22.Анализирующие и синтезирующие устройства, используемые в факсимильных аппаратах. Конструктивные особенности.
Узлы передающей аппаратуры, обеспечивающие развертку изображения и фотоэлектрическое преобразование представляют собой анализирующее устройство ФА.
Анализирующие устройства предназначены для последовательного разложения оригинала изображения на отдельные элементы ( анализа передаваемого изображения), преобразования изображения в видеосигнал и дальнейшего оптоэлектического преобразования в сигнал, спектр частот которого соответствует тч-каналу.
Для обеспечения синхронной и синфазной работы используется устройство синхронизации и фазирования ( на приеме и на передаче ).
Существует несколько типов развертывающих устройств и устройств фотоэлектрического преобразования:
1. Барабанный способ.
Данный способ с подвижной кареткой. Где разложение оригинала производится за счет вращения барабана, на котором закреплено передаваемое изображение. За счет поступательно движения светового пятна, образованного оптической системой, расположенной на оптическом воротке. В этом случае барабан только вращается, а оптическая корретка поступательное и передвигается вдоль барабана.
В другом варианте барабан совершает и вращательное и поступательное движения, а оптическая система неподвижна.
При обоих способах барабанное устройство обеспечивает последовательное перемещение светового пятна: в горизонтальном направлении – строчная развертка, в вертикальном – кадровая. При этом образуется винтообразная линия развертки. За время передачи одного бланка изображения по всей длине барабана осуществляется развертка одного кадра.
Достоинства: простота конструкции, надежность, постоянство размера светового пятна.
Недостатки: сложность крепления оригинала на барабан, нет возможности непрерывной передачи.
2. Круговая.
Применяется для передачи изображений большого формата с большой скоростью.
Оригинал закрепляется на внутренней поверхности неподвижной камеры изображением внутрь. Световое пятно образуется на оригинале линзой Л2 и призмой, установленными на оптической головке, вращающейся около оси двигателя. Свет через призму в виде параллельного пучка от лампы через линзу Л1 и зеркал З1, З2, З3. Отраженный поток попадает на линзу Л3 и далее на ФЭП. Вращение оптической головки и перемещение камеры справа налево обеспечивают винтообразное перемещение светового пятна по оригиналу.
Достоинства: большая скорость передачи.
Недостатки: Необходимость остановки факсимильного аппарата для перезарядки оригиналов.
3. Плоскостная.
Оригинал укрепляется между двумя валиками. Развертка по строкам осуществляется за счет качающегося зеркала. Развертка по кадрам осуществляется за счет движения оригинала между валиками. В такой системе световой луч проецируется на качающееся зеркало, которое отклоняется от своей оси с помощью кулачкового экстентрика. При отклонении зеркала световое пятно перемещается от одного края оригинала к другому, образуя строку развертки. При обратном ходе луча развертка не происходит. Одновременно во время передачи каждой строки оригинал перемещается валиками на расстояние равное шагу покадровой развертки.
Достоинство: не требуется остановки факса для перезарядки передаваемых оригиналов.
4. Электронная.
Анализирующее устройство содержит большое число фотопреобразователей, расположенных по длине развертки. Катоды фотодиодов подключены к выходам дешифратора ( ДШ ). Сигналы, открывающие фотодиоды появляются на выходах ДШ поочередно слева направо. Каждый фотодиод располагается напротив белой или черной элементарной площадки оригинала. Поэтому ток в его цепи принимает одно из двух значений. С общей цепи анодов фотодиодной линейки, объединенный видеосигнал подается на усилитель УС и далее на формирователь двоичных сигналов – пороговое устройство ПУ. ДШ управляется тактовыми импульсами от генератора через счетчик.
5. Линейка полупроводниковых приборов с зарядовой связью ПЗС.
Это специальная микросхема с прозрачным окном в корпусе, на подложке которой методами микроэлектронной технологии сформирована линейка ячеек ПЗС, способных преобразовать энергию света в электрические заряды и накапливать электрические заряды.
