Устройство для дозированного проявления аэрофотоматериалов Советский патент 1992 года по МПК G03D5/00 

Изобретение относится к устройствам по обработке аэрофотоматериалов воздушного фотографирования без погружения аэрофотоматериала в обрабатывающий раствор.

Известны проявляющие устройства, в которых процесс проявления осуществляется путем контактирования проявляющих растворов с аэрофотоматериалом только со стороны светочувствительное слоя. Использование проявочных машин такого типа позволяет дозировать нанос обрабатывающих растворов на аэрофотоматериал, чем достигается их меньший удельный расход

Известны такие устройства для проявления аэрофотоматериалов с дозированным наносом обрабатывающего раствора камерного и экструдерного типов.

Устройство камерного типа в качестве основных существенных элементов включает коробкообразную камеру с открытой со стороны контактирования с аэрофотоматериалом прямоугольной внутренней полостью и патрубки подачи и отвода проявляющего раствора. Ширина камеры равна ширине обрабатываемой аэрофотопленки. Время проявления в таком устройстве постоянно для всех точек аэрофильма, поскольку оно пропорционально расстоянию между противоположными стенками камеры, перпендикулярными направлению движения аэрофотопленки, и скорости транспортирования аэрофотопленки в устройстве. Основными недостатками такого устройства являются неодина - вая средняя оптическая плотность проявленного изображения, вызванная функционально обусловленными изменениями средней экспозиции по полю аэроснимка при аэро- фотографиросании.

ч

XJ

00 XI

Јь 00

В качестве прототипа выбрано устройство для проявления аэрофотопленок, которое содержит экструдер, выравнивающий стол, узел съема раствора. Проявляющий раствор через трубопровод дозированно подается в распределительный канал экс- трудера и затем в плоскую капиллярную щель, которая обеспечивает равномерный нанос слоя раствора толщиной 6 на поверхность движущегося аэрофильма, расположенного с зазором относительно среза капиллярной щели экструдера. Ширина экс- трудера равна ширине обрабатываемой аэрофотопленки. Выравнивающий стол выполнен в виде прямоугольника с полированной металлической поверхностью. Узел съема представляет собой прямоугольное основание, на нижней стороне которого наклеена собирающая грань и прорезана щель для отвода проявителя. Собирающая грань имеет треугольный профиль и выполнена из специальной резины с малым коэффициентом трения об аэрофотопленку. Щель отвода отработанного проявителя узла съема через патрубок соединяется с вакуум-насосом. Формирование на поверхности аэрофотопленки равномерного слоя жидкости достигается за счет сочетания в экструдере плоских капилляров с распределительным каналом большого поперечного сечения. Гидравлическое сопротивление капилляра в этом случае будет значительно больше сопротивления распределительного накала. Поэтому давление жидкости на входе в капилляр, а следовательно, и расход жидкости через него по всей длине экструдера будут практически постоянные. Экструдер и узел съема неподвижны относительно выравнивающего стола и устанавливаются на нем с противоположных сторон.

По истечении технологического времени обработки, обусловленного длиной зоны обработки и скоростью транспортирования аэрофотопленки VTp, отработанный раствор удаляется с поверхности аэрофотопленки узлом съема, соединенным с вакуум-насосом. Время проявления в таком устройстве одинаково для всего обрабатываемого в данный момент участка аэрофотопленки и определяется расстоянием между щелью экструдера и собирающей гранью узла съема. Изменение времени проявления достигается изменением скорости транспортирования аэрофотопленки в проявочном устройстве. Средняя оптическая плотность проявленного аэрофильма в таком устройстве будет изменяться в соответствии с изменением средней действующей экспозиции. Функционально обусловленные изменения экспозиции по полю кадра при

аэрофотографировании вызываются следующими причинами:

-распределением освещенности в фокальной плоскости аэрофотоаппарата пропорционально cos4 / , где 2 / - угол поля зрения аэрофотообъектива;

-наличием установочных углов ауст зэрофотоаппарата на самолете-носителе при аэрофотографировании. Под «уст понимается установочный относительно вертикали угол аэрофотоаппарата. Обычно при плановом воздушном фотографировании Cfycr стремится к нулю. Все приведенные причины являются функционально обусловленными и известными до обработки аэро- фочопленки в устройстве для проявления. Это позволяет рассчитать распределение освещенности, а значит, и экспозиции, в фокальной плоскости аэрофотоаппарата. В

табл. 1 представлены соотношения, связывающие экспозицию в центре кадра экспозицией периферийных участков Нп кадра.

