Высокоскоростная камера

 

Изобретение относится к оптикомеханической промьшшенности, повышает качество и увеличивает объем регистрируемой информации приборов для фоторегистрации быстропротекакицих процессов. Оптический ускоритель в высокоскоростной камере состоит из

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„, 1464131

А1 (51)4 G 03 В 39/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н Д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Фиг.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4281214/24-10 (22) 13.07.87 (46) 07..03.89. Бюл. № 9 (72) И.И.Кожухов (53) 778.584.83(088.8) (56) Патент Великобритании № 973123, кл. G 2 Р, опублик. 1964.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1076864, кл. G 03 3 39/02, 1982. (54) ВЫСОКОСКОРОСТНАЯ КАИЕРА (57) Изобретение относится к оптико.механической промышленности, повышает качество и увеличивает объем реги" стрируемой информации приборов для фоторегистрации быстропротекающих процессов. Оптический ускоритель в высокоскоростной камере состоит иэ

146 двух зеркал 6 и 8 и размещенной между ними группы зеркал 7. в виде кругового венца в пределах рабочего угла камеры, установленного на дуге окружности с центром на оси вращения

010 зеркала 6 ускорителя. Углы наклона зеркал 7 и зеркала 8 к плоскости, перпендикулярной оси вращения .0,0 зеркала 6, одинаковы. Каждое зеркало 7 оптически сопряжено через зеркала 6 и 8 с соответствующей группвй коммутирующих объективов 10.

Входной объектив 2 строит изображение объекта съемки 1 в плоскости полевой диафрагмы 3 далее лучи от объ4131 екта попадают на объектив 5 и затем через развертывающее зеркало 6 — на зеркало 7, после чего, отразившись снова от зеркала 6, лучи через зеркало 8 ускорителя попадают на одну из групп коммутирующих объективов 10, которые строят изображение в фильмовом канале 12. В ускорителе б — 8 при этом осуществляется трехкратное отражение пучков лучей от зеркала 6.

Возможно также выполнение камеры с двумя блоками коммутирующих объективов 10 ° С этой целью в камеру вводятся дополнительные зеркала. 1 з,п. ф-лы, б ил.

Изобретение относится к оптикомеханической промышленности, конкретно к приборам для фотографической регистрации быстропротекающих процессов.

Цель изобретения — повышение качества и увеличение объема регистрируемой информации.

На фиг 1 представлена принципиальная оптическая схема высокоскоростной камеры при однорядном расположении кадров; на фиг. 2 — то же, при двухрядном расположении кадров;

\ на фиг. 3 — вид А на фиг.2; на фиг. 4 — сечение Ь -Б на фиг. 3; на фиг. 5 — сечение В-В на фиг. 3; . .фиг.б — расположение кадров на пленке при двухрядном расположении кадров.

Высокоскоростная камера содержит апертурную диафрагму 1, входной объектив 2, полевую диафрагму 3, коллектив 4, дополнительный объектив 5, первый отражатель — развертывающее зеркало 6 ускорителя. 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 представляют собой второй отражатель ускорителя. Отражающие поверхности зеркал 7 касательны к дуге окружности с радиусом Й„ и центром на оси вращения 0,0 развертывающего зеркала 6 и наклонены к плоскости, перпендикулярной к оси вращения

0102 зеркала 6, на углы (=5 (Фиг.4).

Окружность, к которой касательны зеркала 7, лежит в плоскости, содержащей оптическую ось входного объектива 2, причем эта плоскость перпендикулярна оси вращения 0,0 зеркала 6.

Сбоку от дополнительного объектива 5 установлено зеркало 8, которое является третьим отражателем ускорителя.

Отражающая плоскость зеркала 8 направлена в сторону развертывающего зеркала 6 и расположена под углом с(=5 к плоскости, перпендикулярной оси вращения 0,0 этого зеркала. Кроме того, отражающая плоскость зеркала 8 перпендикулярна плоскости, содержащей оптическую ось объектива 5 и ось вращения 0„0 зеркала 6, и находится на расстоянии Й от оси вращения 0„0 зеркала 6 (фиг. 5). Зеркала 6 и 8 и любое из зеркал 7 составляют отдельный оптический ускоритель из трех зеркал с трехкратным отраже— нием от вращающегося зеркала 6, Оптический луч после каждого ускорителя разворачивается в плоскости, перпендикулярной оси вращения 0„0 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 вкладьппах 11 группами по пять штук.

