Многотрактовый щелевой аэрофотоаппарат

 

Использование: в аэрофотографии. Сущность изображения: многоактовый щелевой аэрофотоаппарат содержит объектив 1, по крайней мере, две экспозиционные щели 4, установленные за каждой из них поверхность 2 приема изображения и устройство для перемещения поверхности приема изображения. Объектив 1 выполнен шаровым со сферической фокальной поверхностью, поверхность 2 приема изображения расположена на выравнивающем столе 3 в форме эллиптического цилиндра, большая полуось основания которого параллельна одной из оптических осей шарового объектива 1 и равна его фокусному расстоянию. Образующая эллептического цилиндра ориентирована относительно направления движения изображения, а продольная линия середины щели 4 является дугой окружности, расположенной на сферической фокальной поверхности объектива 1. 1 з.п. ф-лы, 6 ил. , 1 табл.

Изобретение относится к аэрофотографии, в частности к многотрактовым щелевым аэрофотоаппаратам для стереоскопического или спектрозонального фотографирования.

Известен многотрактовый аэрофотоаппарат для спектрозональной съемки, содержащий сканирующий элемент, объектив, светоделительный узел, несколько экспозиционных щелей и пленкопротяжных трактов [1] Наиболее близким техническим решением является двухтрактовый стереоскопический аэрофотоаппарат, содержащий объектив, два отклоняющих зеркала, установленных под углом к оптической оси объектива, две экспозиционные щели и установленные за ними пленкопротяжные тракты [2] Такой аэрофотоаппарат может применяться для фотографирования с узким угловым полем, так как у объектива с плоской фокальной поверхностью качество изображения значительно снижается на краю углового поля, а освещенность изображения Е_i снижается от центра к краю углового поля согласно зависимости: Е_i E_o ˙cos⁴(B_i), где Е_о освещенность в центре изображения; B_i текущее значение углового поля.

Техническим результатом данного изобретения является высокое качество изображения по всему угловому полю с высокими светоэнергетическими характеристиками.

Указанный технический результат достигается тем, что в многотрактовом щелевом аэрофотоаппарате, содержащем объектив, по крайней мере, две экспозиционные щели и установленную за каждой из них поверхность приема изображения, устройство для перемещения поверхности приема изображения, объектив выполнен шаровым со сферической фокальной поверхностью, поверхность приема изображения расположена на поверхности выравнивающего стола в форме эллиптического цилиндра, большая полуось основания которого параллельна одной из оптических осей шарового объектива и равна фокусному расстоянию объектива, образующая эллиптического цилиндра ориентирована относительно направления движения изображения, а продольная линия середины экспозиционной щели выполнена по дуге окружности, совпадающей со сферической фокальной поверхностью, между объективом и экспозиционной щелью установлено отклоняющее зеркало.

На фиг.1 изображена схема построения изображения многотрактовым щелевым аэрофотоаппаратом; на фиг.2 схема построения изображения одним из фотографических трактов; на фиг.3 центральный фотографический тракт, общий вид; на фиг.4 вид на центральный фотографический тракт вдоль оптической оси; на фиг. 5 вид на центральный фотографический тракт вдоль направления движения фотопленки; на фиг. 6 вид на центральный фотографический тракт вдоль образующей цилиндрического выравнивающего стола.

