SCANARE SISTEME DE IMAGINI OPTICE - ELECTRONICE (SCANERE)
Sistemele de filmare cu scanare (scanere) diferă de altele în primul rând prin principiul construcției imaginii, care este construit prin scanarea (vizualizarea) linie cu linie a zonei.
Sistemele de scanare folosesc diverse tipuri de receptoare de radiații electromagnetice: termice (termoelectrice) și fotonice (fotoelectrice). Cele termice funcționează pe baza conversiei energiei termice într-un semnal electric în sistemele fotonice, nivelul semnalului este determinat de numărul de fotoni absorbiți; Cele mai utilizate sunt scanerele în care liniile CCD (dispozitive cu amestec de încărcare) servesc drept receptori. Diferite tipuri de senzori au sensibilități spectrale diferite și acoperă domeniul spectral de la zona vizibilă până la zona infraroșu îndepărtat. Alegerea receptorului de radiații și sensibilitatea spectrală a acestuia depinde de intervalul spectral al sondajului.
Din punct de vedere structural, scanerul constă dintr-un sistem optic, convertoare fotoelectronice și un dispozitiv de recepție și înregistrare a imaginilor. Cu ajutorul scanerelor, se formează o imagine formată din multe elemente individuale de imagine, obținute secvențial - pixeli în dungi (linii, scanări). Dimensiunea pixelilor determină detaliul (rezoluția terenului) al imaginii.
Scanarea zonei se realizează într-o direcție datorită mișcării înainte a aeronavei (satelit), iar în cealaltă (perpendicular pe linia de zbor) datorită rotației sau oscilației prismei (oglindă). Mișcarea oscilativă a prismei (oglinzii) în combinație cu mișcarea aeronavei (satelitului) asigură o acoperire secvențială continuă a unei anumite benzi de teren, a cărei dimensiune depinde de deschidere (deschiderea reală a sistemului optic al lentilei). ) a scanerului și altitudinea de zbor a aeronavei sau satelitului. Lățimea benzii de teren care este fotografiată este determinată de unghiul de scanare al scanerului, iar rezoluția liniară a terenului (lățimea de scanare, dimensiunea pixelilor) este determinată de unghiul de vizualizare instantaneu. Pentru scanerele cu privire de ansamblu, unghiul de scanare ajunge, în timp ce pentru scanerele cu informații (detaliate) foarte informative, acesta este mai mic. În consecință, unghiul de vedere instantaneu este setat de la câteva grade la zecimi de minut. Unghiul de scanare și unghiul de vizualizare instantaneu, respectiv, raza de fotografiere și rezoluția terenului, sunt cantități interdependente. Cu cât rezoluția este mai mare, cu atât banda de fotografiere este mai îngustă. Deci, când filmați din spațiu la o rezoluție de 1-2 km. Aceștia înregistrează o fâșie de teren de câteva mii de kilometri, iar cu o rezoluție de 20-50 m, lățimea fâșiei de sondaj nu depășește 100-200 km.
Scanerele opto-mecanice pot fi cu un singur canal sau multicanal (2 sau mai multe). În mod obișnuit, scanerele care funcționează în domeniul vizibil și IR (0,5 - 12 microni) sunt folosite pentru a fotografia suprafața pământului. Rezultatul înregistrării radiațiilor la fotografierea folosind metoda de scanare optic-mecanică este o matrice de vectori multidimensionali. Fiecare vector afișează o anumită zonă elementară (pixel) pe Pământ, iar fiecare dintre componentele sale corespunde unuia dintre canalele spectrale.
La fotografierea în intervalul vizibil și aproape IR (0,4 - 3 microni) se folosesc detectoare de radiații fotoelectrice, iar în intervalele IR medii și îndepărtate (3 -12 microni) - detectoare de radiații termoelectrice. Receptoarele fotoelectrice includ dispozitive electronice a căror funcționare se bazează pe efecte fotoelectrice externe (fotocelule în vid, fotomultiplicatoare) și interne (fotorezistoare semiconductoare, fotodiode etc.). Detectoarele termoelectrice se bazează pe emisie termoionică, ei răspund la radiația absorbită prin încălzirea elementului sensibil, ceea ce face posibilă înregistrarea radiației termice IR într-un interval spectral larg. Receptoarele termoelectrice includ bolometre, termoelementele de radiație (termocupluri), etc. Imagistica termică se realizează prin scanarea radiometrelor pe timp de noapte și în timpul zilei.
Scanerele sunt echipate cu mai mulți senzori care le permit să obțină imagini simultan în diferite canale spectrale. Informațiile obținute în timpul procesului de scanare sunt transmise sub forma unei imagini digitale printr-un canal radio către un punct de recepție sau înregistrate la bord pe un mediu magnetic. Materialele de filmare sunt transferate consumatorilor sub formă de înregistrări pe suporturi magnetice, de exemplu, pe discuri CD, cu vizualizare ulterioară la locurile de prelucrare a imaginii.
În ceea ce privește proprietățile lor geometrice și rezoluția locală, imaginile scanerului obținute de sistemele de camere de prima generație au fost inferioare fotografiilor. Sensibilitatea ridicată a detectorilor de radiații ale scanerelor le permite însă să efectueze filmări în intervale spectrale înguste (câteva zeci de nanometri), în cadrul cărora diferențele dintre unele obiecte naturale sunt exprimate mai clar. Nu există „zgomot” în datele digitale obținute folosind scanere, care apare inevitabil la fotografierea și prelucrarea în cameră întunecată a materialelor de film.
SCANNERE ȘI SCANARE
Materialul sursă pentru crearea compozițiilor grafice poate fi găsit în fișierele grafice existente. Cu toate acestea, vă rugăm să rețineți că unele dintre ele sunt supuse protecției dreptului de autor și, prin urmare, nu pot fi copiate liber. De asemenea, puteți crea propriile lucrări „de la zero” folosind instrumentele de desen ale editorilor grafici.
Dar atunci ai nevoie atât de abilități artistice, cât și de abilități de desen pe computer. Există o altă modalitate eficientă de a crea grafică pe computer. Se bazează pe utilizarea de scanere sau camere digitale.
Există multe modele de scanere, care diferă atât prin caracteristici tehnice și capabilități, cât și prin preț. Nu este deloc un fapt că aveți nevoie de cel mai puternic și mai scump scaner. Începătorii, de regulă, au dificultăți în alegerea unui model de scaner și, ulterior, în utilizarea acestuia. O greșeală în alegerea unui scaner are ca rezultat fie faptul că ai plătit puțin, fie ai plătit prea mult. Atunci când alegeți un scaner, ar trebui să treceți de la sarcinile pe care urmează să le rezolvați cu ajutorul acestuia. Scanerele pot fi folosite pentru sarcini de rutină de birou, pentru colectarea fotografiilor de acasă și pentru lucrări de grafică profesională. Pentru web design, de exemplu, vă puteți descurca cu cele mai ieftine scanere. Dar pentru lucrările care sunt în cele din urmă destinate imprimării, este posibil să aveți nevoie de un dispozitiv mai puternic.
Pentru a naviga printre numeroșii parametri ai scanerelor, ar trebui să înțelegeți ce afectează aceștia practic și de ce depind. În acest capitol vom încerca să ajutăm la rezolvarea acestor probleme. Mai întâi trebuie să obțineți o înțelegere generală a principiilor de construcție și funcționare a scanerelor. Acest lucru nu este deloc dificil și nu necesită mult timp, dar este foarte important. Apoi ar trebui să înțelegeți parametrii de bază (caracteristicile tehnice) și să stăpâniți câteva tehnici tipice pentru utilizarea scanerelor. În cele din urmă, trebuie să învățați cum să corectați imaginile scanate în grafică și alte editoare.
Cum sunt proiectate și funcționează scanerele
Pentru sarcinile de birou și acasă, precum și pentru majoritatea lucrărilor de grafică pe computer, așa-numitele scanere plat. Diverse modele de acest tip sunt mai disponibile la vânzare decât altele. Prin urmare, să începem prin a lua în considerare principiile de construcție și funcționare a scanerelor de acest tip special. Înțelegerea acestor principii va oferi o mai bună înțelegere a caracteristicilor tehnice care sunt implicate în alegerea scanerelor.
Un scaner plat este o carcasă dreptunghiulară din plastic cu un capac. Sub capac se afla o suprafata de sticla pe care este asezat originalul pentru a fi scanat. Prin această sticlă puteți vedea o parte din interiorul scanerului. Scanerul are un cărucior mobil pe care sunt instalate o lampă de iluminare de fundal și un sistem de oglindă. Căruciorul se deplasează prin așa-numitul motor pas cu pas. Lumina lămpii este reflectată din original și, printr-un sistem de oglinzi și lentile de focalizare, intră în așa-numita matrice, formată din senzori care produc semnale electrice, a căror magnitudine este determinată de intensitatea luminii incidente asupra acestora. Acești senzori se bazează pe elemente sensibile la lumină numite încărcarea dispozitivelor cuplate(CCD, Couple Charged Device - CCD). Mai exact, pe suprafața CCD-ului se generează o sarcină electrică proporțională cu intensitatea luminii incidente. În continuare, trebuie doar să convertiți mărimea acestei sarcini într-o altă cantitate electrică - tensiune. Mai multe CCD-uri sunt situate unul lângă altul pe o linie. Semnalul electric la ieșirea CCD este o mărime analogică (adică modificarea sa este similară cu modificarea mărimii de intrare - intensitatea luminii). Apoi, semnalul analogic este convertit în formă digitală, urmat de procesare și transmitere către un computer pentru utilizare ulterioară. Această funcție este realizată de un dispozitiv special numit convertor analog-digital(ADC, Convertor analog-digital - ADC). Astfel, la fiecare pas de mutare a căruciorului, scanerul citește o bandă orizontală a originalului, împărțită în elemente discrete (pixeli), al căror număr este egal cu numărul de CCD-uri de pe linie. Întreaga imagine scanată este formată din mai multe astfel de dungi.
Orez. 119. Diagrama de proiectare și funcționare a unui scaner plat bazat pe un CCD (CCD): lumina lămpii este reflectată de original și, printr-un sistem optic, lovește o matrice de elemente fotosensibile și apoi la un convertor analog-digital (ADC)
Scanerele color folosesc acum de obicei o matrice CCD cu trei rânduri și luminează originalul cu lumină albă calibrată. Fiecare rând al matricei este conceput pentru a percepe una dintre componentele de bază ale culorii luminii (roșu, verde și albastru). Pentru a separa culorile, ei folosesc fie o prismă, care împarte un fascicul de lumină albă în componente colorate, fie un strat special de filtru CCD. Cu toate acestea, există scanere color cu o matrice CCD cu un singur rând, în care originalul este iluminat la rândul său de trei lămpi de culori de bază. Tehnologia cu un singur rând, cu trei iluminare este considerată învechită.
Mai sus am descris principiile de construcție și funcționare ale așa-numitelor scanere cu o singură trecere, care scanează originalul într-o singură trecere de cărucior. Cu toate acestea, scanere cu trei treceri sunt încă găsite, deși nu mai sunt disponibile comercial. Acestea sunt scanere cu o matrice CCD cu un singur rând. În ele, cu fiecare trecere a căruciorului de-a lungul originalului, se folosește unul dintre filtrele de culoare de bază: pentru fiecare trecere, informațiile sunt eliminate din unul dintre cele trei canale de culoare ale imaginii. Această tehnologie este, de asemenea, depășită.
Pe lângă scanerele CCD bazate pe o matrice CCD, există scanere CIS (Contact Image Sensor) care utilizează tehnologia fotocelule. Matricele fotosensibile realizate folosind această tehnologie percep imaginea originală reflectată direct prin sticla scanerului fără a utiliza sisteme optice de focalizare. Acest lucru a făcut posibilă reducerea dimensiunii și greutății scanerelor plate cu mai mult de jumătate (până la 3-4 kg). Cu toate acestea, astfel de scanere sunt bune numai pentru originale extrem de plate care se potrivesc strâns pe suprafața de sticlă a câmpului de lucru. În acest caz, calitatea imaginii rezultate depinde în mod semnificativ de prezența surselor de lumină străine (capacul scanerului CIS trebuie să fie închis în timpul scanării). În cazul originalelor volumetrice, calitatea lasă de dorit, în timp ce scanerele CCO dau rezultate bune pentru obiecte volumetrice (până la câțiva cm adâncime).
Scanerele cu plată pot fi echipate cu dispozitive suplimentare, cum ar fi un adaptor de diapozitive, un alimentator automat de documente etc. Unele modele sunt prevăzute cu aceste dispozitive, dar altele nu.
Adaptorul pentru diapozitive (Transparency Media Adapter, TMA) este un atașament special care vă permite să scanați originale transparente.
Materialele transparente sunt scanate folosind mai degrabă lumina transmisă decât reflectată. Cu alte cuvinte, originalul transparent trebuie să fie între sursa de lumină și elementele fotosensibile. Adaptorul de glisare este un modul montat echipat cu o lampă care se mișcă sincron cu căruciorul scanerului. Uneori, pur și simplu luminează uniform o anumită zonă a câmpului de lucru pentru a nu mișca lampa. Astfel, scopul principal al folosirii unui adaptor de glisare este schimbarea pozitiei sursei de lumina. "
Dacă scanați originale transparente fără a utiliza un adaptor pentru diapozitive, trebuie să înțelegeți că atunci când originalul este iradiat, cantitățile de lumină reflectată și transmisă nu sunt egale între ele. Astfel, originalul va lipsi o parte din culoarea incidentă, care va fi apoi reflectată de stratul alb al capacului scanerului și va trece din nou prin original. O parte din lumină va fi reflectată din original. Raportul dintre părțile de lumină transmisă și reflectată depinde de gradul de transparență al zonei originale. Astfel, elementele sensibile la lumină ale matricei scanerului vor primi lumină care a trecut prin original de două ori, precum și lumina reflectată de original. Trecerea repetată a luminii prin original îl slăbește, iar interacțiunea fasciculelor de lumină reflectate și transmise (interferență) provoacă distorsiuni și efecte video secundare.
Un alimentator automat este un dispozitiv care introduce originale în scaner, ceea ce este foarte convenabil de utilizat atunci când transmiteți imagini de același tip (când nu trebuie să reconfigurați frecvent scanerul), de exemplu, texte sau desene de aproximativ aceeași calitate .
Pe lângă cele cu plată, există și alte tipuri de scanere: manuale, cu alimentare cu foi, cilindru, slide, pentru scanarea codurilor de bare, de mare viteză pentru streaming de documente.
Scanerul portabil este un scaner portabil în care scanarea se realizează prin deplasarea manuală peste original. Principiul de funcționare al unui astfel de scaner este similar cu cel al unui scaner de tabletă.
Lățimea zonei de scanare nu este mai mare de 15 cm. Primele scanere pentru utilizare pe scară largă au fost puse în vânzare în anii 80 ai secolului XX. Erau manuale și permiteau scanarea imaginilor în nuanțe de gri. În zilele noastre, astfel de scanere nu sunt ușor de găsit. Scaner de foi sau role
(Sheetfed Scanner) - un scaner în care originalul este tras pe lângă o matrice staționară liniară CCD sau CIS. Scanner cu tambur
(Drum Scanner) - un scaner în care originalul este fixat pe un tambur rotativ, iar pentru scanare se folosesc fotomultiplicatori. În acest caz, o zonă de puncte a imaginii este scanată, iar capul de scanare se deplasează de-a lungul tamburului foarte aproape de original.(Film-scanner) este un tip de scaner plat conceput pentru scanarea materialelor transparente (diapozitive, filme negative, raze X etc.). De obicei, dimensiunea unor astfel de originale este fixă. Rețineți că unele scanere cu plată au un atașament special (adaptor pentru diapozitive) conceput pentru scanarea materialelor transparente (vezi mai sus).
Scaner de coduri de bare(Bar-code Scanner) - un scaner conceput pentru scanarea codurilor de bare ale produselor. Conform principiului de funcționare, este similar cu un scaner de mână și este conectat la un computer sau la un sistem de tranzacționare specializat. Dacă aveți software-ul adecvat, orice scaner poate recunoaște codurile de bare.
Scaner de mare viteză pentru lucrul cu documente(Document Scanner) este un tip de scaner alimentat cu coli, conceput pentru introducerea de înaltă performanță în mai multe pagini. Scanerele pot fi echipate cu tăvi de intrare și de ieșire cu o capacitate de peste 1000 de coli și de introducere a informațiilor la viteze de peste 100 de coli pe minut. Unele modele din această clasă oferă scanare față-verso (duplex), iluminarea de fundal a originalului în diferite culori pentru a tăia fundalul colorat, compensarea eterogenității fundalului și au module pentru procesarea dinamică a diferitelor tipuri de originale.
Deci, un scaner plat este cel mai bun pentru uz casnic și la birou. Dacă doriți să faceți design grafic, atunci este mai bine să alegeți un scaner CCD (bazat pe o matrice CCD), deoarece vă permite să scanați obiecte tridimensionale.
Parametrii enumerați mai sus nu epuizează întreaga listă, dar în această etapă a considerației noastre îi putem folosi doar deocamdată. La alegerea unui scaner sunt decisive trei aspecte: a interfață hardware (metoda de conectare), sistem optic-electronic Şi interfata software
c (așa-numitul modul TWAIN). În continuare le vom analiza mai detaliat.
Conectarea scanerului la un computer Datele rezultatelor scanării sunt transferate în formă digitală de la scaner pe un computer pentru procesarea și/sau stocarea ulterioară ca fișiere. Scanerele se pot conecta la computer într-o varietate de moduri. Cu alte cuvinte, ele pot avea diferite.
interfață hardware
Una dintre cele mai comune este interfața SCSI. Este asigurat de o placă specială (adaptor, card) introdusă în conectorul de expansiune (slot) de pe placa de bază a computerului. Puteți conecta nu numai un scanner cu o interfață SCSI la această placă, ci și alte dispozitive (de exemplu, hard disk-uri).
Dacă trebuie să mutați adesea scanerul, conectându-l la un computer sau altul, atunci metodele descrise mai sus pot părea incomode: de fiecare dată când trebuie să opriți computerul, să scoateți capacul, să scoateți sau să instalați placa de interfață. Pe de altă parte, toate aceste probleme, cu îndemânarea corespunzătoare, necesită doar 5 - 10 minute.
Există scanere care se conectează la un port USB (autobuz serial universal) al unui computer. Aceasta este cea mai convenabilă și mai rapidă interfață care nu necesită instalarea plăcii în unitatea de sistem și, uneori, chiar și oprirea computerului.
Portul USB nu numai că oferă schimb de date între computer și un dispozitiv extern conectat la acesta, dar alimentează și dispozitivul de la sursa de alimentare a sistemului. Cu toate acestea, acest lucru nu este valabil pentru toate dispozitivele. Unele dintre ele sunt echipate cu propriile surse de alimentare și apoi, de regulă, atunci când le conectează cu un cablu la un computer, acesta din urmă trebuie oprit. În orice caz, înainte de a conecta scanerul la portul USB, ar trebui să aflați din manualul inclus cum se face exact acest lucru. În plus, trebuie să rețineți că porturile USB nu sunt disponibile pe modelele mai vechi de computere (primul Pentium și anterioare).
