Устройство для растровой записи изображений на фотоноситель

(12) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАСТРОВОЙ ЗАПИСИ ИЗОБРАЖЕНИЙ НА ФОТОНОСИТЕЛЬ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технической кибернетики Национальной академии наук Беларуси(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технической кибернетики Национальной академии наук Беларуси(57) Устройство для растровой записи изображений на фотоноситель, содержащее линейку светодиодов, оптически связанных через объектив с фотоносителем и выполненных интегральным способом на единой полупроводниковой подложке с квадратной апертурой В каждого светодиода и таким же расстоянием между светодиодами, к которым поразрядно через регистр хранения подключены входы шины ИНФОРМАЦИЯ, а вход ПРИЕМ и вход ПОДСВЕТКА подключены соответственно к первому и второму управляющему входам регистра хранения, отличающееся тем, что в состав устройства введена вторая светодиодная линейка, а также первый, второй и третий регистры задержки, причем вторая светодиодная линейка топологически расположена параллельно первой линейки на расстоянии В и с таким же сдвигом вдоль линейки, входы светодиодов второй линейки последовательно через первый, второй и третий регистры задержек поразрядно подключены к четным входам шины ИНФОРМАЦИЯ, входы первой линейки светодиодов через регистр хранения подключены к нечетным входам шины ИНФОРМАЦИЯ, вход ПРИЕМ подключен к первым управляющим входам первого, второго и третьего регистров задержки, а вход ПОДСВЕТКА - ко второму управляющему входу третьего регистра задержки.(56) 1. Ероховец В.К., Липень В.Ю., Пустовойт Г.В., Тарасов Б.В. Комплекс средств ввода и вывода информации для систем растровой машинной графики / Периферийные устройства ЭВМ и систем. - М. МДНТП, 1991. - С. 83-87. 2. Технические условия на генератор изображений ЭМ-5139. 3. ,,.., , 1993. . 1827. Р. 287-291. 4...4779108 (прототип). Настоящая полезная модель относится к области уникального приборостроения и предназначена для создания специальной аппаратуры регистрации изображения на фотоносителе. Новшество может быть применено при построении фотоплоттеров для получения цветоделенных фотоформ для полиграфической печати всех типов расчлененных оригиналов для многоцветной печати топографических карт, схем, рекламных материалов и упаковок мастер-шаблонов печатных плат, пультов, дисплейных ЖК-панелей полутоновых ортофотопланов по результатам обработки аэрокосмических снимков Земли полутоновых копий по результатам обработки медико-биологических данных. Практические реализации таких систем осуществляются путем использования пространсвенно-временной развертки по поверхности фотоносителя сфокусированного лазерного пучка света с его синхронной модуляцией по интенсивности 1. Однако для успешного функционирования такого типа фотоплоттеров потребовались серьезные разработки узлов точного отклонения и модуляции лазерного излучения 2. Электронно-оптическая схема записи с использованием развертки лазерного луча не обеспечивает необходимой разрешающей способности и угла сканирования, а механические системы сложны в изготовлении и чувствительны к условиям регистрации. При записи лучом лазера на плоскую поверхность приходится применять сложные схемы коррекции искажений формы и положения пишущего пятна. Модуляторы лазерного излучения предъявляют серьезные требования к системе их питания - они работают при высоких напряжениях и не обеспечивают достаточной глубины модуляции сигнала. Зачастую такие системы требуют стационарного размещения в затемненном помещении, а также наличия систем питания со сжатым воздухом и водой. Замена газовых лазеров на полупроводниковые в значительной степени снимает эти ограничения. При этом одноканальная последовательная запись сигналов приводит к потерям скорости регистрации, для восполнения которых требуется существенное увеличение скорости сканирования и повышения потребляемой мощности источника излучения. В связи с этим предъявляются повышенные требования к каналам передачи сигналов и управления лучом. Эти ограничения отсутствуют при многоканальной параллельной организации системы экспонирования. Причем многоканальную запись проще использовать не с помощью серии сканирующих систем, а с использованием многоэлементных излучателей. Последние могут быть менее мощными, чем лазеры, так как при многоканальной регистрации высокая производительность вывода достигается при сравнительно низкой скорости