4.2. Расчет основных оптических, метрических

и технологических параметров репродукционного фотоаппарата

Соотношения между размерами изображения и расстояния­ми. К свойствам оптического изображения, связанным с техно­логией фотографической съемки, относятся размеры изображе­ния, глубина резкости, а также средняя освещенность поля изо­бражения. От перечисленных факторов зависят выбор расстоя­ний от объектива до оригинала, требования к точности наводки на резкость, выбор диафрагмы и продолжительность экспози­ции.

При проектировании и эксплуатации репродукционных фото­аппаратов основными параметрами являются длина оптических отрезков, габариты аппарата при правильном выборе объективов, исходя из их кроющей способности, т. е. оптимального круга резкого изображения.

Оптическими отрезками являются расстояния (см. рис. 4.3):

а — от передней главной плоскости объектива до оригинала; а' — от задней главной плоскости объектива до светочувстви­тельной поверхности; z=a—/ — от оригинала до переднего глав­ного фокуса; z'=a'—f — от светочувствительной поверхности до заднего главного фокуса; Ь — между главными плоскостями объектива (для объективов серии РФ b = 0,013f); L — полный оптический габарит репродукционного фотоаппарата.

Чтобы правильно рассчитать оптические отрезки, необходи­мо учитывать, что на пути светового пучка находятся плоско­параллельные стеклянные пластины — стекла оригиналодержа-телей, растры или компенсаторы растров, светофильтры, которые удлиняют оптические отрезки на величину

Д7=Т^=^- -0,337, (4.9)

п

где Т — толщина плоскопараллельной пластины; п — коэффици­ент преломления оптического стекла, равный ~ 1,5.

Так как масштаб съемки V равен отношению линейных раз-

меров изображения к линейным размерам оригинала —— или

^2у

отношению ——, то, используя основную формулу линзы Ь

а а

77

- j— = _f расстояние от передней главной плоскости до ори-

гинала можно выразить через масштаб съемки и фокусное рас­стояние:

* = /(

1 4 —) или * = -£- (4.10)

V } V

и соответственно

я' = /(1 + V) или г' = /К; (4.11)

«=-^- и д'=-^-. (4.12)

a'—f a—f

Тогда габаритные размеры аппарата будут равны

L=a+a' + Ь+ 2ДГ=/[2 + У + —)+& + 0,332 А 7\ (4.13)

В приведенный расчет следует внести поправку на факти­ческое фокусное расстояние объектива, так как по действующим техническим условиям, вследствие некоторой неточности шлифо­вания линз, допускаются отклонения от номинального фокусного расстояния в пределах ±2%. Таким образом, оптические отрез­ки и полные габаритные размеры можно подсчитать по форму­лам:

flmm-0,98/(1 Ч-тЦ; (4.14)

<W = l,02/(l -f —^—1 + 0,332, Д7,; (4.15)

aim = 0,98/(V_m,„+1); (4.16)

am,x = l,02/(V^,_in„+l) +0,332, AT/. (4.17)

И соответственно

Lmax = 1,02/(2 + V_m„+ ——)+ b+ 0,33 (2_X AT_t 4- 2.₂ AT') для

V™*>-r?—. (4.18)

Наименьшее значение L_min будет иметь при У=1, т. е. L_min = 0,98-4/ = 3,92/. ' (4.19)

Диагональ поля изображения D_U3 объектива, а следователь­но, и диагональ максимального размера изображения в зависи­те

мости от фокусного расстояния и масштаба съемки определяют­ся по формуле (см. рис. 4.4):

Aw=2tgco7<y+l), «20)

где со' — половина углового поля в пространстве изображений. Диаметр поля оригинала D_op, а следовательно, и диагональ максимального размера оригинала в зависимости от фокусного расстояния объектива и масштаба съемки определяются па фор­муле (см. рис. 4.4) :

D_op = 2tg©/(l+X), (4.21)

где со — половина углового поля в пространстве предметов.

Масштаб съемки накладывает определенные ограничения на максимально допустимый для данного репродукционного объек­тива размер негатива. Дополнительные ограничения имеет и репродукционный фотоаппарат — длина его станины, растяже­ние камеры и размер матового стекла. Технологические возмож­ности фотоаппарата можно расширить, если применять для раз­ных масштабов съемки объективы с разными фокусными рас­стояниями.

