Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Мельников А.А. Теория и расчет фотозатворов

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

24.10.2023

Размер:

10.5 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 / 2612 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

(s0 )cp — средняя	ширина щели	при экспонировании централь
ной точки снимка;
у с р — средняя	скорость при	экспонировании центральной

точки снимка.

Имеем

( 5 0 ) с р = ^ с р Д ^ -

Откуда

. . (Sp)cp

Подставив значение скорости в выражение (118), после пре образований получим

( S o ) c p =	_ * l _	d .				(119)
Но из формулы (1) известно, что s0 = md.				Тогда	выраже
ние (119) перепишется в виде
(s0 )c p	= mcpd,
где
m c p =	—	(	1	2	0	)
	tcp—Дт
Следовательно, путь второй шторки за выдержку при экспо
нировании центральной точки снимка
s = (s0 )c p +		rf.				(121)
Для этого пути на графике	(5, т)	второй	шторки		находим
отрезок yi, соответствующий заданной выдержке /Ср>					а	таким
образом и цену 1 мм ixT .

Представим время запаздывания второй шторки Дт в долях

выдержки t. Значит Дт = nt. Откуда
Подставим значение Дт в формулу		(120). Получим
т = ——	•	(122)
1 —п

Но от относительной ширины щели зависит к. п. д. затвора. Согласно формуле (20) имеем

Ц1

1+ —

Подставив сюда выражение (122), получим

ч = , 1 = ^ - .

(123)

Эта формула справедлива при п < 1 (Дт < t).

110

Смешанная комбинация. В предыдущем случае мы рассмот


рели	такую комбинацию графиков путь — время,								при	которой
время	запаздывания			шторки		остается	величиной		постоянной
(комбинация с «жестким»					временем). При этом разгон					шторок
был одинаков, т. е. пути,					проходимые		ребрами входа			(ребро
первой шторки) и выхода					(ребро второй			шторки)	от	начала
движения каждой шторки до пересечения с каким-либо										главным
лучом, были равны между собой.
Но могут быть и такие					случаи,
когда разгон второй шторки больше
или меньше разгона первой на неко
торую величину А. Рассмотрим эти
случаи.
Пусть		разгон	второй		шторки
больше, чем первой на величину А
[мм] (рис. 61). Только одно запазды
вание	второй шторки			на	время At
дает сочетание кривых 1—2						(штри
ховая линия). Только одно увеличе
ние разгона на величину А дает со
четание кривых 2—3. Совместное их
наличие дает сочетание кривых /—3.
При наличии такой смешанной ком
бинации		световой	просвет			между
ребрами шторок, т. е. ширину щели
мысленно можно разбить на две со
ставляющие:					/—2 соз
1)	комбинация		кривых		/—2 соз		Рис.	61. Выбор	графика (s;
дает	переменную щель			(s0 )C p,		опре	т) второй шторки.			Смешан

деляемую по формуле	(119);	ная	комбинация
2) комбинация кривых 2—3 соз
дает дополнительную	составляющую	щели	постоянной шири-
ны А.
Комбинация же кривых 1—3 создает суммарную щель, опре
деляемую по формуле

*о=в>)сР + Л,		(124)
или
Дт	d + A.	(125)

ср-Дт

Значит для определения пути, проходимого второй шторкой при экспонировании центральной точки снимка, имеет место формула

s = . Д т d + A + d,

И Л И	ср-Дт
s=	А	(126)
	tcp	— Дт
		i l l

Если же разгон второй шторки меньше, чем первой, на —А (минус Л), то постоянная составляющая щели в формуле (125) уже не складывается с переменной (s 0 ) c p , а вычитается, так как величина А отрицательна. Значит, формулы (125) и (126) спра ведливы для обоих случаев. Запомним, что в них перед А стоит знак плюс, когда разгон второй шторки больше, чем разгон первой, и знак минус, когда разгон второй шторки меньше раз гона первой.

