SU1464131A1 - Высокоскоростна камера - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к оптико- механической промьшшенности, повышает качество и увеличивает объем регистрируемой информации приборов дл  фоторегистрации быстропротекакицих процессов. Оптический ускоритель в высокоскоростной камере состоит из

Description

1

Изобретение относитс  к оптико- механической промышленности, конкретно к приборам дл  фотографической регистрации быстропротекающих процессов .

Цель изобретени  - повьшение качества и увеличение объема регистрируемой информации.

На 1 представлена принципиальна  оптическа  схема высокоскоро- стной камеры при однор дном расположении кадров; на фиг. 2 - то же, при двухр дном расположении кадров; на фиг. 3 - вид А на фиг.2; на фиг. 4 - сечение В-Б на фиг. 3; на . фиг. 5 - сечение В-Внафиг.3; - .фиг.6 - расположение кадров на плвнке

.при двухр дном расположении кадров. 1 1 .

Высокоскоростна  камера содержит апертурнуто диафрагму 1, входной объектив 2, полевую диафрагму 3, коллектив 4, дополнительный объектив 5, первый отражатель - развертывающее зеркало 6 ускорител . По ходу пучка лучей, отраженных от развертывающего зеркала 6, установлены зеркала 7 в виде кругового венца в пределах рабочего угла камеры (фиг, 1).

Зеркала 7 представл ют собой второй отражатель ускорител . Отражающие поверхности зеркал 7 касательны к ге окружности с радиусом d, и центром на оси вращени  , развертывающего зеркала 6 и наклонены к плоское- ти, перпендикул рной к оси вращени 

зеркала 6, на углыс(5° (фиг.4). Окружность, к которой касательны зеркала 7, лежит в плоскости, содержащей оптическую ось входного объектива 2, причем эта плоскость перпендикул рна оси вращени  0 О .j зеркала 6. Сбоку от дополнительного объектива 5 установлено зеркало 8, которое  вл етс  третьим отражателем ускорител . Отражающа  плоскость зеркала 8 направлена в сторону развертывающего зеркала 6 и расположена под углом о(5° к плоскости, перпендикул рной оси вращени  этого зеркала. Кроме того, отражающа  плоскость зерка- ла 8 перпендикул рна плоскости, содержащей оптическую ось объектива 5 и ось вращени  О.,0 зеркала 6, и находитс  на рассто нии d от оси вращени  г зеркала 6 (фиг. 5). Зеркала 6 и 8 и любое из зеркал 7 составл ют отдельный оптический ускоритель из трех зеркал с трехкратньм отраже .- нием от вращающегос  зеркала 6.

Оптический луч после каждого уско- р ител  разворачиваетс  в плоскости, перпендикул рной оси вращени  зеркала 6 и смещенной относительно плоскости, содержащей оптическую ось входного объектива 2. По ходу луча, отраженного от зеркала 6, установлен кронштейн 9, на котором закреплены объективы 10. Коммутирующие объективы 10 установлены на сегментных вкладышах 11 группами по п ть штук.

На кронштейне 9 может быть расположено п ть таких групп (фиг. 3). Оптические оси ,коммутирующих объективов 10, вход щих в каждую группу, сход тс  в соответствующих точках С - С ,

метрично кронщтейну 9 установлен крон штейн 15, на котором установлены сегментные вкладыши 16 с коммутирующими объективами 17, Вкладыши 16 аналогичны вкладышам 11, но центры кривизны посадочных поверхностей этих вкладышей под объективы 17 расположены в плоскости, смещенной относительно плоскости расположени  центров кривизны дл  вкладьш1ей 11, т.е. на ос х симметрии, проход щих через точки касани  зеркал 14 окружности радиуса d,, т.е. точки а, и через ось враще (1)

также расположено 25 штук объекти- вов 10. Таким образом, общее число кадров в высокоскоростной камере составл ет 50, причем кадры стро тс  на

расположенных на ос х симметрии, проход щих через середину дуги каждой группы коммутирующих объективов, т.е. точки а, через точки касани  ю зеркал 7 окружности радиуса d,, т.е. точки а-, и через ось вращени  зеркала 6. Рассто ние от оси до каждой из точек С, - С, т.е. радиус R окружности, на которой распо- is ни  0,0 зеркала Ь. На кронштейне 15 ложены данные точки, определ етс  из выражени 

,2,

где d - радиус окртаности, касатель-2о фотоматериале 12 в два р да.

но к которой расположены .Высокоскоростна  камера работает зеркала 7 и 14;следующим образом.