Многотрактовый аэрофотоаппарат содержит широкоугольный шаровой объектив 1, фокальная поверхность которого является частью поверхности сферы, три фотографических тракта центральный для ведения плановой фотографической съемки и два боковых для перспективной аэрофотосъемки и стереофотографирования, оптические оси которых расположены под углом В_к к оптической оси центрального фотографического тракта. Каждый из перечисленных трактов содержит поверхность приема изображения, выполненную в виде аэрофотопленки 2, выравнивающий стол 3 с экспозиционной щелью 4, пленкопротяжный тракт, включающий в себя сматывающую катушку 5 с приводом смотки 6, направляющий валик 7, тянущий валик 8 с приводом 9, направляющие валики 10, наматывающую катушку 11 с приводом намотки 12. Выравнивающий стол 3 имеет форму части поверхности эллиптического цилиндра и ориентирован относительно объектива 1 так, что большая полуось его основания параллельна оптической оси соответствующего фотографического тракта, а его образующая расположена под углом F_i к направлению движения изображения. Большая полуось эллипса а, малая полуось b, угол наклона образующей цилиндра к направлению движения изображения F_i, фокусное расстояние объектива f связаны зависимостью: + f² Угол наклона образующей цилиндра к направлению движения изображения определяется зависимостью: F_i= Arccos где а и b соответственно большая и малая полуоси эллипса, лежащего в основании эллиптического цилиндра.

На выравнивающем столе 3 выполнена экспозиционная щель 4. Линия середины щели 4 образована пересечением эллиптическо-цилиндрической поверхности со сферической фокальной поверхностью и является дугой окружности. Плоскость, походящая через линию середины щели, расположена под углом F_i 90^о к образующей эллиптического цилиндра. Края щели 4 также выполнены по дугам окружности и равноудалены от линии середины щели. Аэрофотопленка 2 в каждом из трех пленкопротяжных трактов огибает поверхность выравнивающего стола 3 по винтовой линии с углом подъема F_iк образующей эллиптического цилиндра и, таким образом, плоскость, проходящая через линию середины щели 4, располагается перпендикулярно краям аэрофотопленки 2. Каждый из боковых фотографических трактов содержит плоское отклоняющее зеркало 13, которое изменяет направление хода лучей с целью рационального использования конструктивного пространства.

Благодаря ахроматической коррекции применяемого шарового объектива для широкой области спектра 0,4-1 мкм, имеется возможность получения фотоснимков в различных узких спектральных областях в пределах указанного диапазона ахроматизации. С этой целью в каждом фотографическом тракте перед поверхностью приема изображения установлен блок со сменными светофильтрами 14 (фиг.1 и 3).

Аэрофотопленка в каждом пленкопротяжном тракте подается на выравнивающий стол 2 и сходит с него по касательной к эллиптическо-цилиндрической поверхности выравнивающего стола 3, составляющей угол Т с плоскостью, перпендикулярной соответствующей оптической оси объектива 1. Под таким же углом расположены оси направляющих валиков 7 с одной стороны выравнивающего стола 3 и оси валиков 10 с другой стороны. Ось сматывающей катушки 5 установлена параллельно оси направляющего валика 7, а оси тянущего валика 8 и наматывающей катушки 11 параллельно оси направляющих валиков 10.

В плоскости, перпендикулярной соответствующей оптической оси объектива 1, оси валиков 7 и 10 установлены под углом Р к образующей цилиндра: P=F В плоскости, проходящей через линию середины щели и соответствующую оптическую ось объектива, валики 7 и 10 установлены под углом G: G=F
В конкретном варианте вышеупомянутые параметры имеют значения, приведенные в таблице.

Многотрактовый щелевой аэрофотоаппарат работает следующим образом.

При ведении плановой аэрофотосъемки работает только центральный фотографический тракт. Неэкспонированная аэрофотопленка 2 со сматывающей катушки 5 через направляющий валик 7 подается на выравнивающий стол 3 по касательной к эллиптическо-цилиндрической поверхности стола и огибает ее по винтовой линии. В хоне экспозиционной щели 4 происходит совмещение светочувствительного слоя аэрофотопленки 2 со сферической фокальной поверхностью объектива 1. Тянущий валик 8 протягивает аэрофотопленку со скоростью движения изображения в центре щели, обусловленную скоростью движения носителя относительно Земли, осуществляя таким образом компенсацию сдвига изображения относительно аэрофотопленки 2. В камерах, содержащих объектив со сферической фокальной поверхностью и щелевой затвор, при условии ведения плановой съемки скорость движения изображения v изменяется вдоль экспонирующей щели по закону:
v f·cos(B_i) где W скорость движения носителя;
f фокусное расстояние объектива;
Н расстояние до объектива съемки (высота полета носителя);
B_i текущее значение углового поля фотографической камеры.