По существу линейка ПЗС представляет собой регистр сдвига. При подаче на него тактового импульса на выходе регистра появится амплитудно-модулированная импульсная последовательность сигнала, несущего информацию о степени освещенности тех или иных ячеек линейки. За счет накопления зарядов линейка ПЗС обладает большей чувствительностью и меньшими габаритами, чем фотодиодная. Изображение оригинала проецируется на ПЗС с большим уменьшением через специальный объектив. Разрабатываются линейки ПЗС которые имеют встроенные схемы считывания и формирования сигнала. Все анализирующие устройства, за исключением объектива, размещаются в корпусе одной микросхемы. Электронная развертка обеспечивает высокие скорости анализа изображения, недоступные механическим системам. Она безинерционна, что позволяет менять скорость считывания. Пример реализации линейки ПЗС.
Отраженный от объекта передачи свет попадает на фоточувствительные элементы. Накопленные электрические заряды от каждого элемента через канал переноса поступают в аналоговый регистр сдвига. Образуемые в нем зарядовые пакеты под действием тактовых импульсов сдвига получают направленное перемещение. Входное устройство преобразует зарядовые пакеты в электрический сигнал, который в дальнейшем после обработки поступает в линию связи. После окончания цикла развертки N элементов, составляющих одну строку, объект передачи механически перемещается в перпендикулярном направлении на величину, равную размеру растрэлемента. Существенное преимущество такого способа развертки заключается в отсутствии механических узлов, сложных оптических схем, что обеспечивает большую скорость развертки, малые габариты и простоту.
Линейка ПЗС – это микросхема на подложке которой сформированы ячейки ПЗС, которые преобразуют энергию света в электрические заряды, называемые пакетами электронов. Величина этого пакета пропорциональна силе отраженного от элемента светового потока. Зарядовые пакеты переносятся вдоль линейки ПЗС в выходное устройство, где происходит преобразование пакетов в импульсы видеосигнала.
Каждая ячейка имеет три электрода: на первый и третий подается напряжение смещения, на второй напряжение хранения. При подаче на второй электрод напряжения смещения, создается электрическое поле и создается электронно-дырочный переход. При этом основные носители оттесняются вглубь полупроводника. Около проводника создается обедненный слой, который называется потенциальная яма. При освещении ячейки возникают электронно-дырочные пары. При этом электроны притягиваются в потенциальную яму и образуют зарядовый пакет, величина которого зависит от интенсивности светового луча и времени засветки.
В следующий момент времени на третий электрод подается напряжение считывания, которое по величине больше напряжения хранения. У этого электрода создается большая потенциальная яма и барьер между вторым и третьим электродами исчезает. Зарядовый пакет перетекает в более глубокую яму.
Затем напряжение считывания уменьшается до напряжения хранения, а напряжении с электрода 2 снимается. Таким образом зарядовый пакет перемещается вдоль всей линейки на выход.
Анализирующее устройство для цветного факсимильного аппарата.
Для цветных факсимильных аппаратов анализирующее и синтезирующее устройства сложнее, чем для черно-белых.
Различные цвета можно получить путем смещения в различных пропорциях трех основных цветов – красного ( R ), зеленого ( G ) и синего ( B ). В свою очередь любой цвет с помощью красного, зеленого и синего цветофильтров можно разложить на три составных ( основных ) излучения. Количество каждого из составных излучений будет зависеть от исходного сложного цвета, подлежащего разложению. В основе построения цветных факсов лежат указанные свойства.