Распределение экспозиции по полю

кадра описывается выражениями:

V4 DWip/i lXspco5V T; (rt )

где Ео - освещенность по центру кадра; t - время экспозиции; Овх.зр. - диаметр входного отверстия аэрофотообъектива;

f - фокусное расстояние аэрофотообъ- ектива;

Тоб - коэффициент пропускания аэрофотообъектива;

р- средний коэффициент яркости аэроландшафта;

уЗ; - текущий угол поля зрения аэрофотообъектива.

Из этих уравнений следует, что средние оптические плотности в центральных и периферийных участках кадра также будут различны, поскольку

D- yAtgR .(3)

Возможные изменения средней экспозиции по полю кадра в конкретных инстру

ментальных реализациях характеризуются

табл. 2.

Недостатком прототипа является неодинаковость средней оптической плотности по полю кадра, вызванная функционально обусловленным изменением средней действующей экспозиции при аэрофотографировании. Необходимость выравнивания средней оптической плотности обусловлена двумя факторами:

во-первых, разрешающая способность, а значит, и качество изображения максимальны только для определенного значения степени проявленности. Недо-или переэкс- понировапие ведет к снижению разрешающей способности, а значит, и к ухудшению качества изображения;

во-вторых, с проявленного аэрофильма получают аэрофотботпечатки. Функционально обусловленное изменение экспозиции по полю аэрофотоснимка во время аэрофотографирования приводит к пятнистости аэрофотоотпечатков, а при их монтировании о фотосхемы затрудняет процесс окончательного дешифрирования.

Целью изобретения является повышение качества обработки аэрофильмов за счет выравнивания средней оптической плотности в направлении, перпендикулярном направлению движения аэрофотопленки в проявляющем устройстве.

Цель достигается благодаря тому, что в устройстве для проявления аэрофотопленок, содержащем экструдер, выравнивающий стол и узел съема проявителя, предусмотрена замена экструдера с капиллярной щелью прямоугольной формы, обеспечивающей равномерный нанос слоя раствора на поверхность движущегося фотоматериала, на экструдер с капиллярной щелью функционально заданной формы, обеспечивающей неравномерный нанос слоя раствора по полю кадра в направлении, перпендикулярном движению фотоматериала. В предлагаемом устройстве выравнивание средней оптической плотности о направлении, перпендикулярном движению аэрофотопленки, обеспечивается за счет наноса различного количества проявляющего вещества на ее центральные и периферийные зоны. В прототипе такие зоны аэрофотопленки проявляются одинаково, поскольку концентрация побьем проявляющих веществ одинаковы по всей ширине аэрофотопленки. В предлагаемом устройстве различная ширина капиллярной щели экструдера делает неодинаковым количество раствора по полю аэрофотопленки в направлении, перпендикулярном ее движению, а значит, неодинаковым будет и ко- личество реагирующих компонентов проявляющего раствора.

Зависимость средней оптической плотности проявленного изображения D от количества нанесенного проявляющего раствора может быть получена из следующих соображений. Очевидно, что, чем больше поступит в слой проявляющих веществ, тем больше будет оптическая плотность проявленного изображения. Однако рост средней оптической плотности D возможен

и

20

только до уровня, соответствующего проявленному состоянию всех микрокристаллов, получивших экспозицию. Таким образом, текущее значение D будет изменяться от 0 до 5 Doo, а его приращение dD/dt будет равно

dD72t K().(4)

где К - коэффициент, выражающий кинетические особенности комбинации тип аэрофотопленки - тип проявляющего раствора - Ю условия обработки (постоянная скорости проявления);

D - средняя оптическая плотность в мо- мент времени t;

Deo-средняя оптическая плотность при ° проявлении всех центров скрытого изображения.

