ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ ЩЕЛЕВОЙ АЭРОФОТОАППАРАТ Российский патент 1995 года по МПК G03B37/00 

Изобретение относится к аэрофотографии, в частности к щелевым аэрофотоаппаратам с широкоугольным объективом, фокальная поверхность которых является частью поверхности сферы.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

Аэрофотоаппарат работает следующим образом.

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.

Использование: аэрофотография. Сущность изобретения: широкоугольный щелевой аэрофотоаппарат содержит шаровой объектив 1, экспозиционную щель 3, размещенную перед поверхностью 2 приема изображения, расположенной на выравнивающем столе 3 в форме эллиптического цилиндра. Большая полуось основания цилиндра параллельна оптической оси объектива 1 и равна фокусному расстоянию, образующая ориентирована относительно направления движения изображения, а плоскость, проходящая через линию середины щели 4, перпендикулярна направлению движения изображения. 6 ил., 1 табл.

ШИРОКОУГОЛЬНЫЙ ЩЕЛЕВОЙ АЭРОФОТОАППАРАТ, содержащий 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, отличающийся тем, что поверхность приема изображения расположена на выравнивающем столе, имеющем форму эллиптического цилиндра, большая полуось основания которого расположена параллельно 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.