ПОРТАТИВНЫЙ ПЕРЕНОСНОЙ ПРОЕКЦИОННЫЙ АППАРАТ ЧТЕНИЯ МИКРОФИШ

Область техники
Полезная модель относится к проекционным аппаратам для чтения микрофиш, в частности, к портативным переносным проекционным аппаратам для чтения изображений с микрофиш в стационарных и полевых условиях, в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций с электропитанием как от сети 220 В, так и от сети 12 В автомобиля.
Уровень техники
Типовые портативные переносные проекционные аппараты (ППА) для чтения изображений с микрофиш включают в себя узлы осветителя с лампой накаливания, линзового конденсора, узла установки микрофиши, одного или нескольких репродукционных объективов, откидного зеркала и откидывающегося (или устанавливаемого) экрана, конструктивно размещенные в открывающемся-закрывающемся корпусе типа «чемодан».
Такая конструкция всего проекционного аппарата позволяет его использовать как в стационарных, так и в полевых условиях, в том числе в условиях чрезвычайных ситуаций при климатических условиях по УХЛ 2.1. с перепадом температур от -50°С до +50°С и с электропитанием как от сети 220 В, так и от сети 12 В автомобиля.
Однако при этом важнейшее значение приобретают следующие параметры и характеристики ППА:
1. Создание изображение кадра с микрофиши на экране формата A3 (420×297 мм), что позволяет наблюдать это изображение одновременно нескольким операторам;
2. Вращение узла с микрофишей на 360 градусов;
3. Ударопрочный корпус;
4. Высокое разрешение проекционных объективов.
Были предложены различные варианты решения этих проблем.
В одном из первых аналогов [1] описан аппарат для чтения микрофиш со специальной ламповой системой. Излучение от лампы через систему конденсора и поворотное зеркало подсвечивает микрофишу. Изображение микрофиши при помощи объектива и поворотных зеркал строится на экране. В приборе предусмотрена система естественной вентиляции. Это обеспечивается за счет создания естественного отвода тепла (теплого воздуха) от лампы и блока питания через «вентиляционный туннель».
Недостатком данного аналога является отсутствие возможности поворота столика с микрофишей вокруг своей оси.
В аналоге [2] представлено устройство чтения микрофиш, состоящее из кожуха с экраном, каретки микрофиши, линзовой системы и системы проецирования. Линзовая система включает плату основания, установленную над кареткой микрофиши и набор слайдов, установленных в основании платы, и пары объективов, установленных над слайдами. Система проецирования включает разборную модульную единицу, которая может быть легко установлена и удалена из устройства. Оптическая система может быть приспособлена для размещения объективов, имеющих различные характеристики. Экран для наблюдения сделан из пластмассы, сформированного с вогнутым сферическим искривлением.
Недостатками данной схемы устройства являются большие габариты, отсутствие вращения каретки с микрофишей. Также невозможность применять в полевых условиях при низких температурах окружающей среды.
В [3] рассмотрено устройство чтения микрофиш с дисплеем для отображения координат изображения. Основными недостатками данного аналога являются отсутствие возможности поворота пленки микрофиши на 360 градусов, наличие стеклянного экрана и отсутствие возможности использования в полевых условиях при низких температурах.
Устройство чтения микрофиш, представленное в [4], отличается от устройств, рассмотренных в [1-3], тем, что в качестве источника излучения применяется система диодов высокой яркости. В качестве основного недостатка следует отметить низкую и неравномерную освещенность экрана.
В [5] описано устройство чтения микрофиш, содержащее микрофишу, перемещающий механизм для микрофиши и проецирующую оптическую систему. Перемещение микрофиши происходит в двух взаимно перпендикулярных направлениях. Оптическая система включает проецирующий объектив.
В качестве недостатка аналога следует отметить фиксированную кратность объектива, что не позволяет получить необходимое увеличение изображения кадра на микрофише. К недостаткам также следует отнести отсутствие поворота узла с микрофишей, стационарность устройства, большие массогабаритные характеристики.