Найдем выдержку,	относящуюся		к любой		точке		снимка,
подставим выражение	(125) в формулу (6)
t	Дт	-d +	A+d
	t—Дт
Откуда
t = (Л + + Дто) j - V(A		+ ri + Д т и ) 2		— ivAAx
~	2v
Это показывает, что выдержка является функцией						скорости.
Но скорость непостоянна, следовательно,				и выдержка		является
величиной переменной	(по ходу движения			шторок).
Теперь найдем к. п. д. затвора при этой смешанной							комби
нации графиков. Известно, что
	+ d		d
		1 + —
Подставив сюда значение sD из			выражения		(125),		после
преобразований получим
		1

At + Ax(d—A)

Но величина t = var, следовательно, и к. п. д. является ве личиной переменной по ходу движения шторок.

Глава 3

ТЕОРИЯ д и с к о в ы х ФОТОЗАТВОРОВ

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Дисковыми называются такие затворы,		у которых действую
щее отверстие объектива закрывается	диском 3 (рис. 62)		Ось
вращения диска 0{ находится вне	поля	зрения объектива и

параллельна его оптической оси О. Плоскость диска перпенди


кулярна оптической оси. Диск име
ет отверстие (световое окно) с цент
ральным углом аоЕсли диск повер
нуть на один оборот, то световое ок
но пройдет перед отверстием объек
тива	и произойдет экспозиция.
На рис. 63 изображена схема од
ной из возможных конструкций дис
ковых затворов с пружинным							приво
дом.	На оси		О) диска		3	имеется
трибка 4, находящаяся в зацеплении
с зубчатым венцом пружинного ба
рабана		5.
При		взведенной		пружине			диск	^ ^ U ^ U J J ^
удерживается			от вращения			пальцем		Рис. 62. Диск затвора
6 спускового			рычага	7	(рис. 64), в

который упирается кулачок 8, укрепленный на диске 3. При по вороте рычага 7 по ходу часовой стрелки кулачок 8 перестает удерживаться пальцем 6 и диск начинает вращаться в том же направлении. Световое окно пройдет перед отверстием объекти ва, и произойдет экспозиция.

Пружина в этом затворе взводится 1 раз на несколько десятков выдержек. Поэтому, если не принять соответствующих мер, диск может за короткий промежуток времени повернуться


на несколько оборотов, произведя тем самым				сразу	несколько
выдержек. Но это недопустимо.		Конструкция		спускового		рыча
га 7 исключает этот случай вне зависимости				от того, как		долго
мы держим нажатым	спусковой	рычаг.	Достигается		это	сле
дующим образом: при	повороте	рычага	7 палец 6 освобождает

* Позиции на рис. 62, 63 и 64 — общие.

8 Заказ 1069

113

кулачок 8, но в это же время другой палец 9 спускового рычага, поворачиваясь вокруг оси последнего, становится на пути ку лачка 8. Пальцы 6 и 9 расставлены в шахматном порядке и при повороте рычага они пропускают между собой кулачок 8. Это ясно видно на рис. 64 вверху (вид А). Такая несложная кон струкция автоматически гарантирует производство только одной экспозиции при нажатии на спусковой рычаг 7. В про тивном случае надо было бы делать на рычаг 7 очень короткий

Рис. 63. Схема	дискового затвора	Рис. 64.	Схема	расположения
с пружинным	приводом	кулачков	в дисковом затворе
		с пружинным приводом

нажим и пружиной обеспечить его возврат в исходное положе

ние	до того момента,			когда	кулачок	8, сделав	один	оборот,
снова подойдет к пальцу 6.
Рычаг 10		(рис.	63)	играет роль амортизатора. Он				смягчает
удар	кулачка	8 в	палец 9		(рис. 64).	В конец	этого рычага

ударяется другой кулачок 11, имеющийся на диске. Он повора чивает рычаг 10 (рис. 63), преодолевая сопротивления аморти зационной пружины 12, и тем самым теряет часть своей кине тической энергии.

