Устройство для юстировки оптической системы высокоскоростной камеры

 

Изобретение может использоваться в приборах, с помощью которых определяется фотографическая разрешающая способность высокоскоростных камер для фотографической регистрации быстропротекающих процессов , и позволяет повысить качество юстировки. В корпусе испытуемой высокоскоростной камеры 13 в плоскости апертурной диафрагмы 14 установлена съемная пластина 15, изображение которых переносится оптической системой и зеркальным многогранником в плоскость промежуточного изображения апертурной диафрагмы . При вращении зеркального многогранника изображение апертурной диафрагмы скользит по пластине 1 8 с центральной прорезью и с прямоугольными призмами на краях, осуществляя световой затвор. Со стороны гипотенузных граней размещены фотоприемники 19, сопряженные с прорезями окна пластины и выходами попарно соединенные с источниками питания импульсных ламп. В устройстве за объективом размещено наклонное полупрозрачное зеркало II, под углом к которому симметрично первой мире 2 установлена вторая мира 10с вторым устройством 5 подсветки, соединенным с вторым источником 21 питания. Светорассеивающая пластина может быть выполнена из молочного стекла, а первая мира - непрозрачной с прозрачными горизонтальной и вертикальной полосами. 3 з.п. ф-лы, 9 ил. (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (5в 4 G 03 В 43/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ/

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

С0

С0 фм1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3784141/24-10 (22) 30.08.84 (46) 28.02.86. Бюл. ¹ 8 (72) И.И.Кожухов (53) 528.74(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 224304,,кл. G 03 В 39/04, 1967.

Авторское свидетельство СССР

¹ 259406, кл. G 03 В 43/00, 1968. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЮСТИРОВКИ ОПТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ

КАМЕРЫ (57) Изобретение может использоваться в приборах, с помощью которых определяется фотографическая разрешающая способность высокоскоростных камер для фотографической регистрации быстропротекающих процессов, и позволяет повысить качество юстировки, В корпусе испытуемой высокоскоростной камеры 13 в плоскости апертурной диафрагмы 14 установлена съемная пластина 15, изображение которых переносится оптической системой и зеркальным многогранником в плоскость промежуточного изображения апертурной диафрагмы. При вращении зеркального многогранника изображение апертурной диафрагмы скользит по пластине 18 с центральной прорезью и с прямоугольными призмами на краях, осуществляя световой затвор. Со стороны гипотенузных граней размещены фотоприемники 19, сопряженные с прорезями окна пластины и выходами попарно соединенные с источниками питания импульсных ламп.

В устройстве за объективом размещено наклонное полупрозрачное зеркало 11, под углом к которому симметрично первой мире 2 установлена вторая мира 10 с вторым устройством 5 подсветки, соединенным с вторым источником 21 питания. Светорассеивающая пластина может быть выполнена из молочного стекла, а первая мира — непрозрачной с прозрачными горизонтальной и вертикальной полосами. 3 з.п. ф-лы, 9 ил.

1215080

Изобретение относится к оптикомеханической промышленности, в частности к приборам, с помощью которых определяется фотографическая разрешающая способность высокоскоростных камер для фотографи-. ческой регистрации быстропротекающих процессов.

Цель изобретения — повышение качества юстировки.

На фиг. 1 показана принципиальная оптическая схема устройства для юстировки оптической системы высокоскоростной камеры с промежуточным изображением апертурной диафрагмы, на фиг. 2 — пример выполнения миры для определения фотографической разрешающей способности высокоскоростной камеры; на фиг. 3 — пример выполнения второй, дополнительной, миры, оптически сопряженной с мирой, показанной на фиг. 2, на фиг. 4— пример выполнения съемной пластины с окном и прорезями за границами окна; на фиг. 5 — пример выполнения пластины с фотоприемниками, устанавливаемой в плоскости промежуточного изображения апертурной диафрагмы испытуемой камеры; на фиг. 6 — разрез А-А на фиг. 5; на фиг. 7 — разрез Б-Б на фиг. б, на фиг. 8 — изображение, образующееся в кажцом кадре на фотопленке при определении фотографической разрешающей способности высокоскоростной камеры, на фиг. 9образование полос переналожения и принцип измерения остаточного сдвига изображения по смещению полос переналожения.