Был предложен проектор микрофиш с вращающейся основой, описанный в [6]. Проектор микрофиш содержит проекционный экран, систему зеркал для проецирования изображения, проекционный объектив, нижний отсек со съемной частью, в котором установлен источник света и конденсор, верхнюю и нижнюю стеклянные пластины, между которыми расположена микрофиша. Кадровая рамка, расположенная между стеклянными пластинами, позволяет вставлять и вынимать микрофишу. Данная рамка может перемещаться в горизонтальной плоскости. Поворотное основание, закрепленное
на нижнем отсеке, позволяет разворачивать устройство в определенное угловое положение. Данный проектор имеет температурный датчик, который предохраняет источник излучения от перегрева. В качестве недостатка следует отметить ограниченное время работы проектора микрофиш и отсутствие системы охлаждения.
Наиболее близким из аналогов к предлагаемому портативному читальному аппарату является портативный читальный аппарат для чтения микрофиш с откидывающимся зеркалом и выворачивающимся объективом, описанный в патенте [7] и принятый в качестве прототипа.
Согласно патенту аппарат (фиг.1) включает в себя верхнюю 10 и нижнюю 12 створки чемодана, соединенные между собой петлей 13. В нижней части чемодана последовательно вдоль оптической оси расположены (фиг.2, 4) источник излучения 30, теплофильтр и конденсор 32, подвижный столик 38, в который устанавливается микрофиша и который перемещается в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях: вдоль экрана с помощью направляющей скольжения 36 (фиг.1), перпендикулярно экрану с помощью двух направляющих качения 40. Подвижный столик в свою очередь состоит из двух плоских стеклянных пластин (фиг.4): верхней 54 и нижней 48, между которыми вкладывается микрофиша. При перемещении столика в направлении «от экрана» верхняя пластина приподнимается, освобождая микрофишу. Над столиком предусмотрена проекционная система 24 (фиг.3), состоящая из кожуха 70, сменного объектива 86, зеркала 74 и линзы 76 и откидывающаяся из «походного» положения в «рабочее» за счет петли 58. Также в нижней части предусмотрены отсеки 18 и 20, которые могут быть использованы, например, для хранения микрофиш.
В верхней части 10 чемодана установлен экран 14, на который с помощью проекционной системы 24, переносится изображение с микрофиши.
Недостатками указанного портативного проекционного аппарата чтения микрофиш являются:
1) отсутствие у столика еще одной степени свободы - он не может вращаться вокруг оптической оси системы, что требует вынимания и переустановки микрофиши в новое положение, а также более точного позиционирования микрофиши;
2) наличие одного проекционного объектива, что требует для смены увеличения необходимость откидывания зеркала в «походное» положение, выворачивания-вворачивание объектива, что усложняет процесс;
3) откидывание проекционного объектива вместе с зеркалом, что требует его повторной фокусировки перед началом работы;
4) получение изображения кадра с микрофиши на экране форматом А4 (210×297 мм);
5) отсутствие фиксации крышки с экраном в «рабочем» положении.
Сущность полезной модели.
Целями настоящей полезной модели являются:
- создание портативного переносного проекционного аппарата чтения микрофиш в целях оперативного принятия решений при проведении аварийно-спасательных и аварийно-восстановительных работ при ликвидации чрезвычайных ситуаций на объектах ЧС и прилегающих территориях;
- улучшение качества изображения на экране аппарата;
- повышение эргономических свойств аппарата.
Поставленные цели достигаются путем:
- введения вращения столика с микрофишей вокруг оптической оси системы;
- введения турели с тремя проекционными объективами разной кратности увеличения (24, 42 и 48 крат), что не требует откидывания зеркала в «походное» положение и выворачивания-вворачивание объективов;
- повышения разрешающей способности проекционных объективов до 100 лин/мм;
- получения изображения кадра с микрофиши на экране формата A3, что позволяет наблюдать изображение одновременно нескольким операторам;
- фиксации крышки с экраном в «рабочем» положении с помощью стопоров;
- выполнения аппарата в пластмассовом корпусе типа «кейс», армированном алюминиевым профилем, обеспечивающим защиту оптико-механических узлов от механических повреждений.
