Шпаргалка по "Цифровому устройству"

На рис.4.2 показана схема развертки барабанного  ЛГП:

Рис. 4.2 Схема оптико-механической системы  растровой развертки изображения  ЛГП с вращающимся барабаном

1 – газовый  лазер, 2 – модулятор, 3 – отклоняющее  зеркало, 4 – фокусирующая оптика,

5 – перемещаемый  поступательно оптико-механический  блок,

6 – светочувствительный  материал

На рис .4.3 показана система растровой развертки  ЛГП с неподвижным барабаном:

Рис. 4.3 Схема оптико-механической системы  растровой развертки изображения  ЛГП с неподвижным барабаном

1 – газовый  лазер, 2 – оптоволоконный кабель,

3 – перемещаемое  поступательно одностороннее вращающееся  зеркало, 

4 – светочувствительный  материал

Некоторые примеры: одна из систем ЛГП на фотопленке размером 460×610 мм в растровом режиме на экспонирование затрачивает 2 минуты, а на векторные построения уходит 55 минут.

На рис. 4.5 показаны детали оптико-механической системы  растровой развертки ЛГП:

Рис. 4.5 Детализированная схема оптико-механической системы растровой развертки  изображения планшетного ЛГП

Световой луч  газового лазера 1 отражается от зеркала 2, затем проходит через сжимающую  оптическую систему 3 и далее через  акустико-оптический модулятор 4. После  чего он проходит через телескопическую  систему из линз 5,6. На выходе ее получается параллельный пучок, который направляется на вращающееся многогранное зеркало 7, далее следует через фокусирующую систему линз 8 на чувствительный НИ 9.

В ЛГП преимущественно  используются газовые лазеры непрерывного излучения. Используется три типа лазеров:

1) гелий-неоновые: λ=632,7 нм; 

2) гелий-кадмиевые:  λ=442 нм;

3) аргоновые:  λ=520 нм.

Они перекрывают  диапазон от ультрафиолетовой области  до инфракрасной области. У каждого  лазера имеются свои преимущества и  недостатки. Например, чем короче длина волны, тем можно получить более высокую точность. Но более высокая мощность на высокой длине волны.

Модуляция по яркости  лазерного луча производится модулятором. Обычно это акустико-оптические, в  которых отклонение светового пучка  происходит в результате дифракционного взаимодействия с акустической волной, формируемой в кристалле. Модулятор позволяет получить импульс до 5 мкс. Есть и другие типы модуляторов.

В ЛГП с растровым  методом развертки построчное сканирование осуществляется с помощью призматических или пирамидальных многогранных вращающихся зеркал. В них точность расположения граней составляет десятые доли угловой секунды, а частота вращения может достигать 100000 оборотов в минуту. Поэтому работе ЛГП сопутствует вибрация, которая требует принятия специальных мер. Все это усложняет, утяжеляет и удорожает конструкцию.

Более простое  решение удается получить с помощью  голографического дефлектора    (рис. 4.6):

Рис. 4.6 Принцип работы голографического дефлектора

1 – электродвигатель, 2 - прозрачный диск с голографической решеткой,

3 – падающий  лазерный луч, 4 – окончательный  лазерный луч

Для растровый  ЛГП характеры такие характеристики:

  - разрешающая  способность: ~ 2,5 мкм;

  - статическая  погрешность записи: не более  25 мкм;

  - воспроизводимость записи: не более 5 мкм.

Большое распространение  получили планшетные растровые устройства, на которых возможно выполнение функций  лазерного скройбирования, т.е. выполнение технологических операций.

Разновидностью  растровых ЛГП являются устройства, предназначенные для изготовления на светочувствительных материалах фотоформ иллюстрированных текстовых полос (в фотонаборных машинах). Изготовление фотоформ происходит на непрерывно движущейся фотопленке размером ~ 400 мм. Разрешающая способность – 25 мкм, скорость перемещения пленки 10 мм/с.