В диске можно сделать и два	световых окна, расположенных
симметрично. Тогда надо сделать	две пары кулачков	8	и 11
(рис. 64). Диск в этом случае будет поворачиваться не		на	360°,

а только на 180°. Благодаря этому при одном заводе пружины можно будет сделать вдвое больше экспозиций.

При возвращении спускового рычага 7 в исходное положе

ние кулачок	8 перескакивает	с пальца 9 на палец 6. После
этого затвор	готов произвести	следующую экспозицию.

114

Так как диск при каждой последующей экспозиции вращает ся все время в одну и ту же сторону, промежутки времени меж ду двумя выдержками могут быть очень малы. Следовательно,

дисковый затвор дает возможность производить экспонирование с большой частотой. Это является одной из отличительных осо бенностей дисковых затворов, их положительным свойством. Благодаря этому дисковые затворы особенно целесообразно

применять

в тех

случаях,

когда требуется

большая

частота

съемки (например,

киноаппара

тах, фототеодолитах и т. п.).

В аппаратах с большой частотой

съемки диск приводится в движение

не пружиной,

электродвигателем.

В некоторых случаях диск посажен

непосредственно

на

вал

электродви

гателя и конструкция такого затво

ра становится

до предела

простой

(диск и детали, крепящие его к валу

электродвигателя). В таких аппара

тах диск

затвора

вращается

дли

тельное

время,

движение

его

уста

Рис.

65. Диск

между

объек

новившееся

и,

следовательно,

угло

тивом и фокальной

плоско

вая скорость

(о — величина

постоян

стью

ная.

В случае

необходимости значительного

увеличения

частоты

съемки в диске делают много световых окон в виде щелей.

Диск лучше всего располагать между

линзами

(компонен

тами) объектива, если в аппарате

используется только

один

объектив.

Но

практически

некоторых

случаях

диск

распо

лагают непосредственно

за задней

линзой

объектива,

тем

чтобы обеспечить возможность применения разных по фо

кусному	расстоянию (и		относительному		отверстию)			объек
тивов.
В том	случае,	когда	диск	расположен		между		линзами
объектива,	точка	О (рис.	62) является следом оптической оси
объектива	и расстояние		между	точками	О и	О ь	равное га,
назовем радиусом		диска.
При замене в		аппарате объектива на			более		длиннофокус

ный размер /' увеличивается, а затвор, естественно, остается на

прежнем месте и размер	а — удаление диска		(плоскость		AW)
от плоскости изображения	(рис. 65) не изменяется. В этом слу
чае для точки А снимка радиус диска		гаА =	0\0А,	а для	точки
В — Гйв — 0\Ов; 0\ — ось	вращения	диска;	0 А	— точка	пере

сечения плоскости диска с главным лучом конуса лучей, проек тирующего точку А снимка. Следовательно, радиус диска при

таком расположении последнего не будет			величиной	постоян
ной. Для уточнения скажем,	что	радиусом	диска будем назы
вать расстояние между осью	его	вращения	и точкой	пересече-

115

ния плоскости диска с главным лучом конуса лучей, проектирующих данную точку снимка.

Различие величин радиусов диска для всех точек снимка вызывает неравномерность выдержек и к. п. д. по полю кадра.

Чем

меньше отношение a/f,

тем больше эта неравномерность.

Шторный

затвор,

собственно,

можно

рассматривать

как

частный случай дискового затвора и именно такой,

которого

радиус диска

равен бесконечности

(т. е. га =

°о).

Отношение

углов

ао к

6 назовем

относительной

шириной

светового отверстия диска и обозначим

буквой

т.