Описание изобретения и прилагаемых фигур.
Основные принципы, используемые для решения проблем, рассматриваемых в настоящем изобретении, иллюстрируются прилагаемыми фигурами.
На фиг.1-фиг.4 показана конструкция портативного переносного проекционного аппарата чтения микрофиш по патенту прототипа.
На фиг.5-фиг.6 показана конструкция портативного переносного проекционного аппарата чтения микрофиш в соответствии с заявляемой полезной моделью.
На фиг.7 представлена фотография аппарата в соответствии с заявляемой полезной моделью.
На фиг.8 приведен график типовой модуляционной функции для проекционных объективов с кратностями увеличения 24, 42, 48 крат.
Ниже приведено подробное описание предлагаемых решений поставленных проблем и принципов функционирования представленных на фигурах устройств.
Портативный переносной проекционный аппарат чтения микрофиш в стационарных и полевых условиях состоит из установленных в корпусе на одном основании вдоль оптической оси узла лампы с отражательным зеркалом, узла линзового конденсора и поворотного зеркала, узла перемещающегося столика с двумя прижимными стеклами, блока проекционных объективов, узла откидывающегося поворотного зеркала и узла откидывающейся крышки с установленным в ней отражательным экраном.
Согласно полезной модели аппарат (фиг.5) включает в себя верхнюю 1 и нижнюю 2 створки чемодана, соединенные между собой петлей 3. В нижней части чемодана последовательно вдоль оптической оси расположены источник излучения 4, теплофильтр и конденсор 5, подвижный столик 6, в который устанавливается микрофиша. Столик может перемещаться в горизонтальной плоскости в двух взаимно перпендикулярных направлениях: вдоль экрана с помощью направляющей 7, перпендикулярно экрану с помощью двух направляющих качения. Имеется возможность поворота столика с микрофишей вокруг оптической оси системы на 360 градусов, что не требует изъятия микрофиши из столика. Подвижный столик имеет в своем наличии две плоских стеклянных пластины: верхнюю 8 и нижнюю 9, между которыми вкладывается микрофиша. При перемещении столика на себя до упора верхняя пластина приподнимается, освобождая микрофишу для ее смены. Над столиком предусмотрена проекционная система, состоящая из турели 10 с тремя объективами 11 и откидывающегося зеркала 12. Вращающаяся турель 10 позволяет осуществлять быструю смену кратности увеличения для более детального или общего восприятия информации. В нижней части аппарата предусмотрены отсеки 17 (фиг.6), которые могут быть использованы, например, для хранения микрофиш, ЗИП и кабелей питания.
В качестве источника излучения применена галогенная лампа мощностью 100 Вт и питанием 12 В. Теплофильтр предохраняет аппарат и всю оптическую систему от нагрева ИК излучением.
В верхней части 1 аппарата установлен экран 13, на который с помощью проекционной системы, переносится изображение с микрофиши.
Питание портативного переносного читального аппарата осуществляется от бытовой сети 220 В либо от бортовой автомобильной сети 12 В. Включение аппарата производится нажатием клавиши 18 (фиг.6). Переключение питания с 220 В на 12 В и
обратно осуществляется с помощью клавиши 19. Для подключения шнура питания 220 В и 12 В предусмотрены соответствующие разъемы 14. Во избежание порчи аппарата при скачках напряжения в сети каждая из электрических цепей снабжена предохранителем 15.
Для дополнительно охлаждения осветительной системы в нижней части 2 аппарата установлены два вентилятора 16.
