> Техника, страница 89 > Фототрансформатор

Фототрансформатор

Фототрансформатор, оптико-механический прибор, применяемый для приведения аэроснимков к виду ортогональной проекции на горизонтальную плоскость в определенном, прежде заданном, масштабе при фотомеханич. методе трансформирования (смотрите Фототрансформирование). Ф. представляет собой усовершенствованный проекционный фонарь. Фототрансформаторы основаны на принципе оптически сопряженных взаимонаклонных плоскостей. По конструктивной идее они делятся на Ф.

1- го и 2-го рода. К Ф. 1-го рода относятся приборы, имеющие пучок лучей, идентичный тому, который был в момент аэросъемки; к Ф.

2- го рода—приборы, у которых пучок лучей не подобен бывшему в момент аэросъемки. Основными частями Ф. служат экран, объектив и негативная плоскость. Положение каждой из перечисленных частей Ф., а также и негатива м. б. изменено при помощи соответствующих механич. приспособлений. При конструировании Ф. основные его части располагаются либо в горизонтальном направлении либо в вертикальном. Отсюда и происходит деление Ф. на рода со-1). Негатив Р, уста-

4

горизонтальные и вертикальные.

Конструктивная идея Ф. первого стоит в следующем (фиг новленный в Ф. R и освещенный источником света Lчерез конденсор К, дает через объектив Q изображение на экране ЕС. Для того ^{Λ фиг}· ^ чтобы пучок лучей, попадающий на экран ЕС, был идентичен пучку, существовавшему в момент аэросъемки, необходимо установить негатив Р перпендикулярно к прямой QF. Прямая QF должна проходить через главную точку

снимка О и переднюю узловую точку объектива, а объектив должен быть установлен от негатива Р на расстоянии, равном фокусному расстоянию объектива съемочной камеры. Для получения при помощи восстановленного проектирующего пучка лучей искомого ортогонального изображения необходимо экран ЕС установить так, чтобы угол ECF=90° — а и чтобы длина а перпендикуляра Qq равнялась — (Н—высота

•съемки, ~—масштаб). Кроме этого необходимо повернуть негатив Р в своей плоскости с таким расчетом, чтобы его ось уу была отклонена от главной вертикали υν на угол крена β. Ф. второго рода основан на следующем: пусть Q_l9 Е₂ и Р—положения объектива, экрана и негатива в Ф. первого рода (фигура 2) соответственно моменту аэросъемки. Допустим затем, что Q₂, Е₂ и Р—плоскости объектива, экрана и негатива у Ф. второго рода. Рассмотрим условия положения трех плоскостей Ф. второго рода, при котором получится ортогональное

главной вертикальной плоскости обозначим: на плоскости Р через vV на плоскости Е_хчерез v_LV на плоскости Ё₂—через v₂V. Из точки проведем в главной вертикальной плоскости прямую, параллельную плоскости Е_и до пересечения с плоскостью Р в точке Т и опишем из точки Т дугу радиусом, равным какую бы точку этой дуги ни принять за узловую точку объектива Q₂, всегда возможно получить изображение, идентичное с изображением, получаемым на экране Е_г. Для этого необходимо, чтобы плоскость экрана Е₂ проходила через прямую MN и была параллельна прямой TQ₂. Для того чтобы доказать, что на экране Е₂ получится через объектив Q₂ изображение, идентичное с изображением, полученным на экране Е_г через объектив Q_l9 достаточно показать, что отрезки Ка и ОК, являющиеся абсциссой и ординатой точки а, изобразятся на экране Е₂ в виде отрезков К"а" и О"К", также взаимно перпендикулярных и соответственно равных отрезкам Ка и ОК. Вследствие того, что точка а взята произвольно, можно считать, что изображения, полученные на экранах Ε_λ и Е₂, никакого различия не имеют. Отсюда вытекают следующие данные, связывающие положение трех основных плоскостей Ф. второго рода: 1) положение главной вертикали vV определяется углом а и азимутом направления дроекции оптич. оси аэросъемочной камеры на горизонтальную плоскость; 2) поло жение оси у у снимка по отношению к главной вертикали определяется углом крена β=yOV;

3) точка Т на главной вертикали определяется

длиной отрезка OT=OQ₁ ctg OTQ₁=f ctg a; 4) основание картины MN перпендикулярно к главной вертикали vV и отстоит от точки Т

на расстоянии TV=“, 5) длина радиуса

TQi=TQ 2=^^-; ⁶) направление радиуса TQ₂

определяется углом ψ=vTQ₂. Тем же углом tp=vVv₂ и основанием MN картины определяется положение плоскости Е₂.

