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

проектора). Тогда отпадает необходимость

во

второй

(холо­

стой) лопасти. Также можно применить двухдисковый

обтюра­

тор, у которого два одинаковых диска сидят на

одной

оси

и

вращаются в противоположные стороны. Диски

в этом

случае

должны располагаться вблизи объектива или

между

линзами.

На рис. 88 изображен конический обтюратор. Он представ­

ляет собой усеченный пустотелый конус 1, в котором

сделаны

вырезы

2

для

прохождения

пучков световых лучей. Верши­

на

конуса

находится

в

точке

0\.

Образующая 0\С

должна

быть

параллельна

плоскости

изображения. Расстояние

меж­

ду

ними

в

плоскости

0\СА

обозначено

через

а.

Ось

вра­

щения

конуса

0[В

пересекает

оптическую ось OA

объектива

под

некоторым

углом

а

(а

ф

=?fc90°).

Конус

вращается

во­

круг

своей

оси

равномерно.

А

Для

киносъемочных

камер

в

конусе

достаточно

сделать

Рис. 88. Конический

обтюратор

одно

световое

окно,

но

при

этом

он

будет

не

сбалансиро-

ван. При двух п трех окнах конус получается

уравновешенным.

Ход световых лучей на рис. 88 показан

стрелкой.

Конический обтюратор имеет меньшие габаритные

размеры

по сравнению с

дисковым в плоскости,

перпендикулярной

конуса лучей является переменной. В

плоскости

0\СА

величи­

на а минимальная.

На рис. 89 изображен цилиндрический обтюратор. Он

пред­

ставляет

собой

пустотелый

цилиндр

с осью вращения

ОО,

которая

пересекает оптическую ось

объектива

под

прямым

углом. Ход лучей показан стрелкой.

На боковой

поверхности

цилиндра

сделаны

вырезы

для

Рис. 89. Цилиндрический

Рис. 90.

Обтюратор с воз­

обтюратор

вратно-поступательным дай-

жением

ламели

меняя

два

одинаковых

диска

(рис. 91), вращающихся

относи­

тельно

одной

общей оси

в одну

сторону.

Разворачивая

диски

вокруг

этой

оси один

относительно другого,

легко

менять

угол Оо-

3,

а диск 2—

втулке 4.

Диск /

закреплен на

валу

на

На ва­

Он связывает

между собой оба вала, заставляя

их вращаться

с одинаковыми

угловыми скоростями и в одну

сторону.

П Заказ 1069

161

под

прямым

углом и

параллельна

плоскос­

ти снимка. Все

вырезы

имеют одинаковые

раз­

меры.

Радиус цилиндра г3 .

Расстояние

от оси

вра­

щения

цилиндра

до

плоскости

изображе­

ния

а.

На

рис. 92

изобра­

жен

цилиндрический

затвор

с двумя

окнами

положении. Затвор за­ Рис.

92. Схема

цилиндрического

затвора

крыт.

М\М.%

— первая

(левая,.объективная)

лопасть.

М3 М4 — вторая

(правая, фокальная)

лопасть.

лопасти ме­

Через

каждые

полоборота

(при

двух окнах)

Выдержка

главной точки снимка

(точка С)

начинается

тогда, когда

диаметр М]М3 (рис. 92)

совпадает

с оптической

11*

163

двухшторному затвору).

Заканчивается

закрывание

также в

центре. Угол поворота цилиндра при выдержке

главной

точки

равен

ао. Первая (левая)

лопасть открывает

верхнюю

половину

конуса лучей с диаметром сечения D' ~ N\N2,

а закрывает ее,

начиная от края (точка N3).

Вторая

(правая)

лопасть

открыва­

ет нижнюю половину сечения конуса

лучей с диаметром

Л/3Л/4,

а закрывает ее от края, начиная от точки

N{.

Выдержка i главной точки найдется по формуле

/ = ^ ,

(176)

где ао — угловая ширина

светового окна;

со — угловая скорость цилиндра.

Обозначим:

рс

— частота съемки

(кадров/с);

пс

— число оборотов цилиндра в секунду;

должно

быть

N — число световых

окон,

оно

обязательно

четным.

Тогда

N '

2лрс

со = 2лп. =

N

2прс

2. ВЫДЕРЖКА ПО ПОЛЮ СНИМКА

Все поле снимка разобьем

на три зоны (рис. 93):

верхнюю

зону Ь\Ь2 (входная зона); среднюю зону b2b3\

нижнюю зону 63 64

(выходная зона).