Следова

тельно,

т = *-,

(127)

где

сю — угловая ширина светового

окна

в диске — централь

ный угол между ребрами входа и выхода

(они

направлены по радиусам, как это видно на рис. 62);

6 — угловая ширина отверстия

объектива — центральный

угол

между

касательными

0\А

0\В

(рис. 62),

про

веденными

из центра диска

кругу сечения

конуса

лучей, проектирующих какую-либо точку снимка,

плоскостью диска.

Отношение радиуса диска rd к радиусу действующего отвер

стия объектива г0 в плоскости диска назовем

относительным

радиусом диска и обозначим буквой q.

Следовательно,

<? = — •

(128)

'о

Величина

q—безразмерная

всегда

больше

единицы.

Так как для каждой точки снимка радиус диска может быть

свой, то и относительный радиус диска

q для всех точек снимка

не является величиной постоянной. Для главной точки снимка радиус диска не зависит от места расположения последнего и равен расстоянию между осью его вращения и оптической осью объектива. Так же, следовательно, и величина q для главной точки снимка является постоянной и не зависит от места расположения диска.

2. ДВУХДИСКОВЫЙ ЗАТВОР

На оси Ох (рис. 66) можно посадить не один, а два одинако вых диска с таким расчетом, чтобы они вращались в противо положные стороны. Мы получим затвор, который называется двухдисковым. Один диск имеет световое окно с угловой шири ной aoi и вращается по часовой стрелке с угловой скоростью сем. Другой диск имеет световое окно с угловой шириной аог и вращается против часовой стрелки с угловой скоростью « 2 .

•116

Второй

диск

для

наглядности

показан

несколько

меньшего

внешнего диаметра,

чем

первый.

На

самом

же

деле

внешние

диаметры обоих дисков, конечно, равны между собой.

Естественно, если \ctoi = « 0 2 ,

тогда и угловые скорости дисков

будут

одинаковы

по

абсолютной

величине.

Если

же

уг-

ловая

ширина

одного

из

дисков

будет

больше,

то,

соот-

ветственно,

и его

угловая

ско

рость должна быть также увели

чена.

В однодисковом

затворе,

как

это следует из рис. 62, выдержка

начнется тогда, когда ребро вхо

да / диска совпадает с касатель

ной

0\А,

повернувшись

перед

этим на угол разгона аь

Закон

чится выдержка тогда, когда реб

ро выхода

2 совпадет

каса

тельной

0\В.

За

выдержку

диск

повернется

на

угол

a = «о + Р-

Открывание действующего отвер

стия

объектива

начнется

с его

Рис. 66.

Схема

двухдискового

за

края от касательной

0\А.

от

твора

В двухдисковом

затворе

крывание отверстия происходит по-иному. Когда ребро входа 1 первого диска совпадет с касательной 0\А (рис. 66) и начнет открывать отверстие от края, второй диск в этом месте не будет пропускать световых лучей. В это время ребро входа 3 второго

диска также начнет открывание отверстия			с другого	края от
касательной 0\В,	но первый диск не пропустит световые лучи.
Только тогда, когда ребро		входа 1 первого	диска встретится
с ребром входа 3 второго диска на линии ООи начнется				выдерж
ка. С этого момента при движении ребра /			вправо, а ребра 3 —
влево начнется от	центра	(от линии 00\)	открываться отвер
стие объектива. За выдержку первый диск			повернется	на угол
аоь а второй — на угол аог- А когда ребра выхода 2 и 4				соответ-

ветственно первого и второго дисков встретятся на той же ли нии 001, экспозиция закончится.

Двухдисковый затвор нельзя располагать вблизи фокальной плоскости, ибо в противном случае появится большая неравно мерность освещения кадра. Его следует располагать между линзами объектива или за задней линзой объектива в непо средственной близости к нему. Кроме того, необходимо соблюдать следующие условия:

1) ребра входа и выхода должны встречаться на линии 00\\

2)диски должны вращаться в противоположные стороны;

3)угловые ширины световых отверстий дисков сю должны

быть	не меньше угловой ширины отверстия объектива в, т. е.
aoi ^	Р; йог ^ Р;

117

4) отношение угловых скоростей дисков должно быть равно отношению угловых ширин световых окон, т. е.