На основании общих кинетических представлений для скорости реакции можно написать следующее уравнение:

dCAg/dt KCAgCR.(5)

где К - постоянная скорости проявления;

, Сдд - число эквивалентов восстановленного галогенида серебра;

CR - концентрация реагентов. Это уравнение описывает изменение концентрации реагентов в течение времени проявления. В проявочных машинах с дозированным наносом объем реагирующих веществ ограничивается уровнем однократного наноса. В последующем он не пополняется. Причем объем нанесенного на аэрофотоматериал раствора строго ограничен. Поэтому имеет место так называемое голодное проявление, которое описывается следующими начальными условиями:

CR.O CRmaxпри t 0;

CR.OO Oпри t oo.

Скорость истощения проявляющего AQ раствора можно выразить формулой

35

dCR/3t -kiCR .

(6)

где ki - постоянная скорости этой реакции. 45 Совместное решение уравнений (4), (б) дает зависимость D от CR для каждого текущего момента времени D

K/k ( C/CR.max )+ 1

(7)

В свою очередь CR связана с обьемом нанесенного проявляющего раствора V и количеством (массой) реагирующих проявляющих веществ зависимостью

CR mR/V ,(8)

где V - объем нанесенного проявляющего раствора;

rriR - количество реагирующего проявляющего вещества. Так как CR от V не зависит, то:

D

Deo

К/М (mR/mR,max )+ 1

где mRmax - начальная масса проявляющего вещества при С CRmax.

Из (9) следует, что, чем больше rriRmax, тем больше D на данный момент времени проявления. Необходимый эффект выравнивания оптической плотности по полю кадра объясняется кинетикой процесса обработки аэрофотоматериала. За счет различного количества проявляющего вещества по полю кадра в сильноэкспонированных местах проявляющий реагент быстро истощается и проявление тормозится. В малоэкспонированных местах проявляющий реагент используется не столь активно и в процессе проявления восстанавливаются все экспонированные кристаллы галогени- да серебра. В свою очередь из полученных выше выражений (7), (9) для оптических плотностей центральных и периферийных участков можно записать соотношения:

D0

Doo0

к/м ( mR/mR.m8X )+ 1

Dn -

Doon

(10)

К/И (mR/mR.max )+ 1

где rr.°Rm3x.mnRmax масса проявляющего вещества, наносимая по центру аэрофотопленки и по ее краю; m°R, mnR - масса прояв- ляющего вещества, приходящаяся на данный текущий момент времени t. Условием выравнивания средней оптической плотности в направлении, перпендикулярном движению фотоматериала, является:

D0 Dn.(11)

Покажем, что управление величиной наноса m можно осуществить толщиной экс- трудерной щели Д

(mR) .(12)

Объем проявляющего раствора выра- зим через единичный расход проявляющего раствора через щель экструдера

V q-t,(13)

где q - единичный расход проявляющею раствора;

t- время наноса проявляющего раствора на аэрофотоматериал.

Подставив (8) в (13), получим зависимость ITIR от Д

iriR CRqt CRq Д/Vrp ,(14)

10

15

где VTp - скорость транспортирования аэрофотоматериала в проявочном устройстве.

Из (14) следует, что

Д rriRVrp/CRq .(15)

Возможность неравномерного в поперечном относительно движения фотопленки направлении дозированного наноса в предлагаемом устройстве обусловлена следующими факторами.

Во-первых, профилированной формой щели экструдера, поскольку, как следует из формулы

2 b

-Жт- «)0

5

0

5

0

5

0

5

где 2b - ширина щели капилляра;

//-Е1язкость раствора; «

Р - давление в распределительном канале;

I - высота капилляра;

р- плотность раствора;

g - постоянная сила тяжести, единичный расход проявляющего раствора пропорционален ширине щели капилляра при постоянстве давления жидкости на его входе.

Во-вторых, выравнивание слоя нанесенного раствора на пленку не будет происходить вследствие того, что величина зазора между нижней гранью экструдера и поверхностью фотоматериала К больше максимальной толщины наноса обрабатывающего раствора д . Поэтому толщина слоя проявителя на краю пленки дкр будет больше толщины слоя в центральной части пленки дц, т.е. поперечный профиль нанесенного раствора будет иметь форму седла.

