Лобанов А.Н. Фотограмметрия

Подождите немного. Документ загружается.

где ж = (1—Р, х' = й'—Р. Здесь через (1 и с!' обозначены расстоя-

ния от узловой точки объектива по оптической оси до снимка и

экрана.

Докажем, что инверсор решает уравнение (11.33). Обозначим

через р угол, составленный линейкой Ь

с главной плоскостью

объектива при произвольном положении каретки объектива. Из

рис. 143 следует

х = П%р, х' = Рс[д, р.

Таким образом, при любом положении каретки объектива

XX' = Р

, т

и на экране получается рез- 1[|

кое изображение е° точки е.

В угловом инверсоре мож-

но изменять длину рычагов

г и г' и расстояние 8С для

^ 1

>а

"у

Г ^

1 /

>Ъ

г' у

Рис. 143

Рис. 144

установки этих величин равными фокусному расстоянию данного

объектива.

Ленточный инверсор. На рис. 144 представлены основные ча-

сти фототрансформатора: экран Е, каретка объектива К

, объектив

5 и каретка снимка К

Пусть точки е и е°, находящиеся на оптической оси объектива,

оптически сопряжены. Отложим от этих точек по направлению

к узловой точке объектива отрезки, равные фокусному расстоянию

объектива Р. Расстояния от полученных таким образом точек а

180

и Ь до узловой точки объектива обозначим через х и х'. Как известно,

в этом случае хх' = Р

Выберем теперь за начало отсчета расстояний точку симметрии т

Обозначив д = т8, р = та = тЬ,

получим х = р—х' = р + д.

Поэтому (р—^) (р + ц) = Р

или -

р2

р%

(11.34)

Это уравнение решается ленточным инверсором, схема которого

представлена на рис. 144.

При помощи ножного диска вращается ходовой винт, который

перемещает каретку объектива /С

по направляющей N. На каретке

объектива находится цилиндр, ось которого С перпендикулярна

к направляющей N. К цилиндру прикреплена нижняя стальная

лента, огибающая ролик, укрепленный на вспомогательной ка-

ретке К. Центр этого ролика обозначим через т'. Радиусы цилиндра

и ролика одинаковы. Другой конец стальной ленты присоединен

к нижнему концу вертикальной рейки I. Верхний конец рейки

скреплен с кареткой снимка.

На вспомогательной каретке помещен еще один ролик п. Его

огибает верхняя стальная лента, один конец которой присоединен

к каретке снимка, а другой — к станине прибора. Вспомогательная

каретка перемещается по направляющей N'. Расстояние между

осями направляющих N я N' равно фокусному расстоянию объек-

тива Р.

Центр ролика т' соответствует точке симметрии т. Поэтому он

должен находиться всегда в горизонтальной плоскости, проходя-

щей через точку т. Для этого каретка К. должна перемещаться

вдвое медленнее каретки К

. Это обеспечивается при помощи верх-

ней стальной ленты и ролика п. Действительно, если каретка

снимка поднимается на расстояние I, то верхняя стальная лента

поднимет каретку К на расстояние 0,5 I. Таким образом, если в на-

чале движения центр ролика т' был точкой симметрии, то симмет-

ричное положение его относительно точек е я е° не нарушится и

при перемещении каретки снимка.

Расстояние между центрами С и т' равно р, что следует из пря-

моугольного треугольника Сйт' я равенства (11.34):

Ст' =

/?2

Ленточный инверсор строго выполняет первое оптическое усло-

вие в случае, когда конструктивной осью фототрансформатора слу-

жит оптическая ось объектива. Если в качестве конструктивной

оси принят, например, луч, перпендикулярный к снимку, то при

наклоне экрана и главной плоскости объектива оптическое сопря-

жение точек е я е° нарушится. Однако при трансформировании пла-

новых снимков это нарушение не имеет существенного значения.

