Характеристика оптических и печатных устройств. Основные типы печатающих устройств. Матричные и струйные печатающие устройства. Особенности конструкции. Достоинства и недостатки

Рис. 7.3. Классификация печатающих устройств

Тип печатающего устройства (его наименование) определяется рядом классификационныx признаков. Наибольшее распространение в профессиональных ПЭВМ получили малогабаритные знакосинтезирующие ударные печатающие устройства, а также безударные печатающие устройства, использующие чернильно-струйный, термоконтактный, лазерный и другие способы печати.

Печатающие устройства ударного действия. Такие печатающие устройства используют механизмы печати с ударным способом записи символов на носителе с помощью красящего элемента (ленты). В процессе оттиска ударные элементы (иглы, молоточки) или литероноситель механически перемещаются. К достоинствам этих печатающих устройств можно отнести: возможность получения одновременно с оригиналом нескольких копий, использование обычных сортов бумаги, умеренную стоимость. В качестве недостатков отметим: сложность изготовления механических и электромеханических деталей и узлов, повышенный уровень шума, относительноневысокую надежность вследствие значительного количества движущихся деталей и узлов. В знакосинтезирующих ударных печатающих устройствах изображение символов формируется путем сочетания отдельных элементов (точек, отрезков, линий и т. п.). Все поле печатаемого символа разбивается на отдельные элементы в виде матрицы, называемой матрицей разложения. Контуры символа составляются из соответствующих элементов этой матрицы и по внешнему виду напоминают мозаику. Поэтому знакосинтезирующие печатающие устройства часто называют также матричными или мозаичными. Печатающая головка в матричном печатающем устройстве содержит набор вертикально расположенных игольчатых печатающих элементов, срабатывающих независимо друг от друга при включении соответствующих управляющих электромагнитов (рис. 7.4).

Различают матричные ударные печатающие устройства последовательного (посимвольные) и параллельного (построчные) типа. В устройствах последовательного типа печатающая головка скользит по направляющим параллельно красящей ленте и последовательно, колонка за колонкой, формирует соответствующий символ. Иглы прижимают красящую ленту к бумаге и формируют необходимую конфигурацию символа. В некоторых случаях вместо красящей ленты используется специальная бумага с термочувствительным покрытием, которая темнеет в тех местах, где его касаются иглы. В матричных печатающих устройствах последовательного типа наибольшее распространение получили 9-игольчатые печатающие головки, перемещаемые по длине печатаемой строки. Однако для получения высококачественной печати и высоких скоростей печати часто применяются наборы с большим количеством печатающих игл, например 12, 18 или 24.

В матричных печатающих устройствах параллельного типа элементы (иглы) печатающей головки расположены по всей длине строки. Они позволяют параллельно печатать символы всей строки, поэтому их называют растровыми. Несмотря на высокую скорость печати (до 1000 строк в минуту), растровые печатающие устройства имеют большие по сравнению с последовательными устройствами габаритные размеры, массу, уровень шума, стоимость и находят в ПЭВМ ограниченное применение.

Качество печати зависит от размера матрицы разложения и повышается с увеличением количества точек в матрице (возможно частичное перекрытие печатаемых точек). Наиболее часто применяют матрицы следующих размеров: 9х7, 9х9, 11х9 точек - для печати обычного качества; 18х18 точек - для печати повышенного качества; 35х16, 60х18 и более точек - для печати высокого качества. Сложные модели матричных печатающих устройств дают очень высокое качество печати, практически неотличимое от качества печати пишущей машинки. Для повышения качества используется также многопроходная печать в прямом и (или) обратном направлениях. Поскольку в матричных знакосинтезирующвх ударных печатающих устройствах отсутствует постоянный литероноситель, то его функции выполняет электронный знакогенератор. Количество и номенклатура печатаемых символов определяются емкостью знакогенератора. Постоянный комплект печатаемых знаков (различных национальных наборов, шрифтов, графических и других символов) - постоянный знакогенератор - записывается в ПЗУ блока управления печатью. Современные матричные, печатающие устройства оснащаются загружаемыми из ПЭВМ знакогенераторами, куда пользователь может записать необходимые ему знаки. При этом в матричном печатающем устройстве обеспечивается прямая адресация к ударным элементам печатающей головки.

Матричные знакосинтезирующие устройства, помимо вывода алфавитно-цифровой информации, как правило, могут осуществлять и вывод графической информации. Поэлементные описания графических изображений хранятся в ОЗУ блока управления печатью.

Широкое распространение в последние годы цветных дисплеев привело к ускоренной разработке и внедрению многоцветных матричных ударных печатающих устройств. Обычно используется красящая лента с четырьмя красящими дорожками: черной и трех основных цветов - голубого, желтого и красного. Применяются два основных принципа печати. В первом случае за один горизонтальный проход печатающей головки осуществляется печать только одним цветом, а затем повторные проходы другими цветами. Во втором за счет перемещения красящей ленты в процессе одного прохода печатающей головки печатаются все требуемые цвета. Все это требует усложнения печатающего устройства, а, следовательно, повышает его стоимость.

Таким образом, знакосинтезирующие ударные печатающие устройства последовательного типа характеризуются: небольшой потребляемой мощностью, небольшими габаритными размерами, возможностями изменения в широких пределах комплекта используемых символов и вывода графической информации, умеренной стоимостью. При этом, однако, скорость печати" сравнительно невысокая.

Знакопечатающие ударные печатающие устройства с лепестковым литероносителем типа «ромашка» обеспечивают по сравнению с знакосинтезирующими более высокое качество печати и более высокую надежность, применяются обычно для вывода текстовой информация. Изображение символов в них формируется зиакообразующим элементом (литерой), имеющим изображение символа. В состав печатающего механизма такого устройства входят (рис. 7.5): тонкий стальной диск со многими лепестками («ромашка»), на каждом из которых расположены рельефные литеры (буквы, цифры и др.); ударный рычаг (молоточек) с электромагнитом, который может прижать к бумаге через красящую ленту необходимую литеру, т. е. отпечатать тот или иной символ; электродвигатель, вращающий «ромашку» и подводящий перед оттиском необходимый лепесток к нужному ударному рычагу.

