Устройство для растровой записи изображений на фотоноситель
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 копий по результатам обработки медико-биологических данных. Для повышения качества воспроизводимых изображений за счет обеспечения возможности высокоплотной растровой записи на фотопленку в устройство, содержащее два регистра хранения информации с выходами на три состояния по каждому разряду, первый и второй регистры задержки, нечетные и четные информационные шины, вход засветки светодиодов, вход записи информации в регистры и две параллельные линейки светодиодов, оптически связанные через объектив с фотоносителем, при этом выходы первого регистра хранения информации связаны поразрядно с соответствующими светодиодами первой линейки, а выходы второго регистра хранения информации связаны поразрядно с соответствующими светодиодами второй линейки, нечетные информационные шины через первый регистр задержки подключены к соответствующим входам второго регистра задержки, вход засветки светодиодов подключен к управляющим входам перевода из третьего в активное состояние первый и второй регистры хранения информации, вход записи информации в регистры соединен с соответствующими входами первого и второго регистра задержки и первого и второго регистров хранения, дополнительно введены третий и четвертый регистры задержки, два мультиплексора с первыми и вторыми группами входов, инвертор и вход направления вывода изображения, причем четные информационные шины подключены к первой группе входов первого мультиплексора и через третий и четвертый регистры задержки ко второй группе входов второго мультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами второго регистра хранения информации, нечетные информационные шины подключены к первой группе второго мультиплексора, а выходы второго регистра задержки ко второй группе входов первого мультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами первого регистра хранения информации, вход записи информации соединен с соответствующими входами третьего и четвертого регистров задержки, вход направления вывода изображения соединен с управляющим входом первой группы входов первого мультиплексора и управляющим входом второй группы входов второго мультиплексора, а через инвертор с управляющим входом второй группы входом первого мультиплексора и управляющим входом первой группы входов второго мультиплексора.
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 пространственно-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-аналог [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.
Описанная 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.
Устройство-аналог обеспечивает возможность высокоплотной растровой записи на фотопленку с примыкающими топологическими растрами в структуре регистрируемого микроизображения.
Устройство-прототип [5] для растровой записи изображений на фотоноситель содержит первый, второй регистры хранения информации с выходами на три состояния по каждому разряду, первый и второй регистры задержки, нечетные и четные информационные шины, вход засветки светодиодов, вход записи информации в регистры и две параллельные линейки светодиодов, оптически связанные через объектив с фотоносителем и выполненные интегральным способом на единой полупроводниковой подложке с квадратной апертурой каждого светодиода и таким же расстоянием между светодиодами, причем вторая линейка светодиодов отстоит от первой на расстояние равное стороне светодиода и сдвинута по отношению к первой на такое же расстояние. При этом выходы первого регистра хранения информации связаны поразрядно с соответствующими светодиодами первой линейки, а выходы второго регистра хранения информации связаны поразрядно с соответствующими светодиодами второй линейки. Нечетные информационные шины через первый регистр задержки подключены к соответствующим входам второго регистра задержки. Вход засветки светодиодов подключен к управляющим входам перевода из третьего в активное состояние первый и второй регистры хранения информации, вход записи информации в регистры соединен с соответствующими входами первого и второго регистра задержки, и первого и второго регистров хранения.
Описанное устройство для растровой записи изображений на фотоноситель обеспечивает засветку фотоносителя только в одном направлении. В результате этого происходят значительные потери времени, необходимые на возврат фотоносителя в исходное положение. Данные потери особо ощутимы, если приходится осуществлять вывод изображения больших размеров, которые сравнимы с непосредственным выводом изображения и могут быть равны нескольким часам.
Задачей настоящей полезной модели является устранения отмеченного недостатка за счет обеспечения возможности вывода изображения в двух направлениях перемещения фотоносителя.