Ромбический инверсор. Состоит из шести металлических линеек

а я Ъ я пяти шарниров (рис. 145). Четыре линейки имеют одинако-

вую длину и составляют шарнирный ромб. Длины двух других

181

линеек тоже одинаковы. В спрямленном виде эти линейки представ-

ляют собой диагональ ромба.

Шарнир В скреплен с направляющей N на расстоянии от эк-

рана, равном фокусному расстоянию объектива Р. Шарнир 1 при-

креплен к каретке объектива К

, а шарнир А — к каретке снимка

/С

.. Расстояние от центра шарнира А до снимка равно Р. Узловая

точка объектива 5 находится в горизонтальной плоскости, прохо-

дящей через центр шарнира 1.

При движении шарнира 1 по направляющей N расстояния х

и х' от центра его до центров шарниров А и В должны удовлетво-

рять формуле хх' = Р

Найдем соотношение между длинами линеек а и Ь, при котором

выполняется это условие. Обозначим А к = Вк через 1

, а 8к че-

рез /

-Тогда х = —/

, х' = + 1

. Отсюда

хх

~—

I ^

Из прямоугольных треугольников ЛШ и 5Ш

/2 =

-«>

; /2 = Ь

-кТ)

Следовательно, хх' = а

—Ь

Таким образом, для решения уравнения (11.33) необходимо ве-

личины а и Ь выбрать так, чтобы

(11.35)

Величина а может быть выбрана произвольно. Тогда

/ь

— Р

.182

Для установки фокусного расстояния данного объектива можно

изменять длину коротких линеек и положение шарниров А и В

по высоте.

§ 70. Перспективные инверсоры

Перспективные инверсоры выполняют второе оптическое уело-

вие трансформирования: плоскости объектива, экрана и снимка

должны пересекаться по одной прямой.

Инверсор Карпантье. К снимкодержателю, держателю объек-

тива и экрану прикреплены рычаги г

и г

(рис. 146). Оси рыча-

гов находятся в одной плоскости, они перпендикулярны^ плоско-

стям Р, О и Е и пересекают оси вращения этих плоскостей в точках

о, 5 и о'•> соответственно. На равных расстояниях I от осей вращения

плоскостей Р, О и Е прикреплены направляющие п

и п

. По

этим направляющим перемещаются каретки к

, к

и к

, связанные

между собой в шарнирных узлах линейкой Ь, которая закреплена

в одном из шарниров. Через шарнирные узлы проходят рычаги

трех плоскостей.

Такая система обеспечивает пересечение трех плоскостей по

одной линии. Для доказательства этого достаточно показать, что

при пересечении трех плоскостей по одной прямой линии к

должна быть прямой.

Обозначим через б угол к

ек\, равный углу к

ек'

, и через б'

угол к

ек

. Очевидно, что линия к

будет прямой, если б = б'.

Из рис. 146 следует

= (к

к'

)/а

= (к

к'

)1а

;

^2 + ^3

Обозначив через а, р и у углы наклона плоскостей Р, О и Е, на-

пишем

= к

к'

=П{> р, к

=И%у.

Затем получим

+ й

= к[к

= 5о = к

({§

а +

1§

Р);

\ _ .

к'

Отсюда

4 = й а; й

= к

1§ Р;

+ а

= н V-

Теперь подставим значения отрезков в выражения (а). В резуль-

тате найдем

б = б' = ПН, (11.36)

т. е. б и б', действительно, одинаковы.

183

Если плоскость объектива в фототрансформаторе не вращается,

т. е. оптическая ось объектива совмещена с конструктивной осью,

то рычаг г

занимает вертикальное положение, а точка к'

служит

центром вращения линейки Ь.

Тангенциальный инверсор. Инверсор такого типа используется

в фототрансформаторе, конструктивная ось которого совмещена

с лучом, перпендикулярным к снимку (см. рис. 140). В этом случае

снимкодержатель находится всегда в горизонтальном положении,

и задача инверсора состоит в том, чтобы при установке угла наклона

экрана ф автоматически наклонять объектив на угол ф

, обеспечи-

вая пересечение трех плоскостей по

одной линии.