Типичное количество используемых лепестков - 50... 100. Из-за ограниченного набора печатаемых символов, определяемых литероносителем, при необходимости другого набора символов требуется смена печатающей головки. Скорость печати также невысока (20...80 знак/с). Эти обстоятельства и обусловили вытеснение лепестковых ударных печатающих устройств в ПЭВМ знакосинтезирующими.

Как знакосинтезирующие, так и знакопечатающие устройства имеют принципиальные недостатки: близкое к предельным значениям быстродействие, высокий уровень шума, сложность, недостаточную надежность. Поэтому ведется интенсивная разработка безударных печатающих устройств, свободных от этих недостатков.

В печатающих устройствах безударного действия используются бесконтактные способы печати или способы, при которых контакт регистрирующего элемента и бумажного носителя незначителен. Как правило, для безударных печатающих устройств требуется специальная бумага или красконоситель, они не позволяют получать копий документа. В данных устройствах знаки формируются за счет изменения свойств вещества на носителе под воздействием термического, химического, электрического, электромагнитного, светового или другого воздействия либо за счет нанесения регистрирующего вещества струйным или другим способом.

Безударные чернильно-струйные печатающие устройства характеризуются пониженным уровнем шума, высокой скоростью печати (до 200 знак/с или до 1 стр/мин), высокой разрешающей способностью (до 200 точек/см) и качеством печати за счет преобразования точечного изображения на бумаге в более однородное (вследствие текучести чернил), возможностью вывода произвольных графических изображений, а также многоцветной печати.

Регистрирующий орган - печатающая головка (рис. 7.6) - содержит несколько (обычно 12) капсул-эмиттеров (инъекторов), имеющих тонкие сопла с диаметром отверстия 0,01...0,1 мм. Внутри капсулы создается избыточное давление, и под действием вибрации (волнового импульса) регистрирующий орган производит дозирование и выброс струи чернил через сопло по направлению к бумажному носителю. Капельки чернил заряжаются от источника высокого напряжения и под действием ускоряющего электрического тюря направляются к валику, подающему бумагу и являющемуся одним из электродов. Входной сигнал модулирует поток капель аналогично модуляции электронного луча в ЭЛТ. Малый диаметр капель (0,03...0,2 мм) я высокая частота их генерации обеспечивают высокие разрешающую способность и скорость печати. Управление перемещением струи чернил по бумаге осуществляется с помощью отклоняющих пластин. В качестве регистрирующей красящей жидкости (чернил) используются растворы органических красителей, обладающие высоким поверхностным натяжением, высокой электризуемостью и хорошей впитываемостью в бумагу.

Имеются два способа подачи капель на бумагу. Первый - непрерывный способ, кота из сопла вытекает непрерывная струя капель, проходящая через управляющую электростатическую систему и попадающая либо на бумагу, либо в специальный сборник

При втором способе (ждущем) капсулы с красящим веществом выдают струю чернил лишь во время формирования необходимого символа

Рис. 7.6. Принцип действия чернильно-струйного печатающего устройства:

1 - валик перемещения бумаги; 2 - бумага; 3 - отклоняющие пластины; 4 - фокусирующий электрод; 5 - блок управления; 6 - сопло; 7 - пьезоэлектрический кристалл; в - ультразвуковой генератор; 9 - насос; 10 - резервуар для чернил; сборник отработанных чернил; 12 - сформированный символ

Рис. 7.7. Цветное чернильно-струйное печатающее устройство:

1 - кассета с тремя видами чернил; 2 - резервуар для остатков чернил;
3 - приемник чернил; 4 - игольчатые регуляторы; 5 - отделитель пузырьков;
б - шланговый насос для чернил; 7 - возврат отходов чернил; 8 - блок выключателя очистки; 9 - центральный процессор; 10 - привод управления чернильно-струйным механизмом; 11 - вторичный резервуар; 12 - переходной резервуар;
13 - блок управления приводом; 14 - двигатель грязесьемника;
15 - защитная крышка;16 - пульсирующая струйная головка

Ждущие чернильно-струйные печатающие устройства более просты по конструкции (рис. 7.7), чем непрерывно-поточные, расходуют меньше чернил и, следовательно, дешевле. Однако производительность их ниже, чем непрерывно-поточных. Путем увеличения количества сопел в печатающей головке и применения чернил разных цветов чернильно-струйные печатающие устройства обеспечивают возможность получения за счет комбинации основных цветов цветных изображений.

Главными факторами, сдерживающими широкое распространение чернильно-струйных печатающих устройств в ПЭВМ, являются:

конструктивная и технологическая сложность; необходимость применения специальных чернил; необходимость использования специальных сортов бумаги, обеспечивающих поглощение, приемлемое для заданного типа чернил; низкая надежность печатающей головки (возможность засорения сопел и капилляров, засыхание чернил); высокая стоимость и т. д.

Термопечатающие устройства относятся к низкоскоростным печатающим устройствам (при последовательном формировании символа до 30 знак/с) и поэтому не рассчитаны на использование в системах с большим объемом печати. Они компактны, отличаются низким уровнем шума, обеспечивают удовлетворительное качество печати, имеют относительно простую конструкцию и низкую стоимость.

Для термопечати необходима специальная термочувствительная бумага, изменяющая цвет под воздействием тепла, выделяемого при нагреве. Регистрирующим органом в термопечатающих устройствах является термопечатающая головка (рис. 7.8). Основная часть - штабик (обычно стеклянный), на котором методами тонкопленочной, полупроводниковой или толстопленочной технологии сформированы матрица точечных резистивных нагревательных элементов, контактные площадки и проводники. Термопечатающая головка может в процессе работы скользить по бумаге. Символы высотой Н и длиной L формируются в виде мозаики, путем воздействия в конкретной точке теплового импульса, получаемого от точечного резисторного нагревательного элемента. Современные термопечатающие устройства при разрешающей способности до 12 точек/мм, осуществляют последовательное или построчное знакосинтезирование печатной строки, позволяют получать сухие документы, не издающие запахов, характерных для струйной печати, так как. в них не применяются жидкие токсичные красители и сухие тонеры.

В термических переводных печатающих устройствах (термовосковых) используются резиновые валики, покрытые слоем восковых чернил. Тепло, поступающее от печатающей головки, плавит воск, и отпечаток проявляется на бумаге, где он, охлаждаясь, фиксирует изображение. Эта технология дает самые сочные, многоцветные и четкие изображения.