При выравнивании фотопленки по поверхности эллиптического цилиндра осуществляется компенсация неравномерности скорости движения изображения на каждом участке экспозиционной щели благодаря тому, что векторы скоростей движения изображения и пленки наклонены один относительно другого на угол B_n (фиг.2), равный:
B_n arctg(sin(B_i) ˙tg(F_i)).

Это приводит к тому, что изображение проецируется на наклонную поверхность фотопленки и составляющая скорости движения проекции изображения, ориентированная в направлении движения фотопленки, изменяется по закону:
v_n
При этом появляется составляющая скорости движения проекции изображения, ориентированная перпендикулярно направлению движения фотопленки, которая может быть частично скомпенсирована изменением направления движения фотопленки на некоторый угол. Экспонированная аэрофотопленка принимается наматывающей катушкой 11 с приводом 12. В конкретном варианте, приведенном в описании, относительная величина продольной составляющей скорости движения изображения на фокальной поверхности объектива на его оптической оси больше на 4,5% той же составляющей на краю экспозиционной щели. В результате компенсации остаточная разность этих скоростей оказывается в пределах 0,4%
При ведении перспективной аэрофотосъемки работает один из боковых трактов. Скорость движения изображения при перспективной съемке изменяется вдоль экспозиционной щели по закону:
v_n f·cos(B_i)·cos(B_к) где В_к угол между направлениями съемки в плане и в перспективе (угол конвергенции).

Изображение проецируется на наклонную поверхность фотопленки, при этом скорость движения проекции изображения V_n(п), ориентированной в направлении движения изображения изменяется по закону:
v_n(п)
При выравнивании фотопленки по поверхности эллиптического цилиндра осуществляется компенсация неравномерности скорости движения изображения на каждом участке экспозиционной щели и при перспективной фотосъемке.

Функциональная и кинематическая независимость трех фотографических трактов позволяет производить плановую, планово-перспективную, перспективную фотосъемки, а также стереофотографирование в сочетании с плановой фотографической съемкой. Для фотографирования в ограниченной области спектра в световые пучки перед поверхностями приема изображения во всех трех фотографических трактах вводятся необходимые спектральные светофильтры, а в зависимости от фотометрических условий съемки дополнительно устанавливаются нейтральные светофильтры необходимой плотности.

При ведении стереоскопической съемки работают только боковые фотографические тракты. Сначала фотографирование ведется трактом, который осуществляет перспективную съемку по направлению движения носителя. Через промежуток времени, равный времени пролета носителем базисного расстояния L, равного:
L 2˙Н˙tg(B_k), включается тракт, который осуществляет перспективную съемку в направлении, противоположном направлению движения носителя.

Формула изобретения

1. МНОГОТРАКТОВЫЙ ЩЕЛЕВОЙ АЭРОФОТОАППАРАТ, содержащий объектив, по крайней мере две экспозиционные щели и установленную за каждой из них поверхность приема изображения, устройство для перемещения поверхности приема изображения, отличающийся тем, что объектив выполнен шаровым со сферической фокальной поверхностью, поверхность приема изображения расположена на поверхности выравнивающего стола в форме эллиптического цилиндра, большая полуось основания которого параллельна одной из оптических осей шарового объектива и равна фокусному расстоянию объектива, а образующая эллиптического цилиндра ориентирована относительно движения изображения, а продольная линия середины экспозиционной щели выполнена по дуге окружности, совпадающей со сферической фокальной поверхностью.

2. Аэрофотоаппарат по п.1, отличающийся тем, что между объективом и экспозиционной щелью установлено отклоняющее зеркало.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7