Поставленная задача достигается тем, что в устройство для растровой записи изображений на фотоноситель, содержащее первый, второй регистры хранения информации с выходами на три состояния по каждому разряду, первый и второй регистры задержки, нечетные
и четные информационные шины, вход засветки светодиодов, вход записи информации в регистры и две параллельные линейки светодиодов, оптически связанные через объектив с фотоносителем и выполненные интегральным способом на единой полупроводниковой подложке с квадратной апертурой каждого светодиода и таким же расстоянием между светодиодами, причем вторая линейка светодиодов отстоит от первой на расстояние равное стороне светодиода и сдвинута по отношению к первой на такое же расстояние, при этом выходы первого регистра хранения информации связаны поразрядно с соответствующими светодиодами первой линейки, а выходы второго регистра хранения информации связаны поразрядно с соответствующими светодиодами второй линейки, нечетные информационные шины через первый регистр задержки подключены к соответствующим входам второго регистра задержки, вход засветки светодиодов подключен к управляющим входам перевода из третьего в активное состояние первый и второй регистры хранения информации, вход записи информации в регистры соединен с соответствующими входами первого и второго регистра задержки и первого и второго регистров хранения, дополнительно введены третий и четвертый регистры задержки, первый и второй мультиплексоры с первыми и вторыми группами входов, инвертор и вход направления вывода изображения, причем четные информационные шины подключены к первой группе входов первого мультиплексора и через третий и четвертый регистры задержки ко второй группе входов второго мультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами второго регистра хранения информации, нечетные информационные шины подключены к первой группе второго мультиплексора, а выходы второго регистра задержки ко второй группе входов первого мультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами первого регистра хранения информации, вход записи информации соединен с соответствующими входами третьего и четвертого регистров задержки, вход направления вывода изображения соединен с управляющим входом первой группы входов первого мультиплексора и управляющим входом второй группы входов второго мультиплексора, а через инвертор с управляющим входом второй группы входом первого мультиплексора и управляющим входом первой группы входов второго мультиплексора.
Суть полезной модели поясняется функциональной электрической схемой устройства.
Заявляемое устройство для растровой записи изображений на фотоноситель, содержит первый и второй регистры хранения информации 1-2 с выходами на три состояния по каждому разряду, первый и второй регистры задержки 3-4, нечетные и четные информационные шины 5-6, вход 7 засветки светодиодов, вход 8 записи информации в регистры и две параллельные линейки 9-10 светодиодов, оптически связанные через объектив 11 с фотоносителем 12 и выполненные интегральным способом на единой полупроводниковой
подложке с квадратной апертурой каждого светодиода и таким же расстоянием между светодиодами, причем вторая линейка светодиодов отстоит от первой на расстояние равное стороне светодиода и сдвинута по отношению к первой на такое же расстояние, а также третий и четвертый регистры задержки 13-14, первый и второй мультиплексоры 15-16 с первыми и вторыми группами входов 17-18 и 19-20, инвертор 21 и вход 22 направления вывода изображения. Выходы первого регистра хранения информации 1 связаны поразрядно с соответствующими светодиодами первой линейки 9, а выходы второго регистр хранения информации 2 связаны поразрядно с соответствующими светодиодами второй линейки 10. Нечетные информационные шины 5 через первый регистр задержки 3 подключены к соответствующим входам второго регистра задержки 4. Вход засветки 7 светодиодов подключен к управляющим входам перевода из третьего в активное состояние первый и второй регистры хранения информации 1-2. Вход 8 записи информации в регистры соединен с соответствующими входами первого и второго регистра задержки 3-4, а также первого и второго регистров хранения 1-2. Четные информационные шины 6 подключены к первой группе входов 18 второго мультиплексора 16 и через третий и четвертый регистры задержки 13-14 ко второй группе входов 20 второго мультиплексора 16, выходы которого соединены с соответствующими входами второго регистра хранения информации 2. Нечетные информационные шины 5 подключены к первой группе 17 первого мультиплексора 15, а выходы второго регистра задержки 4 ко второй группе 19 входов первого мультиплексора 15, выходы которого соединены с соответствующими входами первого регистра хранения информации 1. Вход записи 8 информации соединен дополнительно с соответствующими входами третьего и четвертого регистров задержки 13-14. Вход 22 направления вывода изображения соединен с управляющим входом первой группы входов 17 первого мультиплексора 15 и управляющим входом второй группы входов 20 второго мультиплексора 16, а через инвертор 21 с управляющим входом второй группы входов 19 первого мультиплексора 15 и управляющим входом первой группы входов 18 второго мультиплексора 16.
Устройство для растровой записи изображений на фотоноситель работает следующим образом. В исходном состоянии регистры хранения информации 1-2, регистры задержки 3-4, 13-14 находятся в нулевом состоянии. На вход 7 засветки светодиодов, вход 8 записи информации в регистры и вход 22 направления вывода изображения подается нулевой уровень потенциала. В результате этого на основании нулевого потенциала по входу засветки 7 регистры хранения информации 1-2 светодиодов находятся в третьем состоянии. Это приводит к тому, что подключенные к регистрам хранения информации 1-2, все светодиоды линеек 9-10 не излучают свет.