Широкому распространению в ПЭВМ таких термопечатающих устройств препятствуют использование специальной термочувствительной бумаге (как правило, восковой), более дорогой, чем обычная, и выцветание записи под воздействием прямого солнечного света и тепла. Эти ограничения устраняются при использовании термодиффузионного способа печати, т. е. при переносе в местах нагрева состава красящей ленты на обычную бумагу (рис.7.9).

Применяется специальная четырехслойная резистивно-термальная красящая лента, состоящая из полимерной основы, алюминиевого токопроводящего слоя и легкоплавкого слоя, герметизирующего пленку чернил. Термопечатающая головка имеет микроминиатюрные электроды, через которые энергия передается на красящую ленту. Печатающий механизм прижимает красящую ленту к бумаге, с электродов через полимерную основу передаются электрические заряды на алюминиевую фольгу, где происходит местный разогрев, разрушающий легкоплавкий слой. В результате осуществляется точечный перенос чернил на бумагу. Могут быть использованы и многоцветные красящие ленты. Уровень шума значительно ниже, чем у матричных печатающих устройств, и выше качество отпечатков. Недостатком подобных устройств является быстрый износ красящей ленты.

Лазерные печатающие устройства- более серьезная альтернатива традиционным ударным устройствам печати. Современным лазерным печатающим устройствам ПЭВМ свойственны отличное качество печати, высокая разрешающая способность. при выводе графической информации (24 точек/мм и более), высокая производительность (до 14 стр/мин и более), небольшие размеры, надежность. Принцип действия лазерных печатающих устройств схож с принципом действия электростатических копировальных устройств (рис. 7.10).

Рис. 7.10. Принцип работы лазерного печатающего устройства:

1 - твердотельный лазер; 2 - многогранный отражатель (зеркало);

3 - светочувствительный барабан; 4 - аппарат дня термического закрепления

тонера; 5 - приемно-комплектующее устройство; 6 - кассета с тонером;

7 - накопитель бумаги

Центральным элементом системы лазерного печатающего устройства является вращающийся барабан, покрытый светочувствительным полупроводниковым слоем толщиной несколько десятков микрометров. Полупроводниковый (селен и его сплавы в аморфном виде) слой в темноте является хорошим изолятором, поэтому поверхность барабана можно зарядить, подобно конденсатору, лучом высоковольтных ионизаторов, расположенных вблизи барабана. При освещении конкретной точки на поверхности барабана, заряженного электрическим зарядом, полупроводниковый слой становится проводящим только в этой точке и в ней происходит разряд. Данные, поступающие от ПЭВМ и содержащие информацию (графическую или текстовую), преобразуются в печатающем устройстве с помощью лазерно-оптической сканирующей системы в сигналы, модулирующие лазерный луч. При облучении точки поверхности барабана лазерным лучом переменной интенсивности остаточный заряд Оказывается пропорциональным изменению интенсивности лазерного луча. Таким образом, на поверхности барабана создается невидимое электростатическое изображение строки или страницы информации определенного формата. На следующем этапе изображение проявляется с помощью электростатически заряженной пылеобразной тонирующей краски из пластмассовых частиц диаметром порядка нескольких микрометров. Краска прилипает к поверхности барабана только там, где имеется статический заряд. Там, где поверхность была облучена лучом лазера, краска не прилипает. Проявленный сухой пылеобразной краской рисунок при вращении барабана прикасается к бумаге в точке приема, и под воздействием электростатического поля на поверхности бумаги формируется требуемый рисунок, который фиксируется путем расплавления краски специальными лампами и скрепления ее с бумагой.

Различают построчные и постраничные лазерные печатающие устройства. Постраничные лазерные печатающие устройства требуют для хранения изображения память достаточно большой емкости (до нескольких мегабайт). Ряд зарубежных фирм разработали модели лазерных печатающих устройств, имеющие расширенные функциональные возможности: растровую дигитализацию копируемою документа с записью в дисковый архив, прямое копирование документов,. печать выводимой из ПЭВМ информации с одновременным частичным копированием, т. е. можно подготавливать смешанные печатно-графические материалы для издательской деятельности.

К недостаткам лазерных печатающих устройств относятся: высокая сложность оптической сканирующей системы, содержащей множество оптических элементов (зеркальные многогранники для отклонения пучка; коллимирующие и фокусирующие линзы; цилиндрические линзы, используемые для коррекции ошибок позиционирования пучка, и др.); необходимость частой замены тонирующего порошка; повышенное влияние высокой температуры окружающей среды и влажности; большой объем требуемой буферной памяти; необходимость наличия специального программного обеспечения; высокая стоимость. Однако наметилась определенная тенденция к снижению стоимости лазерных печатающих устройств.

Требования, предъявляемые к печатающим устройствам и их основным характеристикам. Персональный характер ПЭВМ, специфика областей их применения обусловливают ряд определенных требований к печатающим устройствам. Печатающие устройства ПЭВМ должны быть дешевы, иметь малые габариты, массу, низкую потребляемую мощность, обеспечивать низкий уровень шума при работе. Они должны также обладать развитыми функциональными возможностями, в том числе возможностями вывода текстовой и графической информации, печати разнообразных наборов знаков, многоцветной печати и быть удобными при. эксплуатации их пользователем ПЭВМ. Например, если устройство способно печатать в обоих направлениях, т. е. не только слева направо, но и наоборот, то это в значительной мере повышает скорость печати. Если, например, устройство обладает логическими возможностями, то те строки, куда ничего не нужно писать, устройство способно просто «перескочить». Важны способ прогона бумаги, возможность подключения устройства автоматической подачи листа и укладки листов, легкосьемиость кассет с красящей лентой и т. д. Потребительское качество печатающих устройств определяется совокупностью и взаимосвязью их технических характеристик и зависит от назначения ПЭВМ. Поэтому не все типы печатающих устройств, применяемых в системах обработки данных, в больших или "портативных ЭВМ, оказываются пригодными для использования в составе профессиональных ПЭВМ.