Устройство для юстировки оптической системы высокоскоростной камеры с промежуточным изображением апертурной диафрагмы содержит объектив

1, в фокальной плоскости которого установлена мира 2, импульсный источник света 3, между мирой 2 и импульсным источником света 3 установлено молочное стекло 4, дополнительный импульсный источник света

5, между импульсным источником света 5 и мирой 2 расположено молочное стекло 6, источник постоянного света 7. Импульсные источники света

3, 5 установлены по обе стороны от источника постоянного света 7 и изолированы друг от друга и от источника постоянного света 7 светонепроницаемым кожухом 8 с перегород5

55 ками 9, устройство содержит вторую миру 10, которая расположена под углом к мире 2 и оптически сопряжена с мирой 2 через полупрозрачное зеркало 11. Между второй мирой 10 и импульсным источником света 5 расположено молочное стекло 12. Испытуемая высокоскоростная камера 13 установлена перед объективом 1 устройства. В плоскости апертурной диафрагмы 14 камеры 13 установлена съемная пластина 15 с окном 16 и прорезями 17, за границами окна 16, причем прорези 17 сделаны в направлении, перпендикулярном остаточному сдвигу изображения, а ширина окна 16 равна ширине апертурной диафрагмы камеры в направлении остаточного сдвига изображения. В плоскости промежуточного изображения апертурной диафрагмы камеры 13 установлены пластины 18 с фотоприемниками

19, которые через оптическую систему камеры 13 и призмы 20 сопряжены с пластиной 15. Фотоприемники

19 через блоки запуска 21 соединены с импульсными источниками света 3,5.

Мира 2 выполнена непрозрачной с прозрачными вертикальной 22 и горизонтальной 23 полосами, которые делят миру на четыре попарно симметричные относительно вертикальной полосы

22 сектора с набором прозрачных штрихов 24 в одной половине миры, причем расстояние между штрицами соответствует разрешающей способности камеры в статике, в другой половине миры с прозрачными, расположенными под углом к горизонтали (вертикали) полосами 25 с шагом, превышающим разрешающую способность испытуемой высокоскоростной камеры. Вертикальная полоса 22 .миры 2 параллельна направлению остаточного сдвига изображения в испытуемой высокоскоростной камере 13, а полоса 23 перпендикулярна этому направлению.

Вторая мира 10 разделена горизонтальной по отношению к направлению остаточного сдвига изображения в испытуемой высокоскоростной камере

13 прозрачной полосой 26 на две половины, одна из которых непрозрачна, а другая выполнена с горизонтальными прозрачными полосами 27 с шаroM, превышающим разрешающую способность испытуемой камеры 13..

Полоса 26 миры 10 и полоса 23 миры 2 параллельны и сопряжены оп1215080 4 тически посредством зеркала 11 (на фиг. 1 устройство развернуто отно— сительно оптической оси объектива

1 на 90 для наглядности).

Между призмами 20 и фотоприемниками 19 установлены подвижные пластины 28 с прорезями 29. Пластины

28 имеют возможность перемещаться в направлении смещения изображения апертурной диафрагмы.

Ширина светового окна пластины

18 равна ширине изображения светового окна 16 съемной пластины 15.

Кожух 8 с перегородками 9 и проре зью 30 охватывает источники света

3, 5, 7 и миры 2, 10, причем прорезь 30 в кожухе 8 состыкована с вертикальной прозрачной полосой 22 на мире 2.

Устройство работает следующим образом.

Испытуемую высокоскоростную камеру 13 устанавливают перед устройством. В корпусе камеры в плоскости апертурной диафрагмы устанавливают съемную пластину 15, а в плоскости промежуточного изображения апертурной диафрагмы устанавливают пластину 18 с фотоприемниками (фотодиодами) 19. Изображение апертурной диафрагмы 14 и съемной пластины 15 переносится оптической системой камеры и зеркальным многогранником в плоскость промежуточного изображения апертурной диафрагмы, в которой установлена пластина

18. При вращении зеркального многогранника камеры изображение апертурной диафрагмы 14 камеры 13 скользит по пластине 18, осуществляя световой затвор. При совпадении изображения окна апертурной диафрагмы

14 с окном в пластине 18 происходит экспозиция изображения объекта съемки на пленке в камере 13. Предварительно устройство настраивается на измерение остаточного сдвига изображения относительно пленки.