Multe modele de scaner plat se conectează la portul paralel (LPT) al computerului pe care l-ați conecta în mod normal la imprimantă. În acest caz, scanerul este conectat printr-un cablu direct la portul LPT, iar imprimanta este conectată la un conector suplimentar de pe corpul scanerului. Această interfață este mai lentă decât cele descrise mai sus.
Pentru a conecta scanerul la portul LPT, nu trebuie să scoateți capacul unității de sistem, dar tot trebuie să opriți computerul în timpul acestei operațiuni.
În general, scanerele cu oricare dintre interfețele discutate mai sus pot fi folosite pentru a lucra cu grafică. Cu toate acestea, acordăm preferință interfețelor SCSI și USB pe baza considerațiilor de fiabilitate, viteză și ușurință în utilizare.
Principalele caracteristici ale sistemului de scanare optic-electronic
Să luăm în considerare principalele caracteristici ale sistemului optic-electronic al scanerului: rezoluție, adâncime de culoare, adâncime de biți, densitate optică și zonă de înaltă rezoluție. Permisiune Rezoluție sau rezoluția scanerului(pixeli pe inch, ppi). Rezoluția este adesea indicată în puncte pe inch (dpi), dar această unitate de măsură este tradițională pentru dispozitivele de ieșire (imprimante). Când vorbim despre rezoluție, vom folosi ppi. Există rezoluții hardware (optice) și de interpolare ale scanerului.
Rezoluție hardware (optică).
Rezoluția hardware/optică este direct legată de densitatea elementelor fotosensibile din matricea scanerului. Acesta este parametrul principal al scanerului (mai precis, sistemul său optic-electronic). De obicei, rezoluția orizontală și verticală este specificată, de exemplu, 300x600 ppi. Ar trebui să vă concentrați pe o valoare mai mică, adică rezoluția orizontală. Rezoluția verticală, care este de obicei de două ori rezoluția orizontală, se obține în cele din urmă prin interpolare (prelucrarea rezultatelor scanării directe) și nu este direct legată de densitatea elementelor sensibile (aceasta este așa-numita rezoluție în două etape).
Pentru a crește rezoluția scanerului, trebuie să reduceți dimensiunea elementului fotosensibil. Dar pe măsură ce dimensiunea scade, sensibilitatea elementului la lumină se pierde și, ca urmare, raportul semnal-zgomot se deteriorează. Astfel, creșterea rezoluției este o provocare tehnică non-trivială.
Rezoluția de interpolare
Fișa cu date tehnice a scanerului indică uneori pur și simplu rezoluția. În acest caz, ne referim la rezoluția hardware (optică). Adesea sunt specificate atât rezoluțiile hardware, cât și rezoluțiile de interpolare, de exemplu, 600x 1200 (9600) ppi. Aici 600 este rezoluția hardware, iar 9600 este rezoluția de interpolare.
Vizibilitatea liniei
Detectabilitatea liniilor este numărul maxim de linii paralele pe inch care sunt reproduse de scaner ca linii separate (fără să se lipească împreună). Acest parametru caracterizează adecvarea scanerului pentru a lucra cu desene și alte imagini care conțin multe detalii mici. Valoarea sa este măsurată în linii pe inch (Ipi).
Ce rezoluție pentru scaner ar trebui să alegeți?
Această întrebare este pusă cel mai des atunci când alegeți un scaner, deoarece rezoluția este unul dintre cei mai importanți parametri ai scanerului, de care depinde în mod semnificativ capacitatea de a obține rezultate de scanare de înaltă calitate. Cu toate acestea, acest lucru nu înseamnă că ar trebui să depuneți eforturi pentru cea mai mare rezoluție posibilă, mai ales că este costisitoare.
Când dezvoltați cerințele de rezoluție a scanerului, este important să înțelegeți abordarea generală.
Deci, există un original cu rezoluție proprie, un scaner cu rezoluție proprie și un rezultat de scanare, a cărui calitate ar trebui să fie cât mai ridicată. Calitatea imaginii rezultate depinde de rezoluția setată a scanerului, dar până la o anumită limită. Dacă setați rezoluția scanerului să fie mai mare decât rezoluția nativă a originalului, atunci calitatea rezultatului scanării, în general, nu se va îmbunătăți. Nu vrem să spunem că scanarea la o rezoluție mai mare decât originalul este inutilă.
Există o serie de motive pentru care acest lucru trebuie făcut (de exemplu, când vom mări imaginea pentru a fi scoasă pe un monitor sau pe o imprimantă sau când trebuie să scăpăm de moire). Aici atragem atenția asupra faptului că îmbunătățirea calității imaginii rezultate prin creșterea rezoluției scanerului nu este nelimitată. Puteți crește rezoluția de scanare fără a îmbunătăți calitatea imaginii rezultate, dar crește volumul și timpul de scanare.
Despre alegerea rezoluției de scanare vom vorbi de multe ori în acest capitol. Rezoluția scanerului este rezoluția maximă care poate fi setată la scanare. Deci de câtă rezoluție avem nevoie? Răspunsul depinde de ce imagini doriți să scanați și de dispozitivele pe care doriți să le trimiteți. Mai jos oferim doar valori aproximative.
Dacă intenționați să scanați imagini pentru afișarea ulterioară pe un ecran de monitor, atunci o rezoluție de 72-l00ppi este de obicei suficientă. Pentru ieșire la o imprimantă cu jet de cerneală obișnuită de birou sau acasă - 100-150 ppi, la o imprimantă cu jet de cerneală de înaltă calitate - de la 300 ppi.
La scanarea textelor din ziare, reviste și cărți pentru procesarea ulterioară cu programe de recunoaștere optică a caracterelor (OCR), este de obicei necesară o rezoluție de 200-400 ppi. Pentru afișarea pe un ecran sau imprimantă, această valoare poate fi redusă de mai multe ori.
Pentru fotografiile de amatori, de obicei este necesar 100-300 ppi. Pentru ilustrații din albume și broșuri tipografice de lux - 300-600ppi.
Agențiile de publicitate, de exemplu, necesită scanarea de înaltă calitate a diapozitivelor și a originalelor din hârtie. Când scanați diapozitive pentru imprimare în format 10x15 cm, veți avea nevoie de o rezoluție de 1200 ppi, iar în format A4 - 2400 ppi.
Rezumând cele de mai sus, putem spune că, în majoritatea cazurilor, o rezoluție hardware a scanerului de 300 ppi este suficientă. Dacă scanerul are o rezoluție de 600 ppi, atunci aceasta este foarte bună.
Adâncimea culorii și adâncimea biților
Adâncimea culorii, așa cum am discutat în capitolul 1, este determinată de numărul de culori care pot fi transmise (reprezentate) sau de numărul de cifre (biți) unui cod digital care conține o descriere a culorii unui pixel. Unul este legat de celălalt printr-o formulă simplă:
Număr de culori = 2 Număr de biți
În scaner, semnalul electric analogic din matricea elementelor fotosensibile este convertit într-un semnal digital folosind un convertor analog-digital (ADC). Un semnal digital care transportă informații despre culoarea pixelilor este caracterizat prin adâncimea sa de biți, adică numărul de cifre binare (biți) care codifică informații despre culoarea fiecărui pixel. ADC și calitatea elementelor sensibile la lumină ale scanerului determină adâncimea de culoare pe care o poate oferi.
Astăzi, toate scanerele color plate pentru uz general oferă o adâncime de culoare de cel puțin 24 de biți (8 biți pentru fiecare dintre cele trei componente de culoare de bază). În ceea ce privește numărul de culori, acesta este 2 24 = 16.777.216, ceea ce este suficient. În același timp, există scanere cu reprezentare a culorilor pe 30 și 36 de biți (10 și, respectiv, 12 biți pentru fiecare componentă). În realitate, vei lucra cu culoare pe 24 de biți, dar cu un ADC mai mare, având informații redundante, poți corecta culoarea imaginii într-un interval mai mare fără a pierde calitatea.
Scanerele cu adâncime de culoare mai mare (adâncime de biți) vă permit să păstrați mai multe nuanțe și gradații de culoare în culorile închise. În plus, biții de ordin inferior ai codului de ieșire ADC fluctuează de obicei (conțin erori de conversie). Cu cât adâncimea de biți a ADC-ului este mai mare, cu atât este mai mic impactul erorilor de conversie asupra rezultatului final.(Densitatea optică) se referă în primul rând la originalul scanat. Acest parametru caracterizează capacitatea originalului de a absorbi lumina; este desemnat ca D sau OD. Densitatea optică este calculată ca logaritm zecimal al raportului dintre intensitățile luminii incidente și reflectate (în cazul originalelor opace) sau transmise (în cazul originalelor transparente). Densitatea optică minimă (D min) corespunde zonei celei mai deschise (transparente) a originalului, iar densitatea maximă (D max) corespunde zonei cea mai întunecată (mai puțin transparentă). Gama de valori posibile ale densității optice este cuprinsă între 0 (original perfect alb sau complet transparent) și 4 (original negru sau complet opac).
Densitățile optice tipice pentru unele tipuri de originale sunt prezentate în următorul tabel:
Intervalul dinamic al unui scaner este determinat de valorile maxime și minime ale densității optice și caracterizează capacitatea acestuia de a lucra cu diferite tipuri de originale. Gama dinamică a unui scaner este legată de adâncimea de biți (bit color depth): cu cât este mai mare adâncimea de biți, cu atât este mai mare intervalul dinamic și invers. Pentru multe scanere plat, în principal cele destinate lucrărilor de birou, acest parametru nu este specificat.
În astfel de cazuri, se consideră că valoarea densității optice este aproximativ egală cu 2,5 (valoare tipică pentru scanerele de birou pe 24 de biți). Pentru un scaner pe 30 de biți, acest parametru este 2.6-3.0, iar pentru un scaner pe 36 de biți este 3.0 și mai mare.
Pe măsură ce intervalul dinamic crește, scanerul este mai capabil să transmită gradații de luminozitate în zonele foarte luminoase și foarte întunecate ale imaginii. Dimpotrivă, cu o gamă dinamică insuficientă, detaliile imaginii și tranzițiile netede ale culorilor în zonele întunecate și luminoase se pierd.
Zona de înaltă rezoluție Unele scanere plat pot folosi o lentilă opțională de mărire mare. În acest caz, fișa tehnică indică dimensiunile părții din câmpul de lucru al scanerului în care scanarea poate fi efectuată cu o rezoluție crescută de mai multe ori. Acest
zonă de înaltă rezoluție
Software-ul scanerului constă din două părți: o interfață software și un pachet de aplicații grafice. Interfața software oferă controlul scanerului, precum și conexiunea acestuia cu programe grafice terțe. Acesta este așa-numitul modul TWAIN sau driverul de scaner. Se spune că TWAIN este un acronim pentru Toolkit Without An Interesting Name. În esență, specificația TWAIN este un standard de interfață de programare a aplicațiilor pentru dispozitive periferice, inclusiv scanere.
Toate scanerele, camerele digitale și alte periferice de introducere a datelor fabricate trebuie să fie compatibile TWAIN. Standardul TWAIN este acceptat de aproape toate programele de grafică. Windows 98 și versiunile ulterioare includ un modul TWAIN. Cu toate acestea, este totuși recomandat să instalați modulul TWAIN furnizat cu scanerul (așa cum este cel mai bun mod de a instala driverul producătorului dispozitivului). Conectând scanerul la computer și instalând modulul TWAIN, aveți posibilitatea de a apela procedura de scanare dintr-un program grafic, de exemplu, Photoshop, MS PhotoEditor, ACDSee, FineReader și multe altele. Comenzile de scanare sunt numite diferit în diferite programe: Import>TWAIN, Achizitionare, Scanare
etc. În editorul grafic Photoshop, comanda de scanare este selectată în meniul File>Import, în ACDSee - File>Acquire.
Modulul TWAIN are o interfață cu utilizatorul (caseta de dialog) care vă permite să configurați parametrii de scanare. Aspectul și compoziția parametrilor acestui modul pot fi diferite, deoarece producătorii de software de scanare sunt limitați doar de standardul TWAIN însuși și nimeni nu îi împiedică să îmbunătățească interfața cu utilizatorul.
Rețineți că există scanere cu propria interfață software, diferită de TWAIN. În acest caz, rezultatul scanării este salvat într-un fișier în format grafic (de exemplu, TIFF), care poate fi apoi deschis pentru vizualizare și editare într-un editor grafic.
Scanare
Acum că ați rezolvat problema alegerii unui scaner, puteți începe partea distractivă - scanarea imaginilor, textului și chiar a obiectelor mari pentru a introduce aceste informații în computer.
Configurarea setărilor de bază de scanare
Să ne uităm la parametrii de bază de scanare care pot fi configurați folosind interfața grafică a modulului TWAIN. Pentru a fi concret, am luat ca exemplu interfața scanerului MFS 1200SP de la Mustek. Acesta este un scaner plat color bazat pe CCD cu o singură trecere, cu o rezoluție optică de 600 ppi și o rezoluție de interpolare de 9600 ppi, o adâncime de culoare de 30 de biți, conectat la un computer printr-un adaptor SCSI sau propria placă de interfață;
format A4; greutate 1 kg. Noi, autorii cărții, folosim acest scaner cu plăcere în ultimii cinci ani.
Un mod tipic de lucru este apelarea casetei de dialog a scanerului dintr-un program de aplicație, de exemplu, dintr-un editor grafic sau un sistem OCR. În acest caz, rezultatul scanării va fi încărcat imediat în editor, ceea ce este foarte convenabil, deoarece este rar să se facă fără o corecție măcar ușoară a imaginii scanate. Rețineți că unele scanere pornesc automat atunci când sunt apelate dintr-un program de aplicație, în timp ce altele necesită un comutator special pentru a porni mai întâi alimentarea.
Orez. 120. Caseta de dialog a scanerului Mustek MFS 1200SPÎn Photoshop, scanerul este apelat prin comanda Fișier> Import (Fișier> Import)>
Scanner_name
Deci, caseta de dialog a scanerului este pe ecranul monitorului. Prin urmare, scanerul este instalat pe un computer și comunică cu un program de aplicație grafică.
Pentru a face acest lucru, utilizați mouse-ul pentru a muta și/sau redimensiona cadrul care este vizibil în fundalul schiței. Pentru o poziționare mai precisă a cadrului, puteți utiliza tastele săgeți în timp ce țineți apăsată tasta
Există două abordări principale pentru alegerea parametrilor de scanare.
Primul este că calitatea rezultatului ar trebui să fie determinată în primul rând de caracteristicile dispozitivelor și materialelor de ieșire (monitor, imprimante de diferite tipuri, echipamente de imprimare, imprimare pe hârtie de ziar sau cretată etc.). Conform acestei abordări, nu merită să creați o imagine de foarte înaltă calitate dacă ieșirea acesteia va fi produsă de dispozitive cu caracteristici scăzute („nu hrana calului”). Cu toate acestea, atunci când schimbați tipul de dispozitiv de ieșire, adesea se dovedește că trebuie să rescanați imaginea, dar cu valori diferite ale parametrilor. Această abordare este tipică pentru munca de birou, dar este adesea folosită de designeri. Conform celei de-a doua abordări, atunci când scanați, ar trebui să obțineți maximum de informații grafice posibile despre original și abia apoi să le procesați în editor în funcție de tipul dispozitivului de ieșire. Motto-ul acestei abordări este: „ceea ce avem poate fi întotdeauna abandonat”. Această abordare este utilizată atunci când nu se știe în prealabil unde și cum va fi utilizată imaginea. Este tipic, în primul rând, pentru designeri.
Selectarea unui mod de scanare
- Primul pas este să selectați un mod de scanare care se potrivește cu tipul de original și/sau cu rezultatul dorit. De obicei, puteți selecta următoarele moduri:
- Culoare. Imagine color reprezentată în modelul RGB
- Gri sau tonuri de gri (în nuanțe de gri). Imagini cu tranziții netede în tonuri de gri
- Artline (linii personalizate). Imagine alb-negru fără semitonuri
Semitonuri. O imagine alb-negru formată din puncte distanțate în mod regulat de diferite dimensiuni sau linii (raster imprimat)
Practic, puteți selecta oricare dintre modurile de scanare disponibile, indiferent de imaginea sursă (originală). De exemplu, puteți scana originale în tonuri de gri în modul color și, invers, originalele color pot fi scanate în modul în tonuri de gri. Alegerea celui mai bun mod depinde atât de original, cât și de scopul dvs. Caracteristicile modului din lista de mai sus servesc în primul rând drept ghid pentru începători. Scanerele cu experiență selectează cu ușurință un mod în funcție de ceea ce au de-a face și de ceea ce doresc să obțină. Dar și-au câștigat experiența din multe experimente. Vă sfătuim să urmați această cale. Iată câteva îndrumări generale. Orez. 121.
Imagine tip artline
Scanerul, după cum sa menționat mai sus, are o rezoluție determinată de caracteristicile sale de design. Poate fi hardware (optic) sau interpolare (reconstruită prin mijloace de calcul).
Rezoluția este caracteristica maximă determinată de caracteristicile tehnice ale scanerului. Cu toate acestea, atunci când scanați o imagine, puteți alege liber la ce rezoluție ar trebui făcută în acest caz particular. Rezoluția de scanare setată poate fi mai mică sau egală cu rezoluția hardware (optică) a scanerului, dar o poate depăși. În acest din urmă caz, putem vorbi doar de rezoluția de interpolare. Când rezoluția de scanare prin interpolare este setată, pe lângă hardware-ul în sine, sunt utilizate conversii software.
Acesta din urmă poate fi bun sau rău: totul depinde de algoritmul de conversie și de imaginea sursă.
Capacitatea de a alege rezoluția corectă de scanare vine cu experiență. Cu toate acestea, experimentele pot fi simplificate, astfel încât experiența să vină mai repede. Pentru simplitate, imaginile pot fi împărțite în două tipuri principale: fotografii și desene.
- Imaginile de tip fotografie (fotografii, tablouri etc.) sunt caracterizate de un număr mare de nuanțe și de netezimea tranzițiilor acestora, iar desenele (afișe, desene, gravuri etc.) se caracterizează printr-un număr relativ mic de nuanțe, prezența contururilor și contrastul crescut. Astfel, clasa de fotografii include nu numai fotografii, iar clasa de grafică desenată manual include nu numai imagini create cu un creion, pensulă sau stilou.