Найдем соотношение между угла-

ми ф

и ф.

Из рис. 140 следует, что расстоя-

ние на снимке от конструктивной

оси до линии пересечения трех плос-

костей

оТ =

ФР

; Ф

где а и а — расстояния от узловой

точки объектива по конструктивной

оси до снимка и экрана.

Следовательно,

Рис. 147

а + а'

(11.37)

Полагая, что фототрансформатор предназначен для обработки

плановых снимков, можно написать

1 ,.а+ На' = 1/,Р,

где Р — фокусное расстояние объектива.

Определив из этого выражения величину а и подставив ее в ра-

венство (11.37), найдем

а'

*8Ф-

(11.38)

Тангенциальный инверсор решает это уравнение.

Он состоит из следующих основных частей (рис. 147): рычаг г,

прикрепленный к экрану; винт V, при помощи которого поворачи-

ваются рычаг г и экран Е; гибкий вал р, позволяющий одновременно

вращать винт V и винт о', наклоняющий объектив; рычаг г', при-

крепленный к оси вращения объектива, и линейка Ь, установлен-

ная под углом т относительно конструктивной оси и прикреплен-

ная к направляющей N. Винт г/ находится на конце рычага г',

который скользит по направляющим п. Другой конец этого рычага

184

скользит по линейке Ь. Таким образом, расстояние от конструк-

тивной оси до оси винта у' зависит от положения держателя объек-

тива, т. е. от расстояний а и а'.

Положение основных плоскостей фототрансформатора, пред-

ставленное на рис. 147, соответствует случаю, когда а = а' = 2Р.

В этом случае согласно формуле (11.37)

Фр = 0,5 (;§ ср. (11.39)

Отсюда и из рис. 147 следует, что для наклона объектива танген-

циальным инверсором достаточно, чтобы рычаг г' был в два раза

длиннее рычага г при одинаковых значениях шага винтов V и с/.

Теперь допустим, что а'^>2Р. В этом случае расстояние от

экрана до объектива увеличится на величину Аа = а'—-2Р. Вследст-

вие этого расстояние от конструктивной оси до оси винта V' изме-

нится на величину, равную А а т. Вращая винт V, повернем эк-

ран и объектив.

Обозначим через е смещение винта V относительно начального

положения. Тогда можно написать

= —

(«)

1§фр=

2г + (а' — 2Р) т '

(б)

Выберем угол т так, чтобы углы ф и ф

удовлетворяли уравне-

нию (11.38). Чтобы найти такое значение угла т, приравняем друг

другу правые части выражений (б) и (11.38):

е р

= ф.

2 г + (а' — 2Р) % а'

Отсюда, учитывая (а), получим

\%% = г1Р. (11.40)

Итак, тангенциальный инверсор решает уравнение (11.38) при

любых значениях коэффициента трансформирования, если выпол-

нено условие (11.40).

Кроме масштабных и перспективных инверсоров в отдельных

фототрансформаторах применяются децентрационные. Сведения об

инверсоре, предназначенном для автоматической установки децен-

трации снимка, даны в § 73.

§^71/Большой фототрансформатор ФТБ (5е§-1)

Большой фототрансформатор разработан и впервые изготовлен

фирмой «Цейсс—Аэротопограф».

ФТБ (рис. 148) — фототрансформатор второго рода, позволяет

трансформировать плановые и перспективные снимки.

Конструктивной осью прибора служит оптическая ось объек-

тива. Поэтому главная плоскость объектива всегда горизонтальна.

185

Таким образом, в данном фототрансформаторе применена

пер-

вая система элементов трансформирования: ф

— угол наклона

кассеты;

ц>

— угол наклона экрана; Л, д! — расстояния от узло-

вой точки объектива по конструктивной оси до снимка и экрана;

и — угол поворота снимка; б — децентрация снимка (ое).

Эти элементы можно найти по

формулам, полученным в

§ 68.