Для пользователя профессиональной ПЭВМ важны следующие характеристики печатающих устройств: скорость, качество и цветность алфавитно-цифровой и графической печати; формат и качество бумаги и красящих лент, а также их доступность; простота (удобство) обслуживания и ремонта; программное обеспечение; методы кодирования и набор символов; вид интерфейсов и емкость памяти; уровень шума; потребляемая мощность; массогабаритные характеристики; внешнее оформление и др. Важнейшими характеристиками являются скорость и качество печати, обеспечиваемые обычно конкретным конструктивным исполнением печатающего устройства.

Скорость печати символьных (последовательных) устройств определяется количеством знаков, отпечатанных в секунду, а для параллельных (построчных и постраничных) - количеством строк или страниц, отпечатанных в минуту.

Качество печати определяется рядом параметров: числом символов, печатаемых в строке; шагом печати символов и строки, минимальной толщиной линий и допуском на нее, размерами знаков, плотностью печати, точностью и т. п., а также возможностью выделения («жирная» печать, получаемая двойной печатью знака или небольшим смещением контура знака), надстрочной и подстрочной печати, подчеркивания, печати графических изображений, многоцветной печати и т. п.

Набор печатаемых символов определяет возможности печати разнообразных текстовых и графических документов. В современных печатающих устройствах, кроме основного шрифта, как правило, имеется возможность программной генерации дополнительных символов. Некоторые печатающие устройства используют также другой вариант расширения библиотеки шрифтов. Точечные множества, необходимые для формирования альтернативных шрифтов, хранятся в микросхемах ПЗУ, содержащихся внутри специальных шрифтовых кассет. В процессе работы пользователь может изменять не только вид шрифта, но и размеры печатных символов, что особенно важно при распечатке таблиц.

Управление печатающими устройствами в основном осуществляется с помощью команд и кодов, стандартизованных фирмами Epson и IBM. Значительная часть наиболее распространенных команд для принтеров, например «возврат каретки», «табуляция» и др., а также символов, воспринимаемых принтером как коды, заимствована из набора символов кода ASCII. Управляющие последовательности начинаются специальным символом, име­ющим аббревиатуру ESC и значение в коде ASCII - 27.

Носители информации – материал, который предназначен для записи, хранения и последующего воспроизведения информации.

Носитель информации - строго определённая часть конкретной информационной системы, служащая для промежуточного хранения или передачи информации.

Носитель информации – это физическая среда, в которой она фиксируется.

В роли носителя могут выступать бумага, фотопленка, клетки мозга, перфокарты, перфоленты, магнитные ленты и диски или ячейки памяти компьютера. Современная техника предлагает все новые и новые разновидности носителей информации. Для кодирования информации в них используются электрические, магнитные и оптические свойства материалов. Разрабатываются носители, в которых информация фиксируется даже на уровне отдельных молекул.

Все машинные носители делятся на:

1. Перфорационные – имеют бумажную основу, информация заносится в виде пробивок в соответствующей строке и столбце. Объем информации – 800 бит или 100 Кб.

2. Магнитные носители – в качестве них используются гибкие магнитные диски и кассетные магнитные ленты.

3. (компакт-диски) – это металлизированный пластиковый компакт-диск, диаметром 120 мм и толщиной 1,2 мм. На одной из его сторон нанесен светоотражающий алюминиевый слой, который покрыт защитным лаком для предотвращения повреждений. Запись и считывание информации производится лазерным лучом на дорожке, идущей по спирали от центра.

Оптические носители информации – (компакт диски) это металлизированный пластмассовый диск, диаметром 120 мм. И толщиной 1,2мм. На одной из его сторон нанесен светоотражающий алюминиевый слой, который покрыт защитным лаком для предотвращения повреждений. Запись и считывание информации производится лазерным лучом на дорожке, идущей по спирали от центра.

Виды оптических дисков:

1. CD-ROM (Compact Disk Read Only Memory) – компакт-диск, без возможности записи информации.

2. CD-R (Compact Disk Recordable) – компакт-диск с возможностью однократной записи информации.

3. CD-RW (Compact Disk Rewritable) – компакт-диск с возможностью многократной записи информации.

4. DVD (Digital Versatile Disk) – цифровой многослойный диск для записи больших объемов информации (до 18 Гб).

ДОСТОИНСТВА: Надежность. Возможность записи больших объемов информации. Неизнашиваемость.

Компакт-диск (Compact Disk, CD) – это диск диаметром 120 мм (4,75 дюйма) или 80 мм (3,1 дюйма) и толщиной 1,2 мм. Глубина штриха равна 0,12 мкм, ширина – 0,6 мкм. Штрихи расположены по спирали, от центра к периферии. Длина штриха – 0,9–3,3 мкм, расстояние между дорожками – 1,6 мкм. Компакт-диски состоят из трех-шести слоев. Стандартный пятидюймовый диск может содержать 650–700 Мбайт информации, 74–80 минут высококачественного стереозвука с частотой дискретизации 44,1 кГц и глубиной оцифровки 16 бит или огромное количество звука в формате MP3. На трехдюймовые диски помещается около 180 Мбайт информации. Иногда встречаются диски, называемые «визитной карточкой» (business card). По внешнему виду и размеру они напоминают визитную карточку, а фактически являются трехдюймовыми дисками, обрезанными с двух сторон. На такой компакт-диск записывается от 10 до 80 Мбайт.

В конце 1970х компании Sony и Philips начали совместную разработку единого стандарта оптических носителей информации. Philips создала лазерный проигрыватель, а Sony разработала технологию записи на оптических носителях информации. По предложению корпорации Sony размер диска был равен 12см, т.к. данный объем позволял записать целиком Девятую симфонию Бетховена. В 1982 в документе, названном Red Book (Красная книга), был опубликован стандарт обработки, записи и хранения информации на лазерных дисках, а также физические параметры диска, т.е.: 1. Физический размер диска. 2. Структура диска и организация данных. 2. Запись данных единым потоком от центра к периферии. 3. Чтение данных с постоянной линейной скоростью (Constant Linear Velocity, CLV).

Все данные на диске разделены на фреймы (frames). Каждый фрейм состоит из 192 бит для музыки, 388 бит для данных модуляции и коррекции ошибок и одного контрольного бита. 98 фреймов составляют один сектор (sector). Секторы объединяются в дорожку (track). На диске может быть записано максимум 99 дорожек.

Во время записи и считывания информации при перемещении луча лазера от центра к периферии скорость вращения диска ↓. Это необходимо для обеспечения возможности считывать и записывать один и тот же объем информации за одно и то же время. Поэтому без применения технологии CLV при воспроизведении, например, музыкальных произведений, происходило бы изменение скорости исполнения.