В-третьих, добавление в проявляющий раствор загустителя (оксиэтилцеллголозы) предотвратит спонтанное перераспределение жидкого проявителя по поверхности проявляемого фотоматериала за время проявления, Достаточная для этого концентрации загуститепл зависит от температуры проявляющего раствора и его типа. В частности, для температуры обработки 60°С время сохранения градиента наноса для влагонабухшего светочувствительного слоя составляет порядка 1,05 с. Этот промежуток времени включает в себя продолжительность диффузии проявляющих веществ как в глубину, так и вдоль поверхности слоя (tfl 0,87 с), время химической реакции восстановления галогенида серебра (tx 0,1 б с) и индукционной период проявления (tu 0,02 с).

Выполнение щели экструдера под проявляющий раствор вогнутой формы позволяет выравнять среднюю оптическую

плотность по полю аэрофотоснимка и направлении, перпендикулярном направлению его транспортирования, в устройстве для проявления. Выравнивание средней оптической плотности позволяет:

а)устранить пятнистость аэрофотоснимка, функционально обусловленную изменением средней экспозиции по полю кадра, что приводит к сокращению времени адаптации зрительного анализатора опера- тора-дешифровщика при дешифрировании им различных участков аэрофотоснимка и снижению усталостных нагрузок на зрительный анализатор;

б)повысить вероятность распознавания объектов дешифрирования на периферийных участках аэрофотоснимка за счет увеличения их тоновых контрастов ДО (восстановление всех экспонированных микрокристаллов галогенида серебра) и как следствие, повышение разрешающей способности аэрофотоснимка, т.е.

ехр - (

-(ВИ

2 Г- LRV

ДО

) (16)

где Р - вероятность распознавания объекта;

В - коэффициент распознавания формы объекта оператором-дешифровщиком;

Н - высота аэрофотографирования;

Р - фокусное расстояние аэрофотоаппарата;

L- средний геометрический размер дешифрируемого объекта;

А О Ооб - Оф - тоновый контраст объекта дешифрирования;

Ооб оптическая плотность изображения дешифрируемого объекта;

Оф - плотность фона;

R - разрешающая способность аэрофотоснимка по мере абсолютного контраста.

Например, при обработке аэрофильма в предлагаемом устройстве возможно noosi- сить тоновый контраст объектов на краях аэрофотоснимков, полученных с помощью аэрофотоаппарата АФА-42/20, в 2 раза. За счет этого вероятность распознавания на краю аэрофотоснимка, например, транспортного самолета АН-24 (В 5,19; 1 35 м), сфотографированного с высоты Н 3000 м аэрофочоэппаратом АФА-42/20 (Г 0,2 м; R 6 ), увеличится с 0,84 до 0,92 (при исходном значении тонового контраста до выравнивания оптических плотностей ДО 0,2).

Двухкратное отличие средних оптических плотностей по полю аэрофотоснимков, полученных с помощью АФА-42/20, обусловлено следующим. Экспозиция по полю

аэрофотоснимка изменяется пропорционально четвертой степени косинуса угла поля зрения зэрофотообъектива 2 ft , т.е.

НкР Нцсоз4 Д

(17)

где НКр, Нц - среднее значение экспозиции на краю и в центре аэрофотоснимка.

У АФА-42/20 / 37°. Разные средние значения экспозиций на различных участках аэрофотоснимка обуславливают при проявлении аэрофотопленки образование разных оптических плотностей

Окр vigН,

кр

HDO +0.85

+ 0С + 0.85; (18)

Оц ylg.

Нц

HDO +0.85

+ D0 + 0,85, (19)

где DKp, Оц - средние оптические плотности изображения на краю и в центре аэрофотоснимка; у - коэффициент контрастности аэрофотопленки; HDO+O.SS - экспозиция, обеспечивающая при последующем проявлении аэрофотопленки получение оптической плотности, на 0,85 повышающей значение оптической плотности вуали Do. Как правило, при экспонировании выбирают Нц Ноо-ю.85. Тогда Оц Do+0,85 1. С учетом выражения (17) формулу (18) запишем в виде

, Ни, cos4 (Ь

Vi ir:Do ° 8S

ГHDatO,8S

(

ИК,НП0,085 Д + O.S5 г: I

40

(20)

y gcosV + i ylgcos + i.

