Сенситометрические исследования фотоматериалов

ЛЕКЦИЯ 3

1. Характеристики фотографического объектива.

Аэрофотопленка, фотобумага и их характеристики

Негативный и позитивный процессы

Сенситометрические исследования фотоматериалов

1. Характеристики фотографического объектива.

Аэрофотоаппарат (АФА)—оптико-электромеханическое устройство, предназначенное для фотографирования земной по­верхности с различных летательных аппаратов (вертолета, са­молета, ракет и др.).

По целевому назначению АФА подразделяются на топогра­фические и нетопографические. Топографические АФА предназначены для аэрофотографирования в картографических и измерительных целях. Для этого топографические АФА имеют конструкцию, обеспечивающую надежную его работу и сохран­ность оптических характеристик объектива в сложных условиях аэрофотосъемки (вибрации, толчки, перегрузки, колебания температур и т. п.). Нетопографические АФА не обеспечивают по­лучение аэрофотоснимков с высокой геометрической точностью построения изображения. Поэтому аэрофотоснимки, полученные нетопографическими АФА, могут использоваться для обследо­вания и изучения территории, рекогносцировочных и других работ, не требующих высокой точности линейных измерений.

Основными характеристиками аэрофотообъектива являются фокусное расстояние, угол поля зрения, светораспределение по полю зрения, относительное отверстие, фотограмметрическая дисторсия, разрешающая способность.

Обычно аэрофотообъективы фокусируются на бесконечность. Следовательно, расстояние от задней узловой точки аэрофото­объектива до фокальной плоскости АФА, в которой помещается светочувствительный слой, будет всегда постоянное. Это рас­стояние называется фокусным расстоянием аэрофо­тоаппарата. С помощью фокусного расстояния определяется масштаб фотографирования:

где Н- высота фотографирования

Рис.1

Центральная часть этого круга, в которой размещается при­кладная рамка аэрофотоаппарата, называется полем зре­ния, а угол 2β образованный лучами, проведенными из задней узловой точки объектива S на углы прикладной рамки, называется углом поля зрения аэрофотоаппарата.

Диаметр пучка световых лучей, проходящих через объектив, может изменяться с помощью диафрагмы, представляющей собой непрозрачный экран с круглым отверстием. Диафрагмы располагаются перпендикулярно к оптической оси, а их центры совпадают с оптической осью объектива. Диафрагмы могут быть различных конструкций. В топографических АФА применяются преимущественно ирисовые диафрагмы, состоящие из нескольких лепестков. Эти лепестки, поворачиваясь вокруг своей оси, изменяют диаметр действующего объектива ί, под которым понимается диаметр парал­лельного пучка лучей, проходящего через объектив от точеч­ного источника света, расположенного в главном фокусе.

Величина относительного отверстия объектива вы­ражается отношением диаметра действующего отверстия i к фо­кусному расстоянию объектива f, т. е.

1/k = ί/f

Важной характеристикой качества объективов топографиче­ских АФА является д исто рси я — искажение изображения, построенного объективом, приводящее к нарушению подобия изображения предмету. Оно вызывается неравномерным ради­альным смещением лучей, что приводит к радиальному смеще­нию точек изображения. Луч, падающий на объектив под углом ω (рис. 13) к главной оптической оси, выходит из него под углом ω^′: Вследствие этого т.а. изобразится т. смещение Δr определится по формуле:

(1)

Смещение Δr, рассчитанное по формуле (1), называется: оптической дисторсией. Если вместо d в формулу подставить f, действительно определяющее масштаб изображе­ния при аэрофотосъемке, то смещение Δr будет называться фотограмметрической дисторсией.

Качество аэрофотообъективов определяется также разре­шающей способностью R. Она определяется максималь­ной пространственной частотой периодической решетки, штрихи которой изображаются с помощью данного объектива раз­дельно. Разрешающая способность характеризует возможности аэрофотообъектива раздельно передавать в создаваемом изо­бражении близко расположенные мелкие детали объекта.

2. Аэрофотопленка, фотобумага и их характеристики

Аэрофотопленка является одним из основных компонентов фо­тографирующей системы. От ее качества существенно зависит качество будущих аэрофотонегативов, а в конечном итоге и фо­топланов.

Аэрофотопленка состоит из: подложки (основы), светочувствительного (эмульсионного) слоя, защитного слоя, скрепляющего подслоя и противоореольного слоя.

Аэрофотопленки изготовляются на мягкой основе, как пра­вило, триацетатной, а в последние годы — лавсановой и эстаровой. В процессе фотохимической обработки и сушки они дефор­мируются. Деформация аэрофотопленки может быть равномер­ной и неравномерной. Величина наибольшей равномерной деформации аэрофотопленок на триацетатной основе (например, изопанхром 15) составляет 0,3—0,5%, а на лавсановой — вдвое меньше. Неравномерная деформация для обеих основ примерно одинакова и составляет в среднем 0,01—0,02%, что вызывает смещения точек на краю аэрофотонегатива на величину по­рядка 7-14 мкм. Аэрофотопленки на эстаровой основе меньше всего подвержены деформациям.