перемещения фотоносителя и низких частотах управления в каждом канале. Наиболее подходящими в качестве многоэлементных источников излучения являются линейные матрицы светодиодов. Светодиоды отличаются высокой надежностью и стабильностью уровня светового сигнала, однородностью параметров, высоким быстродействием, сравнительно малым потреблением мощности, возможностью управления от интегральных схем и возможностью варьирования формой пятна. Строка светодиодного регистратора, набранная из отдельных линеек, может иметь значительное количество точек (до 104), что в конечном счете обеспечивает более высокую геометрическую точность растра, чем в случае ЭЛТ или лазерной развертки изображения. Сопоставительный анализ лазерных и светодиодных систем регистрации 3 по различным видам критериев указывает на решающие преимущества последних при построении растровых принтеров. Устройство-прототип 4 для растровой записи изображений содержит в своем составе линейку светодиодов, оптически связанную с фотоносителем либо через объектив, либо через стекловолоконный блок. Линейка светодиодов выполнена интегральным способом на единой полупроводниковой подложке с квадратной апертурой В для каждого светодиода и с таким же расстоянием между светодиодами, к которым поразрядно через микросхемы регистра хранения подключены информационные шины устройства. Работа устройства 4 состоит в построчной регистрации растровых данных на фотоноситель, который равномерно в старт-стопном режиме перемещается в ортогональном по отношению к строке направлении. Причем в ходе перемещения фотоносителя по сигналу ПРИЕМ данные с шины ИНФОРМАЦИЯ заносятся в регистр хранения, фотоноситель на короткое время приостанавливается и по сигналу ПОДСВЕТКА выходы регистра хранения оказываются подключенными к индивидуальным светодиодам. При наличии в разрядах регистра единичного сигнала соответствующие светодиоды включаются и излучают световые импульсы в течение длитель 2 626 ности сигнала ПОДСВЕТКА, который по своей сути является стробирующим для передачи информации с выхода регистра хранения. Таким образом, осуществляется единовременная регистрация всей строки растровых данных на фотоноситель. По завершении импульса ПОДСВЕТКА фотоноситель начинает перемещаться на расстояние 2 В, в ходе которого регистр хранения обновляется новыми данными. Далее цикл экспозиции для второй строки повторяется и в ходе работы устройства через фиксированное время осуществляется регистрация страницы изображения с информационной емкостью 105106 бит и разрешением до 1016 лин/мм. Описанная выше конструкция устройства для растровой записи изображений на фотоноситель обладает низкой плотностью записи и невозможностью его применения при получении прецизионных фотошаблонов для полиграфии и картографии, мастер-шаблонов печатных плат, информационных пультов и дисплейных ЖК- панелей и т.п. Это объясняется тем, что промежутки между отдельными пикселями регистрируемого изображения при печати на высокоразрешающую пленку полностью воспроизводятся. Если при регистрации на бумажный носитель происходит растекание электрографической точки по диффузной поверхности бумаги и выбранный конструктив существенно не влияет на качество воспроизводимого изображения, то при выводе технологических рисунков на фотопленку это недопустимо. Причем простым уменьшением шага расположения светодиодов на полупроводниковой подложке это явление устранить невозможно из-за технологических ограничений и перекрестных оптических явлений. Задачей настоящего предложения является устранение описанного выше недостатка за счет обеспечения возможности высокоплотной растровой записи на фотопленку с примыкающими топологическими растрами в структуре регистрируемого микроизображения. Поставленная задача достигается тем, что в состав устройства для растровой записи изображений на фотоноситель, содержащий линейку светодиодов, оптически связанных через объектив с фотоносителем и выполненных интегральным способом на единой полупроводниковой подложке с квадратной апертурой В каждого светодиода и таким же расстоянием между светодиодами, к которым поразрядно через регистр хранения подключены входные шины ИНФОРМАЦИЯ, а вход ПРИЕМ и вход ПОДСВЕТКА подключены соответственно к первому и второму управляющим входам регистра хранения, вновь введены вторая светодиодная линейка, а также первый, второй и третий регистры задержки, причем вторая светодиодная линейка топологически расположена параллельно