Ф. строятся по одному из указанных выше принципов, причем в зависимости от задач, которые ставятся перед фототрансформированием, выбирают тот или другой род. В производстве имеется ряд Ф., построенных на основе идеи первого и второго рода. В СССР применяют на аэросъемочных производствах оба типа Ф. Наиболее распространенными являются Ф. первого рода системы Соколова (горизонтальный и

вертикальный), а также и второго рода «Люфт-бильд» и «Цейсс». Оба последние Ф.—вертикальные. К.Ф. же относятся специальные приборы, служащие для развертывания перспективных снимков, сделанных многообъективными аэросъемочными камерами, в ортогональные. Эти типы Ф. имеют особое назначение и пред-I ставляют собою фонари с особым оптич. уст-I ройством (Ф. сист. Ашенбреннера, советского I изобретателя Дробышева, Фойргейльда, Цейс-I са и др.). Горизонтальный Ф. сист. Соколова

(фигура 3, общий вид) устроен след. обр. На метал-лич. постаменте Т (фигура 4) находятся с одной стороны проекционный фонарь S с негативом Р и объективом Q, а с другой—платформа М с экраном Е, Негатив Р вставляется в рамку, которая может вращаться в своей плоскости.

Центр вращения лежит на перпендикуляре, опущенном из передней узловой точки объектива на плоскость негатива. Негатив устанавливается при помощи координатных меток так, чтобы его главная точка совпадала с центром вращения рамки. Объектив Q может менять свое

расстояние по отношению к плоскости негатива и при трансформировании устанавливается по отношению к плоскости Р на расстояние, равное /. Для этой установки проекционный фонарь имеет шкалу с миллиметровыми делениями. Экран установлен на платформе, которая имеет два взаимно перпендикулярных вращения с центром вращения в передней узловой точке· объектива Q. Одн$ из осей QO вращения платформы находится в вертикальной плоскости, другая (не показанная на чертеже)— в горизонтальной. Независимо от вращения платформы экран в свою очередь имеет два взаимно перпендикулярных вращения и одно вращение в своей плоскости (с центром в точке А).

Фигура 7.

Оси первых двух вращений экрана проходят через центр третьего вращения А и параллельны осям вращения платформы (ось ΑΏ параллельна QO). Кроме трех вращений экран имеет еще одно движение вдоль платформы М по прямолинейным направляющим. Расстояния QO и AD от центров вращения Q и А до направляющей равны между собой. Ф. системы

Соколова позволяет восстанавливать существо^ вавший в момент съемки проектирующий пучок лучей и пересечь его плоскостью экрана Е. Для трансформирования в разных масштабах прибор должен иметь набор объективов с разными фокусными расстояниями. Вертикальный Ф. сист. Соколова отличается от описанного лишь конструктивным оформлением. Весь Ф. смонтирован на металлич. вертикальных штангах, несущих посредством особого скрепления проекционный фонарь, кассету и объектив (фигура 5). Экран установлен на особом столике. Управление Ф. может производиться при посредстве ручного управления или ножных педалей, расположенных внизу под прибором. Вертикальный Ф. сист. Соколова является прибором более усовершенствованным и удобным при работе по сравнению с горизонтальным.

К Ф. второго рода относится «Люфтбильд», сконструированный по следующим принципам (фигура 6): 1) плоскости негатива Р, объектива Q₂и экрана Е₂ должны пересекаться по одной прямой V; 2) передняя узловая точка объектива Q₂ должна находиться на дуге Q₂S, описанной радиусом Т&=/: sin α; 3) экран Еа должен занимать положение, параллельное прямой TQ_2i

4) негатив должен быть повернут в своей плоскости относительно главной вертикали vV на угол крена β. При конструктивном выполнении без ущерба для точности работ было отступле-но от второго условия. Конструктор потребовал, чтобы объектив <2 2 находился не на дуге Q₂S, а на касательной к ней RL, т. к. величина RS является величиной малой для углов, находящихся в пределах 0—10°. Положение касательной RL в Ф. определяется прямым углом RLV и отрезком oR=f+RS. Величина "отрезка oR определяется геометрически из фигура 6. Практически же она определяется по графику фигура 7. На графике величина оR=f_e является ординатой кривых, вычисленных для разных значений фокусного расстояния аэросъемочной камеры, н абсцисса п=^, где Н — высота полета, — фокусное расстояние объектива, ^ —знаменатель масштаба (например ~=1:10 000).