			Cl>l _	ClQ\|
			СО2	«0 2
В	одноднсковом		затворе за	время открывания объектива
диск	проходит	угол	р, а в двухдисковом		0,5 р. В двухдисковом
затворе фазы		открывания и закрывания			будут вдвое	короче,
а также и выдержка будет вдвое меньше.
3. ВЫДЕРЖКА (ВРЕМЯ ЭКСПОЗИЦИИ)
В	затворе	с пружинным		приводом	(см. рис. 63)	число

оборотов барабана и передаточное отношение к диску достаточ


но велики, и	это обеспечивает		большое	число	выдержек
(порядка 70—120) за один завод			пружины.	Вследствие		этого
момент движущих сил М за одну			выдержку	меняется		незна
чительно и практически		его можно	считать постоянным. Приве
денный момент	инерции	затвора /	также является		постоянным.

Следовательно, М = /е. Ускорение диска е также будет вели чиной постоянной, и диск вращается равноускоренно. В затво рах, приводимых в движение электродвигателем, обычно диск вращается равномерно.

Итак, в дисковых затворах			преимущественно	имеют место
два вида движения диска: 1)			равномерное и 2)	равноускорен
ное.
Однодисковый затвор, ш = const. Известно, что за выдержку
диск повернется	на угол	а = ао + р. Поэтому при равномерном
движении диска	выдержка
	/ e J L	со		(129)
	со	со

при сю > 0.

Заменив ао, найдем другое выражение выдержки

t=	J L (	m +	1).	(130)
	со
Заметим, что
s i n - Е - = - 1 2 - = — .				(131)
2	rd		q
Но r0 — меняется при	диафрагмировании			объектива. Из
1 главы следует
_	d	а
Г°~	2 ~	2а	'

где а — удаление диска от фокальной плоскости;

—относительное отверстие объектива.

• п

118

Подставив значение	г0 в выражение	(131), найдем	угол в.
Р = 2 arcsin	= 2 arcsin —2— = 2 arcsin — .		(132)
rd	2nrd	q

Выдержку to при измененной диафрагме можно определять, пользуясь выражением (129)

« 2	, « 0 + Р:
<*i	'ao+Bi

В этой формуле величины с индексом 1 соответствуют перво начальной диафрагме, с индексом 2 — измененной.

Равенство (130) есть уравнение прямой линии, а это означает, что зависимость выдержки от относительной ширины светового окна линейная. Анализируя уравнение (130), видим, что при т — 0

t	- в
	ш
Итак, при равномерном	движении в однодисковом затворе

выдержка: обратно пропорциональна угловой скорости враще ния диска со; линейно зависит от относительной ширины отвер стия т.; зависит от диафрагмирования объектива; относитель ного радиуса диска q; места расположения диска в фотоаппара

те, т. е. от удаления	а плоскости диска				от фокальной		плоскости
(это показывает, что в однодисковом затворе						нельзя	определять
выдержку независимо от аппарата); от угла р.
Влияние диафрагмирования				на выдержку		тем сильнее, чем
меньше относительная ширина отверстия т.
Равноускоренное	движение			диска.	При	равноускоренном
вращении угловое ускорение диска е = const. При этом
				е	т 2
				и аг2 =	2
Откуда
	r~Y		г—		ГТ	—
• у		—Vа\		и ч = у	-^-Уа2>
где ai —угол разгона		диска, т. е. путь диска				от начала движе
ния до начала		выдержки;
иг — путь диска	от начала движения до конца						выдержки;
T i — время разгона			диска;
T2 — время от начала движения до конца выдержки.
Выдержка определится как разность этих времен
* = T 2	_	T i = j / A A [ t / ^ _			i / ^ ]		(133)
			при	а0 > 0,

119

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 / 2612 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