Из шести элементов транс-

формирования оператор устанав-

ливает только четыре — ф

, й', х

и б. Расстояние й устанавливает-

ся угловым инверсором, а угол

наклона кассеты ф

—инвер-

сором Карпантье. По конструк-

тивным соображениям в приборе

установлены два угловых ин-

версора — левый и правый.

Они действуют синхронно и

не допускают перекоса движу-

щихся массивных частей при-

бора.

На рис. 149 показана схема

движений основных частей фо-

тотрансформатора, соответст-

вующих элементам трансформи-

рования. Кроме этих движений

ФТБ имеет дополнительное —

перемещение кассеты парал-

лельно оси вращения снимко-

держателя, называемое попе-

речной децентрацией

снимка в отличие от продоль-

ной децентрации б. Попереч-

ная децентрация используется

в отдельных случаях для дефор-

мации трансформированного изо-

бражения. При обычной обра-

ботке снимков на ФТБ поперечная децентрация устанавливается

равной нулю.

На рис. 148 представлен общийТвид фототрансформатора и его

основные части: станина 1, вертикальные направляющие 2, экран 3,

объектив 4, каретка объектива 5, каретка снимка с кассетой и уст-

ройствами для децентрации снимка 6, левый 7 и правый 8 угловые

инверсоры, инверсор Карпантье 9 и осветительное устройство 10.

Каретка объектива перемещается по вертикальным направляю-

щим при помощи левого ножного штурвала. При этом угловые ин-

версоры соответственно смещают каретку снимка по тем же направ-

ляющим.

Рис. 148

186

Экран наклоняется при помощи правого ножного штурвала^

При этом инверсор Карпантье поворачивает снимкодержатель так,

чтобы плоскости снимка объектива и экрана пересекались по од-

ной линии.

Продольная децентрация снимка вводится левой рукояткой, а

поперечная — правой. Между этими рукоятками находится ру-

коятка для установки угла п.

Все элементы трансформирования можно отсчитать по соответст-

вующим шкалам.

Кассета приспособлена для работы с отдельными негативами и

целым фильмом. Негатив помещается между двумя плоскопарал-

лельными стеклянными пластинами. Нижняя пластина прижим-

ная, вмонтирована в рамку кассеты, она имеет координатные

метки. Верхняя пластина покровная съемная. Ось вращения сним-

кодержателя находится в плоскости нижней стеклянной пла-

стины, на которую кладется эмульсионной стороной негатив

и прижимается к ней покровным стеклом.

Осветительное устройство состоит из ртутной электролампы,

дающей актиничный свет, и металлического рефлектора, имеюще-

го форму эллипсоида вращения. В верхнем фокусе эллипсоида поме-

щена лампа, а нижний фокус совмещен с центром зрачка объектива,

через который проходят световые лучи от источника света. Оба

фокуса находятся на конструктивной оси. Рефлектор скрецле»

с кареткой объектива. Поэтому нижний фокус рефлектора остается

совмещенным с центром зрачка объектива при любом положении,

объектива на вертикальных направляющих. ,

Основные характеристики фототрансформатора ФТБ

18X18, 24X24, 30X30 см

: ::

Р = 180 мм, 1 : 6,8

От 0,7 до 5,0

100Х 100 см

До 45°

До 360°

+ 90 70 мм

±50 мм

150 Вт

1,5X1,2X3,0 м

700 кг

Формат снимков

Объектив «Луч»

Коэффициент трансформирования снимка

Размер экрана

Наклон экрана

Поворот снимка

Продольная децентрация

Поперечная децентрация

Мощность источника света

Размеры прибора

Масса

Поверки фототрансформатора ФТБ. После установки прибора

и периодически в процессе его эксплуатации выполняют следую-

щие поверки:

1. Горизонтальность оси вращения экра-

н а. На экран устанавливают цилиндрический уровень так,

чтобы его ось была параллельна оси вращения экрана. Вращая

передние подъемные винты станины, приводят пузырек уровня

на середину.