Для этого подвижкой пластины 28 вдоль направления смещения изображения апертурной диафрагмы добиваются того, чтобы изображение одной из прорезей 17 окна 16 совместилось бы со щелевидной прорезью 29 пластины

28 в момент начала перемещения изображения окна 16 съемной пластины

15 по окну в пластине 18 при вращении многогранника камеры. Подвижкой второй пластины 28 вдоль направле5

55 ния смещения изображения апертурной диафрагмы добиваются совмещения второй прорези 17 окна 16 с прорезью 29 пластины 28 в момент окончания перемещения изображения окна 16 в пластине 15 по окну в пластине

18. Включают питание импульсных источников света 5, 3 и источника постоянного света 7. Заряжают камеру

13 пленкой и приводят во вращение зеркальный многогранник и барабан с пленкой. Источник постоянного света 7 через прорезь 30 освещает вертикальную прозрачную полосу 22 миры 2. При этом с помощью объектива 1 освещается равномерно съемная пластина 15. При вращении зеркального многогранника камеры 13 изображение съемной пластины 15 скользит по пластине 18. В начале экспозиции одного кадра произойдет совпадение изображения прорези 17 съемной пластины 15 со щелевидной прорезью 29 в пластине 28 (после отражения от призмы 20) и свет попадет на фотодиод 19. Сигнал от фотодиода 19 пойдет на один из блоков запуска 21 и произойдет срабатывание одного из импульсных источников света 3 или 5, в начале экспозиции одного кадра срабатывает импульсный источник света 5.

Тогда осветится половина миры 2 и вторая мира 10. Их изображение образуется на пленке испытуемой камеры. В конце времени экспонирования этого же кадра изображения другой прорези 17 пластины 15 совпадет со щелевидной прорезью второй пластины 28 и свет после отражения от призмы 20 попацет на второй фотодиод 19. Сигнал с этого фотодиода пойдет на второй блок запуска 21 и сработает импульсный источник света 3, освещая вторую половину миры 2. В кадре камеры образуется картина, представленная на фиг. 8. По наборам прозрачных штрихов в верхней части картины, идущих под разными углами и с разным шагом, определяют статическую разрешающую способность высокоскоростной камеры. В нижней части изображения наблюдается муаровая картина с полосами переналожения, которая образуется при наложении двух групп параллельных полос, угол

2с между которыми в данном случае равен 10 . При наличии остаточного

1215080

»

С

T t2

1» — t2

Откуда T=

Приним и что С= полу(б) 25 о

При М, =5 получим

T= =2 3

0 2

2sin—

2 (7а) 45

t, sin(P У)

1 вГп и (2) (в) сдвига изображения в испытуемой высокоскоростной камере 13 за время экспозиции одного кадра произойдет сдвиг изображений каждой половины миры 2 относительно друг друга вдоль полосы 22. Ввиду этого сдвига расстояния полос переналожения 1< и 1 от вертикальной полосы, являющейся изображением полосы 22 миры 2, будет разное. В отсутствие сдвига 1» =1 . Одновременно срабатывание импульсных источников равносильно отсутствию сдвига изображения одной половины миры относительно другой. По разности между величинами 1„ и 1 определяют величину сдвига изображения относительно пленки и его направлению.Длительность импульса источника света в несколько десятков раз меньше вре мени экспозиции каждого кадра, поэтому на определенную таким образом статическую фотографическую разрешающую способность высокоскоростной камеры не оказывают влияния ошибки динамики, в частности, остаточный сдвиг изображения относительно пленки. Полученные после измерения величина статической фотографической разрешающей способности, а также величина и направление остаточного сдвига используются для дополнительной юстировки с целью повышения разрешающей способности.

Рассмотрим подробно вопрос о смещении полос переналожения, или комбинационных полос. Пусть имеется группа параллельных горизонтальных полос с шагом 1» (фиг. 9).

На эту группу накладывается вторая группа параллельных полос с шагом

t и под углом и к первой группе, В этом случае образуются комбинационные (темные и светлые) полосы с шагом Т. Найдем величину этого шага. Проведем через точку 0 вспомогательную прямую КК (фиг. 9).

Обозначим углы от этой прямой к параллельным прямым и комбинационным полосам через t3, и ю . Тогда из треугольников МОР и ИОВ будем иметь т

sin(- I|) sin(P- ы) Из треугольников BON u AON будем иметь

Обозначим сторону АВ треугольника ВОА через С, тогда по теореме синусов будем иметь:

sin(g -ю) sin((— и)

Из выражений (2) и (4) будем иметь

В данном случае параллельные линии нанесены с одинаковым шагом, т.е. т,» =t =t. Причем » выбирается таким, чтобы на пленке его величина была значительно больше разрешающей способности высокоскоростной камеры, экспериментально установлено, что в 3-5 раз. При разрешающей способности камеры 20 мин/мм в конкретном случае 1 выбрано равным

0,2 мм. Тогда из (6) будем иметь

T — (7) »Д(-сов ю1 2 я п—

40 2

Т. е. при размерах кадра 7, 5 1 0,5 мм на каждой половине кадра всегда будет по 2 комбинационных полосы (BPOJIb PPIHHHOH CTOPOHbl).