При контурной и комбиниро­ванной съемках такая величина деформации аэрофотопленки не имеет существенного значения, так как даже при больших коэффициентах увеличения фотоизображения смещения точек не превышают графической точности измерений. При стереотопографической съемке, использующей стереофотограмметрические приборы, позволяющие выполнять измерения на аэрофотонегативах с погрешностями 1—5 мкм, деформация аэрофото­пленки должна учитываться для повышения точности результатов измерений.

Для исключения или уменьшения влияния дефор­мации аэрофотопленки с аэрофотонегативов изготовляются в кратчайший после аэрофотосъемки срок контактные их ко­пии— диапозитивы на стекле, которые и используются при сте-реофотограмметрических работах.

Светочувствительный слой изготавливают из:

светочувстви­тельного вещества (как правило, бромистого серебра);

связую­щего вещества (желатины), обеспечивающего распределение во взвешенном состоянии микрокристаллов светочувствительного вещества;

стабилизирующего вещества (триазолы и др.), со­храняющего фотографические свойства эмульсионного слоя и ограничивающего рост вуали;

дубящего вещества (хромокалиевые квасцы, ацетат хрома и др.), придающего эмульсионному прочность при низких и высоких температурах;

оптических сенсибилизаторов — органических красителей, значительно расширяющих спектральную чувствительность (способность реагировать на различные лучи спектра) эмульсионного слоя.

Эмульсия, состоящая только из галоидного серебра, называется несен­сибилизированной; дополнительно очувствленная к зеленым и
желтым лучам спектра - ортохроматической и изоортохроматической; ко всем лучам спектра — панхроматической; к инфракрасным лучам — инфрахроматический.

Защитный слой изготавлива­ют из хорошо задубленной же­латины. Он предохраняет эмуль­сионный слой от царапин и дру­гих механических повреждений. Скрепляющий подслой состоит из тонкого желатинового слоя, в ко­торый добавляются клеющие ве­щества для надежного скрепле­ния эмульсионного слоя с под­ложкой. Противоорольный слой также состоит из тонкого слоя желатины. Он предотвращает образование ореолов, поглощая свет, отраженный от подложки, а также препятствует скручива­нию аэрофотопленки.

Для аэрофотографирования используют черно-белые, спектрозональные и цветные аэрофотопленки. Наибольшее распрост­ранение при топографических съемках имеют черно-белые аэрофотопленки.

Эффективная светочувствительность — это све­точувствительность аэрофотопленки к свету, прошедшему через светофильтр. Отношение общей светочувствительности S к эф­фективной S_эф называется кратностью светоильтра:

(2)

При аэрофотосъемке необходимо знать эти величины, чтобы правильно определить выдержку.

Разрешающая способность фотоизображения на аэрофотонегативе определяется по формуле

(3)

где R₀ и R_п- соответственно разрешающая способность аэрофотообъектива АФА и аэрофотопленки.

При подборе фотографирующей системы (аэрофотообъектив — аэро­фотопленка) для аэрофотосъемки в целях изготовления фотопланов с большими коэффициентами увеличения фотоизображения, кроме деформации аэрофотопленки, обращается внимание и на ее разрешающую способность, хотя она в несколько раз выше, чем у аэрофотообъективов АФА.

В последние годы при аэрофотосъемке используются спектрозональные аэрофотопленки на триацетатной основе. В отличие от черно-белых они состоят из нескольких (в основ­ном из двух) светочувствительных слоев. Наличие нескольких эмульсионных слоев вносит некоторые особенности в оценку сенситометрических характеристик этих аэрофотопленок. При этом выделяют общие для всей аэрофотопленки характеристики (общая светочувствительность, общий коэффициент контрастно­сти и др.) и частичные - для каждого эмульсионного слоя.

При фотографической печати аэрофотоснимков со спектрозональных аэрофотонегативов не спектрозональной или цветной фотобумаге получаются изображении местности в условных цветах, не соответствующих зрительному восприятию.

Аэрофотосъемку производят на спектрозональные аэрофото-
пленки только со светофильтрами, как правило, ЖС-18 или
ОС-12, отрезающими коротковолновое изображение и ослабляющими­
влияние дымки. Со всех спектрозональных аэрофотопленок (кроме СН-4) можно изготовить черно-белые аэрофотоснимки, которые содержат значительно большее количество де­талей, чем полученные при тех же условиях аэрофотосъемки черно-белых аэрофотонегативов. Аэрофотосъемку на спектрозональную аэрофотопленку целесообразно производить при фокусном расстоянии АФА, большем 140 мм.

Цветные трехслойные аэрофотопленки воспроизводят изображение земной поверхности в естественных цветах. Они имеют хорошие фотографические и фотограмметрические свойства.

Цветная негативная аэрофотопленка ЦН-3 имеет три слоя, создающие изображения желтого, пурпурного и голубого цвета.

Фотобумага, в отличие от аэрофотопленки, имеет не­сколько иные сенситометрические характеристики. Это вызвано тем, что на фотоснимке необходимо отобразить как минималь­ную, так и максимальную оптическую плотность объекта. Светочувствительность Se фотобумаги — это вели­чина, обратная экспозиции, соответствующей средней точке по­лезного интервала экспозиций.(см лекции по фотографической съемке)

Светочувствительность фотобумаги имеет второстепенное значение, так как выдержку при фотографической печати можно изменять в большом диапазоне.