;d - рассто ние от оси вращени  Пучок лучей от объекта съемки про- 0,0 г зеркала 6 до зеркала 8. ходит апертурную диафрагму 1 и вход-- В точках GI - Cj сход тс  оптичес-25 „ой объектив 2 (фиг. 1). Входной объ- кие оси коммутирующих о бъективов .10, ектив 2 строит изображение объекта и в этих точках С - С5 расположены оси цилиндрических поверхностей сегментных вкладьш1ей 11 радиусом R, на которые устанавливаютс  коммути рующие объективы 10. Общее количество коммутирующих объективов 10 дл  п ти групп составл ет 25 штук. Изображение объективами 10 строитс  на фотоматериале 12 (фиг. 3), закреплен- ки 1. После объектива 5 пучок лучей ном в фильмовом канале (не показан). падает на развертывающее зеркало 6.

Более предпочтительным  вл етс  выполнение высокоскоростной камеры при двухр дном расположении кадров на фотоматериале. В этом случае симмет- 40 Направление отраженного пучка, а сле- рично оптической оси входного объек- довательно, и участие зеркал 7 и 14 .

в работе схемы завис т от положени  развертывающего зеркала 6, которое имеет одну отражающую плоскость. 45 Съемка происходит только тогда, когда отраженные от плоскости этого зерг кала 6 лучи попадают на круговой венец, состо щий из зеркал 7 или 14, т.е. только тогда, когда отраженные

50

съемки I в плоскости полевой диафрагмы 3. Это изображение  вл етс  первым промежуточным изображением объек- 30 та съемки в высокоскоростной камере. Далее оно проходит через коллектив 4 и попадает на дополнительный объектив 5, который служит дл  построени  второго промежуточного объекта съем-

Отразившись от зеркала 6, пучок лучей попадает на одно из зеркал 7 или на одно из зеркал 14 (фиг. 2).

тива 2 дополнительно установлено одиночное зеркало 13, симметричное зеркалу 8 ускорител  (фиг. 2). Между зеркалами 7 установлены аналогичные зеркала 14, которые также как и зеркала 7 касательны окружности радиуса d и.наклонены к плоскости развертки выход щего из ускорител  на тот же угол, но в противоположную относительно нормали к этой плоскости сторону , чем наклонены зеркала 7. Таким образом, все зеркала венца касательны к окружности радиуса d.|, расположены под равными углами к плоскости развертки выход щего из ускорител  луча, но с разным знаком отклонени  от- нормали к этой плоскости дл  со- сещих зеркал 7 или 14 (фиг. 4). Симот зеркала лучи наход тс  в рабочем угле камеры.

После отражени  пучка от любого из зеркал ,7 или 14 венца пучок света снова падает на развертывающее зер- 55 капо 6. Если пучок лучей падает на зеркала 7, то после второго отражени  от зеркала 6 он попадает на зеркало 8. Если пучок лучей падает на зер- . кала 14, то после второго отражени 

метрично кронщтейну 9 установлен кронштейн 15, на котором установлены сегментные вкладыши 16 с коммутирующими объективами 17, Вкладыши 16 аналогичны вкладышам 11, но центры кривизны посадочных поверхностей этих вкладышей под объективы 17 расположены в плоскости, смещенной относительно плоскости расположени  центров кривизны дл  вкладьш1ей 11, т.е. на ос х симметрии, проход щих через точки касани  зеркал 14 окружности радиуса d,, т.е. точки а, и через ось вращени  0,0 зеркала Ь. На кронштейне 15

также расположено 25 штук объекти- вов 10. Таким образом, общее число кадров в высокоскоростной камере составл ет 50, причем кадры стро тс  на

ни  0,0 зеркала Ь. На кронштейне 15

фотоматериале 12 в два р да.

Пучок лучей от объекта съемки про- ходит апертурную диафрагму 1 и вход-- „ой объектив 2 (фиг. 1). Входной объ- ектив 2 строит изображение объекта ки 1. После объектива 5 пучок лучей падает на развертывающее зеркало 6.

съемки I в плоскости полевой диафрагмы 3. Это изображение  вл етс  первым промежуточным изображением объек- та съемки в высокоскоростной камере. Далее оно проходит через коллектив 4 и попадает на дополнительный объектив 5, который служит дл  построени  второго промежуточного объекта съем- ,

Направление отраженного пучка, а сле довательно, и участие зеркал 7 и 14

Отразившись от зеркала 6, пучок лучей попадает на одно из зеркал 7 или на одно из зеркал 14 (фиг. 2).

50

от зеркала лучи наход тс  в рабочем угле камеры.

После отражени  пучка от любого из зеркал ,7 или 14 венца пучок света снова падает на развертывающее зер- 55 капо 6. Если пучок лучей падает на зеркала 7, то после второго отражени  от зеркала 6 он попадает на зеркало 8. Если пучок лучей падает на зер- . кала 14, то после второго отражени 

51

он попадает на зеркало 13. Таким образом , после второго отражени  от развертывающего зеркала 6 лучи попеременно попадают на зеркало 8 или 13 и идут по двум направлени м соответ- стБенно.

