Оптическая система для высокоскоростного фоторегистратора Советский патент 1989 года по МПК G03B39/02 

Изобретение относится к фототехнике, конкретно к области высокоскоростной фотографии.

Цель изобретения - повышение све- тосилы путем увеличения коэффициента пропускания.

На фиг. 1 изображена оптическая система для высокоскоростного фоторегистратора, меридиональное сече- ние, на фиг. 2 - то же, изометрия; на фиг. 3 - вариант выполнения коллектива со щелью.

Оптическая система высокоскоростного фоторегистратора содержит (фиг. 1-3) входной 1 и промежуточный 2 объективы, коллектив 3 со щелью, развертывающее зеркало 4, фокальную дугу 5, цилиндрического фильмового канала, предохранительный затвор 6, плоское зеркало 7, установленное с возможностью перемещений и поворотов, регистрирующий материал 8, размещенный в фильмовом канале. Входной 1 и промежуточный 2 объективы пред- ставляют собой зеркала, нанесенные на внутренние поверхности чястей одинаковых вытянутых эллипсоидов вращения. Центр светового отверстия каждого из объективов 1,2 лежит на линии пересечения плоскости симметрии соответствующего эллипсоида, проходящей перпендикулярно его оси вращения с плоскостью, проходящей через центр развертывающего зеркала 4. Причем оси вращения обоих эллипсоидов лежат на одной прямой, расположенной в плоскости, проходящей через центр развертывающего зеркала 4, перпендикулярно его оси вращения (плоскость, фиг. 1), Этой плоскости принадлежат центры световых отверстий обоих объективов 1 и 2, коллектива 3 со щелью. Световое отверстие объектива 1 имеет прямоугольную фор- му и ориентировано таким образом, что его длинные стороны лежат в плоскостях, параллельных оси вращения . эллипсоида. Световое отверстие объектива 2 квадратное и его две проти- воположные стороны лежат соответственно в тех же плоскостях, что и большие стороны объектива 1 .

При этом угол об между прямой, соединяющей центр-светового отверстия каждого из объективов с общий фокусо эллипсоидов, и плоскостью, перпендикулярной оси вращения эллипсоидов, определяется из соотношения

об

А

arctg(A/B)r

(vЈt - d)«

,(1 + -Ј),

(I)

В

4i°.

h (hN + 1)

v - линейная скорость перемещения изображения щели по фокальной дуге цилиндрического фильмового канала в процессе развертки, 8. - величина требуемого предельного разрешения во времени;

d - ширина щели; h - длина щели;

Т)) - размер отрезка проекции короткой стороны светового входного объектива на плоскость, касательную к отражающей поверхности входного объектива и проходящую через центр его светового отверстия;

N - величина требуемого пространственного разрешения, а радиус R цилиндрической поверхности коллектива 3 равен большой полуоси эллипосида и определяется из соотношения

R . - . Т- sin t

размер отрезка проекции длинной стороны светового отверстия входного объектива D2 на плоскость, касательную к его отражающей поверхности в его центре, определяется из соотношения

2 cosoi

D + 2Rcosoitg(fl/d) 2Rcosc6 + (fl/d)

где Ъ - средняя длина волны спектрального диапазона регистрируемого излучения. Первый фокус FH эллипсоида вращения входного объектива 1 по- ходу луча совмещен с предметной плоскостью. Относительно друг друга объективы 1 и 2 расположены таким образом, что второй фокус F,2 эллипсоида вращения объектива 1 совмещен с первым фокусом F2 эллипсоида вращения объектива 2, а его второй фокус FM эллипсоида вращения расположен на рабочей поверхности фокальной дуги 5. Коллектив 3 представляет собой вогнутое цилиндри-21

ческое зеркало 9, образующая которого параллельна оси вращения эллипсоидов . Щелевая диафрагма совмещена с коллективом 3 и расположена на его отражающей поверхности. Центр светового отверстия щелевой диафрагмы совпадает с общим фокусом F и F эллипсоидов, а его большая сторона лежит в плоскости, перпендикулярной образующей цилиндра коллектива 3.

Возможны различные варианты конструктивной реализации коллектива со щелью, например, напыление зеркальной полоски заданной ширины d на внутреннюю цилиндрическую поверхность корпуса. Кроме того, в коллективе со щелью регулируемой ширины (фиг. 3) на внутренней поверхности цилиндрического зеркала 9 может быть неподвижно закреплена только одна шторка 1 1 щелевой диафрагмы, а другая шторка 11 имеет возможность перемещений. Регулировка ширины щели позволяет изменять разрешение фоторегистратора во времени.