Из-за относительно небольшого размера лазерных дисков по сравнению с виниловыми пластинками их стали называть компакт-дисками, или сокращенно CD (Compact Disk). Первые компакт-диски предназначались для записи и воспроизведения музыки и позволяли хранить до 74 минут высококачественного стереозвука. Стандарт таких дисков был назван CD-DA (Compact Disk Digital Audio – компакт-диск цифрового аудио).

С развитием компьютерной индустрии появилась потребность в технологии, позволяющей хранить на компакт-дисках не только цифровой звук, но и различные данные. Компьютерные программы не могли поместиться на дискетах, а объемы пользовательских файлов становились все больше и больше.

В 1984 был опубликован стандарт, названный Yellow Book (Желтая книга). Компании Sony и Philips реорганизовали структуру компакт-дисков и стали применять новые коды коррекции ошибок – EDC (Error Detection and Correction) и ECC (Error Correction Code). Основной единицей размещения данных стал сектор. Один сектор содержит: 12 байт для синхронизации, 4 байта для заголовков, 2048 байт для данных пользователя и 288 байт для коррекции ошибок. Для считывания компьютерных данных была разработана технология CAV (Constant Angular Velocity – постоянная угловая скорость). Технология CAV позволяет считывать информацию с диска быстрее, чем технология CLV, так как при перемещении луча лазера от центра к периферии поток данных увеличивается. Современные приводы компакт-дисков поддерживают обе технологии. Компьютерные лазерные диски были названы CD-ROM – Compact Disk ReadOnly Memory (дословно – «память только для чтения на компакт-дисках»). В конце 1990-х привод компакт-дисков стал стандартным компонентом любого компьютера и подавляющее большинство программ стали распространяться на компакт-дисках.

Потребительский рынок стремительно расширялся, объемы производства возрастали, и крупнейшие производители занялись разработкой технологии, позволяющей пользователю самостоятельно записывать любую информацию на компакт-диск. В 1988 году компанией Tajyo Yuden был выпущен первый в мире CD-R (Compact Disk Recordable – записываемый компакт-диск). Самой большой трудностью, с которой столкнулись разработчики записывающих приводов компакт-дисков, – это поиск материалов, имеющих высокую отражающую способность. Компания Tajyo Yuden с успехом справилась с поставленной задачей. Сплав золота и цианина, который они использовали для производства таких приводов, обладал отражающей способностью свыше 70 %. Этой же компанией был разработан метод нанесения активного органического слоя на поверхность диска, а также технология разделения диска на дорожки.

Диски DVD, DVD-R, DVD-RW, CD, CD-R, и CD-RW производятся различными фирмами: AMD, Amedia, Digitex, HP, Imation, MBI, Memorex, Philips, Smartbuy, Sony, TDK, Verbatim.

Строение DVD.

В декабре 1995 года 10 компаний, объединившихся в союз DVD Consortium, официально объявили о создании единого унифицированного стандарта – DVD. Аббревиатура DVD сначала расшифровывалась как Digital Video Disc (Цифровой видеодиск), но впоследствии ее значение было изменено на Digital Versatile Disc (Цифровой двухсторонний диск). Диск был полностью совместим со стандартами Red Book (Красная книга) и Yellow Book (Желтая книга). DVD внешне идентичен CD, но позволяет записывать информацию, большую по объему в 24 раза, то есть до 17 Гбайт. Это стало возможным благодаря изменению физических характеристик диска и применению новых технологий. Расстояние между дорожками уменьшилось до 0,74 мкм, а геометрические размеры пит – до 0,4 мкм для однослойного диска и 0,44 мкм для двухслойного диска. Увеличилась область данных, уменьшились физические размеры секторов. Нашел применение более эффективный код исправления ошибок – RSPC (Reed Solomon Product Code), стала возможной более эффективная битовая модуляция. Технология DVD предоставляет огромное количество форматов и четыре типа конструктивного исполнения двух размеров. Диск такого стандарта может быть как односторонним, так и двухсторонним. На каждой стороне может быть один или два рабочих слоя.

Запись однослойных DVD аналогична записи CD, а вот запись двухслойных дисков существенно отличается от описанного ранее процесса.

Двухслойные диски типов DVD-2 и DVD-9 имеют два рабочих слоя для записи информации. Эти слои разделяются с помощью специального полупрозрачного материала. Для выполнения своей функции такой материал должен обладать взаимоисключающими свойствами: хорошо отражать лазерный луч в процессе считывания наружного слоя и одновременно быть максимально прозрачным при считывании внутреннего слоя. По заказу корпораций Philips и Sony компания 3M создала материал, удовлетворяющий таким требованиям: обладающий коэффициентом отражения 40 % и необходимой прозрачностью. DVD имеют толщину 0,6 мм. Для физической совместимости с CD на DVD дополнительно приклеивалась поликарбонатная подложка толщиной 0,6 мм.

Спецификация компакт-дисков не предусматривает никакого механизма защиты от копирования - диски можно свободно размножать и воспроизводить. Однако начиная с 2002 года, различные западные звукозаписывающие компании начали предпринимать попытки создать компакт-диски, защищённые от копирования. Суть почти всех методов сводится к намеренному внесению ошибок в данные, записываемые на диск, так, чтобы на бытовом CD-плеере или музыкальном центре диск воспроизводился, а на компьютере - нет. В итоге получается игра в кошки-мышки: такие диски читаются далеко не на всех бытовых плеерах, а на некоторых компьютерах - читаются, выходит программное обеспечение, позволяющее копировать даже защищённые диски и т. д. Звукозаписывающая индустрия, однако, не оставляет надежд и продолжает испытывать всё новые и новые методы.

Так же существуют магнитооптические диски : FLOPTICAL = FLOPPY (дискета) + OPTICAL.

Поверхность магнитооптического диска покрыта специальным материалом, свойства которого меняются под воздействием температуры и магнитных полей. Все эти диски отличаются друг от друга диаметром и количеством работающих поверхностей. Объем информации – до 10 Гб.

