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

Р4П — Pan + °о;

Рз3 == Pi3 + а0 ;

Р4з = Р2з + ао- j

По этим формулам, воспользовавшись данными табл. 17, он ределяем углы р.

По полученным данным строим графики выдержек, создавае­ мых каждой лопастью (рис. 96 и 97).

Рис. 96. Схема к расчету выдержки при уь — 40 мм

На этих графиках восходящие ветви АВ и EG и нисходящие ветви CD и НК показаны условно прямыми.

На этих графиках видно, как располагаются выдержки, соз­ даваемые кансдой лопастью, относительно друг друга. На графи­ ках по оси абсцисс откладываются угловые пути цилиндра В, они пропорциональны времени, ибо цилиндр'вращается равномерно.

В верхней зоне выдержка происходит на участке ED и угло­ вой путь диска В( в за выдержку определяется по формуле

0)со

где / в — выдержка в верхней (входной) зоне; ш — угловая скорость цилиндра.

170

В нижней (выходной)- зоне выдержка происходит на участке АК и угол поворота диска определяется формулой

Р / н = 04з — P i n -

Выдержка точки в нижней зоне

(187)

7>»

Рис. 97. Схема к расчету выдержки при уь = —40 мм

По формулам (185)

р 4 п = 90° + а0 —ф,„; р 4 з = 9 0 о + а 0 - ф 2 в .

Заменив в формулах (186) и (187) углы р, получим новые вы­ ражения для выдержек верхней tD и нижней tB зон:

f _ и0 + ф2 н — Фш

«О — Ф 2 В + ф щ

4.НЕОДНОВРЕМЕННОСТЬ И НЕРАВНОМЕРНОСТЬ ВЫДЕРЖЕК ПО ПОЛЮ СНИМКА

Рассмотрим, будет ли весь кадр заснят одновременно и будут ли выдержки всех точек снимка одинаковы?

Неравномерность выдержки по полю снимка. Воспользуемся примером, приведенным в п. 3. Предположим, что цилиндр по­ ворачивается на Г за 0,00024 с (на Г за 0,000004 с). Для тех точек снимка, которые имеют одинаковые ординаты, выдержки

171

ординатами. По результатам расчета строим график зависимо­ сти величины выдержки по всей высоте снимка (кривая t на рис. 98). Из графика следует, что выдержки одинаковы только для точек средней зоны снимка.

сделать вывод о том, что цилиндрический затвор не может обес­ печить равномерности выдержек по всему полю снимка. Он обес­ печивает ее только в пределах средней зоны кадра.

На основании изложенного следует:

цилиндрический затвор обеспечивает равномерность выдер­ жек только в пределах средней зоны кадра;

выдержка не меняется вдоль направления, параллельного осп вращения цилиндра;

выдержка зависит от ординаты снимка; « равномерность выдержек меняется при диафрагмировании

объектива, ибо при уменьшении D' уменьшается также и высота средней зоны;

максимальная высота зоны равномерной выдержки обеспе­ чивается при полностью открытой диафрагме;

в средней зоне снимка выдержка максимальна; резкое уменьшение выдержек к краям снимка в верхней и

нижней зонах (входной и выходной зонах) имеет одинаковый характер;

цилиндрический затвор ограничивает некоторую предельную высоту кадра, за пределами которой экспонирование отсутству­ ет, практически используемая высота кадра, конечно, меньше предельной и зависит от допустимой степени неравномерности выдержек.

172

Неодновременность экспозиции по полю снимка. Время, не­ обходимое на вращение цилиндра от исходного положения до начала выдержки, условно назовем инерцией затвора и обозна­ чим через tiu а соответствующий угол — через бц и назовем его углом инерции.

Для всех точек снимка, имеющих одинаковые ординаты, за­ твор имеет одинаковую инерцию. Поэтому инерция не зависит от абсциссы точки (считаем, что ось абсцисс параллельна оси цилиндра. При изменении же ординаты точки инерция ме­ няется.

В средней зоне снимка выдержка начинается тогда, когда диаметр входа совпадает со средней линией. Следовательно, для средней зоны угол инерции

р 0 1 = 9 0 ° - с р 0 .

Инерция же для средней зоны определяется выражением

/_ Р»'

' н с р

ш

По мере изменения ординат точек от точки Ь2 к точке Ь3 угол 6о1 растет. Поэтому минимальная инерция в средней зоне будет у точки £>2, а максимальная — у точки Ь3. Во входной зоне угол инерции

р\3 = 9 0 ° - | ф 2 „ 1 ,

я инерция

f _ Pl3

' н в

СО

В выходной (нижней) зоне угол инерции р 1 п = 9 0 ° - ф 1 в .

Инерция для выходной зоны

Инерция в нижней зоне большая, чем в средней.

По мере удаления рассматриваемой точки от Ь2 к верхнему краю снимка угол p ] 3 растет и увеличивается инерция. Следова­ тельно, минимальная инерция входной зоны будет по линии раз­ дела ее со средней зоной (точка Ь2).

Приходим к выводу о том, что экспонирование снимка ци­ линдрическим затвором начинается не с края его, а с линии раз­ дела верхней (входной)-и средней зон.

Для нашего примера рассчитаны инерции ta затвора в функ­ ции ординаты уь и построен график tB на рис. 98. Из графика следует, что минимальная инерция имеет место по линии разде­ ла верхней и средней зон.

