Билет № 10

1. Барабанные сканеры. Принцип работы.

Достоинства и недостатки. Область применения.

• Барабанные сканеры являются профессиональными устройствами, в которых светочувствительным элементом является фотоэлектронный умножитель (ФЭУ). Устройство ФЭУ рассмотрим далее (рис. 4. 11, 4.12). Благодаря ФЭУ и неподвижной сканирующей головке обеспечивается точнейшая фокусировка, а поскольку сканируется каждая точка по отдельности – исключаются взаимовлияние элементов друг на друга как в случае CCD-технологии (рис. 4.14).

Основное отличие барабанных сканеров заключается в том, что оригинал закрепляется на прозрачном барабане, который вращается с высокой частотой. Считывающий элемент располагается максимально близко от оригинала. Данная структура обеспечивает высокое качество сканирования. Обычно в барабанных сканерах установлено три фотоумножителя, и сканирование осуществляется за один проход. Барабанные сканеры способны сканировать непрозрачные и прозрачные оригиналы. Обратимся к рис. 4.14. Сканируемый оригинал (4) крепится на специальном барабане (2). Чтобы оригинал не повредился от чрезвычайно яркого источника, свет поступает по волоконно-оптическому кабелю (3) от галогенной лампы (1).

Объектив (5) и система зеркал (6) передаёт изображение на светофильтры (7) и светоприёмники–ФЭУ. Барабан вращается с высокой скоростью, постепенно перемещаясь вдоль оси вращения барабана, и за каждый оборот барабана снимается несколько точек изображения.

Барабанные сканеры дороги, но с их помощью можно получать изображения с высокой степенью детализации, которые, в свою очередь, могут быть использованы для последующего ретуширования, цветоделения и, наконец, формирования конечного варианта представления страницы издания или пленки для изготовления печатной формы.

В большинстве сканеров, применяемых в полиграфии, в качестве фотоприемника используется ФЭУ, который перемещается на прецизионной винтовой паре вдоль барабана и точечно сканирует оригинал (при наличии нескольких ФЭУ он сканирует соответствующее число точек). Для освещения оригинала используется мощный ксеноновый или галогенный источник света, к стабильности излучения которого предъявляются высокие требования. При сканировании прозрачных оригиналов применяется источник света, расположенный внутри барабана, а при сканировании отражающих оригиналов — вне его, рядом с приемником излучения. Поскольку частота вращения барабана высокая, на изображении можно фокусировать чрезвычайно мощный источник света без риска повредить оригинал. Яркость источника света, возможность регулирования фокуса и технология поэлементной выборки обеспечивают высокое соотношение «сигнал/шум» и точную передачу тонов изображения без перекрестных помех от соседних точек.

Отличительный признак полиграфических барабанных сканеров — возможность сканировать оригиналы, имеющие высокую оптическую плотность (печатные издания, художественные работы, слайды, диапозитивы, негативные пленки), как в отраженном, так и в проходящем свете с разрешением, ограниченным лишь размером барабана и минимальной апертурой. Современные барабанные сканеры позволяют сканировать изображение с интерполяционным разрешением 24 000 dpi.

Большинство барабанных сканеров имеют горизонтальное расположение прозрачного барабана. Известна конструкция сканеров с вертикальным расположением барабана, что существенно уменьшает занимаемую сканером площадь.

Существуют также листопротяжные (роликовые) сканеры, в которых оригинал протягивается с помощью роликов сквозь сканер, где и считывается его головкой. В отличие от планшетного сканера неподвижной является головка. Данный вид сканеров широко применяется при создании электронных архивов документов (их еще иногда называют документ - сканерами), в библиотеках и архивах, в салонах цифровой печати.

К листопротяжным сканерам относятся и профессиональные роликовые сканеры для CAM/CAD-приложений, которые используются в проектных институтах. Основным достоинством таких сканеров является то, что они могут сканировать оригиналы (архивные чертежи, кальки) шириной формата A0 и толщиной до 15 мм.

Фотоэлектронные умножители (ФЭУ), используемые в качестве светочувствительных приборов в барабанных сканерах, усиливают свет ксеноновой или вольфрамово-галогенной лампы, модулированный изображением, который с помощью конденсорных линз или волоконной оптики фокусируется на чрезвычайно малой области оригинала.

(ФЭУ) — электровакуумный прибор (рис. 4.11), в котором поток электронов, излучаемый фотокатодом под действием оптического излучения (фототок), усиливается в умножительной системе в результате вторичной электронной эмиссии; ток в цепи анода (коллектора вторичных электронов) значительно превышает первоначальный фототок (обычно в 10⁵ раз и выше). Впервые был предложен и разработан Л. А. Кубецким в 1930-34.

Рис. 4. 11. Внешний вид ФЭУ

Рис. 4.12 . Схема ФЭУ.

Наиболее распространены ФЭУ, в которых усиление потока электронов осуществляется при помощи нескольких специальных электродов изогнутой формы — «динодов», обладающих коэффициентом вторичной эмиссии больше 1 (рис. 4. 12). Для фокусировки и ускорения электронов на анод и диноды подаётся высокое напряжение (600—3000 В). Фототок, возникающий в фотоэлементе под воздействием света, прямо пропорционален интенсивности падающего на него светового потока. Особенность ФЭУ как фотоприемника заключается в том, что благодаря системе динодов (рис. 4.12) коэффициент пропорциональности удается увеличить в миллионы раз (до восьми порядков). Спектральный диапазон ФЭУ для полиграфических целей также безупречен, поскольку он полностью перекрывает видимый спектр световых волн.

Схема работы ФЭУ барабанного сканера приведена на рис. 4. 13.

Рис. 4.13. Схема работы ФЭУ барабанного сканера: 1 — источник света; 2 — объектив; 3 — барабан; 4 — оригинал; 5 — объектив; 6 — фотоэлектронный умножитель; 7 — фрагмент аналогового сигнала.

Рис. 4. 14. Структурная схема работы

барабанного сканера.

Сканируемый оригинал (4) крепится на специальном барабане (2). Чтобы оригинал не повредился от чрезвычайно яркого источника, свет поступает по волоконно-оптическому кабелю (3) от галогенной лампы (1). Объектив (5) и система зеркал (6) передаёт изображение на светофильтры (7) и светоприёмники–ФЭУ. Барабан вращается с высокой скоростью, постепенно перемещаясь вдоль оси вращения барабана, и за каждый оборот барабана снимается несколько точек изображения.

2. Протокол передачи, типы и форматы пакетов шины USB.