Рассмотрим функциональную схему анализирующего электрооптического устройства цветного факсимильного аппарата. Устройство разложения цвета состоит из цветоизбирательных зеркал и светофильтров. Цветоизбирательное зеркало представляет собой стеклянную пластину с нанесенными на нее тончайшими пленками прозрачного диэлектрика. Число пленок определяется спектральной полосой отражения или пропускания. Рационально построенные избирательные зеркала обладают высокой эффективностью, давая коэффициент прозрачности до 95 % для одной части спектра и коэффициент отражения до 85 % для другой части спектра. В целом полоса пропускания соответствующего излучения формируется с помощью цветоизбирательного зеркала и цветного светофильтра. Для правильной цветопередачи необходимо, чтобы фотоэлектрические преобразователи ( ФЭУ ) обладали определенными спектральными характеристиками. Они должны иметь повышенную чувствительность и не должны реагировать на ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Таким образом, на выходе блока электрооптического анализа цветного факсимильного аппарата образуются три сигнала: сигнал красного UR(t), сигнал зеленого UG(t) и сигнал синего UB(t).
Совокупность устройств, осуществляющих электрооптическое преобразование и запись копии изображения на бумагу называется синтезирующим устройством ФА.
Основная задача синтезирующих устройств – это при получении видеосигнала, должно сформировать и зафиксировать на бумаге соответствующее изображение т.е. копию оригинала. Синтез включает в себя две одновременно производимые операции :
- электрооптическое преобразование элементов видеосигнала в величину оптической плотности отдельных элементарных площадок копии.
- сборку из отдельных элементарных площадок с разной оптической плотностью целого изображения, т.е. операцию обратную развертке.
Существует два способа развертки:
- с открытым способом записи.
- с закрытым способом записи.
Термографический способ печати.
Практикуется в синтезирующих устройствах открытого типа. При этом используется термобумага, которая пропитана специальным химическим слоем, способным изменять свой цвет при нагревании. Применение этой бумаги позволяет упростить синтезирующее устройство и повысить надежность, быстродействие. Недостатком является стоимость бумаги и ограниченный срок ее хранения ( несколько лет ).
Термографическая запись может быть последовательной или параллельной. При последовательной используется электромеханическая записывающая головка. Стержень, закрепленный на мембране нагревается до температуры 100-150 градусов и прижимается к бумаге. При этом на ней появляется точка. Для повышения скорости печати применяется термопечатающая линейка. Она содержит нагреваемые электрическим током точечные элементы, число которых равно числу элементов в строке. Она прижимается к термобумаге и нагревает ее отдельные участки. Развертка изображения в строке осуществляется электронной схемой, переключающей элементы линейки. В результате на бумаге синтезируется факсимильное изображение. Недостатком термопечатающей линейки является ее сложность изготовления и невысокая надежность.
Фотографический способ записи.
Относится к закрытому способу записи. В качестве носителя используется фотобумага или пленка. Фотобумага или пленка помещается в светонепроницаемую кассету. Это не позволяет контролировать визуально качество копии до окончания приема и последующей фотохимической обработки. Открытые способы ( термографический и штриховой ) лишены этого недостатка.
Электрохимический способ.
Запись осуществляется на специальной электрохимической бумаге., к поверхности которой подводятся электрические сигналы при помощи специальной иглы малой площади. Бумага пропитана специальным раствором, в котором начинается реакция под действием электрического тока. В результате реакции в месте протекания тока выделяется красящее вещество.
Синтезирующее устройство для цветного факсимильного аппарата.
Функциональная схема электрооптического синтезирующего устройства цветного факсимильного аппарата имеет много общего с анализирующей схемой.
Три цветных сигнала поступают на вход трех модуляторов света ( например ДРГМ-70 ). Далее с помощью цветовых светофильтров и цветоизбирательных зеркал образуются световые потоки основных цветов, в результате смешения которых получается световой поток сложного цвета, соответствующий анализируемому цвету. Таким образом, экспонирование цветного фотоматериала ( цветной фотобумаги или фотопленки ) будет производиться световым излучением меняющейся окраски. После специальной фотообработки получится цветная репродукция. Для передачи цветного сигнала требуется канал с полосой пропускания в три раза большей, чем для передачи черно-белого.