Технологические возможности репродукционного фотоаппа­рата. Для эффективной эксплуатации фотоаппарата наиболее полно должны использоваться форматы фотографируемых ориги­налов и получаемых изображений. Предельные значения этих форматов зависят от размеров оригиналодержателей, кассет и растров, а также от масштаба съемки. Использовать одновре­менно максимальные форматы по матовому стеклу и оригинало-держателю можно только при одном так называемом граничном масштабе съемки V_rp.

^Угр^~^7, (4.22)

*Л)рд

где Z)_M._C и Дэрд — максимальные диагонали соответственно стек­ла (D_K — кассеты) и оригиналодержателя).

При всех остальных значениях масштабов используется не вся площадь кассеты или оригиналодержателя, поскольку диаго­нали оригинала D_op и получаемого изображения £>_из, связанные зависимостью V=D_K3/D_op, не могут быть больше диагоналей оригиналодержателя (или диапозитивной приставки) и кассеты (или диагонали растра), т. е. должно удовлетворяться условие

Д_из<О_к=О_м._с и О_ор<О_орд.

В случае использования нескольких объектов они монтиру­ются в дисках или на каретках, перемещаемых системой механи-

79

ческого привода, управляемого с пульта, обычно размещаемого в зоне неподвижной части аппарата. С этого же пульта выпол­няется и диафрагмирование.

В интервале масштабов от наименьшего до граничного, т. е. при V_mln^V<V_Ti» используется не вся площадь кассеты (мато­вого стекла) и

D_m=D_op.V, (4.23)

в интервале масштабов Кгр<1^/^К_тах используется не вся пло­щадь оригиналодержателя, так как

Выбор объектива для заданного диапазона масштабов, раз­меров оригиналодержателя и матового стекла осуществляют по уравнению (4.20), определяющему кроющую способность объек­тива, для значения V=V_rp. При решении этой задачи очень удобно пользоваться номограммами кроющей способности объ­ективов (по Л. И. Боглаеву), рассчитанными по уравнению (4.20) (рис. 4.7). Пунктирными линиями показано, какие размеры поля покрывают объективы с различными фокусными расстояниями. Сплошные ломаные линии показывают, какие диагонали изобра­жения можно получить на конкретных аппаратах, имеющих со­ответствующие форматы матового стекла (указаны справа) и оригиналодержателя. Горизонтальные участки соответствуют

УСЛОВИЮ Vrp<l^/<Vmax, ^a НаКЛОННЫе V_min<V<Vrp.

В ряде случаев фотоаппараты комплектуются двумя или даже тремя объективами, что позволяет использовать каждый из них наиболее рационально для соответствующих групп съемок и значительно сократить размеры фотоаппаратов, а следователь­но, и их массу.

Для примера произведем выбор объектива для фотоаппара­та типа РВД-40. Изменение диагонали изображения для данного случая характеризуется линией 3 (рис. 4.7). По номограмме видно, что любой объектив с фокусным расстоянием f>450 мм имеетдостаточную кроющую способность в требуемом диапазоне масштабов съемки. Однако использование даже объектива с / = 450 мм в диапазоне масштабов 1/=0,2—0,4 существенно уве­личивает габариты фотоаппарата, и поэтому для расширения технологических возможностей фотоаппарата РВД-40 его ком­плектуют вторым объективом с /=360 мм, который работает в диапазоне масштабов К=0,33—0,45. Аналогично производится выбор объективов и для любых других условий съемки.

Так как реальные технологические возможности объективов отличаются от теоретических, то при эксплуатации очень удоб-

но иметь технолограммы, которые позволяли бы легко опреде­лять целесообразность применения того или иного объектива или фотоаппарата для заданных условий съемки.

Для построения диаграммы технологических возможностей аппаратов (технолограммы) используем систему прямоугольных координат. Отложим на оси абсцисс (рис. 4.8) размеры фото-

0,10,20,30,40,50,60,70,80,911,11,21,31,41,51,61,71,81,9 2 м (масштаб) Примечание, кроющая способность объектива рассчитана для 2и) = 45?

Рис. 4.7. Зависимость размера поля изображения и поля ори­гинала от масштаба съемки

графируемых оригиналов, а на оси ординат размеры получаемых изображений. Размеры оригиналов и изображений удобно харак­теризовать не двумя величинами (размерами сторон), а одной величиной — размером диагонали либо половины диагонали. При этом половина диагонали предпочтительнее, так как она пока­зывает расстояние от оптической оси до наиболее удаленных то­чек на оригинале I и на изображении V. Между размерами сто­рон и половиной диагонали существует зависимость:

80

81