45

3 146

На кронштейне 9 может быть расположено пять таких групп (фиг, 3). Оптические оси,коммутирующих объективов

10, входящих в каждую группу, сходятся в соответствующих точках С вЂ” С у Э расположенных на осях симметрии, проходящих через середину дуги каждой

I группы коммутирующих объективов, т.е. точки а,, через точки касания зеркал 7 окружности радиуса d,, т.е. р ось вращения зеркала 6. Расстояние от оси 0„0 до каждой из точек С, — С, т.е. ра" диус R окружности, на которой расположены данные точки, определяется из выражения

3 " 3

2 4 (1) где d„ — радиус окружности, касательно к которой расположены зеркала 7 и 14;

d — расстояние от оси вращения ъ

0 0 зеркала 6 до зеркала 8.

В точках С „ — С сходятся оптические оси коммутирующих объективов,10, и в этих точках С, — С расположены оси цилиндрических поверхностей сегментных вкладышей 11 радиусом R<, на которые устанавливаются коммути" рующие объективы 10. Общее количество коммутирующих объективов 10 для пяти групп составляет 25 штук. Изображение объективами 10 строится на фотоматериале 12 (фиг, 3), закрепленном в фильмовом канале (не показан).

Более предпочтительным является выполнение высокоскоростной камеры при двухрядном расположении кадров на фотоматериале. В этом случае симметрично оптической оси входного объектива 2 дополнительно установлено одиночное зеркало 13, симметричное зеркалу Н ускорителя (фиг. 2). Между зеркалами 7 установлены аналогичные зеркала 14, которые также как и зеркала 7 касательны окружности радиуса

d и наклонены к плоскости развертки выходящего из ускорителя 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 выходящего из ускорителя луча, но с разным знаком отклонения от нормали к этой плоскости для соседних зеркал 7 или 14 (фиг. 4). Сим4131

4 метрично кронштейну 9 установлен кронштейн 15, на котором установлены сегментные вкладыши 16 с коммутирующими объективами 17. Вкладыши 16 аналогич" ны вкладышам 11, но центры кривизны посадочных поверхностей этих вкладышей под объективы !7 расположены в плоскости, смещенной относительно плоскости расположения центров кривизны для вкладышей 11, т.е ° на осях симметрии, проходящих через точки касания зеркал 14 окружности радиуса

d,, т.е. точки а, и через ось вращения 0,0 зеркала Ь. На кронштейне 15

I также расположено 25 штук объекти-. вов 10. Таким образом, общее число кадров в высокоскоростной камере составляет 50, причем кадры строятся на фотоматериале 12 в два ряда. .Высокоскоростная камера работает следующим образом.

Пучок лучей от объекта съемки проходит апертурную диафрагму 1 и входной объектив 2 (фиг. 1). Входной объектив 2 строит изображение объекта съемки I в плоскости полевой диафрагмы 3. Это изображение является первым промежуточным изображением объекта съемки в высокоскоростной камере.

Далее оно проходит через коллектив 4 и попадает на дополнительный объектив 5, который служит для построения второго промежуточного объекта съемки I . После объектива 5 пучок лучей падает на развертывающее зеркало 6.

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

Направление отраженного пучка, а следовательно, и участие зеркал 7 и 14 в работе схемы зависят от положения развертывающего зеркала 6, которое имеет одну отражающую плоскость.

Съемка происходит только тогда, когда отраженные от плоскости этого зер.— кала 6 лучи попадают на круговой венец, состоящий из зеркал 7 или 14, т.е. только тогда, когда отраженные от зеркала лучи находятся в рабочем угле камеры.

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

5 14641 он попадает на зеркало 13 ° Таким образом, после второго отражения от развертывающего зеркала б лучи попеременно попадают на зеркало 8 или 13

5 и идут по двум направлениям соответственно.

Ход лучей по одному из направлений осуществляется следующим образом.

После второго отражения от развертывающего зеркала б лучи попадают на зеркало 8. Отразившись от зеркала 8, пучок лучей снова попадает на развертывающее зеркало 6 и направляется на коммутирующие объективы 10, установлен-15 ные на кронштейне 9 через сегментные вкладыши 11. Таким образом осуществляется трехкратное отражение пучков лучей от развертывающего зеркала 6, что приводит к соотношению угла поворота развертывающего зеркала 6 и

A угла отклонения луча после последнего отраженйя, выражающемуся в виде

Й n=ád/P, (2) где Ас „ — приращение угла отклонения 25 луча после последнего отЮ ражения;

Д вЂ” приращение угла поворота

P развертывающего зеркала.