первой линейки на расстоянии В и с таким же сдвигом вдоль линейки, входы светодиодов второй линейки последовательно через первый, второй и третий регистры задержек по-разрядно подключены к четным входам шины ИНФОРМАЦИЯ, входы светодиодов первой линейки через регистр хранения подключены к нечетным входам шины ИНФОРМАЦИЯ, вход ПРИЕМ подключен к первым управляющим входам первого, второго и третьего регистров задержки, а вход ПОДСВЕТКА - ко второму управляющему входу третьего регистра задержки. Суть полезной модели поясняется чертежами, где на фиг. 1 показана функциональная электрическая схема устройства, на фиг. 2 - временная диаграмма работы устройства, а на фиг. 3 - фотография опытного образца. Конструктивной основой устройства для растровой записи изображений является первая 11 и вторая 12 линейка светодиодов, оптически связанная через объектив 2 с фотоносителем 3. Линейки светодиодов 11 и 12 выполнены интегральным способом на единой полупроводниковой подложке с квадратной апертурой В каждого светодиода и таким же расстоянием между ними, причем вторая светодиодная линейка 12 топологически расположена параллельно первой линейки 11 на расстоянии В и с таким же сдвигом вдоль первой светодиодной линейки 11. Входы светодиодов первой линейки 11 через регистр 4 хранения подключены к нечетным входам шины 5 ИНФОРМАЦИЯ, входы светодиодов второй линейки 12 последовательно через первый 81, второй 82 и третий 83 регистры задержек подключены к четным входам шины 5 ИНФОРМАЦИЯ. Стробирующий вход 6 ПРИЕМ предназначен для занесения данных во все регистры и подключен к первым управляющим входам регистра 4 хранения, а также первого 81, второго 82 и третьего 83 регистров задержки. Вход ПОДСВЕТКА 7 соединен со вторыми управляющими входами регистра 4 хранения и третьего регистра 83 задержки. В ходе работы предлагаемого устройства фотоноситель перемещается в старт-стопном режиме. На первом цикле - фотоноситель неподвижен, растровое разложение регистрируемой строки подается на шины 5 ИНФОРМАЦИЯ и по сигналу на входе 6 ПРИЕМ осуществляется ее занесение в регистр 4 хранения нечетных разрядов, а в первый регистр 81 задержки - четных разрядов. Далее, при появлении сигнала на входе 7 ПОДСВЕТКА выходы регистра 4 хранения и третьего регистра 83 задержки оказываются нагруженными соответственно на светодиоды первой 11 и второй 12 линеек. Причем, поскольку в регистре 83 задержки информация отсутствует, светодиоды второй 12 линейки не включаются, а за период времени 2 - 1 происходит экспонирование на фотоноситель сфокусированного изображения включенной первой 11 линейки светодиодов. В момент времени 2 светодиоды выключаются, начинается перемещение фотоносителя на шаг В, в ходе которого происходит перезапись данных четных разрядов с первого регистра 81 задержки во второй 82 и занесение в регистр 4 хранения и первый регистр 81 задержки данных второй строки изображения. Вновь производится экспозиция только нечетных разрядов второй строки изображения за время 4 - 3 и далее - запись данных о третьей строке во входные регистры устройства. При этом информация четных разрядов второго регистра 82 задержки переписывается в третий регистр 83 задержки. С учетом пошагового движения фотоносителя и топологии размещения линеек светодиодов друг относительно друга после двух шагов перемещения под проекцией второй линейки оказывается участок фотоноси 3 626 теля с записью нечетных разрядов первой строки изображения. На третьем цикле экспозиции за время 65 включаются обе линейки 11 и 12 светодиодов. При этом происходит дополнение записанной ранее первой строки четными пикселями и запись нечетных пикселей третьей строки изображения. Процесс записи продолжается до заполнения полосы сканирования всеми строками изображения. Таким образом, предложенное конструктивное исполнение записывающего узла с электронным обрамлением обеспечивает абсолютную сшивку отдельных пикселей изображения, без микроскопических пробелов между ними, приближая тем самым качество регистрируемого изображения к фотографическому. Причем наряду с описанным вариантом пошагового продвижения фотоносителя возможны конструкции с движущимися линейками светодиодов, в том числе и в режиме линейного перемещения с постоянной скоростью. В этом случае используется идентичная схема управления засветкой светодиодов в ходе экспонирования полосы из группы строк, число которых равно числу светодиодов в линейке. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.