В отношении выдержки каждая из этих зон обладает

своими

особенностями. Рассмотрим

каждую

из этих

зон, полагая, что

ка

Участок

b\b2.

Он распространяется от верхнего края

сним­

до некоторой

линии, параллельной оси

цилиндра

(точка

Ь2

— след этой линии). Точка

Ь2 характерна

тем, что она

лежит

на

продолжении

прямой. В\0,

где О — ось вращения

цилиндра,

а В\ — нижняя

граница выходного

зрачка

объектива

диаметра

D'.

В этой зоне

фокальная

лопасть

уже откроет

доступ

лучам

к

плоскости

изображения,

а

объективная — еще нет. Поэтому

фазу открывания

образует

объективная

лопасть

ребром М\.

а объективная

лопасть только

начнет его.

Следовательно, мо­

менты конца открывания од-

_

^1

ной

(фокальной)

лопастью

и начала открывания

другой

(объективной)

совпадают.

Для

всех

остальных то­

чек верхней зоны эти момен­

ты не совпадают, ибо окон­

чание

открывания

фокаль­

ной

лопастью

будет

проис­

ходить

раньше, чем

начало

открывания объективной ло­

пастью. В зоне b\b2

открыва­

ние

отверстия

объектива

(обеими лопастями)

начина-

Рис. 93. Схема к разбивке кадра

на зоны

ется с нижнего

края

ее. По­

этому раньше

всех начнет экспонироваться

граничная

линия с

ординатой bxb2.

Все остальные

точки

(линии)

этой зоны

начнут

фиксироваться

позднее и позже всех

(из этой зоны)

верхняя

которая

лежит на продолжении линии В20.

Точка В2

является

верхней

границей выходного

зрачка

объектива.

Угол

b3Oz по

абсолютной величине

равен

ф к р .

уже

откроет

конус

В

нижней зоне

объективная лопасть

лучей,

проектирующих любую точку,

а фокальная — еще

нет.

Для точки Ь3 и всей

граничной

линии

выдержка

начнется

тогда,

когда диаметр М{ОМ3 ребер

входа

совпадет

с линией

В2ОЬъ.

К этому моменту

объективная лопасть только что закон­

чит открывание

конуса

лучей,

а фокальная — начнет

с

этого

момента

открывание.

Значит,

моменты

конца открывания

объективной лопастью

и

начала

открывания фокальной

лопа­

стью

совпадут. Для всех

остальных точек

нижней

зоны

эти

моменты

не совпадают,

и объективная лопасть будет заканчи­

вать открывание

раньше, чем фокальная начнет открывание.

Участок b2b3. Эта зона

находится между верхней (вход­

ной) и нижней (выходной)

зонами и расположена симметрично

ющую рассматриваемую точку Ь,

лежащую

внутри

зоны

b2b3

с центром О вращения ци­

линдра,

будем

называть

центральной

линией. Эта

линия

всегда

находится

внутри

конуса

лучей, про­

ектирующего

любую

точ­

ку

средней

зоны.

Цент­

ральная

линия

составля­

ет с оьсю Oz угол фо-. Ког­

да

крайний

луч

конуса

(или В2Ьз)

становит­

Рис. 94. Схема к расчету выдержки

ся

центральной

линией

в средней зоне

(проходит через центр О),

Находим

ТОГДа ф

0 = фотах = фкр-

* ё Ф к Р

_ Укр

а

Ро. тш = 90°-срК р и

Р 0 1 т а х = 90° + ф к р .

Выдержка точки закончится тогда, когда выходной диаметр

совпадет с центральной линией,

т. е. когда

цилиндр

повернется

от исходного положения на'угол |Зог = Poi +

«о-

Следовательно, в пределах средней зоны выдержка для всех

точек одинакова и определяется,

как и для

главной

точки сним­

ка, формулой

эту

точку,

являются

лучи

В2Ь

и Вф.

Фокальная

лопасть

для

этой

точки действует

на

участке K.L конуса лучей. Ког­

да точка М3 совпадет с точкой

К,

начнется

открывание.

За­

кончится

фаза

открывания

этой лопасти

при

совмещении

точки

М3

с точкой

L .

Далее,

при совпадении точек М2

и

К

начнется

фаза

закрывания,

ко­

торая закончится

при достиже­

нии

М2

точки L .

лопасть

для

Рис. 95. Схема к расчету

выдержек

Объективная

входной

и выходной

зон

точки

b

действует на

участке

MN

конуса

лучей. Фаза

открывания для

этой лопасти — путь

точки Mi на участке MN,

а

фаза

закрывания — путь

точки М4

на участке

MN.