- Uneori există imagini care sunt greu de atribuit cu încredere unui tip sau altuia. În acest caz, încercați asta și asta. Apoi, faceți mai multe fotografii de fiecare tip și scanați-le la rezoluții diferite. Începeți cu o valoare minimă de 72 ppi, crescând-o cu câteva trepte până la rezoluția optică a scanerului. În timpul experimentului, trebuie fixate două valori de rezoluție:
pornind de la care calitatea imaginii devine acceptabilă;
Când setați rezoluția de scanare, trebuie să luați în considerare și dacă imaginea va fi mărită atunci când este afișată pe un ecran de monitor sau când este imprimată. Pe măsură ce dimensiunea crește (adică atunci când este întinsă), calitatea imaginii, în general, se poate deteriora. În acest caz, o imagine este creată cu o anumită rezoluție. Deci, dacă intenționați să măriți imaginea de două ori, atunci rezoluția ar trebui să fie de două ori mai mare decât ceea ce a fost suficient pentru dimensiunile originale. Pe de altă parte, dacă intenționați să afișați o imagine redusă pe un monitor sau imprimare, atunci poate că rezoluția ar trebui redusă în consecință. Imaginile mici ar trebui să aibă o rezoluție scăzută. Această situație apare adesea în designul Web, unde aceeași imagine este adesea prezentată în două versiuni: mică (miniatură, miniatură) - cu rezoluție scăzută, și mare - cu rezoluție mare.
Dacă computerul dvs. are o memorie suficient de mare și timpul petrecut pentru scanare nu este critic pentru dvs., atunci vă putem recomanda să setați rezoluția egală cu rezoluția hardware (optică) a scanerului. Apoi, dacă este necesar, rezoluția imaginii rezultate poate fi redusă folosind un editor grafic. În Photoshop, acest lucru se face folosind comanda Image>Image Size. Cu toate acestea, creșterea rezoluției folosind un editor grafic nu îmbunătățește calitatea imaginii. Atunci când rezoluția este redusă (downsample), pixelii sunt eliminați din imagine și, astfel, cantitatea de informații grafice este redusă.
Pe măsură ce rezoluția crește, editorul grafic adaugă pixeli, folosind un algoritm de interpolare (ținând cont de valorile pixelilor vecini) pentru a calcula valorile acestora. Orez. 123.
Fereastra pentru setarea dimensiunilor și rezoluției imaginii în Photoshop
Următorul tabel oferă un exemplu de consum de memorie pentru scanarea unei imagini de 4x4 inci (11x11 cm) în diferite moduri și rezoluții.
| Tipul imaginii | Volumul imaginii la diferite rezoluții | |||
| 100 ppi | 150 ppi | 300 ppi | 600 ppi | |
| Culoare | 469 KB | 1 MB | 4,12 MB | 16,5 MB |
| Gri | 156 KB | 352 KB | 1,37 MB | 5,5 MB |
| Artline | 19,5 KB | 44 KB | 175 KB | 703 KB |
Pentru a încheia conversația noastră despre rezoluția de scanare, să ne amintim circumstanțele care trebuie luate în considerare în plus atunci când alegem o rezoluție. În primul rând, dacă imaginea scanată este destinată să fie imprimată cu o imprimantă laser sau cu jet de cerneală, atunci rezoluția setată poate fi de 3-4 ori mai mică decât rezoluția imprimantei. Acest lucru este valabil în primul rând pentru imaginile color sau semitonuri (în tonuri de gri). Pentru imaginile Artline sau Halftone, rezoluția de scanare ar trebui să fie setată la aceeași cu rezoluția imprimantei, dacă este posibil. De exemplu, dacă aveți o imprimantă cu jet de cerneală obișnuită cu o rezoluție de 300 ppi, atunci... Încercați mai întâi să scanați imaginea la 75 ppi. Dacă rezultatul este nesatisfăcător, măriți rezoluția de scanare de 2 ori. În al doilea rând, rezoluția trebuie schimbată adesea atunci când scanați imagini de pe suporturi de imprimare de înaltă calitate. Motivul pentru aceasta este așa-numitul moire - efectul interacțiunii mai multor structuri periodice (în acest caz, structuri de scanare discrete și un raster imprimat). Adesea, acest efect secundar optic este eliminat prin alegerea unei rezoluții de scanare mai mari. Suprimarea Moire va fi discutată mai detaliat mai jos. În al treilea rând, atunci când alegeți valorile inițiale și, dacă este necesar, ale rezoluției de scanare ulterioare, ar trebui să vă străduiți să vă asigurați că rezoluția selectată este un multiplu al rezoluției optice a scanerului împărțit la o putere întreagă de doi:
Setați rezoluție = rezoluție optică: 2 i, unde i = 0, 1,2, 3,...
De exemplu, dacă rezoluția optică a scanerului este de 600 ppi, atunci rezoluția de scanare setată ar trebui să fie cât mai aproape posibil de 600, 300, 150, 75 ppi. Această alegere ajută la obținerea celei mai mari clarități a rezultatului scanării.
Corectarea tonului imaginii
Software-ul scanerului vă permite de obicei să setați parametrii de corecție a tonului - luminozitate, contrast, gama și altele (de exemplu, niveluri de alb și negru). Este foarte important să poți configura aceste setări înainte de scanare.
Este deosebit de util să reglați nivelurile de alb și negru dacă originalul este cu contrast scăzut și lent, adică nu există zone cu luminozitate ridicată și foarte scăzută, iar toate informațiile grafice sunt concentrate în tonuri medii. În astfel de cazuri, coli de hârtie albe și negre sunt plasate lângă original, iar zona de scanare este selectată pentru a captura aceste atașamente speciale. Ulterior, acestea pot fi eliminate din rezultatul scanării folosind un editor grafic.
Această tehnică vă permite să corectați rezultatul ajustării automate a nivelurilor de alb-negru pe care le face scanerul în timpul scanării preliminare.
Dacă rezultatul scanării este prea întunecat sau prea deschis, atunci este mai bine să ajustați parametrul gamma (dacă, desigur, există o astfel de oportunitate) decât luminozitatea și contrastul. Amintiți-vă că gama afectează tonurile medii ale unei imagini, lăsând neschimbați cei mai întunecați și cei mai lumini pixeli, adică menținând limitele intervalului de luminozitate a pixelilor. Cu alte cuvinte, corectarea imaginii folosind parametrul gamma este mai blândă. Orez. 124.
Fereastra pentru setarea parametrilor de ton ai scanerului MFS I200SP de la Mustek
Când corecția tonală este efectuată înainte de scanarea finală, trebuie reținut că aceasta se face pentru a configura scanerul pentru a extrage cât mai multe informații grafice din original. O cantitate mare de informații grafice nu este întotdeauna exprimată sub forma unei imagini luminoase și contrastante.
În cazul fotografiilor, de exemplu, rezultatul de scanare contrastant la care încearcă de obicei începătorii se datorează cel mai adesea pierderilor de informații originale.
Dacă intenționați să procesați în continuare imaginea în editor, atunci nu ar trebui să măriți excesiv luminozitatea și contrastul folosind software-ul scanerului, deoarece acest lucru poate duce la pierderea detaliilor fine în zonele întunecate și foarte luminoase.
Nu este neobișnuit ca imaginile scanate din originale tipărite care au fost create folosind o metodă de imprimare să apară un model de grilă fină.
În plus, este de obicei mai vizibil cu cât calitatea originalului este mai mare. Acest efect se numește moire. În esență, moire este un model de interferență care rezultă din combinarea unui ecran tipografic cu alte structuri obișnuite, cum ar fi structura de pixeli a ecranului și procesul de scanare discret.
Luați doi piepteni cu frecvențe dentare diferite, așezați-i unul peste altul și priviți în lumină transmisă, mișcând ușor un pieptene față de celălalt. Efectul optic observat este ceea ce se numește un model de interferență.
Orez. 125. Model care ilustrează mecanismul apariției moiréului
Elementele grafice cu o structură periodică (cum ar fi microfonul sau plasele de țânțari, modelele de șah, linii paralele sau radiante) pot provoca, de asemenea, moire. Moiré poate apărea și pe arta liniare. Dar totuși, este cel mai probabil să apară la scanarea imaginilor obținute prin imprimare.
Înainte de a scana un original tipărit, este util să cunoașteți linia acestuia și să selectați o rezoluție de scanare care este ușor (5-10%) diferită de aceasta. Cu toate acestea, în practică, dacă nu cunoașteți liniatura tipăririi sau nu doriți să pierdeți timpul pentru a-l da seama, alegeți o rezoluție de scanare care este pur și simplu de 1,5-2 ori mai mare decât liniatura așteptată. De exemplu, atunci când scanați originale de calitate ziar, rezoluția este setată la 100-170ppi; la scanarea imaginilor imprimate de înaltă calitate - mai mult de 200 ppi. Uneori se recomandă scanarea la rezoluția maximă (optică) a scanerului.
Acest lucru este destul de în concordanță cu ideea generală de a combate moire prin alegerea rezoluției adecvate. În plus, acest sfat este foarte bun pentru printuri tipografice de înaltă calitate. Urmându-l, obții simultan o claritate maximă și scapi de moire. Dacă în acest caz moire-ul nu dispare, încercați să modificați (reduceți) ușor rezoluția. Totuși, nu trebuie să uităm că la alegerea unei rezoluții trebuie să se țină cont de alte criterii (claritate, volum, timp, necesitate de extindere).
O altă modalitate de a combate moireul este să înclinați ușor originalul, 5-15 grade. Cu toate acestea, alinierea sa ulterioară folosind un editor grafic poate duce din nou la apariția moireului. Pentru unele imagini această tehnică este destul de acceptabilă.
Am observat deja în acest capitol că moire-ul este mai probabil să apară pe originale tipărite de înaltă calitate decât pe imagini de calitate acceptabilă pe hârtie de ziar din cauza ceva numit dot gain (sângerarea cernelii). Cu toate acestea, adesea chiar și pe hârtie slabă rasterul imprimat este clar vizibil. Imprimantele cu jet de cerneală folosesc tehnologia raster aleatorie, care practic elimină aspectul moire.
Deci, riscul de apariție a moire la scanarea tipăritelor imprimate este foarte mare. Moire nu este un defect de scaner, ci o manifestare a interacțiunii naturale a luminii cu structurile regulate de-a lungul căii de trecere a acesteia (în optică există o secțiune special dedicată trecerii luminii prin rețele). Moire poate fi suprimat prin alegerea rezoluției adecvate, precum și prin utilizarea filtrelor de estompare la nivelul scanerului sau al software-ului editorului grafic. De asemenea, puteți reduce dimensiunea imaginii pentru a face moireul mai puțin vizibil.
inelele lui Newton
La scanarea filmelor (originale transparente), apar așa-numitele inele lui Newton. Aceasta este o interferență concentrică a curcubeului. Acestea apar la scanarea filmelor deformate și, în principal, ca rezultat al reflectării luminii în multe picături mici de umiditate situate pe suprafața filmului. Scanerele cu experiență notează că inelele lui Newton apar mai des la sfârșitul toamnei și iarna. Prin urmare, utilizați rame speciale pentru filme și, de asemenea, uscați-le (de exemplu, cu un uscător de păr obișnuit) înainte de scanare. La uscare, este necesar, desigur, să se asigure că emulsia nu este deteriorată din cauza supraîncălzirii.
Scanarea fotografiilor
În practică, fotografiile sunt cel mai adesea scanate. Aici vom vorbi despre scanarea fotografiilor realizate cu ajutorul camerelor convenționale și imprimate pe hârtie fotografică. Utilizatorul mediu de computer cumpără un scaner în principal în acest scop. Fotografiile color realizate cândva în anii 70 și 80 se estompează rapid. Nu suportă nicio comparație cu fotografiile de la începutul secolului al XX-lea. De exemplu, avem exemple magnifice de imprimeuri din 1905. De-a lungul timpului, au suferit doar unele deteriorări mecanice (zgârieturi, îndoituri de hârtie), dar fragmentele rămase se bucură de claritatea lor. Printurile fotografice moderne vor păstra probabil informațiile grafice timp de 20-25 de ani. Prin urmare, cel mai bun mod de a vă păstra în mod fiabil și pentru o lungă perioadă de timp arhiva foto de acasă este să scanați imaginile și să le înregistrați pe suporturi magnetice sau discuri laser.
Când scanați fotografii realizate cu camere convenționale și tipărite pe hârtie foto, problemele cu moire, de regulă, nu apar.
Alegerea rezoluției este determinată doar de claritatea (claritatea) necesară, precum și de dimensiunea imaginii. Dacă intenționați să o măriți atunci când afișați sau imprimați, atunci rezoluția de scanare ar trebui să fie selectată cu o anumită marjă. Despre asta am vorbit deja de mai multe ori.
Fotografiile obișnuite de amatori sunt scanate, de regulă, la o rezoluție de 75-150 ppi dacă sunt destinate a fi afișate pe un ecran de monitor. Pentru imprimare, rezoluția trebuie setată aproximativ egală cu rezoluția imprimantei. Rezultatul scanării trebuie să fie ușor procesat într-un editor grafic (reglați luminozitatea, contrastul, echilibrul culorilor etc.). Dacă urmează să trimitem fotografii scanate prin e-mail cuiva care știe să lucreze cu grafica, atunci cel mai adesea nu facem procesarea, sperând că destinatarul o va face așa cum are nevoie.
- Astfel, îi trimitem informațiile grafice originale. În designul web, dimpotrivă, este necesar să procesați rezultatul scanării astfel încât să pară adecvat și să ocupe cât mai puțin spațiu pe disc (se încarcă mai repede în browser).
- imprimați fotografii mai ușoare și mai moi decât de obicei (acest lucru mută zonele de umbră într-un interval mai favorabil pentru scaner), apoi creșteți contrastul general al imaginii într-un editor grafic (instrumentele Niveluri și Luminozitate/Contrast în Photoshop).
Scanarea obiectelor volumetrice
O sursă bogată de material sursă pentru compozițiile artistice este scanarea obiectelor tridimensionale. Dar nu toate scanerele pot face acest lucru cu o calitate acceptabilă. Scanerele CCD (adică scanere bazate pe o matrice CCD) pot face acest lucru, dar scanerele CIS nu. Deși adâncimea (a treia dimensiune) originalelor tridimensionale realizabile de scaner nu depășește câțiva centimetri, efectul rezultat poate fi foarte interesant. Cu toate acestea, vă vom avertiza imediat că încercarea de a vă scana fața va duce cel mai probabil la arsuri la ochi și pierderea vederii.
Când scanați obiecte mari, de obicei trebuie să îndepărtați capacul, care permite accesul la lumina din surse externe. Acest lucru poate degrada calitatea imaginii. Prin urmare, utilizați o cârpă albă sau neagră pentru a acoperi elementul scanat.
Obiectele cele mai dificil de detectat de către scaner sunt obiectele prea întunecate și foarte strălucitoare. Detaliile din obiectele întunecate sunt greu de evidențiat. În cazul obiectelor strălucitoare, trebuie să alegeți locația acestora în așa fel încât să reduceți strălucirea inutilă. Acest lucru se aplică, în special, cărților cu relief auriu. Cu toate acestea, piesele de aur de pe coperțile cărților par de obicei întunecate când sunt scanate, mai degrabă decât strălucitoare. Pentru a corecta acest lucru, planul cărții este plasat la un anumit unghi față de planul câmpului de lucru al scanerului.
Pentru a face acest lucru, puteți plasa ceva sub un colț al cărții, de exemplu, un chibrit sau o cutie de CD.
Următoarele figuri prezintă exemple de cazuri limită de scanare a obiectelor tridimensionale - un model de locomotivă cu abur și un ceas. Imaginea ceasului nu a fost procesată într-un editor grafic. Dar imaginea locomotivei trebuia, după cum se spune, „extrasă” în Photoshop, deoarece originalul era din plastic negru mat, care nu reflectă bine lumina. Desigur, pentru a îmbunătăți proprietățile reflectorizante, ar fi posibil să umezim locomotiva cu ulei vegetal sau de mașină, dar nu am făcut-o, pentru că mai aveam nevoie de el și, în plus, nu am vrut să pătam din greșeală sticla câmpul de lucru al scanerului. Orez. 127.
Modelul din plastic negru al telecomenzii este un original dificil pentru un scaner datorită proprietăților sale slabe reflectorizante. Orez. 128.
Obiectul mediu de scanare în ceea ce privește proprietățile reflectorizante este o placă de circuit imprimat. Astfel de imagini pot fi folosite, de exemplu, ca ilustrații de cărți și articole.
Orez. 129. Placă de rețea scanată la rezoluție de 300ppi fără setări speciale de scanare și procesare a imaginilor într-un editor grafic
Puteți experimenta utilizarea unei oglinzi atunci când scanați obiecte tridimensionale. Obiectul de scanat este plasat pe sticla câmpului de lucru, iar deasupra acestuia, la un anumit unghi, se află o oglindă. Rezultatul trebuie să conțină, pe lângă obiect, și imaginea acestuia în oglindă.
Scanarea textelor
În practică, de multe ori trebuie să introduceți informații într-un computer din documente text, de exemplu, din cărți; reviste si ziare. Pentru a accelera acest proces, se folosesc scanere. Totuși, rezultatul scanării, în general vorbind, este pur și simplu o imagine grafică (desen), deși conține litere (desenat). Dacă l-ați salvat într-un fișier în format grafic, îl puteți deschide numai într-un editor sau un vizualizator de grafică. Deși în principiu este posibil să editați texte într-un editor grafic, în practică, desigur, nimeni nu face acest lucru (în plus, o imagine a unui text nu este un text din punctul de vedere al computerului; va trebui editată). ca desen). În plus, stocarea informațiilor text în fișiere în format grafic este culmea risipei în utilizarea spațiului pe disc. Informațiile de text împreună cu graficele ilustrative sunt scanate pentru a fi transmise program de recunoaștere optică a caracterelor (OCR).
, de exemplu FineReader sau CunieForm. Orez. 130.
Fereastra principală FineReader
Cu ajutorul unui program OCR, rezultatul scanării va fi împărțit în text și imagini (dacă există) și poate fi salvat într-un format de fișier accesibil editorilor de text sau de foi de calcul, de exemplu, MS Word sau MS Excel.
Programele OCR moderne fac față situației în care originalul nu este plasat foarte drept pe câmpul de lucru al scanerului. Acest lucru este convenabil, deoarece puteți arunca obișnuit originalele în zona de lucru, fără să vă faceți prea multe griji cu privire la alinierea lor. Cu toate acestea, nu vă sfătuim să abuzați de această oportunitate.
Unele programe OCR necesită ca documentul text să fie scanat în modul Artline. Programele OCR reputate și moderne nu vă vor împovăra cu această limitare.
Dacă originalul este doar text fără grafică, atunci trebuie să-l scanați în modurile Artline sau Gray.
Modul Artline este utilizat de obicei pentru printuri de text de înaltă calitate fără ilustrații, cum ar fi cele produse cu o imprimantă laser sau cu jet de cerneală. Rezoluția de scanare este selectată în funcție de dimensiunea fontului. Pentru dimensiunile fontului de 12 pt sau mai puțin, rezoluția în modul Artline este setată la aproximativ 400-450 ppi.