Следовательно угловая скорость перемещения луча при трехкратном отражении от развертывающего зеркала 6 в 3 раза больше угловой скорости луча при однократном отражении. Образуется таким образом оптический ускоритель с двумя неподвижными зеркалами 7 и 8 и одним вращающимся зеркалом 6. При вращении зеркала 6 пучок перемещается по одному из зеркал 7, а затем по зеркалу 6, по зеркалу 8 и, наконец, снова по отражающей поверхности зеркала 6. После последнего отражения пучок смещен вдоль плоскости зеркала 6 и повернут на угол б йЦ . Такое движение пучка равносильно его повороту на угол б Л4 вокруг точки Сп, которая расположена в точке пересечения прямой линии, проходящей через середину а зеркала

7 и ось вращения 0„0 развертывающего зеркала 6, с дугой окружности радиуса R, определяемого из выражения (1) . !

Объектив 5 строит второе промежуточное изображение объекта съемки в точке I . Положение точки Ig выбрано55 так, что сопряженное ему изображе.ние 1, которое строится зеркалами 8 и 6, расположено в точке С „. Так как

31 6 выходящий после трехкратного отражения пучок вращается вокруг точки Сп, то изображение 1 объекта съемки так-!

2 же поворачивается вокруг точки С, но без смещения. Коммутирующие объективы 10 установлены на кронштейн 9 с радиусом К через сегментные вклады1 ши 11. Ось цилиндрической поверхности с радиусом К 2 вкладышей 11 проходит через точку С„. Эта цилиндрическая поверхность с радиусом К 2 является посадочной для группы из пяти коммутирующих объективов 10, которые устанавливаются на одном сегмЕнтном вкладыше 11. Оптические оси объективов 10 пересекаются в точке С„, а так как их фокусы равны и выбраны так, что изображение из C„ передается на светочувствительный материал, то все пять коммутирующих объективов 10 строят изображение на пленке

12 с одинаковым увеличением. На коммутирующих объективах 10 и 17 с помощью коллектива 4, объектива 5, после отражения от зеркал 7 или 14, 8 или 13 и трехкратного отражения от развертывающего зеркала 6 строится изображение апертурной диафрагмы 1.

При вращении развертывающего зеркала 6 изображение апертурной диафрагмы 1 скользит по коммутирующим объективам 10 и 17, осуществляя световой 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 начинается в тот момент, когда отражающая плоскость развертывающего зеркала 6 приходит в процессе вращения 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 отражения от зеркала 14 пучок возвращается к зеркалу б, затем идет к зеркалу 13, затем снова направляется 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 изоб--1 ражение объекта съемки I объекти2 вами 2 и 5 строится в точке С лево1 го канала камеры, через которую про1. Высокоскоростная камера, содер-, жащая расположенные по ходу луча входной 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 тл и ч а ю щ а я с я тем, что, с целью повышения качества и увеличения объема регистрируемой информации, первое зеркало .оптического ускорителя установлено с возможностью поворо.та вокруг оси, перпендикулярной плоскости расположения фильмового канала, второй отражатель выполнен в виде

7 14641 ходит ось цилиндрической поверхности первого дугообразного вкладыша 16 с радиусом 1 . 11ри совмещении изображения . апертурной диафрагмы 1 с первым

5 коммутирующим объективом 17 этот объектив проектирует изображение Т на светочувствительный материал 12.

При дальнейшем повороте развертывающего зеркала 6 изображение апертурной 10 диафрагмы 1 проходит все остальные четыре объектива 17 из пяти, закрепленных на первом вкладыше 16, и строит пять первых кадров на пленке 12.