Брэгга - Вульфа условие (по имени английского ученого Уильяма Лоренса Брэгга и российского ученого Георгия Викторовича Вульфа, определивших в 1913 г. независимо друг от друга данное условие) - устанавливает направление интерференционных максимумов лучей, рассеянных кристаллом (например, в акустооптическом модуляторе) при их отклонении от системы параллельных кристаллографических плоскостей (типа дифракционной решетки). Это направление определяется углом (брэгговским углом) между отражающей плоскостью и отраженным лучом. Формулировка условия: произведение удвоенного расстояние между кристаллографическими плоскостями на синус брэгговского угла равно длине волны излучения, помноженной на целое число m (m - порядок отражения) .

Тест-объект, предназначенный для определения качества изображения при исследовании оптических систем (объективов), фотоматериалов, печатных оттисков и печатных форм. Обычно мира представляет собой пластинку из прозрачного или непрозрачного материала, на которую нанесен стандартный рисунок. Часто элементами такого рисунка служат чередующиеся с заданной частотой темные штрихи на светлом фоне .

Мнемосхема, мнемоническая схема (от греч. mneme - память) - условное изображение промышленной установки, ее фрагментов и т.п., выполненное с помощью символов и индикаторов в виде схемы на пульте управления .

Многоэлементный фотоприемник - предназначен для преобразования распределенного по поверхности оптического сигнала (изображения [см. ]) в электрические сигналы. Многоэлементные фотоприемники выполняют: в виде линейки фотоприемников (строчных), в которой фоточувствительные элементы расположены на одной линии с малыми и, как правило, равными расстояниями между элементами; в виде светочувствительных матриц, в которых фоточувствительные элементы расположены в местах «пересечения» ортогональных токопроводящих полосок, расстояние между которыми чрезвычайно мало. В качестве фоточувствительных элементов матрицы используются фотослои, выполняющие функции: фоторезисторов; фотодиодов; фототранзисторов; полевых фототранзисторов; фотоприборов с зарядовой связью (ПЗС) .

(от лат. modulatio - мерность, размеренность) - изменение во времени по заданному закону параметров, характеризующих какой-либо стационарный физический процесс. Например, модуляция интенсивности электронного луча в кинескопе в соответствии с подаваемыми на управляющий электрод (модулятор) видеосигналами позволяет воспроизводить на экране передаваемое телевизионное изображение. Изменяемый в процессе модуляции параметр (амплитуда, частота, фаза) определяет название модуляции (соответственно амплитудная, частотная, фазовая).

Изменение во времени по заданному закону одной или нескольких характеристик оптического излучения (амплитуды, частоты, фазы, поляризации). Осуществляется с использованием модуляторов света. Модуляция света, при которой преобразование оптического излучения происходит в процессе его формирования непосредственно в источнике этого излучения, называется внутренней модуляцией света. При внешней модуляции света параметры излучения изменяются после его выхода из источника.

(от греч. optike - наука о зрительных восприятиях) - раздел физики, в котором исследуются процессы излучения света, его распространения в различных средах и взаимодействия света с веществом .

Оптическая активность - свойство некоторых веществ вызывать вращение плоскости поляризации проходящего через них плоскополяризованного света. Оптически активные вещества бывают двух типов. У веществ первого типа (сахар, камфора, винная кислота) оптическая активность зависит от агрегатного состояния и обусловлена несимметричным строением молекул. Вещества второго типа (кварц, киноварь) оптически активны только в кристаллическом состоянии, что обусловлено асимметрией сил, связывающих молекулы и ионы в кристаллическую решетку. Искусственная (наведенная) оптическая активность возникает в магнитном поле ( эффект Фарадея).

Оптическая плотность - мера непрозрачности вещества, равная десятичному логарифму отношения потока излучения, падающего на слой вещества, к потоку прошедшего через вещество излучения, ослабленного в результате поглощения и рассеяния (оптическая плотность пропускания). По аналогии оптической плотностью отражения называется десятичный логарифм отношения падающего на объект светового потока к отраженному. Единицей оптической плотности является бел.

Электромагнитные колебания с длиной волны от 1 мм до 1 нм.

Запоминающее устройство, в котором по крайней мере один из видов обращения к информации (запись, считывание или стирание) осуществляется с использованием оптического излучения.

Электронный прибор, включающий излучатель и фотоприемник, однонаправленно (от излучателя к приемнику) взаимодействующие друг с другом через оптическую среду.

Раздел электроники, охватывающий использование эффектов взаимодействия электромагнитных волн оптического диапазона (ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областей спектра частот электромагнитных излучений) с электронами в веществах (главным образом в твердых телах) и методы создания оптоэлектронных приборов и устройств, использующих эти эффекты для генерации, передачи, хранения, обработки и отображения информации.

Оптоэлектронный прибор - прибор, использующий для своей работы электромагнитное излучение оптического диапазона. Формами использования могут быть генерация, детектирование, преобразование, передача. Практически этим термином обобщаются приборы, содержащие излучатели и приемники, взаимодействующие друг с другом.

Оптоэлектронный прибор любого произвольного вида с внутренними оптическими связями. В состав единого прибора вместе с оптопарой [см.] или несколькими оптопарами могут входить еще и дополнительные микроэлектронные или оптические элементы. Конструктивно и функционально такие приборы существенно отличаются от элементарной оптопары.

(от греч. plasma, букв. - вылепленное, оформленное) - частично или полностью ионизированный газ, в котором плотности положительных и отрицательных зарядов практически одинаковы - выполняется условие квазинейтральности. Плазма - наиболее распространенное состояние вещества во Вселенной: Солнце, горячие звезды, межзвездная среда, звездные атмосферы и галактические туманности состоят в основном из плазмы. В лабораторных условиях плазму получают обычно с помощью электрического поля в газовых разрядах.

Отношение скорости света в вакууме к скорости света в среде (абсолютный показатель преломления). Относительный показатель преломления двух сред - отношение скорости света в среде, из которой свет падает на границу раздела, к скорости света во второй среде. Показатель преломления равен отношению синуса угла падения лучей к синусу угла преломления (см. ). Зависит от длины волны света и свойств среды.

Поккельса эффект - (по имени немецкого физика Ф. Поккельса ) - линейный электрооптический эффект: появление или изменение двойного лучепреломления в пьезоэлектрике под действием электрического поля, пропорционального напряженности этого поля. Открыт в 1894 г. Используется в устройствах управления когерентным оптическим излучением (в затворах, модуляторах и др.). Модуляторы света, работающие на основе эффекта Поккельса, характеризуются малой инерционностью (частота модуляции достигает 10 терагерц) и относительно невысокими искажениями.