Dacă trebuie să scanați multe pagini cu informații text de aproximativ aceeași calitate, atunci este recomandabil să selectați mai întâi încet parametrii de scanare corecti. Acest lucru se poate face prin experimentarea cu un mic fragment din document. După ce ați selectat valorile optime ale parametrilor, puteți pune în flux scanarea și recunoașterea. Scanerul și software-ul OCR au de obicei o comandă specială care setează modul lot (modul Buth).
Echipamente optoelectronice pentru lasere
Scanare optică, introducere paralelă a informațiilor despre proprietățile optice ale obiectelor. Vizualizarea cu șurub, zig-zag, spirală, conică a unei zone (obiect). Dispozitive de scanare laser: principii, metode și scheme de construcție. Suport optic și optic-mecanic pentru scanarea laser. Poziționarea și sincronizarea fasciculului laser. Ghiduri de lumină cu fibre în sisteme cu lasere semiconductoare. Tehnica de conectare a laserelor si ghidajelor de lumina; lentile cilindrice, sferice, cu tije. Circuite pentru controlul laserelor semiconductoare. Excitarea, modularea, retransmiterea radiației laser. Stabilizarea puterii de radiație prin canale electrice și optice.
Principii și scheme ale scanării optice
4.1. Explicați termenul „scanare” cu accent pe suportul optic al procesului.
(din limba engleză scan - câmp de vedere) este considerată o mișcare spațială controlată conform unei legi date a unei radiații fizice (materiale) țintite destul de înguste (un flux de unde radio, un fascicul de electroni, un fascicul de lumină). În același timp, scanarea este percepută în mod natural ca un proces de revizuire sistematică (secvențială) a unei zone limitate (regiune, sferă) cu mișcare strict orientată a unui fascicul radio, fascicul de electroni, fascicul optic de-a lungul unui anumit traseu și lege. Scanarea vă permite să detectați obiecte situate în zona de vizualizare, să le observați, să citiți și să introduceți informații despre caracteristicile și proprietățile obiectelor.
Scanarea optică este efectuată cu un fascicul de lumină atent focalizat, țintit. Aceste condiții destul de severe sunt cel mai bine îndeplinite de radiația optică a laserelor cu gaz și cu stare solidă.
4.2. Luați în considerare principiile, schema, procesele de scanare optică unidimensională (liniară) a unui obiect plat cu un fascicul îngust (în formă de ac), explorând (modelând) caracteristicile optice ale obiectului în lumina transmisă.
În formă de ac este o rază de lumină a cărei intensitate pe toată lungimea ei este concentrată într-o zonă (secțiune) dintr-o zonă foarte mică. De obicei, se presupune, de asemenea, că fasciculul acului este simetric în raport cu direcția principală a intensității maxime a radiației.
La un anumit moment în timp, un fascicul îngust de lumină de un nivel constant Φ 0 luminează o secțiune separată (fragment) a unui obiect unidimensional (liniar) (de exemplu, o linie de text) și creează o scanare (lumină) loc în această secțiune (Fig. 4.1, a 
). Apoi, punctul de scanare se deplasează ritmic (în dreapta în figură) de-a lungul obiectului, luminând noi fragmente din acesta. Limitele estimate ale fragmentelor iluminate sunt prezentate în Fig. 4.1, a linii punctate.
Fluxurile de lumină Φ pr care trec prin fragmente ale unui obiect translucid sunt apoi înregistrate de un fotodetector cu mai multe elemente (Fig. 4.1, b). ), iar fiecare fragment al obiectului corespunde unui element fotosensibil specific al fotodetectorului. Dacă fotodetectorul este semiconductor, atunci în elementul fotosensibil iluminat, datorită efectului fotoelectric intern, se generează o sarcină de electroni, al cărei nivel este proporțional cu expunerea (intensitatea luminii incidente și durata iluminării). Această încărcare, la sfârșitul unui interval de scanare specificat, este transferată către dispozitivul de ieșire al fotodetectorului, care generează un semnal video de tensiune sau curent electric (Fig. 4.1, c ). Amplitudinea unui astfel de semnal video corespunde strict fluxului de lumină Φ la i care trece prin fragmentul i al obiectului și, astfel, oferă informații clare despre densitatea optică a obiectului din partea controlată.
Astfel, scanarea optică face posibilă transformarea caracteristicilor optice ale unui obiect liniar (Fig. 4.1, a ) într-un pachet de sarcini fotogenerate de diferite niveluri și apoi într-o secvență de semnale video electrice de diferite amplitudini.
4.3. Observați caracteristicile scanării liniare a unui obiect plat (Fig. 4.1, a ) când se studiază caracteristicile sale optice în lumină reflectată.
În acest caz, scanarea are loc conform ciclului deja discutat (Fig. 4.1, a ), dar elementele fotosensibile ale unui fotodetector cu mai multe elemente percep alternativ fluxurile de lumină Φ otpi reflectate din fragmentele corespunzătoare ale obiectului studiat (Fig. 4.2). 
). Diagramele de timp nu se modifică semnificativ (Fig. 4.1, în ) generarea semnalelor video de ieșire. Este evident însă că în varianta (Fig. 4.2 ) amplitudinea semnalelor video este determinată în primul rând de coeficientul de reflexie r al luminii scanate Φ 0 de la obiect (și nu de transmitanța τ, ca în versiunea anterioară).
4.4. Luați în considerare principiile, schema, procesele de introducere paralelă a informațiilor de către un fascicul optic plat. Selectați elementele de scanare în ciclul considerat de obținere și conversie a datelor privind caracteristicile optice ale unui obiect.
După plat, se numește un fascicul al cărui unghi de deschidere într-un plan este mult mai mic decât în celălalt. Un fascicul plat are o secțiune transversală pe toată lungimea sa similară cu o fantă care emite lumină: destul de largă într-o direcție (de exemplu, orizontală), foarte îngustă în cealaltă (verticală).
Utilizarea unui fascicul optic plat vă permite să iluminați simultan toate fragmentele unui obiect unidimensional (liniar) cu fluxuri de lumină de aceeași magnitudine Φ 0 (Fig. 4.3, a 
). Fiecare fragment al obiectului are o conexiune optică directă cu elementul corespunzător al fotodetectorului cu mai multe elemente. Prin urmare, elementele fotodetectorului percep și înregistrează simultan fluxurile de lumină Φ la i care trec prin fragmentele i-ale ale obiectului studiat.
În fiecare element al unui fotodetector semiconductor, datorită efectului fotoelectric intern, se generează și se acumulează sarcini, al căror nivel este proporțional cu valorile specifice ale fluxurilor de lumină incidente Φ ati. Apoi, conform unui proiect de circuit bine-cunoscut (folosind excitarea impulsurilor multifazate a elementelor fotodetectorului), pachetul acumulat de sarcini fotogenerate este transferat la dispozitivul de ieșire, unde este format sub forma unei secvențe de semnale video electrice (Fig. 4.3, b ). Aceste semnale intră alternativ în circuitul de ieșire al dispozitivului la sfârșitul impulsului de radiație optică care iluminează obiectul, punând capăt procesului de acumulare a sarcinii fotogenerate.
În dispozitiv (Fig. 4.3, a ) se realizează introducerea simultană paralelă a informațiilor, fără elemente de scanare de intrare caracteristice introducerii secvențiale a informațiilor (vezi Fig. 4.1, a ). În același timp, deplasarea secvențială a sarcinii acumulate în elementele fotodetectorului la ieșirea sa prin excitarea pulsată, multifazată a elementelor poate fi considerată (în mare măsură condiționat) un proces de scanare (în esență citire) a informațiilor acumulate. . Această dezvoltare a procesului poate fi numită autoscanare.
4.5. Luați în considerare opțiunile pentru scanarea optică bidimensională (două coordonate) a unui obiect (zonă, spațiu) cu un fascicul de lumină îngust (în formă de ac).
Să evidențiem trei opțiuni caracteristice pentru scanarea bidimensională, prezentate în Fig. 4.4 
. Cifrele arată obiectele scanate (avioane), punctele scanate (luminoase) (pătrate umbrite) și traseele deplasării acestora în timpul procesului de scanare.
În versiunea de bază (Fig. 4.4, a ) vizualizarea în două coordonate a unui obiect de către un punct de scanare se realizează secvenţial şi linie cu linie. Punctul de scanare trece ritmic de prima linie (rigla) de la stânga la dreapta și sare (suficient de repede) la începutul celei de-a doua linii, care trece apoi de la stânga la dreapta într-un ritm dat. Acest model de mișcare a spotului luminos este menținut la scanarea liniilor ulterioare ale unui obiect bidimensional.
În varianta (Fig. 4.4, b ) obiectul este vizualizat secvenţial de către punctul de scanare. Conform metodei deja discutate de scanare „pur” secvenţială (Fig. 4.4, a ) doar o anumită zonă (în acest caz, a treia parte) a obiectului este vizibilă.
La finalizarea acestei scanări, punctul de scanare se deplasează rapid la începutul celei de-a doua zone (în centrul obiectului) și scanează secvenţial această zonă de-a lungul traseului original. În etapa finală, ultima zonă (dreapta, a treia) a obiectului este scanată.
În varianta (Fig. 4.4, în ), care este în mod natural considerată serie-paralelă, toate (trei) zone selectate ale obiectului sunt scanate simultan (în paralel) de-a lungul rutei de scanare secvenţială (Fig. 4.4, a ).
4.6. Luați în considerare principiile și opțiunile pentru introducerea paralelă a informațiilor despre caracteristicile optice ale unui obiect bidimensional (două coordonate).
În versiunea tehnică principală (Fig. 4.5, a 
) obiectul studiat este iluminat printr-un flux constant de lumină Φ 0 simultan și complet (pe toată zona). Lumina transmisă Φ pr, în funcție de densitatea optică a diferitelor fragmente ale obiectului, are intensitate inegală. În continuare, fluxul optic Φ pr este perceput de un fotodetector cu mai multe elemente (dispozitiv fotosensibil cu matrice cu cuplare de sarcină sau cu injecție de sarcină). Au fost elaborate în detaliu operațiuni ulterioare care asigură percepția, acumularea, deplasarea (transferul) și ieșirea de informații optice sub formă de pachete de electroni fotogenerați și semnale video electrice.
Vizualizarea optică parțială a unui obiect este de asemenea utilizată cu succes (Fig. 4.5, b) folosind metoda introducerii „pur” paralele a informațiilor optice (Fig. 4.5, a ). În acest caz, punctul de scanare, care ocupă doar o parte din suprafața obiectului, se deplasează secvențial de-a lungul suprafeței obiectului, luminând alternativ zonele și zonele necesare (specificate). Această vizualizare optică a unui obiect este în esență paralel-serială.
Vizualizarea și introducerea în paralel a informațiilor optice conform diagramelor (Fig. 4.5 ) are o serie de avantaje semnificative: performanță ridicată, organizare clară a operațiunilor informaționale, bază microelectronica de înaltă calitate.
4.7. Luați în considerare și reprezentați vizual (volumeric) mișcarea unui fascicul de scanare îngust (în formă de ac) în timpul vizualizării elicoidale, în zig-zag, spirală și conică a unei zone (obiect).
Variantele unei astfel de scanări sunt variate și utilizate pe scară largă în radar. În imprimare, aceste tehnici nu sunt folosite atât de activ, dar în esență pot fi utile, de exemplu, în sistemele tehnice de viziune.
Când scanați cu un fascicul ac, este recomandabil să luați în considerare mișcarea complexă a fasciculului sub forma a două mișcări simple: portabilă și relativă. Mișcarea portabilă (de translație) are loc în jurul unei axe fixe. Mișcarea relativă a unei raze mici are loc în jurul unei axe în mișcare și oferă o inspecție suplimentară (locală) a zonei (obiectului) în timpul procesului de scanare.
În fig. 4.6, a 
este prezentată mișcarea fasciculului în timpul scanării elicoidale: mișcarea portabilă a fasciculului este de rotație cu o viteză unghiulară constantă; mișcarea relativă a fasciculului este oscilativă (într-un plan perpendicular pe planul de rotație) cu o viteză semnificativ mai mică.
În fig. 4.6, b, c Este prezentată mișcarea fasciculului în timpul scanării în zig-zag. Se ține cont de faptul că mișcările portabile și relative ale fasciculului sunt oscilatorii, dar cu rapoarte de viteză diferite.
Orez. 4,6, g ilustrează mișcarea fasciculului în timpul scanării elicoidale. Mișcarea portabilă a unui astfel de fascicul este de rotație, iar mișcarea relativă este oscilativă (dar în acest exemplu, la o viteză mai mică).
În fig. 4.6, d Este prezentată mișcarea fasciculului în timpul scanării conice translaționale. Se ține cont de faptul că mișcarea portabilă a fasciculului este oscilativă, iar mișcarea relativă este de rotație (dar cu o viteză mult mai mare). Un caz particular, dar comun, de scanare conică translațională - scanare conică „pur” - este ilustrat în Fig. 4.6, de ex . În acest caz, mișcarea fasciculului este de rotație (circulară), iar direcția intensității maxime de radiație OA este deplasată în raport cu axa de rotație OO? la un unghi constant α.
Metode și mijloace de scanare cu laser
4.8. Explicați caracteristicile utilizării scanării laser în tehnologia de imprimare pentru introducerea (citire, conversie) și ieșire (formare, înregistrare) a imaginilor.
Procesele de scanare laser de intrare și de ieșire sunt separate; În aceste moduri, laserele sunt utilizate cel mai des la imprimare, eficient și luminos. În primul mod, scanarea cu fascicul laser convertește informațiile conținute într-o imagine optică bidimensională într-o serie de semnale electrice unidimensionale. În cel de-al doilea mod, informațiile vizuale, ale căror purtători fizici sunt semnale electrice cu amplitudine, frecvență, durată variabilă (modulată), este extinsă într-o imagine optică bidimensională prin scanare laser.
În timpul procesului de scanare de intrare, un fascicul laser atent focalizat se mișcă și luminează secvenţial zone mici (fragmente) ale imaginii. Reacția unui obiect la un astfel de impact laser local (punctual) în lumina primită sau reflectată este percepută de un fotodetector, care generează un semnal video electric în fiecare etapă (pas) de scanare. Amplitudinea unui anumit semnal video corespunde clar cu densitatea optică a fragmentului de imagine iluminat. Astfel, o succesiune (serie, pachet) de semnale video de sarcină, curent, tensiune reprezintă discret (reflectează) sub formă electrică pulsată imaginea optică a imaginii înregistrate. Scanarea de intrare este utilizată pentru citirea, înregistrarea, introducerea, analizarea și corectarea imaginilor în scanere, mașini de citit și gravat, dispozitive de codificare digitală pentru ilustrații și fonturi și corectoare de culoare.
În timpul scanării, un fascicul laser se deplasează pe suprafața unui material care este sensibil la influențele optice.
Straturile fotoconductoare și electrofotografice, filmele foto și sensibile termic pot servi ca un astfel de mediu fotosensibil. Răspunsul unui anumit material fotosensibil la influența optică externă (laser) depinde de caracteristicile (putere, intensitate, durată) impulsului laser. Prin modularea acestor caracteristici ale fasciculului laser cu semnale electrice legate unic de densitatea optică a fragmentelor de imagine (originalul), este posibilă reproducerea imaginii (obținerea unei reproduceri, imprimare, copie a imaginii optice originale) pe un material fotosensibil. . Scanarea cu ieșire cu laser este utilizată pentru ieșirea, afișarea, formarea și înregistrarea imaginilor în imprimante și dispozitive electrografice, plăci și mașini de imprimat.
Scanarea laser în modurile și procesele luate în considerare (intrare și ieșire) diferă semnificativ în caracteristicile funcționale și tehnice și vizează diferite domenii de aplicare. Cu toate acestea, mijloacele tehnice de scanare laser de intrare și de ieșire nu diferă atât de semnificativ (sunt în mare parte de același tip).
În timpul scanării cu laser de intrare a unei imagini, un punct de lumină (rascicul laser) se mișcă de-a lungul suprafeței obiectului scanat secvențial și ritmic, dar discret (cu pași mici), citind doar fragmente individuale (elementele raster) ale imaginii. Astfel, în timpul unei astfel de scanări, imaginea este împărțită (rasterizată) în microelemente individuale (puncte, segmente, linii) și este ulterior procesată, stocată și reprodusă într-o formă discretă (rasterizată).
În timpul scanării laser de ieșire, imaginea este formată treptat din elemente raster individuale: linii, segmente, puncte. Aceste elemente sunt înregistrate de un fascicul laser, iar spotul luminos creat de laser pe suprafața unui material sensibil la influențele optice, deplasându-se secvențial (cu un anumit pas) în direcțiile orizontale și (sau) verticale, ocolește în cele din urmă întregul zona fotosensibilă a materialului pe care este înregistrată imaginea.
Procesele de rasterizare utilizate la citirea și înregistrarea informațiilor vizuale afectează direct metodele optico-mecanice și mijloacele de scanare laser a imaginilor.
4.10. Luați în considerare schemele și rutele de scanare a imaginilor optic-mecanice (Fig. 4.7 
), utilizat în dispozitivele de scanare laser.
Conform tipăririi, de regulă, se utilizează metoda de scanare raster liniară dreptunghiulară a imaginilor. Cu o astfel de scanare, fasciculul laser se deplasează (se desfășoară) de-a lungul liniilor drepte (rânduri) situate foarte aproape, scanarea unei linii se termină cu o tranziție rapidă a fasciculului la începutul următoarei linii (adiacente).
În fig. 4.7 sunt prezentate opțiuni pentru scanarea laser a imaginilor formate pe un material fotosensibil, care este plasat pe o bază plană (Fig. 4.7, a) sau pe o suprafață cilindrică (Fig. 4.7 b, d). ). În opțiuni (Fig. 4.7 a, b ) linii raster liniare sunt înregistrate pe materialul fotosensibil, iar în celelalte două opțiuni se utilizează înregistrarea cilindrică pe cea internă (Fig. 4.7, c). ) sau extern (Fig. 4.7, d ) suprafața cilindrului.
Scanarea raster este asigurată de două componente ortogonale - scanarea orizontală (de-a lungul axei x) și scanarea verticală (de-a lungul axei y), care creează intervalul necesar între liniile adiacente. De obicei, o imagine se formează continuu de-a lungul axei x (prin deviația fasciculului laser) și discret de-a lungul axei y (prin deplasarea materialului fotosensibil).
4.11. Luați în considerare compoziția și interacțiunea componentelor, explicați principiul de funcționare al dispozitivului de scanare laser prezentat în Fig. 4.8 
.