(21)

Подставляя в выражение (21) значения коэффициента контрастности аэрофотопленки (для тнпа-42 у 1,5) и угол поля зрения аэрофотоаппарата (для АФА-42/20 2х Ф 74°), получ им

Окр/0ц 0,59.

Техническая сущность и принцип действия предлагаемого устройства для проявления аэрофотопленок поясняется чертежом.

Предлагаемое устройство для дозированного проявления аэрофотоматериалов состоит из экструдера 1, выравнивающего стола 2, узла съема отработанного проявителя 3.

Экструдер имеет конусообразную форму с непрямоугольным профилем капиллярной щели А на торцовой стороне для наноса на поверхность светочувствительного слоя аэрофотопленки 5 проявляющего раствора 6. Выравнивающий стол 2 имеет полированную поверхность из титанового сплава. Узел съема 3 представляет собой прямоугольную платформу, на нижней стороне которой наклеена собирающая грань треугольной формы из эластичной резины с малым коэффициентом трения об аэрофотопленку. В платформе прорезана прямоугольная щель для сбора отработанного проявителя, которая через патрубок 7 соединяется с вакуум-насосом (на схеме не показан). Перед обработкой устройство заряжается аэрофотопленкой, обращенной своим светочувствительным слоем в сторону экструдера, а подложкой - к выравнивающему столу. В экструдер подается проявляющий раствор с добавкой загустителя (как правило, оксиэ- тилцеллюлозы). Узел съема проявителя устанавливается на таком расстоянии от экструдера, при котором участок проявления соответствует рекомендуемому времени проявления для данного типа аэрофотопленки в данном проявляющем растворе при данной стабильной температуре обработки. В процессе проявления аэрофотопленка движется между экструде- ром и узлом съема с одной стороны и выравнивающим столом с другой стороны. Проявляющий раствор через капиллярную щель 7 наносится на светочувствительный слой аэрофотопленки. Проявление в слое идет в течение времени перемещения участка аэрофотопленки от щели экструдера до собирающей грани 8 узла съемки 3. Накапливающийся перед собирающей гранью отработанный проявитель отводится вакуум-насосом через патрубок 7 в специальную емкость (на чертеже не показана). За счет непрямоугольной формы капиллярной щели экструдера проявляющий раствор наносится на аэрофотопленку неравномерно. За счет этого возникает разная концентрация проявляющих реагентов в центре и на краях аэрофотопленки. Поэтому средние оптические плотности на аэрофильме в направлении, перпендикулярном движению аэрофотопленки, выравниваются. Таким образом, предлагаемое устройство для проявления аэрофотоматериалов повышает качество обработки аэрофильмов по сравнению с прототипом. Кроме того, управление степенью проявленности с помощью величины наноса предусматривает строго определенную величину наноса обрабатывающего раствора, а значит, такое устройство наиболее экономично с точки зрения расхода проявителя по сравнению с прототипом.

Приведем пример конкретной математической зависимости вогнутости стенок экструдерной щели для заданных условий экспонирования и фотолабораторной обработки фотоматериалов.

Условием выравнивания средней оптической плотности в направлении, перпенди- кулярном движению фотоматериала, является выполнение равенства (11), или с учетом (10)

5е

Вс

K/k,

пЯ,

/(22),

Поскольку скорость расходования про- являющего вещества в растворе прямо про- пррциональна скорости нарастания .оптической плотности изображения и, учитывая тот факт, что, например, одна молекула гидрохинона в присутствии сульфита натрия восстанавливает 4 молекулы галоге- нида серебра.