Технические характеристики LG-1 (ЛГП):

  - лазер: гелий-неоновый;

  - выходная  мощность: 5×10^-3 Вт;

  - максимальный  размер фотоматериала: 500×600 мм;

  - разрешающая  способность: 0,025 мм;

  - скорость  перемещения фотоматериала: 21 мм/с;

  - потребляемая  мощность: 900 Вт;

• масса: 267 кг.

16 Виды носителей информации в ФГП и ЛГП, их достоинства и недостатки

Светочувствительными  НИ служат фотопленка, стеклянные пластины, фоторезист на заготовке печатной платы.

Недостаток: низкая скорость экспонирования линий на фотоматериал.

(Небольшой комент  – все, что есть по данному  вопросу в лекциях, я сюда  записал. Если хотите более  объемный ответ на данный вопрос, читайте одноименную книжицу  Хомякова или просто фантазируйте.)

17. Светодиодные индикаторы. Физические принципы получения видимого изображения.

Принцип функционирования основан на явлении испускания света  p-n переходом в некоторых полупроводниках при приложении напряжения прямого смещения. В зависимости от материала перехода можно получить различные цвета изображения. Рис. 5.21 – индикатор представлен несколькими сегментами, образующими p-n переход 1, отражателем 2, рассеивателем 3, которые формируют равномерную яркость всего сегмента. Индикаторы различаются материалом переоха, конструкциями отражателя и рассеивателя. 

18. Тонкопленочные электролюминисцентные  панели. Физические  принципы получения  видимого изображения.

Рис. 5.24. Показан  электролюминисцентный слой 1, изготавливается  из легированного марганцем сульфида цинка, расположенный меду двумя изолирующими прозрачными слоями 2. Эти слои заключены между слоями строчных 5 и столбцевых взаимно ортогональных электродов, которые образуют матрицу. Слой стекла 3, покрывающий столбцовые электроды, образует лицевую панель. Электролюминисценция возникает на участках слоя 1 в узлах матрицы под действием электрического поля. Это поле образуется импульсами противоположной полярности, которые подаются на систему строчных и столбцовых электродов. Люминисценция возникает только при одновременной подаче на строчный и столбцовый электроды. Строчные электроды опрашиваются последовательно вне зависимости от изображения, а на  столбцовые сигнал подается только в случае, если в соответствующем узле на экране необходимо получить яркую точку. 

19. Жидкокристаллические индикаторы. Физические принципы получения видимого изображения.

Основой их работы является использование свойств  некоторых органических соединений изменять свои оптические характеристики под действием электрического поля. Наиболее часто используется явление динамического рассеивания и скручивания металлической фазы. ЖКИ динамического рассеивания представляет собой совокупность линейчатых сегментов ячеек, имеющих слоистую структуру (рис. 5.22), которая образована стеклянными пластинами 1 и 5 с нанесенными на них электродами 2 и 4. Электроды должны быть прозрачными, между ними заключен тонкий (около 10 мкм) слой ЖК вещества 3. Стержневидные молекулы ЖК вещества под действием сил межмолекулярного взаимодействия изменяют е направление. При использовании динамического рассеивания за счет специальной обработки подложек молекулы ориентированы перпендикулярно их поверхности. Если приложить электрическое поле, ориентация молекул нарушится и ячейка изменит свои оптические свойства. 

20. Газоразрядные или  плазменные индикаторы. Физические принципы получения видимого изображения.

Выпускаются ввиде  панелей, состоящих из линейных семейств или знакомест. С помощью панелей  может быть образована и точечная матрица. Принцип действия основан  на газовом разряде в среде инерционных газов. Разряд поддерживается с использованием постоянного или переменного тока. ГИП (газовые индикаторные панели) имеют сложную конструкцию, которая конструкцию ЖК-ячейки. Конструкция содержит взаимно ортогональные проводники, которые выполняют функции анодов и катодов. Электроны нанесены на стеклянные пластинки подложки, между которыми пространство, заполненное смесью аргона и неона. Проводники защищены от газовой среды с помощью диэлектрика. Все элементы конструкции изготовлены из прозрачного материала. На электроды подается переменное (знако) напряжение. Возбуждении разряда происходит при подаче импульсов возбуждения на соответствующие проводники анодов и катодов. Имеется также постоянное поддерживающее напряжение, между напряжениями возникает сложение, которое может превышать некоторый порог, в результате возникает разряд – свечение. 

