1.3. Фотографический объектив и его характеристики

Фотографический снимок (аэроснимок, аэронегатив) в соответ-

И

ствии с законами геометрии представляет собой перспективное

изображение, построенное в центральной проекции, в которой все

лучи света, отраженные от объекта съемки, проходят через одну точ-

ку, называемую центром проекции.

В действительности фотографическое изображение строится

при помощи объектива, представляющего собой сложную оптиче-

скую систему, состоящую из комбинации собирательных и рассеи-

состоящая

из

двух

сферических поверхностей.

H1

H2

Д P

На главной оптической

A

оси расположены

передняя

S2

F2

S1 и задняя S2 узловые точки,

F1

S1

a

отнесенные к п ространству

f

f

А

P

предметов

пространству

H1

H2

зображен

я соответственно.

Рис. 1.4. Построение изображения

Передняя

узловая точка на-

с помощью оптической системы

зывается

центром

фото-

б

графирован я, а задняя – центром проектирования. Луч, попадающий

в переднюю узловую точку S1, при выходе из задней узловой точки S2

сохраняет первоначальное направление.

H1

H2, проходящие через узловые точки перпенди-

Плоскости

кулярно к главной оптической оси, называются главными пло ско-

стями объектива , в которых и происходит преломление лучей.

С

становится параллельным главной оптической оси.

Удаления точек A и a от

передней и

S

задней

узловых

точек

связаны

с

фокусным

f

расстоянием известной

формулой

оптического

a

сопряжения

b

1

1

1

И

=

+

,

(1.1)

H

f

d

где f

D

–

фокусное

расстояние

объектива;

D, d – расстояния вдоль главного оптического

A

B

Д

луча от передней и задней узловых точек до

Рис. 1.5. Масштаб

точки объекта A и точки изо ражения a соот-

аэрофотоснимка

ветственно.

В фотограмметрических построениях узловые точки объектива S1 и

S2 (см. р с.

1.4)

о ъединяют в одну,

рассматриваемую как центр фото-

граф рован я

А

одновременно как проектирования. В связи с этим обе

части каждого проект рующего луча

удут представлять одну прямую

л н ю.

При аэрофотосъемкебможно полагать, что объект находится в

бесконечности,

вел ч ной 1/D в формуле (1.1) можно пренебречь. В

этом случае d = f, т. е.

зображение объекта (местности)

строится в

1

=

ab

=

l

=

f

,

(1.2)

m

AB

L

H

камеры; H – высота фотографирования.

И

способностью и искажениями, называемыми аберрациями.

Если на экран P (рис. 1.6), ус-

Д

P

тановленный в фокальной плоско-

сти, спроектировать через объектив

S

удаленный ландшафт, то в централь-

2α

2β

ной части экрана получится четкое,

равномерно

А

освещенное изображе-

ние, которое

по мере

удаления от

Рис. 1.6. Угол и поле зрения

центральной

части к

краям стано-

и изображения

Полем изо ражения называется часть поля зрения, в пределах

чески

E = E0 cos4 ω .

которого изо ражение получается одинаково ярким и достаточно рез-

к м. Вписанный в это поле квадрат называется форматом кадра.

Угол 2β между лучами к д аметрально противоположным точкам по-

ля зображен

я называется углом изо ражения.

С

все поле изображения не используется, поскольку

Практ

собность объектива

Rоб вычисляется по следующей формуле, полу-

ченной на основе дифракционной теории света:

Rоб = 1480d/f=1480/n,

(1.7)

где d – диаметр действующего отверстия объектива.

И

Коэффициент 1480 применяется, когда раздельно воспринимае-

мые элементы изображения различаются по яркости на 25%; при ис-

пользовании для обработки изображений оптических приспособлений

этот коэффициент может достигать 1800.

Найденная по формуле (1.7) теоретическая разрешающая спо-

собность объектива при d = 4÷4,5 мм может колебаться в пределах

300 – 400 линий на 1 мм.

Фактическая разрешающая способность, определяемая путем

фотографирования специального теста (миры) на оптической скамье,

существенно

ниже

теоретической

разрешающей

способности из-за

А

влияния различного рода искажений и доходит до 40–60 линий на

1 мм. Лучшие современные аэрофотосъемочные камеры имеют раз-

решение 100–150 линий на 1 мм.

Качественные показатели получаемого с помощью объектива

аберрация

изображения зависят от качества составляющих его линз и их конст-

руктивного сочетания. Последним, какДизвестно, присущи оптиче-

ские недостатки, называемые а еррациями.

Хроматическая а еррация

вызывается неодинаковым пре-

ризонтальных

ломлением лучей с различной длиной волны. Наиболее преломляе-

мыми лучами являются с ние (их фокус ближе),

а наименее – крас-

ные.

Хрома

ческая

еррация устраняется подбором линз с раз-

л чными коэфф ц ентами преломления.

ческая

вызывается несовпадением коэффи-

Сфер

нзы в точках, различно удаленных от главной

циентов преломлен я

опт ческой оси,

устраняется комбинацией выпуклых и вогнутых

л нз

отсечен ем крайн х лучей с помощью диафрагмы.

Астигматизм возникает из-за несоответствия точек фокуса для

го

вертикальных лучей и устраняется подбором линз

К объективам предъявляется ряд требований специального ха-

И

рактера. К ним относится высокая разрешающая способность, доста-

точные углы зрения и изображения, высокая точность в части подо-

бия изображений объектам местности (ортоскопия), минимальная

дисторсия и все виды аберраций, достаточная светосила и постоянст-

во показателей при колебании температурыДокружающей среды от –

50° до + 60°.

Четкой классификации о ъективов, основанной на каком-либо

признаке, не существует. Однако известны характерные группы объ-

ективов, различающиеся некоторыми параметрами и имеющие опре-

А

деленную о ласть пр менений (та л. 1.2).

Таблица 1.2

На менован

кт ва

2β, °

F, мм

объе

Узкоугольный

Менее 45

Более 350

Нормальноугольный

45 … 75

350 … 180

Широкоугольный

75 … 120

180 … 100

угольный

Более 120

36 … 90

верхширок

С