Laserul 1 servește ca sursă de radiație optică coerentă, a cărei intensitate este modificată semnificativ de modulatorul 2. Modulatorul este controlat de semnale electrice care reflectă imaginea optică a imaginii citite (originală). Sistemul telescopic 3 extinde fasciculul laser și reduce divergența acestuia. Sistemul 3 constă din două componente: un obiect care percepe radiația laser și un ocular care generează fascicule de lumină. Se introduc oglinzi (plate 4, 9, 10 și sferice 8), lentila 5, deflector de prismă multifațetat 6. Imaginea este înregistrată pe materialul fotografic 7.
În dispozitivul de scanare (Fig. 4.8 ) fasciculul laser 1 trece prin modulatorul 2 și sistemul telescopic 3, este reflectat de oglinzile 4 și 10, schimbând semnificativ direcția, iar prin lentila de focalizare 5 lovește marginea deflectorului 6. Prisma 6 se rotește continuu la o frecventa inalta. Raza laser, reflectată de fața deflectorului 6 și mai departe de oglinzile 8 și 9, ajunge la materialul fotografic 7 și se deplasează în planul său, formând o linie (șir) a imaginii. Astfel, o caracteristică a dispozitivului luat în considerare este scanarea post-obiectivă a imaginii. La rândul lor, oglinda sferică 8 și oglinda 10 (cu element piezoelectric) fac posibilă compensarea (eliminarea) distorsiunilor în timpul înregistrării imaginilor care apar din cauza curbiliniarității suprafeței materialului fotografic și a înclinării inegale a fețelor (oglinzile). ) prismei 6.
Conform datelor din dispozitivul de scanare (Fig. 4.8 ) pentru scanarea orizontală a imaginii, se utilizează un laser argon și un deflector de prismă care se rotește la o frecvență de 4 mii rpm. Viteza de rotație a prismei este controlată de un turometru. Imaginea este inregistrata cu un spot laser cu diametrul de 25 microni pe format A2 cu o liniatura de 400 linii/cm. Timpul de ieșire pentru benzile format A2 este de aproximativ 1 minut.
4.12. Luați în considerare diagrama de construcție și principiul de funcționare a unui dispozitiv de scanare cu laser (Fig. 4.9 
) cu înregistrarea subraster a imaginilor.
O caracteristică a unei astfel de înregistrări de imagini este formarea unei linii verticale (subrastre) cu o înălțime h de câțiva milimetri în procesul de scanare orizontală a liniei. Astfel, materialul fotografic este expus în benzi de zonă h × l, unde l este lungimea liniei de scanare orizontală. După ce expunerea benzii este finalizată, materialul fotografic este deplasat ortogonal pe rând cu o cantitate h.
Dispozitiv (Fig. 4.9 ), care implementează principiul înregistrării imaginilor subraster, conține un laser 1, oglinzi reflectorizante 2 și 3, un modulator 4 care controlează intensitatea fasciculului laser și un sistem telescopic 5 care reduce divergența acestuia, un deflector 6 care deviază fasciculul la o înălțime h perpendiculară pe linia imaginii, o lentilă formată din două componente 7 și 8, focalizează fasciculul laser pe materialul fotografic 10, oglinda oscilantă 9, care scanează fasciculul laser de-a lungul unei linii de lungime l.
În timpul procesului de scanare, fasciculul laser 1, reflectat de sistemul de oglinzi 2 și 3, ajunge la modulatorul 4. Acest dispozitiv este controlat de impulsuri de tensiune electrică și, în funcție de densitatea optică a fragmentelor de negru și-nregistrat. imagine albă, transmite fasciculul laser sau blochează canalul pentru avansarea lui ulterioară. Fasciculul modulat de radiație laser, trecând apoi prin sistemul telescopic 5, deflectorul acusto-optic 6, lentila de focalizare 7-8 și reflectând din oglinda oscilantă 9, ajunge la materialul fotografic 10 și formează o bandă orizontală cu suprafața h × l pe suprafața sa.
Trebuie remarcat faptul că în acest dispozitiv de scanare, ca și în dispozitivul discutat anterior (Fig. 4.8 ), este oferită scanarea post-obiectivă a imaginilor.
4.13. Luați în considerare diagrama de construcție și principiul de funcționare a unui dispozitiv de scanare cu laser (Fig. 4.10 
) cu scanare subobiectivă a imaginii.
Dispozitivul de scanare conține un laser cu argon 1, un modulator 6, deflectoare 9 și 11 (cu oglindă rotativă), oglinzi reflectorizante (rotative) 2, 4, 7, 8, 10 și 13, o oglindă translucidă 3, telescoape 5 și 15 , lentila 12. În plus, sunt introduse o riglă raster 16 și un paralelipiped de cuarț 17, ale căror fețe laterale sunt acoperite cu aluminiu, iar multiplicatorii fotoelectrici 18 și 19 sunt plasați la capete material fotosensibil 14.
Raza laser 1 este reflectată de oglinda plată 2 și împărțită de oglinda 3 în două fascicule: fasciculul principal (indicat mai jos prin linii continue) care înregistrează imaginea și fasciculul auxiliar (indicat prin linii punctate) care asigură sincronizarea scanării. . Fasciculul principal este reflectat de oglinda 4, extins cu telescopul 5 și direcționat către modulatorul 6, care modifică intensitatea fasciculului conform legii specificate de imaginea originală. Raza laser modulată este direcționată prin rotirea oglinzilor 7 și 8 într-un deflector acusto-optic 9, care deviază fasciculul în direcția verticală (perpendiculară pe direcția orizontală principală a fasciculului). După deflector, reflectat de oglinda 10, fasciculul laser lovește oglinda rotativă a deflectorului 11, orientată orizontal. Lentila 12 cu reflexie din oglinda 13 focalizează fasciculul laser pe planul materialului fotografic 14. Astfel, în dispozitivul de scanare luat în considerare, înregistrarea imaginii se realizează pe baza unui sistem optic de scanare subobiectivă.
Un fascicul laser auxiliar, reflectat de oglinda 3, este extins de un telescop 15, desfășurat de o oglindă deflector mobilă 11 și focalizat de o lentilă 12 pe o riglă raster 16. Fasciculele care trec prin riglă sunt colectate de un paralelipiped 17. Fotoelectric multiplicatoarele 18 și 19 convertesc semnalele luminoase în semnale electrice, care, la rândul lor, asigură sincronizarea scanării.
4.14. Indicați mijloacele optice, optic-mecanice, electro- și acusto-optice care sunt utilizate în tehnologia de scanare a imaginilor cu laser.
Deviația ritmică în gamă largă a fasciculului laser, care asigură în cele din urmă scanarea linie cu linie a materialului fotografic, este realizată prin deflectoare de oglindă oscilante sau rotative: plate, prismatice, multifațetate. Există un set variat de oglinzi: plate, sferice, opace și translucide, care asigură reflectarea, deviația, rotația și transmiterea fasciculelor laser. Aceste aceleași funcții pot fi îndeplinite într-o măsură sau alta prin prisme reflectorizante și refractive. Un rol important în tehnologia de formare a fasciculelor și fasciculelor laser este acordat colectării, împrăștierii, conversiei lentilelor, obiectivelor și telescoapelor. Modularea controlată a radiației laser este realizată de modulatoare electro- și acusto-optice. Deflectoarele acusto-optice asigură deviația dozată a fasciculelor laser.
4.15. Explicați compoziția și acțiunea dispozitivelor optic-mecanice care asigură scanarea cu un fascicul laser al interiorului (Fig. 4.11, a 
) și extern (Fig. 4.11, b ) suprafeţele cilindrului.
Soluțiile tehnice luate în considerare sunt direct legate de dispozitivele de scanare laser cu înregistrarea cilindrică a imaginilor pe materiale fotosensibile montate în interior (vezi Fig. 4.7, c ) sau pe exterior (vezi Fig. 4.07, d ) suprafața cilindrului. Dispozitivele conțin un laser 1, o lentilă 2, oglinzi rotative 3, un cilindru scanat 4, o contragreutate 5 pentru echilibrare.
Conform diagramei prezentate în fig. 4.11, a , se scanează suprafața interioară a cilindrului și se folosește o singură oglindă rotativă, situată pe axa optică aliniată cu axa sistemului rotativ. Această oglindă se mișcă, de asemenea, împreună cu lentila, paralel cu suprafața cilindrului, oferind scanarea cadrului. Dispozitiv compact (Fig. 4.11 a ), are avantaje tehnice evidente; cu toate acestea, în această opțiune de scanare, controlul vizual al imaginii reproduse este dificil.
În fig. 4.11, b este prezentată o a doua versiune a sistemului de focalizare rotativ, în care este scanată suprafața exterioară a cilindrului. Acest dispozitiv asigură fixarea fiabilă a materialului fotografic iluminat și controlează clar procesul de înregistrare a imaginii. Cu toate acestea, sistemul optic al dispozitivului, care conține mai multe oglinzi rotative fixate rigid, devine destul de complex.
Sunt posibile diferite combinații ale dispozitivelor de scanare prezentate; în funcție de soluțiile tehnice specifice, funcțiile de rotație și mișcare de-a lungul generatricei pot fi distribuite între lentilă și cilindru.
4.16. Luați în considerare opțiunile pentru deflectoarele optic-mecanice ale fasciculelor laser prezentate în Fig. 4.12 
.
Sunt prezentate deflectoarele cu oglindă oscilantă plată (Fig. 4.12, a ), deflectoare prismatice rotative cu o suprafață de oglindă reflectorizant (Fig. 4.12, b ) și cu multe margini de oglindă (Fig. 4.12 c, d ).
În deflector (Fig. 4.12, a ) pe rotorul motorului este montată o oglindă plată, legată rigid de un arc care creează un cuplu. Deflectorul este controlat pentru a scana fasciculul la o viteză constantă de un generator de tensiune care variază liniar. Conform datelor, unghiul de deviere al deflectoarelor oscilante ajunge la 40°. Cu toate acestea, frecvența de oscilație a oglinzii deflectorului este scăzută (sute de herți), iar viteza de scanare este scăzută.
Înregistrarea imaginilor de înaltă calitate este asigurată de un deflector cu o prismă triunghiulară rotativă, care are o singură față de oglindă (Fig. 4.12, b). ). Cu toate acestea, chiar și în această opțiune tehnică, viteza de scanare este relativ scăzută.
Utilizarea poliedrică piramidală (Fig. 4.12, în ) și prismatic (Fig. 4.12, d ) deflectoarele vă permit să creșteți semnificativ (proporțional cu numărul de fețe) viteza de scanare. Dispozitivele de scanare laser folosesc piramide si prisme oglinzi cu un numar de fete de la 3 la 8; se cunosc deflectoare prismatice cu 12 şi chiar 24 feţe de oglindă. Cu toate acestea, trebuie luat în considerare faptul că fabricarea deflectoarelor de oglindă cu mai multe fațete cu precizia foarte mare necesară este o sarcină tehnologică complexă.
4.17. Explicați mecanismul, evidențiați erorile tehnice în scanarea unui fascicul laser folosind un deflector de oglindă cu mai multe fațete.
Conform fig. 4.13 
fasciculul laser 1, reflectat de una dintre fețele oglinzii deflectorului 2, lovește suprafața materialului fotoconductor 3. În timpul rotației deflectorului, unghiul de înclinare a feței reflectorizante a prismei față de axa perpendiculară pe suprafața materialului fotografic se modifică continuu; în acest caz, fasciculul reflectat în stadiul luat în considerare trece de linia imaginii scanate. Numărul de astfel de treceri pe rotație (perioada) de rotație a deflectorului este egal cu numărul de fețe reflectorizante ale prismei.
Cu o astfel de scanare laser, imaginea este înregistrată pe material fotografic cu distorsiuni caracteristice. Trebuie luat în considerare faptul că focalizarea 4 a fasciculului laser 1 (Fig. 4.13 ) se deplasează de-a lungul unui arc de cerc, materialul fotografic 3, așezat pe o bază plană sau cilindrică, are o suprafață plană (dreaptă) în planul de scanare, deflectorul prismului multifațetat 2 se rotește cu o viteză constantă.
În timpul procesului de scanare, focalizarea 4 a fasciculului laser este în principal în afara (deasupra sau dedesubtul) liniei de scanare a suprafeței materialului fotografic. Prin urmare, dimensiunile (diametrul) spotului laser de pe materialul fotografic se modifică de-a lungul liniei de scanare, iar forma spotului laser nu rămâne constantă. În același timp, distanța dintre fața reflectorizantă a prismei și suprafața materialului fotografic (de-a lungul liniei de scanare) nu rămâne constantă (crește de la centru spre marginile materialului fotografic), datorită faptului că viteza mișcarea spotului laser de-a lungul suprafeței materialului fotografic se modifică continuu. Astfel, scanarea laser a liniei imaginii este neliniară.
4.18. Prezentați și explicați metodele și mijloacele tehnice pentru eliminarea erorilor în scanarea cu laser a materialului fotografic folosind deflectoare rotative de oglindă.
Este eficient să se introducă o oglindă parabolică cu reflectare completă între un deflector de prismă cu mai multe fațete și planul de scanare al fasciculului laser (pe suprafața materialului fotografic). Într-un astfel de sistem optic, focalizarea fasciculului laser se mișcă strict de-a lungul liniei de scanare și toate distorsiunile asociate cu perturbarea focalizării radiației laser pe suprafața materialului fotografic sunt eliminate. Conform datelor, la dispozitivele laser de scanare cu oglinzi parabolice, distorsiunea imaginii înregistrate nu depășește 0,02% la unghiuri de scanare de până la 40°.
Eliminarea defectelor de scanare și înregistrare a imaginilor asociate cu neliniaritatea scanării orizontale se realizează prin utilizarea lentilelor de focalizare fθ în care distorsiunea necesară (curbura) este introdusă artificial. În același timp, liniaritatea scanării orizontale este semnificativ crescută.
4.19. Explicați acțiunea generatorului de caractere (Fig. 4.14 
), în care fasciculul laser este blocat folosind un obturator temporar.
Viteza cu care un fascicul laser scanează suprafața unui material fotografic (folosind o oglindă cu mai multe fațete) nu este constantă. Distanța dintre marginea reflectorizante a oglinzii și suprafața materialului fotografic crește de la centru spre margini; prin urmare, distanța pe care o parcurge fasciculul laser până la marginea materialului fotografic este vizibil mai mare decât până la mijlocul obiectului expus. Este necesar ca fasciculul laser să ajungă la materialul fotografic cu anumite întârzieri. Această operație în dispozitiv (Fig. 4.14 ) se realizează temporar de cortina a 2-a.
Suprafața tamburului fotosensibil 1 este acoperită cu un obturator temporar 2 cu fante înguste transparente 3. Distanța dintre fante este egală cu lățimea câmpului de caractere imprimate. Dacă fasciculul laser principal 4 lovește fanta în timpul scanării, atunci fotodetectorul situat în spatele fantei produce un semnal electric. În acest fel, se înregistrează poziția fasciculului laser principal 4, și odată cu acesta a fasciculelor laser de scriere 5. Un dispozitiv electronic care răspunde la semnalele fotodetectorilor generează semnale pentru a porni fasciculele laser de scriere. Dacă sunt înregistrate mai multe puncte orizontale, fasciculul rămâne aprins. În timpul unei treceri, o linie largă este scrisă cu un fascicul laser format din șase fascicule de scris; întreg câmpul de simbol este format din patru astfel de linii largi.
Tamburul fotosensibil se rotește continuu, astfel încât în timpul unei treceri a fasciculului laser este necesar să se stabilească un anumit unghi între axa tamburului și planul de scanare, ceea ce garantează paralelismul liniilor expuse.
La aparatele de imprimare performante, devierea fasciculelor laser de scriere este asigurata de deflectoare acusto-optice, iar in locul unui obturator temporar se foloseste un dispozitiv de corectie optica (lentile de scanare a fronturilor plate).
4.20. Indicați motivele pentru poziția instabilă și mișcarea neregulată a fasciculului laser atunci când scanați o imagine. Identificați metode și mijloace de sincronizare a mișcării unui fascicul laser în timpul procesului de scanare a unei linii raster.
La scanare, poziția fasciculului laser în planul imaginii este sincronizată. Pentru a face acest lucru, coordonatele fasciculului de scanare sunt monitorizate și semnalele de sincronizare sunt generate discret pe măsură ce fasciculul trece prin secțiuni ale traseului egale cu sau multipli ai liniaturii inverse. Sistemele de sincronizare sunt necesare deoarece viteza fasciculului de-a lungul liniei raster nu este constantă din cauza fluctuațiilor tensiunii electrice care controlează deflectorul optic-mecanic, uzurii pieselor mecanice, inexactități în fabricarea suprafețelor oglinzilor prismelor poliedrice și alte motive. .
În dispozitivele de scanare cu laser, sincronizarea se realizează prin determinarea poziției fasciculului laser în timpul scanării liniei raster folosind dispozitive de măsurare asociate cu deflectorul sau situate în planul imaginii. Această metodă este implementată prin utilizarea sistemelor de numărare a impulsurilor sincronizate bazate pe scale pe discuri raster și rigle, precum și pe un interferometru laser.
4.21. Explicați scopul și funcționarea sistemului de referință a impulsurilor de ceas bazat pe o scară circulară (Fig. 4.15 
).
Semnalele de sincronizare în sistemele de referință cu scale circulare provin de la un senzor format din două discuri transparente situate coaxial cu mai multe grupuri de semne opace (Fig. 4.15). ). Unul dintre discurile 2 este montat pe arborele deflectorului optic-mecanic al oglinzii 1 şi se roteşte cu deflectorul. Al doilea disc raster 3 este staționar. Numărul de grupuri de semne opace 4 este egal cu numărul de fețe de oglindă ale deflectorului. Impulsurile de sincronizare sunt create de două perechi de LED-uri 5 și fototranzistoare 6 situate pe două laturi diametral opuse ale discurilor.
Lentila de focalizare asigură deplasarea uniformă a fasciculului laser de-a lungul liniei de scanare și, prin urmare, cunoscând mișcarea unghiulară a deflectorului, poziția fasciculului laser în planul imaginii poate fi determinată cu precizie. Un detector de pornire a liniei de scanare este utilizat pentru a declanșa circuitul de sincronizare.
4.22. Explicați utilizarea riglelor raster pentru poziționarea și sincronizarea unui fascicul laser în planul imaginii.
O precizie ridicată a poziționării și sincronizării poate fi asigurată de un senzor care urmărește poziția fasciculului laser direct în planul imaginii. Un astfel de senzor este o riglă raster - o bandă de material transparent pe care se aplică un raster de semne opace.
Este scanat de un fascicul laser auxiliar sincron cu maturarea fasciculului principal de înregistrare. Lumina care trece prin riglă este colectată de un fotodetector, iar impulsurile de sincronizare sunt generate la ieșirea modelatorului electronic. Frecvența marcajelor raster de pe riglă este determinată de liniatura necesară în direcția orizontală.
O fotodiodă este utilizată ca fotodetector, a cărei lungime a zonei active este egală cu lungimea riglei raster. Când se utilizează fotodetectoare punctiforme, un fascicul de lumină care se mișcă de-a lungul unei rigle raster este redus la un punct fix folosind o oglindă eliptică instalată în spatele riglei raster. Într-unul dintre punctele focale ale oglinzii se află un fotodetector, iar în celălalt există o față reflectorizantă a deflectorului.
