Оптическая система для высокоскоростного фоторегистратора

 

Изобретение относится к области фототехники и позволяет повысить светосилу оптических систем, предназначенных для высокоскоростных фоторегистраторов. Вогнутые зеркала входного 1 и промежуточного 2 объективов оптической системы выполнены в виде частей идентичных эллипсоидов вращения. Первый фокус F<SB POS="POST">11</SB> эллипсоида вращения объектива 1 совмещен с предметной плоскостью, второй его фокус F<SB POS="POST">12</SB> совмещен с первым фокусом F<SB POS="POST">21</SB> эллипсоида вращения объектива 2, а второй его фокус F<SB POS="POST">22</SB> расположен на поверхности цилиндрического фильмового канала 5 с размещенным в нем регистрирующим материалом 8. Щелевая диафрагма выполнена на отражающей поверхности коллектива 3, а центр щелевой диафрагмы совпадает с общим фокусом F<SB POS="POST">12</SB> и F<SB POS="POST">21</SB> эллипсоидов. Входной объектив 1 строит изображение объекта в плоскости фокуса F<SB POS="POST">12</SB>. Промежуточный объектив 2 строит изображение щели в плоскости фокуса F<SB POS="POST">22</SB>, которое посредством развертывающего зеркала 4 описывает цилиндрическую поверхность, совпадающую с фокальной дугой 5. Предохранительный затвор 6 препятствует повторной экспозиции регистрирующего материала при последующих оборотах зеркала 4. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 1 03 В 39/02

8Л:1Б5М3 цт ",,;"...,,,<„;;,ó

Б,Ь..i1C); =,-,А

ОПИСАНИЕ И3ОБРЕ ЕНИЯ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4309803/24-1 О (22) 14. 08.87 (46) 07 . 05.89. Бюл. 1(< l 7 (71) Московский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии (72) А.В. Белинский и А.В. Плохов (53) 778 .534(088.8) (56) Дубовик Д.С. Фотографическая регистрация быстропротекающих процессов . — М.: Наука, 1 984, с . 1 39.

Труды 14 Международного конгресса по высокоскоростной фотографии и фотонике. ВНИИоптико-физических измерений. М., 1 980, с. 125. (54) ОПТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ФОТОРЕГИСТРАТОРА (57) Изобретение относится к области фототехники и позволяет повысить светосилу оптических систем, предназначенных для высокоскоростных фоторегистраторов. Вогнутые зеркала входного 1 и промежуточного 2 объективов оптической системы выполнены в виде частей идентичных эллипс„ соидов вращения. Первый фокус F«эллипсоида вращения объектива 1 совмещен с предметной плоскостью, второй его фокус F< совмещен с первым фокусом F, эллипсоида вращения объектива 2, а второй его фокус Р расположен на поверхности цилиндрического фильмового канала 5 с размещенным в нем регистарирующим материалом

8. Щелевая диафрагма выполнена на отражающей поверхности коллектива 3, а центр щелевой диафрагмы совпадает с общим фокусом Р< и Р < эллипсоидов. Входной объектив 1 строит изображение объекта в плоскости фокуса

F . Промежуточный объектив 2 строит изображение щели в плоскости фокуса

Р, которое посредством развертывающего зеркала 4 описывает цилиндрическую поверхность, совпадающую с фокальной дугой 5. Предохранительный затвор 6 препятствует повторной экспозиции регистрирующего материала при последующих оборотах зеркала 4.

3 ил.

1478186

Изобретение относится к фототехнике, конкретно к области высокоскоростной фотографии.

Цель изобретения — повышение све5 тосилы. путем увеличения коэффициента пропускания.

На фиг. 1 изображена оптическая система для высокоскоростного фоторегистратора, меридиональное сечение, на фиг. 2 — то же, изометрия; на фиг, 3 - вариант выполнения коллектива со щелью.