(электромагнитных волн) - происходит при их наклонном падении на границу раздела двух сред, когда излучение проходит из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления, а угол падения превышает предельный, определяемый соотношением: синус предельного угла равен отношению меньшего показателя преломления к большему.

Диапазон частот, в пределах которого зависимость амплитуды колебаний на выходе акустического, радиотехнического или оптического устройства от их частоты достаточно слаба, благодаря чему обеспечивается передача сигнала без существенного искажения. Ширина полосы пропускания выражается в герцах, неравномерность характеристики в пределах полосы пропускания в децибелах или относительных единицах.

Характеристика рабочего диапазона частотного спектра активного или пассивного четырехполюсника или устройства передачи. Полоса частот определяется раздельно по экспериментально снятой частотной характеристике как разность между верхней и нижней граничными частотами: В = fв - fн.

Упорядоченность в ориентации векторов напряженностей электрического Е и магнитного Н полей световой волны в плоскости, перпендикулярной световому лучу. Различают линейную поляризацию света, когда Е сохраняет постоянное направление плоскости поляризации (плоскостью поляризации называется плоскость, в которой лежат Е и световой луч), эллиптическую поляризацию света, при которой конец вектора Е описывает эллипс в плоскости, перпендикулярной лучу, и круговую (частный случай эллиптической) поляризацию света (конец вектора Е описывает окружность).

Поток излучения (световой поток) - энергия излучения, переносимая потоком квантов в единицу времени (в световой системе измеряется в люменах, в энергетической - в ваттах).

Изменение направления распространения света при его прохождении через границу раздела двух прозрачных сред.

Пьезо... (от греч. piezo - давлю, сжимаю) - часть сложных слов, обозначающая воздействие давлением.

Диэлектрический кристалл с выраженными пьезоэлектрическими свойствами. Пьезокристаллы - оксиды и соли, как правило, содержащие примеси, - достаточно широко распространены в природе (кварц, турмалин и др.), многие важные в практическом отношению пьезокристаллы синтезируются в лабораторных условиях или промышленными методами (сегнетова соль, пьезокерамика, ниобат лития и др.). В электронике наиболее широко используются пьезокристаллы кварца (для стабилизации частоты генераторов) и пьезокристалл ниобата лития - для акустооптических преобразований.

Пьезоэлектрический эффект - явление поляризации диэлектрика под действием механических напряжений (прямой пьезоэффект) и возникновение в диэлектрике механических деформаций (механических напряжений) под действием электрического поля (обратный пьезоффект). Впервые исследован в 1880 г. французским физиком Пьером Кюри на кристаллах сегнетовой соли. Необходимым условием существования пьезоэффекта является отсутствие в структуре диэлектрика центра симметрии .

Способность различать мелкие детали отображаемого, передаваемого или преобразуемого изображения. Обычно в качестве количественной характеристики разрешающей способности выбирают частотно-контрастную характеристику, связывающую пространственную частоту (например, число темных и светлых элементов на строке растра) с глубиной модуляции яркости изображения или выходного электрического сигнала. В паспортных данных полиграфических устройств разрешающая способность выражается числом элементов изображения (точек, пикселов) на единицу длины (сантиметр, дюйм). Например, 300 ppi означает разрешающую способность в 300 пикселов на дюйм (около 118 элементов изображения на сантиметр, что ориентировочно соответствует нормальной разрешающей способности человеческого глаза).

Определяется минимальным углом наблюдения, при котором две черные тонкие параллельно и близко лежащие линии на белом фоне различаются раздельно. Острота зрения равна единице, если этот угол равен одной угловой минуте.

Устройство (в лазерах), обеспечивающее многократное прохождение индуцированных фотонов излучения через активное вещество и формирование направленного луча. Резонатор получают за счет использования отражающих поверхностей [см. также Фабри - Перо резонатор ], расположение которых относительно активного вещества обеспечивает многократное прохождение луча между отражателями (не менее 20-100 раз).

Видимое человеческим глазом электромагнитное излучение с длинами волн от 380 до 780 нм, являющееся частью диапазона оптического излучения.

Система единиц, описывающая параметры оптического излучения видимого диапазона. Исторически первая и длительное время классическая. После установления тождественности света и электромагнитного излучения дополнилась энергетической системой, которая более универсальна, так как точнее выражает понятие параметров не только видимого, но всего оптического диапазона, включающего инфракрасную и ультрафиолетовую области. В силу интенсивного развития техники в этих областях в настоящее время световая система выступает как частная, дополнительная, в большей мере традиционная.

Световой поток - величина, равная произведению силы света точечного источника на телесный угол. Единицей светового потока является люмен [лм].

Сила излучения (сила света) - пространственная плотность потока излучения, определяемая отношением потока излучения точечного источника к телесному углу, в пределах которого заключен и равномерно распределен этот поток (в световой системе измеряется в канделах, в энергетической - в ваттах на стерадиан).

[англ. scanner] - устройство ввода изображения в память компьютера .

[англ. scanning] - процесс считывания с оригинала информации об изображении с помощью сканера и ввода ее в компьютер .

(от слов скани[рование] и [транзи]стор) - представляет собой полупроводниковый преобразователь пространственного распределения светового потока в адекватную ему последовательность электрических сигналов (видеосигнал). Сканистор считается твердотельным аналогом передающего электронно-лучевого прибора, основанным на внутреннем фотоэффекте. Преобразующим светочувствительным элементом сканистора является транзисторная структура р-n-р- или n-р-n-типа.

Скорость распространения электромагнитных волн. В вакууме скорость света с = 299792458 м/с. Это предельная скорость распространения любых физических воздействий. В среде скорость света зависит от его длины волны.

Солнечный фотопреобразователь - полупроводниковый фотодиод, оптимизированный для прямого преобразования излучения Солнца в электрическую энергию. Используются также термины «солнечные элементы», «солнечные батареи». Солнечные элементы работают только в фотогенераторном режиме, функционально выступая в качестве электрических батарей или других подобных источников питания .