Конструктивно фототрансформатор «Люфтбильд» оформлен следующим образом (фигура 8, 9, 10). На металлической станине А А (фигура 8 и 9) укреплены две вертикальные направляющие штанги В, вдоль которых перемещаются два парных кронштейна Р>_х и В₂ (консоли). В консолях помещаются две горизонтальные вращающиеся оси, из которых первая d_x скреплена с рамкой для негатива, а другая d₂ с рамкой для объектива Q. Экран Е вращается также вокруг горизонтальной оси С. Все три оси вращения (негатива, объектива и экрана) парал-

лельны между собой. Горизонтальная ось вращения объектива проходит через его переднюю узловую точку. С горизонтально вращающейся осью d_x скреплена под прямым углом линейка oR (фигура 6), устроенная так, что ее длину можно изменить. Линейка oR имеет миллиметровую шкалу, позволяющую устанавливать ее длину соответственно величине f_e. Концом линейки oR служит центр вращения шарнира R (фигура 8), который может передвигаться вдоль линейки RG, которая имеет назначение ме-. ханически осуществлять касательную RL (фигура 6). С этой целью она соединена с осью dа, вокруг которой может вра-

Фигура 9.

щаться независимо от вращения самой оси d₂. Вторым концом линейки RG служит центр вращения шарнира G, перемещающегося вдоль направляющей линейки u_L. Концы линейки и_гсоединены при помощи шарниров с рычагами г_г и г₂, длина которых равна длине отрезка QG. Рычаг г а скреплен с вращающейся осью экрана Е под прямым углом к плоскости экрана. Рычаги г_г и г₂ скреплены под прямыми углами с рычагами R_t и R₂, равными между собой по длине и соединенными шарнирами с линейкой и₂ такой же длины, как и линейка щ. Т. о. при передвижении объектива Q и негатива Р по направлению гг рычаги г₁ и г₂ и отрезок QG (фигура 8) остаются параллельными между собой, а т. к. рычаг г₂перпендикулярен к плоскости экрана Е, то и прямая RG при любом положении Q перпендикулярна к плоскости экрана Е. Линия RG остается перпендикулярной к плоскости экрана не только при перемещении объектива Q и негатива Р по направлению гг, но и при вращении экрана, т. к., благодаря равенствам г_г=г₂== QG, R₁=R₂ и щ=и₂, г_г и QG остаются параллельны рычагу г₂. Кроме описанной системы рычагов и линеек, находящейся на правой стороне инструмента, у Ф. на противоположной его стороне имеется еще одна система рычагов, заставляющая пересекаться плоскость Н₂ объектива (фйг. 6) с плоскостью экрана и негатива по одной (в смысле практическом) прямой V. Достигается это скреплением с вращающимися осями d_x, d а и С под прямыми углами трех рычагов q_x, q₂ и q_z одинаковой длины (фигура 10).

Концами этих рычагов служат центры вращения трех шарниров, из которых два—а_г и а₂— могут перемещаться вдоль линейки NN, а третий шарнир а₃ служит только для соединения рычага q₂ с линейкой NN. Т. о. при вращении q± “ Яз рычаг q ₂ вращает ось d₂ объектива Q и заставляет главную плоскость объектива пересекаться с плоскостями Р и Е по одной прямой. Трансформирование на этом приборе производится полуавтоматически. Прибор «Люфт-бильд» в порядке усовершенствования был несколько изменен: 1) вместо ручного управления было установлено управление прибором специальными ножными шайбами, приводящими в движение части прибора посредством карданной передачи, и 2) заменена кассета 13x18 кассетой 18x18 и даже 18 х24, благодаря чему Ф. может обрабатывать негатив любой из указанных величин. Переконструированный таким образом Ф. «Люфтбильд» имеет также широкое применение в практике советских аэросъемочных организаций.

Ф. сист. Цейсса (фигура 11) смонтирован вертикально. Главной осью служит линия, соединяющая главную точку негатива и центр проекции на экране. Вертикальные штанги, несущие экран J, являются направляющими для муфт-штанги, заключающей в себе объектив D, и муфты В, несущей конденсор С с проекционным фонарем А. Обе муфты сбалансированы посредством противовесов. Инверзоры Е_г я Е% представляют систему рычагов, соединяющих между собой экран, объектив и негатив, посредством которых достигается согласованное одновременное движение трех плоскостей Ф. Для регулирования равномерности освещения негатива часть конденсора может передвигаться вверх или вниз с помощью рычага F_±. В соответствии с требованиями наиболее общего случая трансформирования по четырем точкам прибор может иметь 5 независимых установок.