Оптическая система высокоскоростного фоторегистратора содержит !5 (фиг. 1 -3) входной 1 и промежуточный

2 объективы, коллектив 3 со щелью, развертывающее зеркало 4, фокальную дугу 5 цилиндрического фильмового канала, предохранительный затвор 6, 20 плоское зеркало 7, установленное с возможностью перемещений и поворотов, регистрирующий материал 8, размещенный в фильмовом канале. Входной

I и промежуточный 2 объективы представляют собой зеркала, нанесенные на внутренние поверхности члстей одинаковых вытянутых эллипсоидов вращения. Центр светового отверстия каждого из объективов 1,2 лежит на 30 линии пересечения плоскости симметрии соответствующего эллипсоида, проходящей перпендикулярно его ocu вращения с плоскостью, проходящей через центр развертывающего зеркала

4..Причем оси вращения обоих эллипсоидов лежат на одной прямой, расположенной в плоскости, проходящей через центр развертывающего зеркала 4, перпендикулярно его оси вращения 40 (плоскость, фиг. <), Этой плоскости принадлежат центры световых отверстий обоих объективов 1 и 2, коллектива 3 со щелью. Световое отверстие объектива 1 имеет прямоугольную фор- 45 му и ориентировано таким образом, что его длинные стороны лежат в плоскостях, параллельных оси вращения эллипсоида. Световое отверстие объектива 2 квадратное и его две противоположные стороны лежат соответственно в тех же плоскостях, что и большие стороны объектива 1 °

При этом угол о между прямой, соединяющей центр. светового отверстия 55 .каждого из объективов с общий фокусом эллипсоидов, и плоскостью, перпендикулярной оси вращения эллипсоидов, определяется из соотношения

arctg(A/Â) где А = (ч g< — d) °

1 D<

x(— + hN — — )

2 2h

v — линейная скорость перемещения изображения щели по фокальной дуге цилиндрического фильмового канала в процессе развертки, 9 — величина требуемого предельного разрешения во времени

d — ширина щели, h — длина щели;

О< - .размер отрезка проекции короткой стороны светового входного объектива на плос-. кость, касательную к отражающей поверхности входного объектива и проходящую через центр его светового отверстия

N †.величина требуемого пространственного разрешения, а радиус R цилиндрической поверхности коллектива 3 равен большой полуоси эллипосида и определяется из соотношения

R — sin oL

А

< размер отрезка проекции длинной стороны светового отверстия входного объектива В на плоскость, касательную к его отражающей поверхности в

его центре, определяется из соотношения

Dq В< + 2Rcos

R 2R cosoC + D< tg (Я d) где — средняя длина волны спектрального диапазона регистрируемог о излуч ения .

Первый фокус F < эллипсоида вращения входного объектива 1 по-ходу луча совмещен с предметной плоскостью. Относительно друг друга объективы 1 и

2 расположены таким образом, что второй фокус F«s co s s s eHHH o6 ектива 1 совмещен с первым фокусом

F эллипсоида вращения объектива 2, а его второй фокус Р эллипсоида вращения расположен на рабочей поверхности фокальной дуги 5. Коллектив 3 представляет собой вогнутое цилиндри1478186 ческое зеркало 9, образующая которого параллельна оси вращения эллипсоидов. Щелевая диафрагма совмещена с коллективом 3 и расположена на его

5 отражающей поверхности. Центр светового отверстия щелевой диафрагмы совпадает с общим фокусом F u F е я эллипсоидов, а его большая сторона лежит в плоскости, перпендикулярной образующей цилиндра коллектива 3 ..

Возможны различные варианты конструктивной реализации коллектива со щелью, например, напыление зеркальной полоски заданной ширины 1 на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса. Кроме того, в коллективе со щелью регулируемой ширины (фиг. 3) на внутренней поверхности цилиндрического зеркала 9 может быть 2р неподвижно закреплена только одна шторка 11 щелевой диафрагмы, а другая шторка 11 имеет возможность перемещений. Регулировка ширины щели позволяет изменять разрешение фоторе- 25 гистратора во времени.

Оптическая система работает следующим образом (фиг, 1 и 2) .