Под действием нулевого потенциала по входу 22 инвертор 21 формирует единичный потенциал, который подключает к работе вторую группу входов 19 первого мультиплексора 15 и первую группу входов 18 второго мультиплексора 16. В результате этого для информации по нечетным шинам 5 будет организована следующая цепь: нечетные шины 5, регистр задержки 3. регистр задержки 4, мультиплексор 15, регистр хранения информации 1. линейка 9 с нечетными светодиодами, а для информации по четным шинам 6 - следующая цепь: четные шины 6, второй мультиплексор 16, регистр хранения информации 2, линейка 10 с четными светодиодами. Фотоноситель подведен к началу выводимого изображения. При этом это положение характерно началу первой строки и ее начало совпадает с местоположением впередиидущей второй линейки 10 светодиодов. Данное состояние характерно при выводе изображения в процессе перемещения фотоносителя, например, слева направо. Работа при выводе изображения с данным направлением практически ничем не отличается от работы устройства прототипа.
По первому сигналу по входу записи 8 в регистр хранения информации 1 из регистра задержки 4 через первый мультиплексор 15 будет переписана нулевая информация, поступившая информация первой колонки по нечетным шинам 5 будет записана в регистр задержки 3, а информация той же первой колонки по четным шинам 6 через второй мультиплексор 16 - в регистр хранения информации 2. Сигнал по входу 7 засветки откроет регистры хранения информации 1-2. Однако в силу того, что в регистре хранения информации 1 находится нулевая информация, светодиоды первой линейки 9 не будут излучать свет. Свет излучать будут светодиоды второй линейки 10, подключенные к разрядам регистра 2, которые хранят единичную информацию первой колонки. Свечение светодиодов определяется длительностью сигнала по входу 7 засветки. После прекращения свечения фотоноситель перемещается на одну колонку по отношению к впередиидущей линейки 10.
По второму сигналу по входу записи 8 в регистр хранения информации 1 из регистра задержки 4 через первый мультиплексор 15 будет снова переписана нулевая информация, из регистра задержки 3 хранимая в нем информация первой колонки переписывается в регистр задержки 4, информация второй колонки по нечетным шинам 5 будет записана в регистр задержки 3, а информация второй колонки по четным шинам 6 через второй мультиплексор 16 - в регистр 2. Сигнал по входу 7 засветки снова откроет регистры 1-2. По-прежнему, в силу того, что в регистре 1 находится нулевая информация, светодиоды первой линейки 9 не будут излучать свет. Свет излучать снова будут только светодиоды второй линейки 10, подключенные к разрядам регистра хранения информации 2, которые хранят единичную информацию второй колонки. Их свечение также будет определяться
длительностью сигнала по входу засветки 7. После прекращения свечения фотоноситель снова перемещается на одну колонку.
По третьему сигналу по входу 8 записи в регистр хранения информации 1 из регистра задержки 4 через первый мультиплексор 15 будет, наконец, переписана информация по первой колонке, информация второй колонки из регистра задержки 3 переписывается в регистр задержки 4, информация третьей колонки по нечетным шинам 5 будет по-прежнему записана в регистр задержки 3, а информация третьей колонки по четным шинам 6 через мультиплексор 16 - в регистр хранения информации 2. Снова сигнал по входу засветки 7 откроет регистры хранения информации 1 и 2. На этот раз светодиоды первой линейки 9, подключенные к разрядам регистра 1, которые хранят единичную информацию по первой колонке, будут излучать свет. Первая линейка 9 светодиодов на этот раз окажется на месте уже записанной второй линейкой 10 светодиодов первой колонки и в промежутки между уже засвеченными отдельными светодиодами точками первой колонки осуществит засветку фотоносителя в соответствии с хранимой на данный момент информацией по первой колонке. После этого первая колонка будет полностью отображена на фотоностеле. Светодиоды второй линейки 10, подключенные к разрядам регистра хранения информации 2, которые хранят единичную информацию по третьей колонке, будут в это время обеспечивать засветку отдельных точек третьей колонки. Далее фотоноситель снова перемещается на одну колонку. Последующие сигналы по входам записи 8 и засветки 7 с последующим перемещением фотоносителя будут обеспечивать засветку очередных колонок. При этом засветка первой линейкой 9 светодиодов будет отставать от засветки второй линейкой 10 светодиодов на две колонки.
После передачи на засветку последней колонки устройство получает нулевую информацию по двум, выходящим за пределы строки, колонкам и необходимые для их записи сигналы по входам записи 8 и засветки 7. В результате этого первая линейка 9 светодиодов обеспечивает засветку фотоносителя по двум задержанным на регистрах хранения информации 3 и 4 колонкам. После этого первая строка будет полностью выведена. Далее фотоноситель перемещается только на позицию второй строки без возврата к ее началу, а остается в положении конца второй строки. В этом положении уже первая линейка 9 светодиодов оказывается впередиидущей и находится в положении для начала засветки. Вторая линейка 10 светодиодов находится за пределами второй строки.
