RU2036500C1

RU2036500C1 - Wide-angle slot aerophotographic apparatus

Info

Publication number: RU2036500C1
Application number: RU9292008434A
Authority: RU
Inventors: А.С. Чичигин; Б.С. Белицкий; А.И. Шафаревич
Original assignee: Акционерное общество открытого типа "Красногорский завод"
Priority date: 1992-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1995-05-27

Abstract

FIELD: aerophotography. SUBSTANCE: wide-angle apparatus has ball objective 1, exposure slot 3 disposed ahead image receiving surface 2 which is disposed onto the equalizing table 3 in form of elliptic cylinder. Large half axis of cylinder base is parallel to optical axis of objective 1 and equal to focal length. The generating line is oriented relatively direction of image motion. Surface which passes through the line of medium part of slot 4 is perpendicular to motion of image. EFFECT: improved precision. 6 dwg, I tbl

Description

Изобретение относится к аэрофотографии, в частности к щелевым аэрофотоаппаратам с широкоугольным объективом, фокальная поверхность которых является частью поверхности сферы. The invention relates to aerial photography, in particular to slotted aerial cameras with a wide-angle lens, the focal surface of which is part of the surface of a sphere.

Известен широкоугольный аэрофотоаппарат, в котором сферическая фокальная поверхность в зоне экспонирования фотопленки преобразуется в цилиндрическую с помощью дополнительного оптического компонента [1]
Использование дополнительного оптического компонента накладывает ограничение на величину полезного углового поля фотографической системы, т.к. неизбежно появление значительных аббераций. Кроме того, применение дополнительного оптического компонента ведет к ухудшению светоэнергетических характеристик оптической системы, к конструктивным и технологическим усложнениям.A wide-angle aerial camera is known in which a spherical focal surface in the exposure zone of a film is converted into a cylindrical one using an additional optical component [1]
The use of an additional optical component imposes a limitation on the value of the useful angular field of the photographic system, since significant aberrations are inevitable. In addition, the use of an additional optical component leads to a deterioration in the light-energy characteristics of the optical system, and to structural and technological complications.

Наиболее близким техническим решением является широкоугольный аэрофотоаппарат, содержащий шаровой объектив, искривленную в виде полумесяца экспозиционную щель, пленкопротяжный тракт, воздушно-полосовое устройство которого деформирует пленку в форме желоба с радиусом, равным среднему радиусу проекции круговой щели на пленку [2] Продольная деформация пленки в пленкопротяжном тракте приводит к возникновению поперечных хаотических сил, которые сообщают движению пленки в области экспозиционной щели динамическую неустойчивость, приводящую к снижению разрешающей способности аэрофотоаппарата. Пленкопротяжный тракт такого аэрофотоаппарата весьма протяженный и громоздкий. Серповидная форма экспозиционной щели не позволяет использовать аэрофотоаппарат в качестве компонента для стереоаэрофотоаппарата. The closest technical solution is a wide-angle aerial camera containing a spherical lens, a crescent-shaped exposure slit, a film-tight path, the air-strip device of which deforms the film in the form of a groove with a radius equal to the average radius of the projection of the circular slit onto the film [2] Longitudinal deformation of the film in the film-stretching path leads to the appearance of transverse chaotic forces that impart dynamic instability to the motion of the film in the region of the exposure gap, leading to leading to a decrease in the resolution of the aerial camera. The film-pulling path of such an aerial camera is very long and bulky. The crescent shape of the exposure slit does not allow the use of an aerial camera as a component for a stereo aerial camera.

Техническим результатом изобретения является компенсация неравномерности сдвига изображения для всех его точек в пределах экспозиционной щели и максимальное приближение плоскости приема изображения к сферической фокальной поверхности объектива без продольных деформаций плоскости приема изображения. The technical result of the invention is to compensate for uneven image shift for all of its points within the exposure gap and the maximum approximation of the image receiving plane to the spherical focal surface of the lens without longitudinal deformations of the image receiving plane.