Входной объектив 1 строит изображение предмета, находящегося в плос- 3р кости первого фокуса F <, в плоскости второго фокуса F эллипсоида, который лежит в центре щели коллектива 3 . Промежуточный объектив 2 строит изображение щели в плоскости второго фокуса F<< эллипсоида, которое посредством развертывающего зеркала 4 описывает цилиндрическую поверхность, совпадающую с рабочей поверхностью фокальной дуги 5 фильмо- 40 вого канала. Между щелью 3 и промежуточным объективом 2 расположен предохранительный затвор 6, препятствующий повторной экспозиции регистрирующего материала при после- 45 дующих оборотах зеркала 4. В оптическую систему фоторегистратора для удобства работы с прибором при наведении на резкость может быть введено дополнительно зеркало 7 с воз5 можнос тью перемещений и поворотов . .Наличие этого элемента не является обязательным.

Предлагаемая компоновка оптической системы обладают минимально возможным количеством оптических поверхностей и формирует безаберрационное иэображение в центре поля, т.е. качество иэображения вблизи оси определяется только дифрак цнонными явлениями и является предельно достижимым, Формула изобретения

Оптическая система для высокоскоростного фоторегистратора, содержащая расположенные вдоль оптической оси и выполненные в виде вогнутых зеркал входной объектив, коллектив и промежуточный объектив и установленный между коллективом и промежуточным объективом предохранительный затвор, а также щелевую диафрагму, плоское развертывающее зеркало и фильмовой канал в виде части цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью повышения светосилы путем увеличения коэффициента пропускания, зеркальные поверхности входного и промежуточного объективов выполнены в виде частей идентичных эллипсоидов вращения, оси вращения которых расположены на одной прямой, лежащей в плоскости, проходящей через центр развертывающего зеркала перпендикулярно его оси вращения, при этом световые отверстия входного и промежуточного объективов выполнены соответственно в виде прямоугольника и квадрата, причем одна длинная сторона прямоугольника и одна из двух противолежащих сторон квадрата расположены в одной плоскости, а в другой плоскости параллельно ей расположены другая длинная сторона прямоугольника и другая сторона квадрата, плоскости параллельны осям вращения эллипсоидов вращения, при этом первый фокус эллипсоида вращения входного объектива совмещен с предметной плоскостью оптической системы, второй его фокус совпадает с первым фокусом эллипсоида вращения промежуточного объектива, второй фокус которого расположен на цилиндрической поверхности фильмового канала, а центр светового отверстия каждого из объективов лежит на линии пересечения плоскости симметрии соответствующего эллипсоида враще-. ния, расположенной перпендикулярно

его оси вращения, с плоскостью, проходящей через центр развертывающего зеркала перпендикулярно его оси вращения, в которой размещены центры световых отверстий коллектива и щелевой диафрагмы, при этом зеркаль186

R — — sin с6

А

are tg (А/Б), а разность отрезка проекции длинной стороны прямоугольного светового входного объектива D на поверхность„ касательную к его зеркальной поверхности в центре светового отверстия, определяют из соотношения

1 D

N где А

В

25 линейная скорость перемещения изображения щели диаф— рагмы по цилиндрической по— верхности фильмового канала в процессе развертки величина требуемого разрешенияя в о в ремен и, Dz D< + 2Ксоз Ад(Ъ/d)

R 2R сов М,+ D(,Ед(Ф/d) Г

Состав ит ель С . Шиг алов ич

Техред М. Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Редактор О. Голов ач

Заказ 2361/47

Тираж 412

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина,101

5 1478 ная поверхность коллектива выполнена в виде части цилиндра, образующая которого параллельна осям вращения эллипсоидов вращения, а щелевая диафрагма выполнена на зеркальной поверх5 ности коллектива, причем центр щелевой диафрагмы расположен в общем фокусе эллипсоидов вращения входного и промежуточного объективов а длинЪ ная сторона щели диафрагмы лежит в плоскости, перпендикулярной образующей цилиндрической поверхности коллектива, причем угол между прямой, соединяющей центр светового отверстия каждого из объективов с их общим фокусом, и плоскостью, перпендикулярной осям вращения эллипсоидов вращения, определяют из соотношения — ширина щели, - длина щели, — величина пространственного разрешения;

D< — размер отрезка проекции короткой стороны прямоугольного светового отверстия входного объектива на плоскость, касательную к его зеркальной поверхности в центре светового отверстия, при этом радиус R цилиндрической поверхности коллектива равен большой полуоси эллипсоида вращения и определяется из соотношения где 9 — средняя длина волны спектрального диапазона регистрируем ог о из луч ен ия,