Pentru a colecta lumina care a trecut prin riglă, se poate folosi un paralelipiped de cuarț acoperit cu aluminiu peste tot, cu excepția capetelor. Doi multiplicatori fotoelectrici situati la capetele paralelipipedului convertesc semnalele luminoase in semnale electrice.
Utilizarea riglelor raster necesită un fascicul suplimentar, care este creat fie prin împărțirea fasciculului principal în două, fie printr-un al doilea laser, ceea ce în ambele cazuri complică semnificativ sistemul optic al dispozitivului de scanare.
4.23. Luați în considerare utilizarea unui interferometru laser într-un dispozitiv de scanare.
Sunt cunoscute dispozitive de scanare care utilizează un interferometru laser cu o traiectorie asimetrică a fasciculului în raport cu axa de rotație a unui deflector de oglindă oscilant (Fig. 4.16). 
). Acest lucru se realizează prin instalarea reflectoarelor 3 pe oglinda oscilantă 4 la aceeași distanță de axa balansării acesteia. Înregistrarea poziției unghiulare a oglinzii 4 se realizează prin numărarea franjelor de interferență în pupila de intrare a fotosenzorului 1. Franjurile apar ca urmare a suprapunerii a două radiații coerente cu intensitățile I 1 și I 2, care se formează. prin împărțirea fasciculului laser auxiliar al dispozitivului de scanare la prisma de separare a fasciculului 2.
În timpul interferenței, se observă o redistribuire a intensității luminii în benzile modelului de interferență. Intensitatea totală este determinată de relație
unde σ este diferența de cale optică a undelor interferente.
Intensitatea maximă și, respectiv, minimă
la |σ| = 0, 2π, 4π;
la |σ| = π, 3π.
Dacă I 1 = I 2, atunci luând în considerare
În consecință, intensitatea va varia de la valoarea minimă I min = 0 la cea maximă I max = 4I 1.
Conform datelor, mișcările unghiulare ale oglinzii sunt măsurate în domeniul unghiului de până la ±15° cu o rezoluție de citire de 0,1".
Convertoare optice de radiații laser
4.24. Explicați principiul de funcționare al sistemului telescopic prezentat în fig. 4.17 
.
Constă din două elemente - o lentilă și un ocular. Focalizarea din spate F a lentilei coincide cu focalizarea frontală F a ocularului. În dispozitivele de scanare cu laser, sistemele telescopice de acest tip reduc divergența fasciculului laser și măresc diametrul acestuia.
4.25. Luați în considerare principiile de construcție și funcționare a lentilelor utilizate în dispozitivele de scanare cu laser.
Lentilele care focalizează radiația laser sunt utilizate în mod eficient în dispozitivele de scanare. Tipurile de astfel de lentile sunt variate (Fig. 4.18 
).
Lentila pozitivă unică (Fig. 4.18, a ); totuși, într-un sistem de lentile simplu există diverse aberații - erori de percepție, conversie, focalizare a radiației optice. Aberațiile sunt corectate și corectate în sisteme optice complexe. Imaginile de calitate superioară sunt furnizate de lentile cu două și mai multe lentile, de exemplu un obiectiv cu trei lentile (Fig. 4.18, b ).
Rolul lentilei poate fi îndeplinit de o singură oglindă sferică, precum și de o oglindă cu suprafață parabolică sau hiperbolică (Fig. 4.18, c ).
Lentilele mai complexe sunt utilizate pe scară largă, de exemplu, lentilele cu două oglinzi care conțin o oglindă principală concavă cu o gaură în centru și un contrareflector, care poate fi plat, concav, convex (inclusiv cu o suprafață asferică). Telescopul Cassegrain a fost construit pe acest principiu (cu un contrareflector) (Fig. 4.18, d).
Lentilele cu oglindă au transmisie și focalizare de înaltă calitate a radiațiilor optice (laser): sistemul Schmidt (Fig. 4.18, d ), sistemul Maksutov (Fig. 4.18, f ), sistem anastigmat apo-cromatic (Fig. 4.18, g ).
4.26. Explicați scopul și funcționarea unui condensator în convertoare optice (laser) de radiație.
(lentila specială) colectează razele optice care intră în lentila dispozitivului de scanare pe suprafața fotosensibilă a receptorului de radiații. Sistem optic (Fig. 4.19, a 
), constând numai dintr-o lentilă (fără condensator), focalizează radiația decalată față de axa optică (indicată în figură prin săgeți duble) în afara receptorului de radiație. La introducerea unui condensator (a doua lentilă din Fig. 4.19, b ) această radiație este focalizată pe receptor.
Un condensator de imersie - o lentilă emisferică instalată aproape de receptorul fotosensibil (Fig. 4.19, c) are proprietăți clare de focalizare. ).
4.27. Prezentați o variantă a unui sistem optic pentru concentrarea unui fascicul laser pe o zonă mică fotosensibilă.
Această versiune a sistemului este prezentată în Fig. 4.20 
. Fără elemente de focalizare, radiația laser (la un unghi de divergență de 2φ) creează un punct optic cu un diametru D pe suprafață, care este situat la o distanță L de laser Când este introdusă o lentilă pozitivă, această dimensiune scade la dimensiunea d<< D. Очевидно, однако, что достаточное уменьшение оптического пятна можно получить лишь с использованием короткофокусной линзы; тогда размер пятна d = f"×2φ.
4.28. Explicați principiile construcției și funcționării oglinzii (Fig. 4.21, a 
) și lentilă (Fig. 4.21, b ) sisteme telescopice care convertesc fasciculele laser.
Într-un sistem telescopic (Fig. 4.21, a ) formarea de fascicule dirijate cu o divergenta unghiulara mai mica decat cea a fasciculului care iese din laser se realizeaza prin introducerea de oglinzi convexe si concave. În sistemul lui Galileo (Fig. 4.21, b ) o lentilă negativă este folosită ca lentilă.
4.29. Luați în considerare (identificați, clasificați, investigați) aberațiile sistemelor optice.
Conform aberatii ale sistemelor optice(din latină aberratio - abatere) sunt considerate erori în imaginile create de astfel de sisteme. Aberațiile se manifestă prin faptul că imaginile optice în unele cazuri nu sunt complet clare, nu corespund exact obiectului sau sunt colorate. Cele mai semnificative tipuri de aberații sunt:
Dezavantajul imaginii optice este că razele de lumină care trec în apropierea axei optice și razele care trec prin părți ale sistemului optic îndepărtate de axă (de exemplu, lentile) nu sunt colectate la un moment dat. Aberația sferică poate fi aproape complet eliminată prin utilizarea combinațiilor de lentile special concepute.
Un alt tip de aberație este coma - un defect al imaginii optice (imaginea unui punct are aspectul unui punct asimetric alungit), care apare atunci când razele de lumină trec oblic prin sistemul optic. În cazul unei lentile simple, dimensiunea spotului este proporțională cu pătratul razei lentilei și cu unghiul de înclinare a fasciculului de lumină în raport cu axa.
La unghiuri mari de înclinare a fasciculului față de axă, aberația, numită astigmatism, este semnificativă. Dacă, la trecerea printr-un sistem optic, o undă de lumină sferică este deformată și încetează să mai fie sferică, atunci fasciculul de raze devine complex: razele se intersectează nu într-un punct, ci în două segmente reciproc perpendiculare ale unei linii drepte, situate la oarecare distanta unul de altul. Un astfel de fascicul se numește astigmatic, iar fenomenul în sine se numește astigmatism.
O aberație a unui sistem optic, numită distorsiune, este caracterizată de o mărire liniară neuniformă în întregul câmp al imaginii și duce la o încălcare a similitudinii geometrice dintre obiect și imaginea acestuia.
Sistemele optice pot avea mai multe tipuri de aberații simultan. Corectarea aberațiilor în sisteme optice complexe folosind o combinație adecvată de lentile este o sarcină dificilă. Anumite tipuri de aberații sunt de obicei eliminate în conformitate cu scopul sistemului optic. Aberațiile enumerate ale sistemelor optice se numesc geometrice.
Imperfecțiunile de imagine din sistemele optice sunt, de asemenea, asociate cu natura ondulatorie a luminii. Ele apar din cauza difracției luminii de către diafragme, rame de lentile etc. Efectul difracției este de obicei mic în comparație cu alte aberații din sistemele optice. Există, de asemenea, o aberație cromatică asociată cu dependența indicelui de refracție de lungimea de undă a luminii, drept urmare imaginile apar colorate în lumină nemonocromatică.
4.30. Luați în considerare circuitele optice și caracteristicile tehnice ale utilizării laserelor de mare putere în operațiunile tehnologice de prelucrare a materialelor solide (metale, aliaje, ceramică, cristale semiconductoare, diamante).
O zonă tipică de astfel de aplicare a laserelor poate fi forarea găurilor cu un fascicul laser puternic. Piercing-ul cu laser cu mai multe impulsuri și prelucrarea găurilor sunt eficiente. În astfel de operațiuni tehnologice, se folosesc scheme optice speciale pentru focalizarea radiației laser, prezentate în Fig. 4.22 
. Aceste figuri folosesc aceleași simboluri digitale: 1 - laser; 2 - radiații laser; 3 - oglinzi sferice; 4 - lentila conica; 5 - lentila sferica; 6 - piesa de prelucrat.
În versiunea optică (Fig. 4.22, a ) fasciculul laser focalizat are o secțiune transversală inelară pe suprafața piesei 6, care este situată la o anumită distanță de planul focal. În acest caz, radiația laser este focalizată sub forma unui con gol.
Utilizarea unei lentile conice (axicon) conform designului optic (Fig. 4.22, b ) vă permite să formați un fascicul laser în planul focal sub forma unui inel. În acest mod tehnic este posibil să se obțină găuri cu o rază relativ mare.
Cuplarea optică a laserelor semiconductoare și a fibrelor optice
4.31. Explicați scopul și caracteristicile de proiectare ale ghidajelor de lumină cu fibre.
Utilizat pe scară largă și eficient pentru transmiterea de mare viteză, rezistentă la zgomot, a semnalelor de informații optice pe distanțe lungi. O „nișă” independentă este ocupată de senzori cu fibră optică cu capacități funcționale și tehnice unice. Laserele semiconductoare au fost folosite cu succes pentru a injecta radiații optice în fibrele optice.
Ghidul luminii cu fibre este un fir cilindric subțire, flexibil, cu o structură optică cu două straturi, care conține un miez intern (miez) și o placare (Fig. 4.23). 
). Indicele de refracție n 1 al miezului depășește indicele de refracție n 2 al învelișului, care, în anumite condiții, asigură reflexia internă completă a luminii introduse în miez de la capătul fibrei. Astfel, lumina introdusă nu depășește limitele miezului intern și, fără pierderi semnificative, se propagă doar în interiorul ghidajului de lumină al fibrei.
Într-o fibră de cuarț cu două straturi, miezul interior al ghidajului de lumină este realizat din cuarț pur, iar placarea este un strat de cuarț dopat cu brom sau germaniu. Pe lângă fibrele optice de cuarț, se fabrică fibre optice multicomponente din sticlă sau polimer.
4.32. Pentru un ghid de lumină cu fibre, furnizați estimări cantitative ale deschiderii numerice și condițiile în care are loc reflexia internă totală a radiației optice introduse.
O deschidere este deschiderea efectivă a unui sistem optic, determinată de dimensiunea lentilelor sau a diafragmelor. Apertura numerică NA (Apertura numerică) este egală cu n 0 sinθ max, unde n 0 este indicele de refracție al mediului în care se află obiectul, iar unghiul θ max este limitat de dimensiunea lentilei (diafragmă).
Folosind această abordare pentru un ghid de lumină cu fibre (Fig. 4.24 
), avem în vedere în primul rând că pe suprafața de intrare a radiației (la nodul a) se asigură egalitatea deschiderilor numerice:
Reflexia internă totală (la nodul b) se realizează dacă
Deoarece φ 0 + Ψ 0 = π/2, obținem, ținând cont sistem optic-electronic relația necesară pentru deschiderea numerică a ghidajului de lumină al fibrei:
În fibrele reale, indicii de refracție n 1 și n 2 diferă doar cu câteva sau chiar fracțiuni de procent: n 1 × n 2. Prin urmare, pentru deschiderea numerică a unui ghid de lumină cu fibre, este corect să se folosească relația
unde diferența relativă a indicelui de refracție Δ = (n 1 - n 2)/n 1. Avand in vedere ca pentru cuartul suficient de pur coeficientul n 1 = 1,46, obtinem conform
NA = 0,206 la A = 1%;
NA = 0,065 la Δ = 0,1%.
Un parametru independent important al unui ghidaj de lumină este unghiul maxim admisibil
Numai la unghiurile θ×θ max este garantată reflexia internă completă a radiației optice în ghidajul de lumină al fibrei.
Dacă radiația optică pătrunde în ghidul de lumină din aer, atunci indicele de refracție n 0 = 1; în acest caz,
Conform θ max = 11,9° la D = 1%; θ max = 3,7° la Δ = 0,1%.
Opțiunile posibile pentru propagarea radiației optice într-un ghid de lumină cu fibră sunt prezentate în Fig. 4.25 
. Fasciculul 1 intră în ghidajul luminii la unghiul maxim admisibil θ max (în pragul reflexiei interne totale). Fasciculul 2 este introdus sub un unghi θ<θ max , не выходит за пределы сердцевины и продвигается вглубь световода без заметных потерь. Угол ввода луча 3 недопустимо велик: θ>θ max ; Prin urmare, radiația 3 este refractată, trece parțial dincolo de limitele miezului (în placare) și slăbește rapid în canalul de transmisie a luminii.
4.33. Explicați și comparați mecanismele de propagare a radiației optice în ghidaje de lumină cu fibre monomodale și multimodale.
Modurile (oscilații electromagnetice de un anumit tip) sunt excitate, generate și propagate în diferite sisteme oscilatorii complexe, inclusiv rezonatoare dielectrice volumetrice (cilindrice și dreptunghiulare), ghiduri de undă radio, rezonatoare optice deschise (laser).
Radiația optică care este introdusă în capătul ghidajului de lumină al fibrei sub un unghi θ<θ max , испытывает в дальнейшем многократное полное отражение, формируется и распространяется в сердцевине световода в виде электромагнитных (оптических) колебаний строго определенного вида - световодной (направляемой, каналируемой) моды. В волоконных световодах свойства, характеристики, маршруты распространения оптических колебаний (мод) четко прогнозируются: электромагнитное поле в вертикальном сечении световода формируется и фиксируется как стоячая волна, световые колебания горизонтально поляризованы и распространяются с определенной и стабильной частотой.
Ghidurile de lumină cu fibre multimodale cu distribuție ascuțită (în trepte) și lină (gradient) a indicelui de refracție n au devenit larg răspândite. Fibrele optice din astfel de ghidaje de lumină au un diametru al miezului destul de mare (50-100 μm) și o diferență relativă semnificativă (~1%) a indicelui de refracție, ceea ce face posibilă introducerea radiației optice într-o gamă largă și simplifică potrivirea ghid de lumină cu sursa de radiație.
Într-o fibră optică în trepte multimod (Fig. 4.26, a 
) indicele de refracție n la limita miezului și învelișului se modifică brusc de la n 1 la n 2. Într-o astfel de structură, unda luminoasă este complet reflectată la limita clar definită a straturilor, iar unda se propagă de-a lungul traiectoriilor întrerupte. În acest caz, totuși, multe (zeci și chiar sute) de unde luminoase diferite - moduri - intră și se propagă în ghidul de lumină sub unghiuri diferite. În fig. 4.26 , și este prezentată propagarea a trei unde luminoase de ordine diferite într-o fibră multimodă în trepte.
În fibră optică în gradient (Fig. 4.26, b ) indicele de refracţie n scade de la valoarea maximă n 1 în centrul miezului până la limita cu placarea lin (conform legii pătratice). Într-o astfel de structură, razele optice care intră în ghidul de lumină la diferite unghiuri θ sunt reflectate la distanțe diferite față de axa orizontală a ghidului de lumină. În acest caz, razele care se propagă în apropierea axei parcurg o distanță mai mică într-un ciclu (perioada de oscilație) în comparație cu razele care ajung la limita cu învelișul. Este important, totuși, să se considere că viteza luminii într-un mediu este invers proporțională cu indicele de refracție al acelui mediu; prin urmare, razele care trec prin diferite căi într-o fibră cu gradient se propagă de-a lungul axei fibrei cu aproximativ aceeași viteză. Astfel, razele optice sunt autofocalizate într-un singur flux de lumină, iar lumina se propagă de-a lungul traiectoriilor netede. Ghidurile de lumină cu fibre de gradient se mai numesc și autofocalizări (din combinația cuvintelor englezești self și focus).
Diametrul miezului unei fibre optice nu depășește 5-100 microni, iar diferența relativă D a indicelui de refracție este de 0,2-0,3%. În astfel de fibre optice, se propagă un singur mod (Fig. 4.26, c ).
4.34. Evaluați dispersia radiației optice în fibre optice multimodale.
Într-o fibră multimodală, undele optice de ordine diferite parcurg căi diferite în timpuri diferite. Prin urmare, într-o astfel de fibră, se manifestă în mod clar dispersia (împrăștierea) radiației, ceea ce, în special, duce la o creștere semnificativă a duratei (expansiunii) semnalului optic la ieșirea fibrei.
Acest efect este ilustrat clar în partea stângă a Fig. 4.26 , unde impulsurile de lumină cu puterea P sunt prezentate la intrarea (la momentul t 1) și la ieșire (la momentul t 2) a fibrei. Cea mai semnificativă dispersie este în fibrele în trepte multimodale (Fig. 4.26, a ). În fibrele cu gradient multimod, dispersia (Fig. 4.26, b ) este relativ mic. În fibrele monomode, dispersia este absentă (nu apare).
Mecanismul de dispersie a radiației optice se manifestă în mod clar într-o fibră multimodală în trepte. În acest caz, vom calcula dispersia folosind un grafic simplu (Fig. 4.27 
), arătând diferența dintre traseele parcurse de razele de lumină în două cazuri extreme:
1) dacă radiația este introdusă perpendicular pe capătul fibrei (θ = φ = 0), atunci fasciculul de lumină (corespunzător modului de ordinul cel mai jos) parcurge un drum minim ac egal cu l 1;
2) dacă radiația este introdusă la un unghi critic θ = θ max, atunci unghiul de propagare este și el maxim: φ = φ 0, iar fasciculul luminos (corespunzător modului de ordin cel mai înalt) parcurge calea cea mai lungă ab, egală cu l 2 . Este evident că l 2 = l 1 /cosφ.