При работе аппарата в полевых условиях, при низких температурах окружающей среды, требуется предварительный нагрев внутреннего объема аппарата и оптической системы с целью исключения выпадения конденсата на оптику и разлома оптических деталей. Для этого с помощью клавиши 20 (фиг.6) включается система предварительного нагрева 21 (фиг.5).
Фиг.7 иллюстрирует работу аппарата от сети 220 В. На экране аппарата отображена информация с микрофиши. В закрытом нерабочем состоянии аппарат имеет габариты: 490×410×170 мм.
Качество изображения на экране зависит от разрешающей способности применяемых проекционных объективов. Для этого случая специально были разработаны проекционные объективы с разными кратностями увеличения и соответствующей разрешающей способностью. На фиг.8 приведен график типовой модуляционной функции для проекционных объективов с кратностями увеличения 24, 42, 48 крат,
где 1 - график модуляционной функции с кратностью увеличения 24 крат;
2 - график модуляционной функции с кратностью увеличения 42 крат;
3 - график модуляционной функции с кратностью увеличения 48 крат;
К - относительный контраст;
N
R - измеренные значения визуальной разрешающей способности.
В результате измерений данных объективов были получены следующие значения визуальной разрешающей способности в лин/мм для соответствующих значений относительного контраста:
Кратность увеличения объектива
Измеренное значение визуальной разрешающей способности R<sub>изм</sub>, [лин/мм]
Измеренное значение визуально наблюдаемого контраста К, онт.ед.
24 крат
100 - требуемое значение
0,25
530 - максимальное значение
0,02
42 крат
100 - требуемое значение
0,4
510 - максимальное значение
0,02
48 крат
100 - требуемое значение
0,45
550 - максимальное значение
0,02
В качестве эргономических свойств аппарата можно выделить следующие достоинства:
- использование в незатененном помещении, т.к. повышенная светосила объективов и осветительного тракта;
- удобство смены увеличения изображения кадра микрофиши без изъятия объективов из конструкции аппарата.
Для достижения поставленных целей применялись следующие технические решения и были получены следующие результаты:
1) Улучшение качества изображения на экране аппарата достигается путем применения проекционных объективов с визуальной разрешающей способностью до 100 лин/мм.
х
х
х
2) В целях повышения эргономических свойств аппарата в конструкции аппарата предусмотрена возможность смены увеличения проекционной оптической системы и обеспечение фиксированных кратностей увеличения 24, 42 и 48 путем введения турели с тремя проекционными объективами разного увеличения, а также обеспечена возможность фиксации крышки с экраном в рабочем положении.
3) В конструкции аппарата предусмотрено вращение столика с микрофишей вокруг оптической системы, что обеспечивает оперативность принятия решения.
4) Получено изображение кадра с микрофиши на экране аппарата форматом A3 (420×297 мм), что позволяет наблюдать изображение нескольким операторам одновременно;
5) Возможность использования от двух источников питания: от сети 220 В и от сети 12 В постоянного тока.
6) В целях обеспечения сохранности аппаратуры при проведении спасательных работ корпус выполнен в пластмассовом корпусе типа «кейс», армированном алюминиевым профилем.
7) Создание портативного переносного проекционного аппарата чтения микрофиш в целях оперативного принятия решений при проведении аварийно-спасательных и аварийно-восстановительных работ при ликвидации чрезвычайных ситуаций на объектах ЧС и прилегающих территория.
8) При использовании в отрицательных температурах применяется система предварительного нагрева внутреннего объема аппарата и оптической системы с целью исключения выпадения конденсата на оптику и разлома оптических деталей.
Список литературы
1. Патент США №4.167.310, 11.09.1979.
2. Патент США №4.245.898, 20.01.1981.
3. Патент США №4.423.933, 3.01.1984.
4. Патент США №5.647.654, 15.07.1997.
5. Патент США №4.952.052, 28.08.1990.
6. Патент США №4.217.039, 12.08.1980.
7. Патент США №4.130.352, 19.12.1978. - прототип