Оптическая система работает следующим образом Сфиг. 1 и 2) .

Входной объектив 1 строит изображение предмета, находящегося в плоскости первого фокуса F , в плоскости второго фокуса F14 эллипсоида, который лежит в центре щели коллектива 3. Промежуточный объектив 2 строит изображение щели в плоскости второго фокуса F2i эллипсоида, которое посредством развертывающего зеркала 4 описывает цилиндрическую поверхность, совпадающую с рабочей поверхностью фокальной дуги 5 фильмового канала. Между щелью 3 и промежуточным объективом 2 расположен предохранительный затвор 6, препятствующий повторной экспозиции регистрирующего материала при последующих оборотах зеркала 4. В оптическую систему фоторегистратора для удобства работы с прибором при наведении на резкость может быть введено дополнительно зеркало 7 с возможностью перемещений и поворотов. Наличие этого элемента не является обязательным.

Предлагаемая компоновка оптической системы обладают минимально возможным количеством оптических поверхностей и формирует безаберрационное изображение в центре поля, т.е. качество изображения вблизи

оси определяется только дифракционными явлениями и является предельно достижимым.

5 Формула изобретения

Оптическая система для высокоскоростного фоторегистратора, содержащая расположенные вдоль оптической

Ю оси и выполненные в виде вогнутых зеркал входной объектив, коллектив и промежуточный объектив и установленный между коллективом и промежуточным объективом предохранительный

15 затвор, а также щелевую диафрагму, плоское развертывающее зеркало и фильмовой канал в виде части цилиндра, отличающаяся тем, что, с целью повышения светосилы пу20 тем увеличения коэффициента пропускания, зеркальные поверхности входного и промежуточного объективов выполнены в виде частей идентичных эллипсоидов вращения, оси вращения

25 которых расположены на одной прямой, лежащей в плоскости, проходящей через центр развертывающего зеркала перпендикулярно его оси вращения, при этом световые отверстия входного

30 и промежуточного объективов выполнены соответственно в виде прямоугольника и квадрата, причем одна длинная сторона прямоугольника и одна из двух противолежащих сторон квадрата

расположены в одной плоскости, а в

другой плоскости параллельно ей расположены другая длинная сторона прямоугольника и другая сторона квадрата, плоскости параллельны

осям вращения эллипсоидов вращения, при этом первый фокус эллипсоида вращения входного объектива совмещен с предметной плоскостью оптической системы, второй его фокус совпадает

с первым фокусом эллипсоида вращения промежуточного объектива, второй фокус которого расположен на цилиндрической поверхности фильмового канала, а центр светового отверстия

каждого из объективов лежит на линии пересечения плоскости симметрии соответствующего эллипсоида вращения, расположенной перпендикулярно его оси вращения, с плоскостью, проходящей через центр развертывающего зеркала перпендикулярно его оси вращения, в которой размещены центры световых отверстий коллектива и щелевой диафрагмы, при этом зеркаль3Рнг.2

Фие. 3

Составитель С. Шигалович /

Редактор 0. Головач Техред М.Ходанич Корректор Л. Пилипенко

Изобретение относится к области фототехники и позволяет повысить светосилу оптических систем, предназначенных для высокоскоростных фоторегистраторов. Вогнутые зеркала входного 1 и промежуточного 2 объективов оптической системы выполнены в виде частей идентичных эллипсоидов вращения. Первый фокус F₁₁ эллипсоида вращения объектива 1 совмещен с предметной плоскостью, второй его фокус F₁₂ совмещен с первым фокусом F₂₁ эллипсоида вращения объектива 2, а второй его фокус F₂₂ расположен на поверхности цилиндрического фильмового канала 5 с размещенным в нем регистрирующим материалом 8. Щелевая диафрагма выполнена на отражающей поверхности коллектива 3, а центр щелевой диафрагмы совпадает с общим фокусом F₁₂ и F₂₁ эллипсоидов. Входной объектив 1 строит изображение объекта в плоскости фокуса F₁₂. Промежуточный объектив 2 строит изображение щели в плоскости фокуса F₂₂, которое посредством развертывающего зеркала 4 описывает цилиндрическую поверхность, совпадающую с фокальной дугой 5. Предохранительный затвор 6 препятствует повторной экспозиции регистрирующего материала при последующих оборотах зеркала 4. 3 ил.