Во время экспонирования кадров пу" 15 чок лучей перемещается по зеркалам 14 и 13 и по зеркалу 6 вдоль их отражаю- щих поверхностей. Габариты зеркал выбирают таким образом, что сразу после экспонирования пятого кадра пучок лучей после отражения от зеркала 13 уже не попадает на зеркало 6 для третьего отражения и, следовательно, экспонирование объекта съемки после этого прекращается. Это экспонирова- 25 ние возобновляется после того, как отражающая поверхность развертывающего зеркала 6, вращающегося непре» рывно, приходит в такое положение, что пучок лучей, отраженный от этого зеркала, попадает на зеркало 7, рас,положенное на круговом венце после зеркала 14. Пучок отражается от зеркала 7, попадает на зеркало 6, затем попадает на зеркало 8, от которого снова попадает на зеркало 6 для тре35 тьего отражения. Отразившись третий раз от зеркала 6, пучок попадает на первый коммутирующий объектив 10, расположенный на кронштейне 9, через вкладыши 11. Изображение I объективами 2 и 5 строится в точке С „ правого канала. С помощью коллектива 4 и объектива 5 изображение апертурной диафрагмы 1 переносится на коммути45 рующие объективы 10. В точке С пра1 вого канала расположена ось цилиндрической поверхности радиуса R первого сегментного вкладыша 11.

При движении изображения апертурной диафрагмы 1 по коммутирующим объективам 10 происходит экспонирование следующих пяти кадров, но уже в другом канале, а следовательно, и в другом ряду на пленке 12. При завершении

55 экспонирования пятого кадра пучок лучей сходит с зеркала 6 и третьего отражения от, этого зеркала не происходит, а следовательно>прекращается

31 8 и экспонирование объекта съемки. Оно снова возобновляется при попадании пучка лучей, отраженного от зеркала 6, на следующее зеркало !4, расположенное на круговом зеркальном венце.

Таким образом, во время поворота развертывающего зеркала 6 в рабочем угле камеры происходит поочередное экспонирование кадров в каждом канале по пять штук за счет скольжения пучка, отраженного от зеркала 6, по зеркалам 7 и 14. Каждое зеркало 7 вместе с зеркалами 6 и 8 имеет свою точку С„ вращения луча после трехкратного отражения от зеркала 6. Аналогично и для зеркал 14 и 13. Таких точек есть по пять в каждом канале, т.е. С„,С,Сз,С и С . Отсюда и оси цилиндрических вкладышей с радиусом

К также лежат в этих точках. Всего высокоскоростная камера имеет в данном случае 50 кадров, т.е. по 25 кадров в каждом канале, расположенных группами по 5 штук (фиг. 6). Следовательно, непрерывный процесс съемки, который происходит в известных высоко! скоростных камерах с коммутацией изображения, трансформируется в дискретный процесс съемки сериями по 5 кадров в каждой, но при сохранении общего времени фотографической регистрации, которое определяется временем прохождения рабочего угла развертывающим зеркалом 6 или временем сколь- жения пучка лучей по зеркальному круговому венцу, состоящему из зеркал. 7 и 14, Формула изобретения

1 3 1 10 расстояние от третьего зер- кала до оси поворота первого зеркала, причем каждая группа коммутирующих объективов оптически сопряжена через первое и третье зеркала с соответствующим зеркалом второго отражателя.

2. Камера по и. 1, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что она снабжена дополнительными зеркалами и дополнительным блоком коммутирующих объективов, идентичных основному, причем первое дополнительное зеркало установлено симметрично третьему зеркалу оптического ускорителя относительно оптической оси входного объектива, а каждое из остальных дополнительных зеркал расположено между смежными зеркалами второго отражателя на их дуге окружности и симметрично им относительно оптической оси входного объектива, при этом каждая группа коммутирующих объективов дополнительного блока оптически сопряжена с соответствующим дополнительным зеркалом, расположенным между смежными зеркалами второго отражателя через первое дополнительное зеркало. и первое зеркало оптического ускорителя.

2

2 4

3" 3 где Й „ — радиус окружности, на дуге которой расположены зеркала второго отражателя;

9 1464 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

5 оптического ускорителя установлено перпендикулярно плоскости, в которой расположены оптическая ось входного объектива и ось поворота первого зер- 10 кала, причем третье зеркало .и группа зеркал второго отражателя установле" ны под одинаковыми углами к плоскости, перпендикулярной оси поворота первого зеркала, при этом коммутирующие объективы размещены группами на соответствующих дугах окружностей, центр каждой из которых расположен в точке пересечения прямой, проходящей через центр этой дуги и ось пово- 20 рота первого зеркала, с дугой окружности с центром на оси поворота первого зеркала и радиусом R, равньп .

1464131

14641. 3 i

Щиг.

Составитель C.Øèãàëîâè÷

Редактор И.Дербак Техред М.Ходанич Корректор В.Гирняк

Заказ 823/50 Тираж 412 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и о р тк ытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-изд

-издательский комбинат "-Патент", r, Ужгород, ул. 1 агарина, 101