Обозначим и -сдвиг наклонных линий в вертикальном направлении, а смещение комбинационных полос от этого сдвига в горизонтальном направлении — 3 . Тогда имеем зависимость

1215080 (7а) и (9) 2

2 3

50

Для данного случая, при g =5 о, имеем и =0,087 8 мм (9) При сдвиге комбинационной полосы заведомо меньше, чем половина периода комбинационных полос, можно надежно определить как величину сдвига изображения, так и его направление. Так, при сдвиге наклонных линий (с шагом t ) вверх (фиг. 9) комбинационные йолосы сместятся влево, при сдвиге вниз— вправо. Предельный сдвиг наклонных линий в этом случае будет согласно

Если заранее неизвестна ориентировочная величина сдвига, т ° е. больше он или:меньше 0,1 мм, то определить величину сдвига и его направление затруднительно. В этом случае используются группы линий 31 и 32 1 ôèã. 8). При наличии остаточного сдвига произойдет и относительный сдвиг линий 32 относительно 31. Если он меньше 0,1 мм, то обнаружить его по этим линиям невозможно, поскольку он находится на пределе разрешения и его определяют по смещению комбинационных полос по формуле (9), если сдвиг заметен, то его измеряют непосредственно по сдвигу 32 относительно 31.

Преобразуем выражение (9) для практического использования.

Так как при отсутствии остаточного сдвига расстояния 1 и 1 от

2 комбинационной полосы до вертикальной разделительной линий будут равны, то сдвиг S можно определить как 3 =1,-1,, отсюда окончательно сдвиг определится

6 =0,087 (1 -1 <), (10)

Расстояния 1 < и lz с достаточной вероятностью можно измерять с точностью 0,1-0,15 мм, тогда остаточный сдвиг в высокоскоростной камере можно оценить по формуле (10) с точностью 0,01 мм. Зная величину остаточного сдвига с такой точностью, можно юстировкой добиться, l0

40 что остаточный сдвиг не будет оказывать практического влияния на фотографическую разрешающую способностью высокоскоростной камеры.

Формула изобретения

1. Устройство для юстировки оптической системы высокоскоростной камеры преимущественно с промежуточным изображением апертурной диафрагмы, содержащее объектив с первой мирой, размещенной в его фокальной плоскости, sa которой установлена светорассеивающая пластина и импульсный источник света, подключенный к первому источнику питания, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества юстировки, в устройстве за объективом размещено наклонное полупрозрачное зеркало, вторая мира с вторым устройством подсветки в виде импульсной лампы, соединенной с вторым источником питания, в высокоскоростной камере в плоскости промежуточной апертурной диафрагмы установлена пластина, выполненная с окном и прорезями за пределами окна, в плоскости изображения промежуточной апертурной диафрагмы установлена пластина с центральной прорезью, на которой по краям прорези установлены две прямоугольные призмы, обращенные одна к другой катетными гранями, а со стороны гипотенузных граней размещены фотоприемники, сопряженные через оптическую систему с прорезями окна пластины, установленной в плоскости промежуточной апертурной диафрагмы, выходы фотоприемников попарно соединены с источниками питания.

2. Устройство по и . 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что светорассеивающая пластина выполнена из молочного стекла.

3. Устройство по п. 1 о т л ич а ю щ е е с я тем, что, с целью расширения функциональной возможности за счет обеспечения возможности определения разрешающей способности камеры, за центральной частью первой миры расположен источник постоянной засветки миры.

4. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что первая

1215080 фцг. 5 мира выполнена непрозрачной с про— зрачными горизонтальной и вертикальной полосами, образующими на ней четыре равных. квадранта, верхние из которых выполнены с набором локальных прозрачных штрихов, а нижние — в виде наклонных полос, причем левая половина миры имеет изображение, зеркальное по отношению к правой, а вторая мира, размещенная в ходе луча наклонного зеркала, также выполнена непрозрачной с прозрачной полосой, совпадающей с горизонтальной ее осью, а нижняя половина — с горизонтальными прозрачными штрихами.

1215080

Составитель С.Соколов

Техред А Бабинец

Редактор О.Колесникова

Корректор С.Черни

Заказ 906/55

Тираж 437 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4