(от лат. spectrum - представление, образ) - совокупность всех значений какой-либо физической величины, характеризующей систему или процесс. Чаще всего пользуются понятиями частотного спектра колебаний.

Телесный угол, который вырезает на поверхности сферы площадку, равную квадрату радиуса этой сферы.

Столетова закон - первый закон внешнего фотоэффекта: число электронов, освобожденных светом за 1 с (или ток насыщения), прямо пропорционально световому потоку при неизменном его спектральном составе. Выражается зависимостью I = SФ, где I - ток [A], Ф - световой поток [лм], S - чувствительность фотоприемника [А/лм]. Открыт в 1888 г. А.Г. Столетовым.

Прибор для оптического (визуального) наблюдения периодически повторяющегося (мелькающего) изображения. Используется также для измерения числа оборотов. Различают стробоскоп с диафрагмой и стробоскоп со световыми вспышками.

Тальбота закон (по имени английского ученого Тальбота Уильяма Генри Фокса ) - кажущаяся яркость мерцающего источника света равна средней за период наблюдения (например, секунду) яркости.

I. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ БЮДЖЕТНОЙ ПОЛИТИКИ В 2010 ГОДУ И В НАЧАЛЕ 2011 ГОДА

I.2. Стадия создания и основные сведения о проектировании

Общие правила хранения, сбережения и транспортирования

артиллерийских приборов.

Преподаватель, используя литературу и учебные пособия, доводит под запись основные характеристики оптических приборов.

Оптическими приборами называются такие приборы, в которых применяются линзы, призмы, зеркала и др. оптические детали. Линзой называется ограниченное двумя поверхностями оптическое стекло. Призмой называется прозрачное твердое тело с плоскими полированными гранями. В оптических приборах призмы преломляют или отражают световые лучи.

Основными частями всякого оптического прибора являются объектив и окуляр. (далее под запись, поясняя характеристики по плакатам, стендам ):

Объективом называется система оптических стекол прибора, обращенная в сторону рассматриваемого предмета.

Окуляром называется система оптических стекол прибора, обращенная к глазу наблюдателя.

К основным характеристикам оптических приборов относятся:

Увеличение – основное свойство оптических приборов – отношение величины изображения предмета, видимого в прибор, к величине изображения того же предмета при наблюдении его невооруженным глазом, характеризуется кратностью и обозначается цифрой (числом) со значком ´ (4 х, 6 х и т.д.).

Поле зрения – часть пространства, видимого в прибор, характеризуется углом, под которым видны в приборе две диаметрально противоположные крайние точки поля зрения (чем больше увеличение, тем меньше поле зрения).

Входной зрачок – наименьшее отверстие в объективе прибора, ограничивающее поступление световых лучей в прибор, как правило входным зрачком является оправа объектива, измеряется в мм и обозначается на приборах (Б-6´30, где 30 – диаметр входного зрачка).

Выходной зрачок – изображение входного зрачка, даваемое всей оптической системой прибора и получаемое в плоскости наименьшего поперечного сечения пучка лучей, выходящих из окуляра прибора, измеряется в мм .

Удаление выходного зрачка – расстояние от последней линзы окуляра до плоскости выходного зрачка, измеряется в мм .

Светосила прибора характеризует освещенность изображения предмета на сетчатке глаза при наблюдении в прибор, принимается условная величина равная квадрату диаметра выходного зрачка.

Перископичность – конструктивная особенность прибора, позволяющая наблюдать из-за укрытия, характеризуется расстоянием по вертикали между центром входного отверстия и оптической осью окуляра.

Преподаватель, используя стенд «Общие правила эксплуатации артиллерийских оптических приборов», доводит под запись общие правила хранения, сбережения и транспортирования артиллерийских оптических приборов.

В полевых условиях оптические приборы подвергаются всевозможным механическим и атмосферным воздействиям, что не может не влиять на точность их работы и живучесть. Неправильное хранение прибора или небрежное обращение с ним может привести к его поломке или ухудшить качество оптических деталей.

ХРАНЕНИЕ. Теодолиты, буссоли и оптические дальномеры хранят в подразделении в отдельных шкафах, оборудованных полками. Приборы должны быть уложены в футляры или укладочные ящики вместе с положенными к ним комплектами ЗИП.

Запрещается хранить приборы в одном шкафу вместе с АКБ.

Штативы и треноги при хранении устанавливают вертикально или укладывают горизонтально на нижних полках шкафов (под приборами).

СБЕРЕЖЕНИЕ. Необходимо строго соблюдать следующие основные требования по уходу за приборами и их эксплуатации:

Пользоваться прибором только в случаях необходимости;

Подготовку (установку) приборов для работы и укладку после работы производить в установленном порядке;

Во время работы не прилагать излишних усилий;

Оберегать приборы от толчков и тряски;

Целлулоидные и деревянные приборы не оставлять надолго под действием прямых солнечных лучей;

После работы прибор очищать от пыли кисточкой;

Приборы, намоченные дождем или снегом, протирать сухой ветошью;

Хранить приборы в положенной для них укладке, строго соблюдая порядок размещения;

Своевременно восстанавливать влагопоглащающий состав патронов осушки;

При внесении с мороза в отапливаемое помещение дать прибору в течении 3-4 часов постепенно принять температуру помещения;

- запрещается хранить в одном помещении с оптическими приборами кислоты, щелочи и аккумуляторы.

При расстановке приборов необходимо обеспечить устойчивость треног, чтобы исключить возможность падения приборов под действием ветра. Вблизи приборов должны находиться чехлы (футляры) для укрытия от солнца, дождя или снега.

ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ. Во время транспортирования приборов следить за правильной их укладкой в штатные чехлы и футляры, обеспечить правильное размещение в автомобиле. Приборы в необорудованных автомобилях должны быть уложены на мягкий брезент или траву (солому); они не должны ударяться друг о друга или о др. предметы во время перевозки. С одной рабочей точки на другую приборы следует переносить в чехлах, футлярах и ящиках.

Неисправности возникающие при эксплуатации в полевых условиях:

Влага на оптике, мешающая наблюдению;

Осыпка лака и вытекание смазки на оптику;

Расклейка линз, трещины на окулярных линзах; раскол призм;

Двоение изображения; перевернутая сетка; мертвый ход механизмов измерения;

Деформация и изгибы механических деталей.

Преподаватель подводит итог вопроса.