Ambele trasee indicate ale razelor de lumină călătoresc cu o viteză de c/n 1, unde c este viteza luminii în vid și n 1 este indicele de refracție al miezului fibrei. Astfel, deja în stadiul inițial, are loc dispersia radiației:
Utilizarea relațiilor , (4.7a) și ținând cont de faptul că Δ<< 1, несложно преобразовать соотношение la minte
Formula rezultată poate fi extinsă la întregul ghid de lumină al fibrei de lungime L. Apoi, dispersia dorită a radiației optice într-un ghid de lumină multimod în trepte este determinată de formula
De exemplu, pentru o lungime de fibră L = 1 km cu n 1 = 1,46 și Δ = 0,01, ținând cont de c = 3 × 10 5 km/s, dispersia radiației ΔT = 50 ns. Evident, o astfel de fibră nu poate funcționa cu succes în tehnologia optoelectronică în intervalul de nanosecunde, dar este destul de potrivită pentru transmiterea de semnale optice de microsecunde.
Dispersia radiației optice într-o fibră multimodală cu gradient este semnificativ mai mică decât într-o fibră multimodală în trepte. Analiza arată că o astfel de dispersie este estimată prin relație
Comparând și , constatăm că fibra multimodă gradată este de 2/Δ ori mai rapidă decât fibra multimodă în trepte. La Δ = 0,01, un astfel de câștig în performanță (de 200 de ori) este destul de vizibil.
4.35. Luați în considerare motivele atenuării radiației optice, evaluați pierderea de putere a semnalelor optice în ghidajele de lumină cu fibră de cuarț.
Radiația optică, care se propagă într-un ghid de lumină cu fibre, slăbește treptat din cauza unui număr de motive și factori.
Semnificativă este absorbția și împrăștierea în mijlocul ghidajului de lumină, datorită parametrilor și proprietăților materialului miezului intern de cuarț. Acestea includ pierderi inerente materialului și fundamental inamovibile: absorbția intrinsecă în materialul de ghidare a luminii, împrăștierea Rayleigh cauzată de fluctuațiile densității sau compoziției materialului. Se remarcă absorbția impurităților, asociată cu acțiunea impurităților (grupa hidroxil OH, ionii metalici din grupa cupru-crom), absorbind radiația optică în regiunile vizibile și infraroșii apropiate ale spectrului.
Pierderile cresc împrăștierea radiațiilor în structura fibrei, cauzate de neomogenitățile geometrice ale interfeței miez-cladding și variația tehnologică a parametrilor fibrei: secțiunea transversală (forma, dimensiunea) miezului, distribuția spațială a indicilor de refracție.
Apar pierderi datorate radiațiilor externe, cauzate, în special, de microîncovoierea fibrei optice la punctele de contact cu mantalele de protecție și elementele de etanșare ale cablului.
Pentru a cuantifica pierderile optice într-un ghid de lumină de fibră, parametrul
determinarea atenuării specifice a semnalului optic (în dB/km). În raport Se compară puterile radiației optice la pinul de intrare și la ieșirea (Pout) ale unei fibre de lungime L (km).
Pierderile de energie într-un ghid de lumină cu fibre depind în mod semnificativ de caracteristicile spectrale (lungimea de undă) ale radiației. Conform dependenței, B = φ(λ) pentru fibrele de cuarț are minime clar definite (Fig. 4.28). 
).
Conform datelor, la λ = 0,8 µm pierderile sunt de 1,5 dB/km (40% la 1 km de fibră); la λ = 1,55 μm atenuare specifică B = 0,15 dB/km (3,5% la 1 km de fibră).
4.36. Justificați condițiile de potrivire a laserelor semiconductoare și a fibrelor optice.
Atunci când se dezvoltă metode și mijloace pentru cuplarea optică a laserelor semiconductoare și a fibrelor optice, ar trebui să se țină seama de o serie de factori semnificativi. Dimensiunile zonei active (emițătoare) a unui laser semiconductor în direcții ortogonale nu sunt aceleași. Un strat vertical foarte îngust (0,1-0,2 μm) este semnificativ mai scurt decât lungimea de undă a radiației, ceea ce duce la o creștere bruscă a divergenței fasciculului laser în direcția verticală. În același timp, în direcția orizontală, stratul activ al laserului semiconductor ocupă câțiva micrometri; prin urmare, divergența fasciculului de lumină în direcția indicată este relativ mică. Ca urmare, fasciculul de lumină generat de un laser semiconductor are forma unei elipse foarte alungite (vezi Fig. 2.25). 
). În plus, lumina este emisă de un laser semiconductor sub forma unui fascicul divergent.
Diametrul miezului (10-100 μm) al fibrei optice depășește semnificativ dimensiunea zonei de emisie a unui laser semiconductor. În plus, unghiul de intrare a radiației în fibra optică este strict limitat de sus, la care sunt garantate reflexia internă totală și pierderea minimă de lumină în fibra optică.
În același timp, condițiile pentru potrivirea optică sunt:
alinierea axelor optice (după poziție și unghi de înclinare);
potrivirea pe distribuția intensității (dimensiunea fasciculului) și deschiderea numerică NA ar trebui efectuată atât pentru un laser cu semiconductor, cât și pentru un ghid de lumină cu fibre.
Se presupune că în aceste cazuri nu se folosesc mijloace auxiliare (în principal lentile). Opțiunile tehnice de conectare sunt prezentate în Fig. 4.29 
.
În varianta cea mai simplă (Fig. 4.29, a ) se combină axele optice ale laserului semiconductor și ghidul luminii cu fibre. Cu toate acestea, unghiul de divergență al fasciculului laser în direcția verticală (30-40° sau mai mult) depășește vizibil unghiul maxim admisibil de intrare a radiației în ghidul de lumină (10-20° sau mai puțin). Prin urmare, doar o parte din radiația laser intră în fibra optică, iar pierderile de lumină ajung la 7 dB (80%).
În varianta (Fig. 4.29, b ) capătul fibrei optice este îngustat artificial, iar suprafața de capăt este formată sub forma unei microlenti. În același timp, pierderile de lumină sunt reduse la 5,8 dB (65%). Într-o soluție tehnică similară (Fig. 4.29, în ) microlentila de la capătul ghidajului de lumină este creată prin gravare locală (linia punctată din figură arată partea din ghidajul de lumină îndepărtată prin gravare). În acest caz, pierderea radiației de intrare este redusă la 3 dB (50%).
4,38. Prezentați și ilustrați utilizarea lentilelor de focalizare pentru potrivirea optică a unui laser semiconductor și a unui ghid de lumină cu fibră.
Pentru o potrivire optică optimă a laserelor semiconductoare și a fibrelor optice, se folosesc lentile cilindrice, sferice și cu tije (gradient).
(Fig. 4.30, a 
) vă permite să transformați o elipsă foarte alungită a unui fascicul laser și să îi oferiți o secțiune transversală aproape circulară la intrarea în ghidajul luminii cu fibre. În acest caz, eficiența intrării radiației laser într-o fibră multimodală atinge 30%.
(Fig. 4.30, b ) asigură conversia fasciculelor divergente de radiații laser într-un fascicul de lumină paralel cu diametru semnificativ, ceea ce facilitează semnificativ conversia ulterioară și intrarea optimă a radiației optice. Un element eficient al unei astfel de conversii și intrare este o lentilă cu tijă (gradient), care concentrează radiația într-un fascicul care converge la unghiul necesar (relativ mic) cu deschiderea numerică a ghidului de lumină din fibre.
Lentilele cu tijă au o formă cilindrică cu capete plate pentru intrarea radiației optice. Principalul lucru, însă, este că într-o lentilă cu tijă (gradient), ca într-o fibră optică în gradient (Fig. 4.26, b ), indicele de refracție nu rămâne constant, ci scade proporțional cu pătratul distanței de la axa centrală (adică pătratul razei). Cu toate acestea, spre deosebire de un ghidaj de lumină gradient, o lentilă gradient are un diametru mare (1-2 mm) și nu are o carcasă.
În fig. 4.31 
, iar traiectoriile unui fascicul de lumină într-o lentilă cu gradient sunt prezentate. Se introduce un fascicul paralel, care mai departe în volumul lentilei, ca și în fibra de gradient, se modifică (și se mișcă) de-a lungul unei traiectorii sinusoidale. Această cale de propagare a luminii are o perioadă (pas)
unde g este un parametru care determină distribuția indicelui de refracție (și, în consecință, gradul de focalizare) al lentilei.
Prin crearea (tăierea) unei tije de gradient de o anumită lungime L, este ușor să se formeze clar anumite proprietăți de focalizare ale lentilei. Dacă L = L π /2, atunci conform Fig. 4.21 , sau puteți focaliza un fascicul de lumină paralel incident în volumul lentilei și apoi îl puteți scoate din nou sub forma unui fascicul paralel.
) în zona activă a unei diode laser (LD). La niveluri scăzute de curent Ild, laserul semiconductor acționează ca un LED și generează radiații optice incoerente de putere redusă. La atingerea nivelului de curent de prag I ld, se generează oscilații optice în cavitatea laserului și devin coerente; puterea de radiație de emisie P crește brusc. Cu toate acestea, puterea generată P il în acest mod este proporțională cu nivelul curent I ld. Astfel, posibilitățile de modificare (comutare, modulare) a puterii de radiație a unui laser semiconductor sunt asociate în mod unic cu o modificare țintită a curentului de injecție I ld.
În modul de funcționare în impulsuri al unei diode laser, punctul său de funcționare M (Fig. 4.32, a 
) este fixată pe o secțiune plată a caracteristicii watt-amperi P il = φ(I ld) în regiunea prepragului laserului. O creștere bruscă a curentului I ld mută punctul de operare într-o parte abruptă a caracteristicii (de exemplu, în poziția N), ceea ce garantează excitația și o creștere intensă a puterii oscilațiilor laser. Scăderea curentului I ld și transferul punctului de funcționare laser în poziția inițială M asigură întreruperea oscilațiilor laser și o scădere bruscă a puterii de ieșire a radiației laser.
În modul analog de modulare a oscilațiilor laser, punctul de operare Q este fixat la o secțiune abruptă a caracteristicii watt-amper (Fig. 4.32, b ). O modificare a curentului Ild sub influența unui semnal de informare extern duce la o modificare proporțională a puterii de ieșire a laserului semiconductor.
4.40. Explicați schema de construcție și principiul de funcționare a cascadei de tranzistori (Fig. 4.33 
) pentru a controla curentul de injecție al unui laser semiconductor.
Metodele prezentate (în paragraful anterior 4.39) pentru controlul curentului de injecție al unui laser semiconductor pot fi implementate în mod clar folosind o cascadă (comutator de curent, amplificator diferenţial) construit pe doi tranzistori bipolari (Fig. 4.33, a). ). Au fost introduse surse de curent continuu I p1 si I p2. Curentul I p1 trece invariabil prin circuitul cu dioda laser LD, curentul I p2 alimentează circuitele emițătoare ale tranzistoarelor T 1, T 2 și este redistribuit în funcție de nivelul tensiunii de control e control.
Dacă controlul e > 0,3 V (și semnificativ mai mare decât potențialul zero al bazei tranzistorului T 2), atunci tranzistorul T 1 este deschis și conduce curentul I p2, iar tranzistorul T 2 este oprit. În această stare, dioda laser LD este alimentată numai de curentul I p1: I ldmin = I p1 (Fig. 4.33, b ).
Când e control< -0,3 В выключен транзистор T 1 , ток I п2 переключается в эмиттерную цепь транзистора T 2 и лазерный диод возбуждается максимальным током I лдmax = I п1 + I п2 . При этом учитывается, что для биполярных транзисторов высокого качества коллекторный (I к) и эмиттерный ( 1. Отметим также, что передаточная характеристика I лд = e упр построена (рис. 4.33, б) pentru tranzistoarele T 1 şi T 2 cu caracteristici curent-tensiune identice (caracteristici volt-ampere) ale joncţiunilor p-n emiţătorului; prin urmare, când e control = 0, curentul Ild = I p1 + 0,5I p2. Variația tehnologică naturală a caracteristicii curent-tensiune duce la o ușoară schimbare a caracteristicii de transfer (Fig. 4.33, b ) pe scara de stres.
Evident, treapta tranzistorului (Fig. 4.33, a ) poate fi folosit ca comutator de curent I p2 pentru controlul digital al unei diode laser, precum și ca amplificator diferențial al semnalelor de tensiune e control (t) pentru modularea analogică a radiației laser.
4.41. Luați în considerare posibilitățile tehnice de utilizare a tranzistorilor cu efect de câmp pentru a controla laserele semiconductoare.
Tranzistoare cu efect de câmp (Fig. 4.34, a 
) de-a lungul circuitului de ieșire (de scurgere) sunt stabilizatori de curent parametrici în regiunea pentodă a caracteristicii curent-tensiune I c = φ(U c) (Fig. 4.34, c) și sunt utilizați cu succes pentru controlul precis, strict reglementat al laserelor semiconductoare . Curentul de scurgere I c este schimbat efectiv pe poartă prin semnale de tensiune conform caracteristicii de transfer I c = Ψ(U zi), prezentată în Fig. 4.34, b .
Punctul de operare M al cascadei (Fig. 4.34, a ) la o anumită tensiune de intrare se obține controlul e (Fig. 4.34, c ) soluție standard grafico-analitică a sistemului
Cu acest design, dioda laser este o sarcină statică neliniară a tranzistorului cu efect de câmp (de-a lungul circuitului de drenaj).
Cascadele de tranzistori cu efect de câmp pot fi utilizate cu succes egal pentru controlul digital și analogic al laserelor semiconductoare. Este convenabil să conectați două tranzistoare cu efect de câmp în paralel conform circuitului (Fig. 4.35 
). Unul dintre tranzistori (în acest caz T 2) determină modul inițial al diodei laser în prepragul sau regiunea de funcționare regenerativă. Comutarea sau modularea radiației laser este efectuată de tranzistorul T 1, controlat prin semnale informatice analogice sau digitale e control (t).
4.42. Luați în considerare principiile și circuitele de construire a repetoarelor de semnal optic (Fig. 4.36 
).
Într-o linie de comunicație cu fibră optică (FOCL) de lungime considerabilă, semnalele optice generate inițial de diodele laser sunt atenuate semnificativ. Prin urmare, o linie de fibră optică este de obicei alcătuită din fragmente de același tip conectate în serie. La joncțiunile fragmentelor adiacente ale liniilor de comunicație cu fibră optică funcționează amplificatoare-repetoare, restabilind puterea semnalelor optice.
În versiunea simplă din punct de vedere tehnic prezentată în Fig. 4.36, a , receptorul de semnale optice generate la ieșirea fragmentelor de legături de fibră optică și care ajung la intrarea repetorului este o fotodiodă cu inerție redusă cu o structură p-i-n. Fotocurentul I Φ al fotodiodei PD iluminate reacționează la modificări ale fluxului luminos incident (de intrare) Ф: I Φ (t) ~ Φ(t) - și modifică tensiunea U 3 la poarta tranzistorului cu efect de câmp: U 3 (t) = I Φ (t)R 1. Semnalul de tensiune U 3 (t) modulează curentul de drenaj I c (t) al tranzistorului cu efect de câmp și, prin urmare, curentul de excitație I ld (t) al diodei laser. Radiația de ieșire Φ out (t) a laserului „urmează” modificări ale fluxului luminos de intrare Φ în (t) fără distorsiuni semnificative, dar depășește semnificativ semnalul optic de intrare în putere.
Un repetor de semnal optic construit conform schemei (Fig. 4.36, b) are capacități funcționale și tehnice suplimentare ). Dioda laser LD este excitată constant de curentul I p și acționează ca un generator de semnale optice de putere semnificativă. Fluxul luminos de ieșire Φ out (t) este modulat de curentul de drenaj I c1 (t) al tranzistorului cu efect de câmp T 1. Radiația optică de intrare Φ intrarea (t) acționează asupra tranzistorului cu efect de câmp T 2 și modifică fototensiunea dintre drenul și sursa (poarta) acestui tranzistor, care controlează curentul de drenaj de poartă I c1 al tranzistorului T 1 și excitația. curentul I ld al diodei laser.
Un astfel de control este posibil dacă tranzistorul cu efect de câmp T3 este oprit (la un nivel scăzut al tensiunii de control e control). Pornirea tranzistorului T 3 cu un control al tensiunii e de un nivel superior închide circuitul de control al tranzistorului T 1 și elimină influența fluxului optic de intrare Φ în (t) asupra radiației de ieșire Φ out (t) a diodei laser.
4.43. Explicați sarcinile și tehnicile de stabilizare electronică a curentului de excitație al unui laser semiconductor.
Probleme tehnice de stabilizare a regimului electric și a caracteristicilor optice ale laserelor semiconductoare apar și sunt semnificative în mai multe cazuri. Este recomandabil să definiți clar și să fixați în mod rigid curentul constant de alimentare electrică a diodei laser, care este necesar atât în regiunea subpragului acțiunii laserului, cât și în procesul de generare continuă a oscilațiilor laser.
De asemenea, este important să se stabilizeze puterea radiației optice a laserului semiconductor. Pe măsură ce un astfel de laser este excitat, puterea radiației laser crește continuu, dar în cele din urmă trebuie să fie fixată la un anumit nivel, clar previzibil. În timpul funcționării prelungite a unui laser semiconductor cu pompare cu injecție de curent mare, puterea de ieșire a laserului scade treptat (dispozitivul „se degradează”). Este necesară stabilizarea intensității radiației laser semiconductoare, neutralizând procesul de degradare.
Stabilizarea electronică a curentului de excitație laser se dovedește a fi eficientă. La un curent constant (stabilizat) Ild, modul electric al diodei laser în regiunea prepragului (la niveluri scăzute de curent Ild) sau în modul de generare a oscilațiilor coerente (la un curent semnificativ Ild) este clar determinat și menținut în mod fiabil ( conservat).
Stabilizarea electronică a curentului de excitație al unui laser semiconductor este ușor de implementat folosind schema standard prezentată în Fig. 4,37 
. Un nivel de curent constant I ld este furnizat de un amplificator operațional operațional, o sursă de tensiune constantă (de referință) E 0, un amplificator de curent pe un tranzistor bipolar T și un rezistor R 2. Un rezistor limitator de curent R1 joacă un rol auxiliar. Se ține cont de faptul că diferența diferențială a potențialelor de intrare ale amplificatorului operațional cu un câștig semnificativ k KO este foarte mică: E 0 - U a ® 0. Prin urmare, potențialul U a este strict fixat la nivelul E 0 , iar curentul de excitație al diodei laser Ild = E 0 /R 2 este strict definit și menținut neschimbat (stabilizat).
Circuitul luat în considerare oferă feedback negativ profund. Dacă curentul I ld al diodei laser este instabil și, de exemplu, crește, atunci căderea de tensiune pe rezistorul R2 și potențialul U a de intrare inversă a amplificatorului operațional cresc. Prin urmare, tensiunea de ieșire a amplificatorului operațional scade și acționează prin tranzistorul T asupra diodei laser, reducând (stabilizând în esență) curentul de excitație al acesteia.