173

в цилиндре. Таким образом, выдержка цилиндрического затвора

Угловая ширина окна аоВлияние угловой ширины отверстия

174

Уь=±20мм

а по оси ординат — углы В* в градусах и время т в секундах. Точ­ ка Ьг обладает минимальной инерцией, а ордината Т0 является величиной минимальной инерции. Точки Ьз'; &з ; Ь'з" лежат на нижней границе средней зоны. Отрезки Т\\ Т2 и Т3 пропорцио­ нальны продолжительности экспонирования всей поверхности снимка при ао = 30; 60 и 90°. Разность ординат кривых «о и в„ пропорциональна выдержке точек с ординатами уь-

2t/omax- В пределах этого отрезка происходит экспонирование кадра. В самих точках А и В выдержка равна нулю. За предела­ ми отрезка экспозиция отсутствует. Отрезок ограничивает тео­ ретически возможную высоту кадра, практически же высота кадра будет, конечно, еще меньше. По данным расчетов также строим график (рис. 100), у которого по оси абсцисс отложены

175

Глава 7

ДИСКОВЫЕ ЗАТВОРЫ СПЕЦИАЛИЗИРОВАННЫХ ПРИБОРОВ

Дисковые затворы применяются не только в кино- и аэрофо­ тоаппаратах, но также в специализированных фотоприборах. Ниже рассмотрены некоторые случаи применения дисковых за­ творов в приборах, требующих большой частоты перекрывания потоков излучения.

1. ДИСК-СТРОБОСКОП

Рассмотрим дистанционное измерение угловой скорости при помощи стробоскопа.

скоростью cos, которая меняется в широком диапазоне. Наблюде­ ние ведется по стрелке А. На диске имеется щель 5. Обозначив

ш s

zk, получим

tup

соs = kap;

пли

ns = knp\

или

а 5 = kd.j.

176

Коэффициент k показывает во сколько раз угловая скорость

Р щель 5 находится в створе между точкой Р и глазом наблю­ дателя. Рассмотрим несколько частных случаев.

Рис. 102. Изображения точки при разных k

планшайба повернет точку Р (рис. 101) на 180° против часовой стрелки. К этому же моменту и щель диска также повернется на 180°, но по часовой стрелке. Щель 5 опять окажется в створе глаз — точка Р. И мы снова увидим точку Р, но уже в нижнем положении 2 (рис. 102, а). Через тот же промежуток времени t мы опять увидим точку в верхнем положении 1 и т. д.

При достаточно большой угловой скорости вследствие инер­ ции зрения мы увидим точку Р (рис. 101) одновременно в обоих положениях.

Конечно, мало вероятно, чтобы исходное положение совпало с вертикалью. Поэтому практически обе точки наблюдаются на диаметре, отклоненном от вертикали на какой-то угол. Если пе­ ременить направление вращения обоих валов, то картина не из­ менится.

Пусть k = 2. Это значит, что диск вращается вдвое быстрее, чем вал /. Вначале точка появится в положении 1 (рис. 102, б). Через некоторое время / планшайба повернется на угол 120°, а диск за это же время — на 240°. Изображение точки Р появит­ ся в положении 2, опять через тот же промежуток времени —• в положении 3, затем в положении 1 и т. д. При большой угло­ вой скорости мы будем наблюдать одновременно все эти три точки.

Пусть k = 3. Значит, диск вращается в 3 раза быстрее вала 1. В этом случае мы уже наблюдаем четыре точки, расположенные на двух взаимно перпендикулярных диаметрах. Последователь-

ность их появления показана на рис. 102, в, но при большой угловой скорости они видны все одновременно.

Если k = '/2, то это уже означает, что диск вращается вдвое медленнее планшайбы. Наблюдаемая картина такая же как на

тому, что вращается быстрее) или, другими словами, до первой точки встречи щели S с точкой Р (считая от исходного положе­ ния /) сумма углов, пройденных диском и планшайбой до пер­ вой точки встречи, равна 2л.

Задаваясь k, составим табл. 18, в которой приведены соответ­ ствующие значения углов ар и as-

178 •

Человеческий глаз сохраняет погасшее изображение в тече­

N встреч точки Р со щелью одновременно и последовательность их появления не будет замечена.

Изложенное позволяет сделать вывод о том, что, наблюдая через щель точку Р, следует так отрегулировать скорость диска, чтобы N = 2. Тогда скорость диска стробоскопа будет равна скорости вала 1. При этом оба изображения точки должны быть неподвижными. Тахометр стробоскопического диска покажет угловую скорость вала 1.

встречи не дойдет до позиции 2 (выйдет левее на 3°) и т. д. На­ блюдателю будет казаться, что обе точки Р вращаются но часо­ вой стрелке. Это вращение происходит тем быстрее, чем больше /г, и направлено в сторону вращения диска.

Если же k < 1 (т. е. диск вращается медленнее планшайбы), движение точек направлено туда, куда вращается вал / (рис. 101). В обоих случаях скорости диска и планшайбы не рав­ ны н определить угловую скорость вала / затруднительно. Регу­ лированием угловой скорости диска надо добиваться неподвиж­ ности обоих изображений.

Диск стробоскопа является затвором, предназначенным про­ пускать световой поток с определенной (регулируемой) час­ тотой.

2. ДИСКОВЫЙ ЗАТВОР ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ЛЮМИНОФОРОВ

Флуоресцирующие вещества, применяемые в трубках телеви­ зионных приемников и на экранах рентгеновских аппаратов, за­ тухают через некоторое время после прекращения возбуждения.

Для установления наличия послесвечения и определения его продолжительности можно использовать приборы, называемые фосфороскопами. В фосфороскопах используются дисковые за­ творы (рис. 103). Исследуемое вещество помещают между дис­ ками 1 и 2, которые вращают с одинаковой угловой скоростью относительно общей оси.

Диски имеют одинаковое число секторных отверстий. Пучок лучей L через окна диска / освещает исследуемое вещество. На­ блюдение ведется через окно диска 2 по направлению стрелки А. Диски развернуты относительно друг друга так, что световые