Sensores de Imagens (ART254)

Os sensores de imagem de contacto são usados em diversas aplicações modernas como por exemplo Fax e Scanners de computadores. Estes componentes se baseiam num princípio simples mas que exige precisão que é conseguida através de tecnologia moderna. Diversos fabricantes disponibilizam sensores de imagens como por exemplo a ROHM. Neste artigo damos uma breve descrição de seu princípio de funcionamento e focalizamos os tipos produzidos pela ROHM como exemplo.
A digitalização de uma imagem para envio através de uma linha telefônica ou ainda pela porta serial para gravação em disquetes ou no disco rígido de um computador é feita segundo um princípio semelhante utilizado na transmissão de imagem de televisão.
A imagem é dividida em linhas e as linhas em pontos que são então enviados um a um em sequência, conforme sugere a figura 1.



Para o caso da TV a leitura da imagem captada pela câmera é feita com um sinal que varre a tela onde esta imagem é projetada obtendo-se então o sinal que deve ser transmitido.
No caso de um fax ou ainda de uma imagem única que deve ser escaneada não precisamos ter a mesma velocidade de leitura que a de uma imagem que deve ser transmitida em tempo real. Esta possibilidade de se transmitir a imagem e portanto os seus pontos mais lentamente é que torna possível a utilização de uma tecnologia mais simples e até mais barata. Não é preciso posicionar uma câmera de TV completa sobre o documento para se fazer a digitalização de uma imagem no caso de um fax ou de um escaner de mesa ou mesmo de mão.
Como então tudo isso funciona?



O Princípio de Funcionamento
A idéia básica envolvida no processo é simples. Utilizamos uma fila de sensores ópticos e emissores que focalizam assim apenas uma linha do documento, a qual deve ser digitalizada, conforme mostra a figura 2.


O número de sensores desta fila vai corresponder justamente ao número de pontos de imagem por linha do documento que vão ser digitalizado.
Por um circuito apropriado, os sensores e os emissores são excitados em sequência, o que permite fazer a varredura.
Assim, quando o primeiro par sensor/emissor é ativado, o sinal obtido na saída vai depender da reflexão de luz do papel que estiver por baixo. Tomando como exemplo um sensor simples monocromático (branco e preto) o sinal vai depender da tonalidade do ponto de imagem que está no momento imediatamente abaixo do sensor.
Para uma definição melhor da imagem, os pontos podem ser digitalizados em diversos níveis de tonalidade. Se tivermos, por exemplo 4 bits por ponto disponíveis, podemos transmitir a tonalidade deste ponto com 16 valores diferentes ou uma definição de 16 tonalidades, entre 0000 e 1111, conforme sugere a figura 3.


Obtemos então, para cada linha da imagem digitalizada uma sequência de bits que podem variar conforme a definição e que podem ser enviados por uma linha telefônica ou pela porta serial ou ainda gravados diretamente em disquetes ou outros meios de armazenamento de dados.
Feita a leitura de uma linha da imagem, temos duas possibilidades para ler a linha seguinte.
Nos equipamentos de fax é o papel que se move deslocando-se após a leitura de cada linha o suficiente para que uma nova linha de imagem seja lida ou escaneada, conforme mostra a figura 4.


Nos escâner de mesa a imagem é fixa (folha de papel) e quem se move é o sensor, controlado por um motor de passo que avança uma linha após cada varredura, conforme mostra a figura 5.



Nos escâner "de mão" o movimento de varredura e de deslocamento que permite registrar a imagem são sincronizados pelo mesmo sistema usado pelos mouses, obtendo-se assim a digitalização da imagem com certa facilidade.

 

Sensores de Imagem
A ROHM é um dos principais fornecedores de cabeças sensoras de imagem usadas em fax e escâner.
Na figura 6 temos um exemplo de cabeça sensora colorida para escâners de alta velocidade e copiadoras pessoais.

 

Esta cabeça, que tem a designação IG3006-FA10QA opera com uma densidade de pixéis de 300 dpi.
Com uma largura de 216 mm ela possui um número total de pixéis de 2584 operando com um clock de 1 MHz. A velocidade de leitura em operação de 2,6 ms por linha.
A faixa dinâmica é de 2,04 V (max) e a tensão de alimentação é de 5 V.
Esta cabeça de leitura possui ainda amplificadores para os sensores de imagem incluídos de modo a diminuir a sensibilidade a ruídos externos. O circuito usa fonte de luz branca com filtros nos sensores de modo a aumentar a velocidade de reposta em relação aos tipos que usam fontes RGB de luz. Este recurso permite que o dispositivo seja até 6 vezes mais rápido.
A fonte de luz é um emissor de catodo frio fluorescente (CCFL) que minimiza as variações de intensidade da luz focalizada em cada ponto aumentando assim a fidelidade de reprodução.
Para uso em Fax e outros dispositivos de leituras de imagem a ROHM tem ainda as cabeças monocromáticas de leitura com as designações IA2008-MB10A, IA2010-MB10A e IA3006-MB10A com densidades de pixéis respectivamente de 210, 203 e 300 dpi.
Estes sensores têm larguras de leitura de 210, 262 e 210 mm operando todos com tensões de 5/24 volts. As velocidades de clock são de 0,5 , 0,5 e 2,0 MHz respectivamente.
Nestes sensores também os amplificadores para os sensores de imagem no próprio chip e a fonte emissora consiste em LEDs montados no mesmo substrato do chip sensor de modo a diminuir o tamanho do dispositivo.
Diversos outros tipos são disponíveis. O leitor pode acessar informações sobre estes componentes no site da ROHM na Internet em: http://www.rohm.com.jp


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