1) Плоскость экрана J может вращаться около горизонтальной оси при посредстве ножной педали Ж. 2) Объектив D также может иметь вращение. Установка производится ручным маховичком D_v 3) Одновременное движение экрана, кассеты и объектива производится ножной шайбой L.

4) Поворот негатива вокруг. вертикальной оси производится рычажком G. 5) Кассета может передвигаться по направле-, нию оси вращения с помощью лежащего от нее влево ручного маховичка F. Главная точка негатива обозначается марками, имеющимися в кассете. Кассета благодаря особому устройству позволяет вести трансформирование с неразрезанной фильмы. Размер негатива, могущий трансформироваться этим прибором, 18x18. Величина прибора и передвижение частей вдоль штанг позволяют производить трансформирование на увеличение в 4—5 раз. Помимо этого

Ф. позволяет приводить к ортогональной проекции перспективные негативы, сделанные с отклонением оптич. оси от вертикали до 40°. Последние два обстоятельства присущи только Ф. сист. Цейсса, что выгодно отличает его от других систем.

В настоящее время разрабатывается Ф. сист. Дробышева. К наиболее простым, но несовершенным по конструкции приборам относится неавтоматич. Ф. сист. Гугерсгофа, предназначенный для обработки пластинок 18x18; он дает возможность обрабатывать снимки, снятые с углом наклона 10—15°.

Применение многообъективных камер для аэрофотосъемки вызвало необходимость постройки специальных Ф., посредством которых перспективные снимки приводятся в ортогональные. Для развертывания восьми перспективных снимков девятиобъективной камеры Аптен-бреннера и получения контактного отпечатка построен специальный Ф. Негативная рама и экран помещены на особой стойке. В объективной раме имеется два объектива; у одного оптич. ось направлена перпендикулярно к негативу. Второй объектив укреплен под углом, равным углу отклонения осей боковых объективов в камере. Экран может занимать положение, перпендикулярное к оптич. оси главного объектива, и отклоняется от этого положения на нек-рый угол. Во втором положении экран может вращаться около оси в установленной плоскости через 45°. Независимо от экрана негативная рама может вращаться и устанавливаться через каждые 45°. Техника работы на Ф. состоит в следующем: негатив устанавливается на кассете Ф., а на экране укрепляется светочувствительная бумага. Через главный объектив экспонируется центральная восьмиугольная часть негатива в масштабе съемки. После этого экран ставят во второе положение и производят постепенно экспонирование остальных 8 снимков. Это экспонирование производится путем вращения экрана и негативной рамы через каждые 45° одновременно до тгх пор, пока все 8 боковых снимков не будут сре-•продуцированы на один лист фотографии, бумаги. Подобный Ф. сконструирован русским изобретателем Дробышевым для тех же целей, что и описанный выше Ф. для аэрофотоаппа-

рата Ашенбреннера. А На станине (фигура 12), J несущей 2 столба, находится качающийся проекционный фонарь. Экран Ф. кроме наклона может посредством ножной шайбы подниматься вверх или же опускаться вниз, а также вращаться на 360°. В фонарь устанавливаются негативы, изображение которых отбрасывается последовательно одно за другим на экран, причем последний каждый раз поворачивается на угол в 45°. Благодаря этому получаем один общий снимок, который для дальнейшей обработки должен трансформироваться на обыкновенном Ф. К упрощенным типам Ф. следует отнести фонарь для приведения к масштабу аэроснимков системы Соколова. Этот прибор представляет вертикальный увеличительный фонарь, в

основу которого положен Ф. Отличие¹ его от Ф. заключается в том, что фонарь не имеет перспективного инверзора; в нем плоскости негатива, объектива и экрана закреплены жестко под углом в 90° к оси прибора. Для приведения к требуемому масштабу производится установка частей упрощенного Ф. по особой шкале на уменьшение или укрупнение масштаба аэроснимка до требуемого масштаба.

Лит.: Курс геодезии, ч. 2, М., 1931; «Труды Научно-исследовательского ин-та аэросъемки», Ленинград, 1932; Gruber О., Fereunkurs in Photogrammetrie, Stuttgart, 1930. в Платон.