафрагмы, так как в поле зрения

объектива попадет различное число ламелей.

В аэрофотоаппарате с большим относительным отверстием

объектива рекомендуют устанавливать затворы типа «жалюзи»,

которые обеспечивают при этом достаточный экспозиционный

интервал.

Следует отметить, что о. к. п. д. затвора невысок и состав-

ляет 0,5—0,6, так как фаза полного открытия у этого затвора

отсутствует.

§ 73. Методы исследования и тарировки затворов

Исследование затворов производят в целях определения

основных эксплуатационных характеристик: оптического коэф-

фициента полезного действия, диапазона изменения продолжи-

тельности экспонирования, стабильности характеристик, спо-

собности не нарушать ортоскопичность изображения, надежно-

сти и износоустойчивости. Разработаны методы фиксации

работы затвора: оптико-механический, скоростного фотографи-

рования, светометок, запись на электронный осциллограф.

Оптико-механический метод основан на фотографировании

световых отверстий диска, вращающегося с помощью электро-

двигателя перед барабаном с пленкой. На рис. 108 показана

блок-схема оптико-механической установки для исследования

затвора.

Имея фотограмму работы затвора, подсчитываем число

сфотографированных фигур К и, зная, число прорезей в диске р

и число оборотов двигателя в секунду п, определяем фактиче-

скую продолжительность экспонирования, даваемую затвором,

—• »

рп

по отдельным фазам

4 Ко . / Кп . * К

Iа » ' п 1 ^з

рп рп рп

1=к

Т]

= —^

К'З

ах

где -площадь сфотографированных фигур; 5

ах — площадь

фигуры при полностью открытом действующем отверстии объ-

ектива.

Если подсчитать по фотограмме площадь фигур, затем от-

ложить по оси абсцисс время их экспонирования, по оси орди-

нат— площадь фигуры, то получим характеристическую кри-

'197

(156)

(157)

Рис. 108. Схема оптико-механической установки для исследования затворов:

1 — источник света, 2 — конденсор, 3—диафрагма, 4—аэрофотоаппарат с исследуемым

затвором, 5 — диск с п вырезами, 6 — электродвигатель, ** "

9 — барабан с пленкой

7 —редуктор, в — объектив,

вую работы затвора (рис. 109). Площадь фигур измеряется

плаииграфом или на компараторе с эталонированной сеткой

или другими приборами. Метод скоростного фотографирования

заключается в проектировании на аэрофотопленку пучка све-

товых лучей от импульсной лампы. При этом частота следова-

ния вспышек калибруется.

На рис. 110 показана установка для испытания затворов

скоростным методом. На фотограмме получим ряд светлых и

темных полос, по ширине которых возможно определить ско-

рость работы затвора и о. к. п. д.

Скорость движения щели по кадру и выдержку определим

по формулам

= —; (158)

где Ь — расстояние между изображениями щели;

—частота

импульсных вспышек в с; I — ширина щели; относи-

ло

тельное отверстие объектива.

Рис. 109. Характеристическая кривая

работы затвора, полученная при ис-

следовании

1 2

•

3 4

Рис. ПО. Схема установки для испы-

тания затворов скоростным методом:

/ — параболическое зеркало, 2 — импульс-

ная лампа, 3 — конденсатор, 4 — АФА с

испытуемым затвором, 5 — генератор

'198

Рис. 111. Схема установки с осциллографом для испытания затворов:

1,7 — источник света, 2 — конденсатор, 3 — АФА с испытуемым затвором, 4 — фото-

диод, 5 — усилитель, 6 — вибратор, 8 — осциллограф, 9 — зеркало

Запись характеристик работы затвора может осуществ-

ляться на шлейфовый или электронный осциллограф, для чего

служит установка, блок-схема которой приведена на рис. 111.

Ток, возникающий в фотоэлементе, пропорционален интен-

сивности лучистого потока, пропускаемого затвором. Усилен-

ный ток поступает на вибратор, состоящий из двух нитей и

зеркала, расположенных в сильном магнитном поле. При из-

менении силы тока изменится положение зеркала, которое от-

клоняется на угол, пропорциональный току, что будет зафикси-

ровано осциллографом.

1 = — ;

= 2яп= — ; = 9,55, (159)

гш 30 п-г-Ы

где Ь — расстояние между двумя экстремальными точками ра-

боты затвора;

со

— угловая скорость вращения барабана; г —

радиус барабана; п — количество оборотов барабана в с; N —

количество оборотов барабана в мин.

При фиксации световых меток для исследования работы

затвора изменяют установку, блок-схема которой показана на

рис. 112. Метод заключается в проектировании на аэрофото-

пленку пучка световых лучей от импульсной лампы через ци-

линдрическую линзу. На фотограмме получим ряд светлых и

темных полос, длина которых характеризует работу затвора.

Рис. 112. Метод фиксации световых

меток:

1 — генератор импульсов, 2 — усилитель,

3 — импульсная лампа, 4—цилиндриче-

ская лампа, 5 — АФА с затвором

'199

Лаврова Н.П., Стеценко А.Ф. Аэрофотосъемка. Аэро - фотосъемочное оборудование

Подождите немного. Документ загружается.