Указанный технический результат достигается тем, что в широкоугольном щелевом аэрофотоаппарате, содержащем шаровой объектив со сферической фокальной поверхностью, поверхность приема изображения, экспозиционную щель, расположенную перед поверхностью приема изображения, устройство для перемещения поверхности приема изображения в направлении движения изображения, причем поверхность приема изображения совмещена с фокальной поверхностью объектива по линии середины щели, являющейся дугой окружности, поверхность приема изображения расположена на выравнивающем столе, имеющем форму эллиптического цилиндра, большая полуось основания которого параллельна оптической оси объектива и равна фокусному расстоянию объектива, а образующая ориентирована относительно направления движения изображения, при этом плоскость, проходящая через линию середины щели, перпендикулярна направлению движения изображения. The specified technical result is achieved by the fact that in a wide-angle slit aerial camera containing a spherical focal lens, an image receiving surface, an exposure slit located in front of the image receiving surface, a device for moving the image receiving surface in the direction of image movement, wherein the image receiving surface is aligned with the focal surface of the lens along the midline of the slit, which is an arc of a circle, the image receiving surface of put on the alignment table having the shape of an elliptical cylinder, the base of which the semimajor axis parallel to the optical axis of the objective and is equal to the lens focal length, and forming the image is oriented relative to the direction of motion, wherein the plane passing through the middle slit line, perpendicular to the direction of image movement.

На фиг.1 изображена схема построения изображения широкоугольным щелевым аэрофотоаппаратом; на фиг. 2 широкоугольный щелевой аэрофотоаппарат, общий вид; на фиг.3 вид на аэрофотоаппарат вдоль оптической оси; на фиг.4 вид на аэрофотоаппарат вдоль направления движения фотопленки; на фиг.5 вид на аэрофотоаппарат вдоль образующей цилиндрического выравнивающего стола; на фиг. 6 устройство перемещения приема изображения. Figure 1 shows a diagram of the construction of the image with a wide-angle slotted aerial camera; in FIG. 2 wide-angle slotted aerial camera, general view; figure 3 view of the aerial camera along the optical axis; figure 4 is a view of the aerial camera along the direction of motion of the film; figure 5 view of the aerial camera along the generatrix of the cylindrical leveling table; in FIG. 6 device for moving image reception.

Широкоугольный щелевой аэрофотоаппарат содержит широкоугольный шаровой объектив 1, фокальная поверхность которого является частью поверхности сферы, поверхность приема изображения, выполненную в виде аэрофотопленки 2, выравнивающий стол 3 с экспозиционной щелью 4. Устройство перемещения поверхности приема изображения содержит 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 одному из радиусов фокальной сферы, 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 связаны зависимостью:

+

f²
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, проходящая 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 огибает поверхность выравнивающего стола 3 по винтовой линии с углом подъема F_i к образующей эллиптического цилиндра, таким образом, плоскость, проходящая через линию середины щели 4, располагается перпендикулярно краям аэрофотопленки 2.The wide-angle slit aerial camera contains a wide-angle spherical lens 1, the focal surface of which is part of the surface of the sphere, an image receiving surface made in the form of aerial film 2, a leveling table 3 with an exposure slit 4. The device for moving the image receiving surface contains a reeling coil 5 with a winding drive 6, a guide a roller 7, a pulling roller 8 with a drive 9, guide rollers 10, a winding reel 11 with a winding drive 12. The leveling table 3 has the form of part of the surface of the electric ipticheskogo cylinder and oriented with respect to the lens 1 so that the semimajor axis of its base is parallel to one of the radii of the focal sphere, and its generatrix is at an angle to the direction F _i motion images. The semimajor axis of the ellipse a, the semiminor axis b, the angle of inclination of the generatrix of the cylinder to the direction of motion of the image F _{i, the} focal length of the lens are related by:

+

f ²
An exposure slit 4 is made on the leveling table 3. The midline of the slit 4 is formed by the intersection of an elliptical-cylindrical surface with a spherical focal surface and is an arc of a circle. The plane passing through the midline of the slit is located at an angle F _i 90 ^about to the generatrix of the elliptical cylinder. The edges of the slit 4 are also made along circular arcs and are equidistant from the midline of the slit. Aerial film 2 bends around the surface of the leveling table 3 along a helical line with an elevation angle F _i to the generatrix of the elliptical cylinder, thus, the plane passing through the midline of the slot 4 is perpendicular to the edges of the aerial film 2.