Для вывода изображения в обратном направлении на вход 22 направление вывода изображения подается единичный уровень. Этот уровень подключает к работе первую группу входов 17 первого мультиплексора 15 и вторую группу входов 20 второго мультиплексора 16. В результате этого уже для информации по четным шинам 6 будет организована
следующая цепь: четные шины 6, регистр задержки 13, регистр задержки 14, второй мультиплексор 16, регистр хранения информации 2, линейка 10 с четными светодиодами, а для информации по нечетным шинам 5 - следующая цепь: четные шины 5, первый мультиплексор 15, регистр хранения информации 1, линейка 9 с нечетными светодиодами.
При выводе изображения второй строки передаваемая информация поступает уже от последней колонки строки к первой. По сигналам входов записи 8 и засветки 7 начнется засветка первой линейкой 9 светодиодов, а вторая линейка 10 будет отставать на две колонки. Установка регистров задержки 13 и 14 в нулевое состояние в этом случае не обязательна. В них уже записана нулевая информация при завершении вывода первой строки. Это позволит четко сформировать край строки, так как снова по первым двум парам сигналов входов записи 8 и засветки 7 не будет обеспечено свечение светодиодов уже второй линейки 10. К перемещению фотоносителя за начало второй строки снова необходима передача двух нулевых колонок с последующим их выводом.
Дальнейшая работа устройств осуществляется аналогичным образом. Фотоноситель после вывода строки перемещается на строку ниже и по входу 22 направление вывода изображения меняется уровень сигнала на обратный. Для нечетных строк он имеет нулевое значение, а для четных - единичное. Одновременно с этим меняется и последовательность передачи в устройство информации. Для нечетных строк она передается от первой колонки к последней, а для четных - от последней к первой.
Таким образом, предлагаемое устройство для растровой записи изображения на фотоноситель обеспечивает вывод изображения в двух направлениях, увеличивая тем самым производительность в два раза.
Источники информации:
1. Ероховец В.К., Липень В.Ю., Пустовойт Г.В., Тарасов Б.В. Комплекс средств вывода информации для систем растровой машинной графики. В кн.: Периферийные устройства ЭВМ и систем. М.: МДНТП, 1991, С.83-87.
2. Технические условия на генератор изображений ЭМ-5139.
3. JiroOi, Aideo Taniguchi, Airomi Ogata. Low cost LED printhed. Proceeding of SPIE, N.Y., 1993, Vol.1827, p.287-291.
4. Toshio Inouse. Optical printer head. Patent USA №4779108.
5. Патент Республики Беларусь №626, МПК G 01 Д 15/14, G 11 B 7/125, опубл. 2002. (прототип).
Устройство для растровой записи изображений на фотоноситель, содержащее первый, второй регистры хранения информации с выходами на три состояния по каждому разряду, первый и второй регистры задержки, нечетные и четные информационные шины, вход засветки светодиодов, вход записи информации в регистры и две параллельные линейки светодиодов, оптически связанные через объектив с фотоносителем и выполненные интегральным способом на единой полупроводниковой подложке с квадратной апертурой каждого светодиода и таким же расстоянием между светодиодами, причем вторая линейка светодиодов отстоит от первой на расстояние равное стороне светодиода и сдвинута по отношению к первой на такое же расстояние, при этом выходы первого регистра хранения информации связаны поразрядно с соответствующими входами первой линейки светодиодов, а выходы второго регистра хранения информации связаны поразрядно с соответствующими входами второй линейки светодиодов, нечетные информационные шины через первый регистр задержки подключены к соответствующим входам второго регистра задержки, вход засветки светодиодов подключен к управляющим входам перевода из третьего в активное состояние первый и второй регистры хранения информации, вход записи информации в регистры соединен с соответствующими входами первого и второго регистра задержки и первого и второго регистров хранения информации, отличающееся тем, что в устройство введены третий и четвертый регистры задержки, первый и второй мультиплексоры с первыми и вторыми группами входов, инвертор и вход направления вывода изображения, причем четные информационные шины подключены к первой группе входов второго мультиплексора и через третий и четвертый регистры задержки ко второй группе входов второго мультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами второго регистра хранения информации, нечетные информационные шины подключены к первой группе первого мультиплексора, а выходы второго регистра задержки ко второй группе входов первого мультиплексора, выходы которого соединены с соответствующими входами первого регистра хранения информации, вход записи информации соединен с соответствующими входами третьего и четвертого регистров задержки, вход направления вывода изображения соединен с управляющим входом первой группы входов первого мультиплексора и управляющим входом второй группы входов второго мультиплексора, а через инвертор с управляющим входом второй группы входов первого мультиплексора и управляющим входом первой группы входов второго мультиплексора.