Ход лучей по одному из направлени осуществл етс  следующим образом. После второго отражени  от разверты- вающего зеркала 6 лучи попадают на зеркало 8, Отразившись от зеркала 8, пучок лучей снова попадает на развертывающее зеркало 6 и направл етс  на коммутирующие объективы 10, установлен ные на кронштейне 9 через сегментные вкладыши 11. Таким образом осуществ- л етс  трехкратное отражение пучков лучей от развертывающего зеркала 6, что приводит к соотношению угла по- BojJOTa развертывающего зеркала 6 и угла отклонени  луча после последнег отражени , выражающемус-  в виде ., , .(2)

где ЛССд - приращение угла отклонени  луча после последнего отражени ;

(п приращение угла поворота развертывающего зеркала,

Следовательно углова  скорость перемещени  луча при трехкратном отражении от развертывающего зеркала 6 в 3 раза больше угловой скорости луча при однократном отражении. Образуетс  таким образом оптический ускоритель с двум  неподвижными зеркалами 7 и-В и одним вращающимс  зеркалом 6. При вращении зеркала 6. пучок перемещаетс  по одному из зеркал 7, а затем по зеркалу 6, по зеркалу 8 и, наконец, снова по отражающей поверхности зеркала 6. После последнего отражени  пучок смещен вдол плоскости зеркала 6 и повернут на угол 6ucfp. Такое движение пучка равносильно его повороту на угол бЛи р вокруг точки Ср,, котора  расположена в точке пересечени  пр мой линии, проход щей через середину а зеркала 7 и ось вращени  ,; развертываюп е- го зеркала 6, с дугой окружности радиуса R, определ емого из выражени  (1) .

Объектив 5 строит второе промежуточное изображение объект-а съемки в

точке 1/1. Положение точки Ii выбрано- так, что сопр женное ему изображе- :ние 1, которое строитс  зеркалами 8 и 6, расположено в точке С п. Так как

g 5 0

5

0

5

0

0

5

316

выход щий после трехкратного отражени  пучок вращаетс  вокруг.точки С, то изображение l объекта съемки также поворачиваетс  вокруг точки С, но без смещени . Коммутирующие объективы 10 установлены на кронштейн 9 с радиусом К через сегментные вкладыши 11. Ось цилиндрической поверхности с радиусом К 2 вкладышей 11 проходит через точку С. Эта цилиндрическа  поверхность с радиусом К 2  вл етс  посадочной дл  группы из п ти коммутирующих -объективов 10, которые устанавливаютс  на одном сегментном вкладыше 11. Оптические оси объективов 10 пересекаютс  в точке С,, а так как их фокусы равны и выбраны так, что изображение из С передаетс  на светочувствительный материал, то все п ть коммутирующих объективов 10 стро т изображение на пленке 12 с одинаковым увеличением. На коммутирующих объективах 10 и 17 с помощью коллектива 4, объектива 5, после отражени  от зеркал 7 или 14, 8 или 13 и трехкратного отражени  от развертывающего зеркала 6 строитс  изображение апертурной диафрагмы 1. Дри вращении развертывающего зерка- ла 6 и-зображение апертурной диафрагмы 1 скользит по коммутирующим объективам 10 и 17, осуществл   св.етовой затвор при прохождении апертурной диафрагмы 1 светового размера каждого объектива.

Работа оптической схемы высокоскоростной камеры во всем рабочем угле . развертывающего зеркала 6 происходит следующим образом.

Съемка объекта камерой начинаетс  в тот момент, когда отражающа  плоскость развертывающего зеркала 6 приходит в процессе вращени  в положение, ,при котором отраженный от нее пучок лучей попадает на первое зеркало из кругового венца. В данном случае это одно из зеркал 14 (фиг.2). После отражени  от зеркала 14 пучок возвра-. щаетс  к зеркалу 6, затем идет к зеркалу 13, затем снова направл етс  к зеркалу 6 и уже потом попадает на первый коммутирующий объектив 17, закрепленный на сегментном вкладыше 16, который в свою очередь установлен на кронштейне 15. Второе промежуточное изображение объекта съемки 1 объективами 2 и 5 строитс  в точке С лево- 1го канала камеры, через которую про114

ходит ось цилиндрической поверхности первого дугообразного вкладыша 16 с радиусом 1(2 . При совмещении изображени  апертурной диафрагмы 1 с первым коммутирующим объективом 17 этот объектив проектирует изображение i. на светочувствительный материал 12. При дальнейшем повороте развертывающего зеркала 6 изображение апертурной диафрагмы 1 проходит все остальные четыре объектива 17 из п ти, закрепленных на первом вкладыше 16, и строит п ть первых кадров на пленке 12.