Начало, конец и величина выдержки для точки b той и дру­

гой лопастью в общем случае не совпадают.

Составляем

уравнение

луча В2Ь. Он проходит

через точки

Во Г—с;

- ^ - 1

и Ь[а; уь]. Уравнение луча имеет вид

D'

2

г + с

(178)

_0_'

а + с

Угол между осью z и радиусом-вектором

точки

пересечения

луча В2Ь с окружностью обозначим через ср

(срк>

на рис. 95).

Тогда

r3

D'

sin ф — - —

r3 cos ср + с

. j 7 g .

2_ _

D'

а + с

'

^ '

УЬ-Т

В этом уравнении неизвестной величиной

является

только

угол ф.

cosq>

— & з ±

]/k\

— k4kA

=

—

,

(180)

где

k2 = [\+kx]r\;

(181)

й 3 = [ с А ,

+ ^

]

v

3

;

(182)

^

4 = [ ^ 1 +

^

]

2 -

' '

з ;

(183)

D'

D'

Ув—Г

Уь — —

й1 =

^ -

=

—

J

- .

(184)

а + с

f

С помощью этих формул можно рассчитывать выдержки то­

чек в верхней и нижней

зонах, ибо, подставляя в них положи-

тельное значение величины — , получим

координаты

точек Д

и N, а отрицательное значение величины—

координаты точек

L и М, а при подстановке отрицательных

значений уь

сможем

найти координаты точек пересечения

К, L , М и N и для нижней

зоны.

Рассмотрим расчет на конкретном

примере.

Дано

Рассчитываем углы срщ; фщ; ф 2 В

и фгн-

17

для точек К и JV

Результаты расчета

приведены

в табл.

верхнего крайнего луча В\Ь (индексы «в»)

и

для точек L и М

нижнего крайнего луча Вф (индексы «н»).

Таблица 17

Д л я в е р х н е й

линии Вф

г . Д л я

н н ж н е й _ л н н н н Bfi

/ D'

= 2 0 мм I

/

П'

= — 2 0

мм 1

в мм

1

(

\

2

\

2

Ф 2 В

* ш

50

7 3 ° 4 1 '

— 4 0 ° 1 8 '

5 2 ° 5 4 '

1 7 ° 1 0 '

40

5 8 ° 3 9 '

— 3 6 ° 0 0 . 5 '

4 3 ° 2 2 '

1 8 ° 3 8 '

—

30

4 4 ° 5 0 '

— 3 2 ° 4 6 '

3 2 ° 5 8 '

2 0 ° 0 7 '

_

20

2 9 ° 5 8 '

— 2 9 ° 5 8 '

2 1 ° 4 9 '

2 1 ° 4 9 '

2 1 ° 4 8 '

10

16°11 '

— 2 7 ° 3 7 '

9 ° 5 4 '

2 3 ° 3 8 '

1 1 ° 1 9 '

0

2 ° 4 8 '

— 2 5 ° 3 0 '

— 2 3 4 8 '

2 5 ° 3 0 '

0 ° 0 0 '

— 10

— 9 ° 5 4 '

— 2 3 ° 3 8 '

— 1 6 ° 1 1 '

2 7 ° 3 7 '

— 1 Г 1 9 '

— 2 0

— 2 1 ° 4 9 '

— 2 1 ° 4 9 '

— 2 9 ° 5 8 '

2 9 ° 5 8 '

— 2 1 ° 4 8 '

— 3 0

— 3 2 ° 5 8 '

— 2 0 ° 0 7 '

— 4 4 ° 5 0 '

3 2 ° 4 6 '

—

— 4 0

— 4 3 ° 2 2 '

— 1 8 ° 3 8 '

— 5 8 ° 3 9 '

3 6 ° 0 0 , 5 '

— 5 0

— 5 2 ° 5 4 '

— 1 7 ° 1 0 '

— 7 3 ° 4 1 '

4 0 ° 1 8 '

ной диаметр М\Мг

совпадает с осью у). Обозначим:

фокаль­

Pin — угловой

путь цилиндра до начала открывания

ной лопастью;

Ргп — угловой

путь цилиндра до конца открывания

фокаль­

ной лопастью;

Рзп — угловой

путь цилиндра до начала закрывания

фокаль­

ной лопастью;

04п — угловой

путь цилиндра до конца закрывания

фокаль­

ной лопастью.