4AgBr + СбН4(ОН)2 + 2Na2S03- Броми- Гидрохи-Сульфит

стоеноннатрия

серебро

- 4Ag + C6H2(OH2)(S03Na)2+ Метал-Дисульфонат

личес-натрия

кое се- ребро

+ 2NaBr + 2HBr Броми- , Бромисто- стыйводороднатрий мая кислота Отношение K/kt в (22) будет равным 1/4. Поэтому (22) перепишем в виде

w

И.чв

ffi-rfp:,,.,

(Вцкоо IN „„ J J

ИЗ);

Масса наносимого на аэрофотопленку проявляющего вещества mR.max связана с шириной щели экструдера 4 следующей зависимостью;

mR.max - Cpq A /VTp .(24)

где q - удельный расход проявляющего ве- ществэ через щель экструдера;

VTp - скорость транспортирования аэрофотопленки в проявляющем устройстве.

Учитывая данную зависимость, а также зависимость (6). формулу (13) запишем в виде

«PN

тр

§1Ш mR VTP 1 Т )

рт°5 П Е ГГ1 №

Полученная формула устанавливает взаимосвязь между шириной экструдерной щели на краю и в центральной ее части Дц в зависимости от угла поля зрения аэрофотоаппарата 2/3.

Перейдем к интересующей нас величи- не - текущему значению ширины экструдерной щели Д, которое соответствует текущему значению ширины аэрофотопленки. Текущее значение ширины аэрофотопленки bi связано с величиной текущего угла поля зрения аэрофотообъектива $ соотношением

bi f tg , (26)

где f - фокусное расстояние азрофотоаппа- рата.

Тогда, учитывая тот факт, что после выравнивания оптической плотности на краю и в центре аэрофотоснимка в слое остается некоторая часть проявляющего вещества, не вступившего в реакцию восстановления вследствие окисления кислородом воздуха (как правило, эта часть не превышает 0.1 минимального количества первоначально нанесенного проявляющего вещества, т.е. тркр тнц 0,1 m4Rmax), а также выражение (16), формулу (15) представим в виде:

на ТР

оыцм

c ejco5W «|

0.1™К. Mu

-К

Формула (17) является конечной формулой расчета.

Для экспонированной в аэрофотоаппарате АФА-42/20 (Г 0,2 м; 2/ 74°) аэрофо- 40

5 1015

20

25 30

35

40

топленки типа-42 ( у 1.5. ширина пленки 2Ь 0,3 м), обрабатываемой в проявителе ФГБ, содержащем в 1 л раствора 25 г гидрохинона (GR 25 г/л 2, г/мл), значения ширины экструдерной щели Д на различных расстояниях bi от центральной части аэрофотопленки при удельном расходе проявителя через щель q 5 мл/с с шириной в центральной части Дц 0,5 мм и скорости транспортирования VTp 100 м/ч 28 мм/с указаны в приводимой таблице.

В таблице 3 указаны значения ширины экструдерной щели по правую и левую (знак -) сторону от ее центра.

Формула изобретения Устройство для дозированного проявления аэрофотоматериалов, включающее экс- трудер для нанесения на аэрофотопленку проявляющего раствора, выравнивающий стол и узел сьема отработанного проявляющего раствора, отличающееся тем, что, с целью повышения качества обработки аэрофотопленки, величина зазора между нижней гранью экструдера и поверхностью фотопленки превышает максимальную толщину наносимого проявляющего раствора, причем грани капиллярной щели экструдера выполнены вогнутыми к ее центру в соответствии с соотношением

д Утртя

CR -q

где тя - масса наносимого раствора;

GR - концентрация раствора (реагентов);

q - единичный расход проявляющего раствора;

VTp-скорость транспортирования аэрофотопленки в проявочном устройстве.

Таблица 1

Использование: для обработки аэрофотоматериалов без их погружения в обрабатывающий раствор. Сущность изобретения: 2 устройство содержит экструдер, выравнивающий стол, узел съема отработанного проявителя. Грани капиллярной щели экструдера выполнены вогнутыми к ее центру в соответствии с соотношением: A VTp трЛСр q), где mR - масса наносимого раствора; CR - концентрация раствора (реагентов); q - единичный расход проявляющего раствора; VTp - скорость транспортирования аэрофотопленки в проявочном устройстве. Величина зазора между нижней гранью экструдера и поверхностью фотопленки превышает максимальную толщину наносимого проявляющего раствора. 1 ил.

Таблица 2

Таблица 3