Во врем  экспонировани  кадров пу- чок лучей перемещаетс  по,зеркалам 14 и 13 и по зеркалу 6 вдоль их отражающих поверхностей. Габариты зеркал выбирают таким образом, что сразу после экспонировани  п того кадра пучок лучей после отражени  от зеркала 13 уже не попадает на зеркало 6 дл  третьего отражени  и, следовательно, экспонирование объекта съемки после этого прекращаетс . Это экспонирова- ние возобновл етс  после того, как отражающа  поверхность развертывающего зеркала 6, вращающегос  непрерывно , приходит в такое положение, что пучок лучей, отраженный от этого зеркала, попадает на зеркало 7, рас- , положенное на круговом венце после зеркала 14. Пучок отражаетс  от зеркала 7, попадает на зеркало 6, затем попадает на зеркало 8, от которого снова попадает на зеркало 6 дл  третьего отражени . Отразившись третий раз от зеркала 6, пучок попадает на первый коммутирующий объектив 10, расположенный на кронштейне 9, через вкладыши 11. Изображение 1 объективами 2 и 5 строитс  в точке С правого канала. С помощью коллектива 4 и объектива 5 изображение апертурной диафрагмы 1 переноситс  на коммути- рующие объективы 10. В точке С правого канала расположена ось цилиндрической поверхности радиуса R первого сегментного вкладьш1а 11.

При движении изображени  апертур- ной диафрагмы 1 по коммутирующим объективам 10 происходит экспонирование следующих п ти кадров, но уже в другом канале, а следовательно, и в другом р ду на пленке 12. При завершении экспонировани  п того кадра пучок лучей сходит с зеркала 6 и третьего отражени  от. этого зеркала не происходит , а следовательно,прекращаетс 

0 5 о

5

0

318

и экспонирование объекта съемки. Оно снова возобновл етс  при попадании пучка лучей, отраженного от зеркала 6, на следующее зеркало 14, расположенное на круговом зеркальном венце.

Claims (2)

1. Высокоскоростна  камера, содер-, жаща  расположенные по ходу луча ВХОД-НОЙ объектив, коллектив, промежуточный объектив, оптический ускоритель , выполненный в виде трех отражателей , первый и третий из которых выполнены в виде зеркала, а также блок коммутирующих объективов, размещенных на дуге окружности, центральный угол которой образует рабочий угол камеры, и фильмовый канал, о т- личающа с  тем, что, с целью повьш1ени  качества и увеличени  объема регистрируемой информации, первое зеркало оптического ускорител  установлено с возможностью поворота вокруг оси, перпендикул рной плос- ,-кости расположени  фильмового канала, второй отражатель выполнен в виде

9 ,V+

группы зеркал, расположенных на дуге окружности, центр которой совпадает с .осью поворота первого зеркала, при этом центральный угол дуги равен рабочему углу камеры, а третье зеркало опт1 ческого ускорител  установлено перпендикул рно плоскости, в которой расположены оптическа  ось входного объектива и ось поворота первого sepкала , причем третье зеркало -и группа зеркал второго отражател  установлены под одинаковыми углами к плоскости , перпендикул рной оси- поворота первого зеркала, при этом коммути- рующие объективы размещены группами на соответствующих дугах окружностей центр каждой из которых расположен в точке пересечени  пр мой, проход щей через центр этой дуги и ось поворота первого зеркала, с дугой окружности с центром на оси поворота первого зеркала и радиусом R, равньп.

,+|d

где d - радиус окружности, на дуге

которой расположены зеркала зо - второго отражател ;

5 о

5

о

31 .10

d - рассто ние от третьего зеркала до оси поворота первого зеркала,

причем кажда  группа коммутирующих объективов оптически сопр жена через первое и третье зеркала с соответствующим зеркалом второго отражател .

2. Камера по п. 1, отличающа с  тем, что она снабжена до- полнительными зеркалами и дополнительным блоком коммутирующих объективов , идентичных основному, причем первое дополнительное зеркало установлено симметрично третьему зеркалу оптического ускорител  относительно оптической оси входного объектива, а каждое из остальных дополнительных зеркал расположено между смежными зеркалами второго отражател  на их дуге окружности и симметрично им относительно оптической оси входного объектива, при этом кажда  группа коммутирующих объективов дополнительного блока оптически сопр жена с соответствующим дополнительным зеркалом, расположенным между смежными зеркалами второго отражател  через первое дополнительное зеркало, и первое зеркало оптического ускорител .

.2.

12

фигЛ