În versiunea naturală cu o valoare specifică (limitată) a câștigului k KO nivelul curentului de excitație al diodei laser din circuit (Fig. 4.37). )
depinde de căderea de tensiune pe laser (ΔU ld.pr) și emițătorul p-n-joncțiunea tranzistorului (ΔU be.pr), polarizat în direcția înainte, precum și de rezistența rezistorului R 1 și a transmisiei coeficientul A al tranzistorului. Influența acestor factori se dovedește a fi nesemnificativă la k KO >> 1 și A 1, ceea ce, desigur, este valabil pentru amplificatoarele operaționale și tranzistoarele bipolare de înaltă calitate.
4.44. Luați în considerare principiul și schema de stabilizare a curentului de excitație al unui laser semiconductor de-a lungul canalului optic.
Posibilele modificări ale radiației optice ale laserelor semiconductoare sunt monitorizate clar de fotodetectori cu inerție redusă, de exemplu fotodiode cu o structură p-i-n. Introducerea unui astfel de fotodetector în circuitul de feedback negativ care înconjoară laserul face posibilă stabilizarea caracteristicilor emițătorului laser de-a lungul canalelor optice.
Schema de bază de stabilizare optică prezentată în Fig. 4,38 
, conține un amplificator de curent UT, care este controlat de semnalele curentului de intrare I control și alimentează dioda laser LD cu curentul de ieșire I ld (t). Fotodioda PD reacționează la radiația optică de la laserul semiconductor și produce un fotocurent I Φ (t), care acționează ca un semnal de feedback optic negativ.
Conform 
Curentul de excitație Ild al laserului este stabilizat, deoarece nu depinde de câștigul de curent k 1 , ci este determinat în principal de coeficienții de conversie k 2 și k 3 . La rândul său, debitul Φ ld conform 
nu este direct legat de coeficientul de conversie k 2 , care este semnificativ și util pentru excitarea pe termen lung a unui laser semiconductor și degradarea treptată a radiației sale optice (ceea ce duce la o scădere vizibilă a coeficientului k 2 la un curent constant I ld ).
4.45. Luați în considerare diagrama și principiul de funcționare a dispozitivului (Fig. 4.39 
) cu feedback optic. Identificați componentele circuitului care limitează semnificativ performanța dispozitivului.
Dezvoltarea detaliată a ideii de bază (Fig. 4.38 ), prezentate în articol, implică utilizarea activă a amplificatoarelor operaționale (amplificatoare operaționale) și a treptelor de tranzistori.
Într-o diagramă simplă (Fig. 4.39 ) Amplificatorul operațional este controlat de semnale digitale și controlul (t) al polarității negative prin intrarea inversă; în acest caz, un nivel mic de semnal negativ - e control(0) corespunde cu 0 logic și un nivel relativ mare (mai negativ) - e control (1) - 1 logic. Op-amp-ul acționează prin circuitul de bază pe un cascadă de tranzistori cu un rezistor limitator de curent R 2 . Totuși, decisiv este canalul de feedback, în care o fotodiodă cu inerție redusă reacționează la radiația optică a unui laser semiconductor și creează un fotocurent I Φ = k 1 I ld; aici k 1 este coeficientul de transmisie curent al perechii optice laser-fotodetector. Fotodioda este manevrata de rezistenta R1; prin urmare, amplificatorul operațional răspunde prin intrare directă (neinversoare) la potențialul U a = -I Φ R 1 .
În stare staționară, diferența diferențială a potențialelor de intrare ale amplificatorului operațional U a - e controlează 0; astfel, nivelul curent (posibil) al fotocurentului este strict fixat: I Φ = e control /R 1 . Într-un astfel de circuit, nivelul curentului care excită laserul este strict definit: I ld = I Φ /k 1 = e control /(k 1 R 1 .). Luând în considerare valorile discrete ale semnalului digital e control (t), curentul de excitație al laserului semiconductor în circuit (Fig. 4.39) ) are doar două semnificații clare: I ld(0) = e control(0) /(k 1 R 1 .) și I ld(1) = e control(1) /(k 1 R 1 .).
Dacă semnalul de control inițial este e control(0), atunci curentul de excitație I ld(0) este mic și laserul este fixat în regiunea prepragului (pe marginea excitației). Cu o scădere bruscă a semnalului e control (t) la nivelul - e control (1), curentul I crește semnificativ (până la nivelul I ld (1)), iar laserul semiconductor, fiind excitat activ, generează radiații optice coerente. .
Astfel, în schema luată în considerare (Fig. 4.39 ) feedback-ul prin canalul optic stabilește modul electric al laserului semiconductor, limitează și stabilizează puterea radiației laser.
Dispozitivul prezentat poate fi utilizat cu succes pentru modularea digitală și (sau) analogică a radiației optice cu semnale de control (t). Este important, totuși, să se țină cont de faptul că amplificatorul operațional dintr-un astfel de modulator funcționează simultan în canalul de comunicație electrică directă, răspunzând la semnalele de modulare e control (t), și în circuitul de feedback optic, stabilizând curentul de excitație și puterea de ieșire a laserului semiconductor. Capacitățile de frecvență ale amplificatorului operațional sunt relativ mici (nu depășesc 10-50 MHz), ceea ce limitează semnificativ performanța modulatorului laser (Fig. 4.39). ).
4,46. Luați în considerare circuitul și principiul de funcționare a dispozitivului (Fig. 4.40 
). Explicați rolul tehnic în circuitul comutatorului de curent, construit pe tranzistoarele T 2, T 3 și amplificatorul operațional op-amp.
Dispozitivul de control laser prezentat în Fig. 4.40 , completat de un comutator de curent tranzistor de mare viteză I p. Acest comutator răspunde la semnalele de intrare e control (t) și controlează direct (prin circuitul colector al tranzistorului T 3) curentul de excitare I ld al diodei laser. În acest caz, amplificatorul operațional asigură în continuare stabilizarea curentului de injecție și a puterii de ieșire a laserului în stare staționară, dar controlul (t) reacționează lent la influența semnalelor de impuls (la sfârșitul proceselor de comutare tranzitorie). Astfel, comutatorul de curent al tranzistorului din circuit (Fig. 4.40 ) efectuează controlul de mare viteză al laserului semiconductor, iar procesele de stabilizare mai lungi (de joasă frecvență) sunt efectuate de amplificatorul operațional.
Dacă modulatorul laser funcționează continuu într-un mod de încărcare a impulsului foarte mare, atunci amplificatorul operațional nu are timp să „urmărească” modificările curentului de excitație I ld (t) și stabilizează puterea medie a radiației laser, care, cu ajutorul digitalului control, depășește semnificativ puterea minimă corespunzătoare semnalului e control(0 ) , dar în mod clar nu atinge puterea maximă pe care ar trebui să o furnizeze nivelurile e control(1).
4,47. Explicați caracteristicile de proiectare a circuitelor ale dispozitivului (Fig. 4.41 
). Identificați circuitele de feedback negativ prin canale electrice și optice.
În dispozitivul prezentat în Fig. 4.41 , Amplificatorul operațional este complet eliberat de operațiunile de mare viteză asociate cu influența semnalelor de modulare e control (t). Potențialul intrării inverse a amplificatorului operațional este fixat la un nivel constant - E 0 .
Semnale de impuls de intrare e control (t) controlează laserul prin circuitul colector al tranzistorului T 3. O caracteristică a circuitului (Fig. 4.41 ) este introducerea feedback-ului electric prin colectorul tranzistorului T 2 ; în acest caz, curentul colector I k2 afectează direct potențialul de reacție U a = (I k2 - I Φ)T 2 și corectează efectul stabilizator al canalului optic al unei astfel de comunicări. Este evident, totuși, că și în acest dispozitiv, sub încărcare intensă a impulsurilor, feedback-ul stabilizează valoarea medie a puterii de ieșire a radiației laser.
Nu este inferior ca eficacitate față de analogii industriali serioși. Acum să trecem la circuitul dispozitivului în sine, a cărui bază este realizată pe microcontrolerul AT89C52.
Explicații pentru diagramă:
- - JP1 - DMX.
- - JP2 - Comutator DMX/muzică.
- - JP3 - microfon (respectați polaritatea).
- - JP4 - rezistor variabil 50-100 kOhm, regulator de sensibilitate microfon.
- - JP5 - mâncare. Am folosit ~10 V, astfel încât +14 V merg la motoare
- - JP6, JP7 - conectarea senzorilor optici pentru pozitia zero a gobo-ului si a cercurilor de culoare. În cercuri se face un slot, de-a lungul căruia se oprește cercul.
JP8 - controlul unității stroboscopice. Pentru mine, această ieșire merge către un tranzistor, care controlează stingerea lămpii printr-un optocupler și un triac. Adică nu există semnal - lampa nu este aprinsă, există un semnal - lampa este aprinsă). Iată schema de control:
Triac-ul controlează alimentarea electronică. Era 12V 200W.
L-am convertit la 15 V și am folosit o lampă cu reflector de la dispozitive medicale 15 V 150 W. Există un termistor (NTC1) în serie cu lampa, astfel încât lampa să se aprindă lin și să nu se ardă.În modul muzică, această unitate nu funcționează și lampa este aprinsă constant. Această placă este atașată la o bucată de PCB și înșurubată direct sub lampă:
- - JP9 - control prisme optice. Este instalat un motor care, atunci când primește un semnal la această ieșire, rotește și rotește prisma optică, care bifurcă sau deconstruiește imaginea).
- - JP10 - JP11 - conectarea motoarelor pas cu pas - 2 comenzi oglinzi, cerc gobo și cerc color.
- - JP12, JP13 - conector pentru programare in circuit.
Firmware-ul pentru MK și codurile sursă sunt disponibile. Alte fisiere sunt pe forum. Fotografii cu placa scanerului de lumină pe un microcontroler AT89C52:
Cercurile și culorile Gobo sunt oprite de un senzor optic. Cercul se rotește în slotul opto-senzorului. Când o fantă din cerc trece prin opto-senzor, se oprește. După pornire, motoarele de poziție a oglinzii o abat în poziția extremă, lovesc oprirea și se opresc. Apoi rotesc un anumit unghi în direcția opusă - aceasta este poziția medie a oglinzii.
Am cumpărat un cerc gobo fără filtre dicroice. Cu toate acestea, nu le-am putut folosi pe cele gata făcute, deoarece unghiul de rotație nu convergea. Prin urmare, am făcut cercuri din aluminiu subțire pentru a se potrivi cu diametrul meu și unghiul meu de rotație. Am făcut găuri cu diametrul necesar (puțin mai mari decât gobo-urile achiziționate).
Invenţia se referă la o tehnică de obţinere a imaginilor obiectelor controlate utilizând sisteme optic-electronice cu scanare optic-mecanică. Scopul invenției este de a îmbunătăți calitatea transmisiei imaginii prin creșterea numărului de linii de descompunere în cadru și creșterea performanței. Invenția face posibilă creșterea numărului de linii într-un cadru cu un număr mic de fețe ale poliedrului oglindă. Pe baza metodei, poate fi creat un dispozitiv de scanare de dimensiuni mici, cu o rată a cadrelor de televiziune și un număr crescut de linii pe cadru. Metoda constă în scanarea simultană a liniilor elementare M-paralele situate aproape una de cealaltă, a doua scanare a cadru se efectuează continuu cu o viteză unghiulară k2 = pMd e F k într-un unghi de 2, prima scanare a cadru se efectuează cu un pasul de 2 = M(p-s -1/N)d e și raportul unghiular este determinat din condiție 
, în timp ce numărul de linii active din cadru este determinat din raportul: z= M, unde (m-1) este numărul întreg al subcadrelor M-line cele mai exterioare din raster, în timpul căruia a doua scanare a cadrului este inversată, m= 1,2,3. ..; d e - lăţimea liniei unghiulare; s este un număr întreg de câmpuri intercalate pasive în cadru, în timpul căruia a doua scanare a cadrului este inversată, s=0,1,2...; c - eficienta scanarii orizontale; k - unghiul de vizualizare pe cadru. Dispozitivul care implementează această metodă conține o oglindă cu N fațete 1 cu diferite înclinări ale fețelor față de axa sa de rotație, o oglindă plată 2, o lentilă 3 și un receptor de radiație cu element M 4. Piramida 1 efectuează scanarea orizontală și discretă cu pasul 2= =M(p-s-1/N)d e și frecvența pF k prima scanare a cadru de N-subcadre în M-linii elementare, oglinda plată 2 realizează a doua scanare a cadru cu viteza unghiulară w k2 = pMd e F k rata de cadre F k.
Invenţia se referă la o tehnică de obţinere a imaginilor obiectelor controlate utilizând sisteme optic-electronice cu scanare optic-mecanică. Scopul invenției este de a îmbunătăți calitatea transmisiei imaginii prin creșterea numărului de linii de descompunere în cadru și creșterea performanței. Desenul prezintă schema optică a unui dispozitiv care implementează metoda propusă. Dispozitivul pentru implementarea metodei propuse conține o oglindă cu N fațete 1 cu diferite înclinări ale fețelor față de axa sa de rotație, o oglindă plată 2, o lentilă 3 și un receptor de radiație cu element M 4. Fețele oglinzii cu N fațete 1 sunt înclinate față de axa de rotație în conformitate cu formula k = o +k, unde o este cel mai mic dintre unghiurile de înclinare ale fețelor față de axă, k = 0,1, 2,3.N-1, pasul în dispunerea unghiulară a poliedrelor. Elementele sensibile ale receptorului de radiații 4 sunt dispuse sub forma unei rigle, a cărei proiecție în planul obiectelor este perpendiculară pe direcția de scanare orizontală. Dispozitivul funcționează după cum urmează. Fluxul de radiație de la obiect, reflectat de fața oglinzii oglinzii cu N fațete 1, lovește oglinda plată 2 a celei de-a doua scanări a cadru. După reflectarea din oglinda 2, acest flux este focalizat de către lentila 3 asupra elementelor sensibile ale receptorului de radiații 4, care transformă modificările fluxului de radiație într-un semnal electric. Metoda propusă de scanare optic-mecanică oferă Z= M linii de descompunere în cadru. În comparație cu analogul, numărul de rânduri Z crește de aproximativ (p-s) ori fără a crește numărul de fețe N ale oglinzii poliedrice, iar față de prototip, numărul de rânduri Z crește de aproximativ de M ori. Aceasta oferă o perioadă suficientă de timp pentru mișcarea inversă a celei de-a doua scanări a cadru. Implementarea celei de-a doua scanări a cadrului este, de asemenea, simplificată, deoarece este continuă și nu în trepte. Pentru un anumit număr Z de linii, prin variarea valorilor lui M, p, s și m, este posibil să se determine numărul optim de subcadre în câmpuri în mișcare, care se realizează cu dimensiuni și greutate minime ale dispozitivului de scanare . Creșterea performanței față de prototip constă în reducerea, de aproximativ de M ori, a numărului p de câmpuri în mișcare din cadru (numărul de rotații al oglinzii cu N fațete scade cu aceeași cantitate). Performanța sporită se realizează și prin simplificarea implementării scanării celui de-al doilea cadru, datorită caracterului său continuu în zona de lucru și a unei perioade de timp suficientă pentru mișcarea inversă, pentru care timpul de s-pasiv câmpuri în mișcare în cadru, se utilizează timpul m-1 al subcadrelor cele mai exterioare din raster, precum și intervalul dintre două secțiuni orizontale active consecutive. În comparație cu analogul, amplitudinea unghiului de deviere pe cadru scade de aproximativ de N ori, iar viteza unghiulară a balansării oglinzii plate scade de N ori. Pe baza soluției propuse, se poate crea un dispozitiv optic-mecanic de scanare de dimensiuni mici, cu o rată a cadrelor de televiziune și un număr crescut de linii pe cadru.
Formula inventiei
O metodă de scanare optic-mecanică, care constă în scanarea orizontală a unui cadru cu o frecvență pNF k, unde p este un număr întreg de câmpuri intercalate în cadru, N este numărul de subcadre din fiecare câmp, F k frecvența cadrului, scanare discretă a primului cadru cu o frecvență pF k, număr (N-1) pași și pas 2, precum și o a doua scanare a cadrului cu o frecvență F k într-un unghi de 2, asigurându-se că cadrul este umplut cu linii, caracterizate prin că, pentru a îmbunătăți calitatea transmisiei imaginii prin creșterea numărului de linii de descompunere în cadru și creșterea vitezei, scanarea simultană a liniilor elementare M-paralele situate aproape una de alta, a doua scanare a cadrului se efectuează continuu cu o viteză unghiulară w k2 = pMd e F k într-un unghi de 2, prima scanare a cadrului este efectuată cu un pas de 2 = M(p-s-1/ N), iar raportul unghiului este determinat din condiția 
în acest caz, numărul de linii active din cadru este determinat din relația Z M unde (m 1) numărul întreg al subcadrelor M-linii cele mai exterioare din raster, în timpul căruia a doua scanare a cadrului este inversată, m 1,2 ,3, d este lățimea unghiulară a liniei; s este un număr întreg de câmpuri intercalate pasive în cadru, în timpul căruia a doua scanare verticală este inversată, s 0,1,2, c eficiența scanării orizontale; la unghiul de vizualizare peste cadru.
Invenția se referă la domeniul dispozitivelor concepute pentru a converti radiația electromagnetică într-un semnal electric purtând informații despre imagine atunci când aceste dispozitive sunt plasate pe o bază mobilă.
Invenţia se referă la domeniul generării unui flux de date video cu ajutorul unui fotodetector cu sector rotativ. Metoda se bazează pe generarea de semnale din elemente fotosensibile instalate pe zona senzorului rotativ, organizarea lor ulterioară în nuclee de diferențiere spațială, ale căror semnale de ieșire sunt supuse conversiei analog-digitale și procesării lor digitale ulterioare. . Elementele fotosensibile sunt instalate secvenţial la distanţe egale unul de celălalt pe arce cu raze discrete de la Rmin la Rmax pe zona senzorului rotativ, care are forma unui sector trunchiat de cerc, care este orientat spre exteriorul laturii mai mari. diametrul de rotație. Fotocurenții din elementele fotosensibile sunt amplificați de curent continuu și limitați de banda de frecvență în funcție de sensibilitatea fotocelulelor și de viteza de rotație a senzorului. Zgomotul intrinsec este minimizat și caracteristicile de amplitudine-frecvență ale canalelor de transmisie a semnalului ale fiecărui element fotosensibil sunt minimizate și se formează formarea ulterioară a nucleelor de diferențiere spațială, ale căror semnale sunt supuse conversiei analog-digitale și procesării digitale ulterioare. Rezultatul tehnic este o calitate îmbunătățită a imaginii. 2 n.p. f-ly, 6 ill.
Invenția se referă la o tehnică de obținere a imaginilor obiectelor controlate folosind sisteme opto-electronice cu scanare optic-mecanică.