Аэрофотопленка подается на выравнивающий стол и сходит с него по касательной к эллиптическо-цилиндрической поверхности выравнивающего стола 3, составляющей угол Т с плоскостью перпендикулярной 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 осям направляющих валиков 10. В плоскости, перпендикулярной 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 оптическую ось объектива, валики 7 и 10 установлены под углом G:
G=F

В конкретном варианте выполнения аэрофотоаппарата вышеупомянутые параметры имеют значения, приведенные в таблице.The aerial film is fed to the alignment table and leaves it tangentially to the elliptical-cylindrical surface of the alignment table 3, making an angle T with the plane perpendicular to the optical axis of the lens 1. The axes of the guide rollers 7 are located at the same angle on one side of the alignment table 3 and the axis of the rollers 10 on the other hand. The axis of the winding coil 5 is installed parallel to the axis of the guide roller 7, and the axis of the pulling roller 8 and the winding coil 11 parallel to the axes of the guide rollers 10. In the plane perpendicular to the optical axis of the lens 1, the axis of the

rollers

7 and 10 are installed at an angle P to the cylinder generatrix:
P = f

In the plane passing through the line of the middle of the slit and the optical axis of the lens, the

rollers

7 and 10 are installed at an angle G:
G = f

In a specific embodiment of the aerial camera, the above parameters have the meanings given in the table.

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%
Широкоугольный щелевой аэрофотоаппарат может быть выполнен таким образом, что изображение, формируемое шаровым объективом 1 на сферической фокальной поверхности, переносится на поверхность 2 приема изображения пучком 13 оптических волокон, торцы которых с одной стороны располагаются в форме эллиптическо-цилиндрической поверхности, а с другой стороны в форме плоской поверхности, сопряженной с плоской поверхностью приема изображения. В этом случае устройство для перемещения поверхности приема изображения может быть выполнено традиционным образом (фиг.6).The relative magnitude of the longitudinal component of the speed of the image on the focal surface of the lens on its optical axis is 4.5% greater than the same component on the edge of the exposure slit. As a result of compensation, the residual difference of these speeds is within 0.4%
A wide-angle slit aerial camera can be made in such a way that the image formed by the spherical lens 1 on a spherical focal surface is transferred to the image receiving surface 2 by a bundle 13 of optical fibers, the ends of which are on the one hand in the shape of an elliptical-cylindrical surface, and on the other hand, in the shape of a flat surface conjugated with a flat image receiving surface. In this case, the device for moving the image receiving surface can be performed in the traditional way (Fig.6).

Аэрофотоаппарат работает следующим образом. Aerial camera works as follows.

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 зоне экспонирующей 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, обусловленной скоростью движения носителя относительно Земли, осуществляя таким образом компенсацию сдвига изображения относительно аэрофотопленки 2. Экспонированная аэрофотопленка принимается наматывающей катушкой 11 с приводом 12. Unexposed aerial film 2 from the reeling coil 5 through the guide roller 7 is fed to the leveling table 3 tangentially to the elliptical-cylindrical surface of the table and bends around it along a helical line. In the area of the exposing slit 4, the photosensitive layer of aerial film 2 is aligned with the spherical focal surface of the lens 1. The pulling roller 8 stretches the aerial film at the speed of the image in the center of the slit, due to the speed of the carrier relative to the Earth, thereby compensating for the shift of the image relative to the aerial film 2. Exposed aerial film adopted by the winding coil 11 with the drive 12.

Claims

A wide-angle slit aero photographic apparatus comprising a spherical focal lens with a spherical focal surface, an image receiving surface, an exposure slit located in front of the image receiving surface, a device for moving the image receiving surface in the direction of image movement, wherein the image receiving surface is aligned with the focal surface of the lens along the midline of the slit, being an arc of a circle, characterized in that the image receiving surface is located on the leveling table, and having the shape of an elliptical cylinder, the semi-major axis of the base of which is parallel to the optical axis of the lens and equal to the focal length of the lens, and the generatrix is oriented relative to the direction of image movement, while the plane passing through the midline of the slit is perpendicular to the direction of image movement.