2. Вертикальность направляющих кареток

объектива и снимка. К ребрам направляющих при-

187

кладывают угольник с уровнем. Вращая задние подъемные винты

станины, приводят пузырек уровня на середину.

3. Равномерность освещения изображения,

на экране. Экран приводят в горизонтальное положение. Ма-

товое стекло, находящееся над кассетой, вынимают. Устанавливают

полное отверстие объектива и средний коэффициент увеличе-

ния. Добиваются равномерности освещения экрана путем

перемещения лампы за стержень, предварительно освободив на-

катанную гайку стержня. Затягивают гайку и ставят на место

матовое стекло.

4. Поверка масштабных инверсоров. Эти

инверсоры должны обеспечивать резкость изображения на оси вра-

щения экрана при различных коэффициентах трансформирования.

Экран приводят в горизонтальное положение. В кассету заклады-

вают контрольную сетку эмульсионным слоем вниз. Резкость изо-

бражения сетки на экране около оси вращения оценивают на глаз

при различных коэффициентах трансформирования, установив

предварительно полное отверстие объектива.

Если резкость изображения недостаточна, определяют фокусное

расстояние объектива и контролируют правильность установки

его в масштабных инверсорах.

5. Поверка перспективного инверсора.

Он должен обеспечивать резкость изображения на наклонном эк-

ране. При наибольшем угле наклона экрана, полном отверстии

объектива и различных коэффициентах трансформирования оце-

нивают резкость изображения контрольной сетки на экране.

Если резкость изображения недостаточна, регулируют инвер-

сор при горизонтальном положении экрана. В этот момент линейка

инверсора должна быть вертикальна, а кассета горизонтальна.

К линейке инверсора прокладывают угольник с уровнем и,

вращая юстировочный винт, перемещают ось вращения этой ли-

нейки, пока пузырек уровня не будет на середине. При этом нижняя

пластина кассеты займет горизонтальное положение, что обеспе-

чивается при изготовлении прибора.

6. Определение мест нулей шкал продоль-

ной и поперечной децентраций. В кассету за-

кладывают контрольную сетку эмульсионным слоем вниз, осевые

линии сетки совмещают с координатными метками, нанесенными

на прижимной пластине кассеты. Экран приводят в горизонтальное

положение. На шкалах децентраций устанавливают нулевые от-

счеты. Масштабный инверсор устанавливают на максимальный

коэффициент трансформирования и отмечают проекцию централь-

ной точки контрольной сетки на экране.

Вращая ножной штурвал масштабных инверсоров, устанавли-

вают минимальный коэффициент трансформирования. Если изо-

бражение центральной точки контрольной сетки остается на преж-

нем месте, то места нулей шкал продольной и поперечной децентра-

ций равны нулю. В противном случае изменяют отсчеты по шкалам

так, чтобы изображение центральной точки контрольной сетки

188

оставалось на одном месте при вращении ножного штурвала масш-

табных инверсоров. Полученные после этого отсчеты по шкалам

и будут местами нулей.

}

§ 72. Малый фототрансформатор ФТМ (5е§-1У) ^

Малый фототрансформатор разработан и впервые изготовлен

фирмой «Цейсс—Аэротопограф».

Рис. 149

ФТМ — фототрансформатор второго рода, предназначен для

трансформирования плановых снимков.

Конструктивной осью прибора служит луч, перпендикулярный

к снимку (рис. 150). Поэтому кассета всегда находится в горизон-

тальном положении. Таким образом, в ма-

лом фототрансформаторе применена вторая

система элементов трансформирования:

ц>

и у

— углы наклона экрана вокруг

осей у их; ц>

рх

<р

ру

— углы наклона

объектива вокруг осей у' и х'; а и а' —

расстояния от узловой точки объектива по

конструктивной оси до снимка и экрана;

и д

— продольная и поперечная децен-

трация снимка.

Эта система несколько отличается от второй системы элементов

трансформирования, изложенной в § 68: экран и объектив имеют

не по одной, а по две оси вращения. Эта особенность конструкции

189

Рис. 151