21. Электронно-лучевые  трубки, принципы  получения видимого  изображения.

ЭЛТ: стеклянная колба с плоским основанием - экраном (рис. 5.23), который покрыт с внутренней стороны люминофором. В колбе размещается несколько электродов, один, катод, нагревается подогревателем 6 до температуры 1100° К. Под воздействием электростатического поля, созданного катодом и анодом 2 электроны с поверхности нагреваемых катода ускоряются в сторону анода и экрана 3. Эти электроны проходят через модулятор 7, фокусирующую систему 5 и образуют излучающий пучок, который, доходя до поверхности экрана, вызывает внутреннюю эмиссию и свечение люминофора. Этот пучок электронов может отклоняться отклоняющей системой 4. 

22. Понятие дисплея.

Дисплей – совокупность работающих устройств отображения  информации и средств ручного  ввода. 

23. Классификация дисплеев  по принципу сканирования, (пояснить  как могут быть  реализованы развертки).

1. С произвольным сканированием:

а) изображение  формируется путем перемещения  светового пятна по контуру изображения

б) электронный  луч всегда независимо от вида изображения  перемещается по одному закону, а изображение  формируется с помощью управления интенсивностью луча

2. Растровые  (изображение выводится с одинаковым  уровнем яркости). 

24. Три метода знакогенерирования (перечислить).

1. Функциональное  знакогенерирование

2. Полиграммное  знакогенерирование

3. Растровое  и микрорастровое знакогенерирование 

25. Сущность функционального знакогенерирования.

Для каждого  знака алфавита существует индивидуальный закон отклонения луча ЭЛТ. Форма  отклоняющих напряжений (или токов) зависит от принятой конфигурации знака  и тем сложнее, чем сложнее  это начертание. 

26. Сущность полиграммного знакогенерирования.

Отличается от микрорастровго тем, что траектория луча на знакоместе представляет собой  не растр, а полиграмму – геометрическую фигуру, включающую все элементы символов, образующих алфавит. 

27. Сущность растрового  и микрорастрового знакогенерирования.

Растровое - формирование всего изображения на экране с  помощью растра, когда луч периодически отклоняется от горизонтали с  постепенным смещением по вертикали. Формирование же изображения производится включением или выключением луча, так что каждый элемент изображения оказывается состоящим из точек и штрихов.

Микрорастровое  – отличается от предыдущего тем, что растр образуется не на всем экране, а лишь в пределах одного знакоместа. Знак при этом образуется также из отдельных элементов, например, точек. Количество элементов, на которые распадается знакоместо, определяет качество знака. 

28. Какой метод знакогенерирования  самый быстрый,  объяснить почему.

Самый быстрый  – функциональный, т.к. позволяет  тратить на генерацию каждого  символа минимально возможное время, зависящее от длины всех элементов  знака. Остальные два способа  этого не позволяют, т.к. в них  время генерации не зависит от длины всех элементов знака. 

29. Какой метод знакогенерирования  самый дешевый  (из трех), объяснить  почему.

Растровый –  самый дешевый, т.к. его система  отклонения луча – самая простая. 

30. Функции векторного  процессора УОИ

Наличие двух процессоров определяется выполнением  в Графическом Дисплее двух самостоятельных задач (преобразование исходного дисплейного файла в изображение на экране делится на два этапа: векторные и растровые преобразования). За преобразования на векторном уровне, такие как перемещение, поворот, масштабирование и т.д., отвечает векторный процессор. В результате векторных преобразований из исходного дисплейного файла формируется дисплейный файл, из которого после растровых преобразований формируется последовательность пикселей для записи в видеоОЗУ и вывода на индикатор.