Устройство для записи информации на фототермопластический носитель Советский патент 1992 года по МПК G03G15/00 

Изобретение относится к устройствам для записи информации на фототермопластический носитель (ФТПН) и предназначено для регистрации информации.

Известно устройство для записи информации на ФТПН, содержащее источник измерения, оптически связанный через преобразуемую оптическую систему с фототермопластическим слоем, расположенным через электропроводящий слой на диэлектрической подложке, за которой установлен фотоприемник в зоне регистрации оптического излучения, блок управления нагревом, электрически соединенного выходом с электропроводящим слоем, блок формирования управляющих сигналов и дифференциатор.

Недостатком известного устройства является невысокое качество записи информации.

Цель изобретения - повышение качества записи информации путем учета дифракционных свойств фототермопластического (ФТП) материала.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства; на фиг. 2 - зависимости дифракционной эффективности и скорость изменения ее от времени проявления для разных уровней интенсивности изображения; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства: а) - эпюра зависимости дифракционной эффективности от времени (1-е управлением прогрева, 1 -без управления) и выходного сигнала первого компаратора (2); б - эпюра производной дифракционной эффективности (выход дифференциатора); в - эпюра выходного сигнала пикового детектора; г - эпюра выходных сигналов разностного усиVI

ND

XI о

00

лителя (1) и второго компаратора (2); д - эпюра выходного сигнала блока нагрева.

Устройство содержит источник 1 когерентного излучения, оптическую преобразовательную систему 2, состоящую из коллиматора 3, полупрозрачного зеркала 4 отражающего зеркала 5, регистрируемого изображения 6 и проекционного объектива 7, расположенных в предметном пучке.

В фокальной плоскости проекционного обьектива 7 находится ФТПН 8, состоящий из ФТП-слоя 9 и электропроводящего слоя 10, последовательно нанесенных на диэлектрическую подложку 11. Фотоприемник 12 находится в нерабочем первом порядке дифракции опорного пучка. При этом выход фотоприемника 12 соединен с входом фильтра 13 нижних частот, выход фильтра 13 соединен с входом первого порогового элемента 14 и с входом дифференциатора 15, выход которого соединен с первым входом дифференциального усилителя 16 и с входом пикового детектора 17, выход которого через усилитель 18 соединен с вторым входом дифференциального усилителя 16, вы- ход которого соединен с входом второго порогового элемента 19. При этом выходы первого и второго пороговых элементов подключены к входам элемента И 20, выход которого соединен с входом инвертора 21, а выход инвертора соединен с вторым входом элемента И 22,вход которого соединен с блоком 23 формирования управляющих сигналов, а первый вход элемента И 21 соединен с блоком 24 управления нагревом, который электрически связан с электропроводящим слоем 10.

Устройство работает следующим образом.

Оптическая система совместно с источ- ником когерентного излучения, регистрируемым изображением и ФТПН, образует обычную схему записи голограммы Фурье.

При этом на ФТПН, поверхность которого очувствляют путем нанесения одно- родного электрического заряда с помощью коронирующего устройства, формируют интерференционную картину Е (х,у), образованную интерференцией предметного F (х,у) и опорного Е0(х,у) пучков когерентного и.злу- чения.

Потенциальный рельеф (х,у) повторяет распределение интенсивности в интерференционной картине: .

д р (х,у) | E(x,y)fx const E02(x,y) +

+ I F(x,y)I2 + E0(x,y)F 1 (x1y)exp(ixxo) + + (xiy)F(x,y)exp(-ixx0),

где ixxo - фазовые набеги, вызванные наклонным падением опорного и предметного пучков на ФТПН.

После включения проявляющего импульса неоднородный потенциальный рельеф б#(х,у) под действием выделяющегося в прозрачном электроде 10 джоулева тепла преобразуется в геометрический dr(x,y). При этом дифракция предметного и опорного когерентных световых пучков на образующейся фазовой голограмме приводит к образованию дифрагировавших световых пучков 0 и + 1-го порядка дифракций, обозначенные соответствующими цифрами и индексом Е для опорного и для предметного пучков. Распределение интенсивности излучения в пучке, дифрагировавшем в направлении фотоприемника 12, (-1-й порядок дифракции опорного пучка), пропорционально:

1д(х,У) I Ео(х,у)) Eo2(x,y)F(x,y)eixx° I2 |E02(x,y)F(x,y)(x,y)|2, т.е. распределение интенсивности опорного пучка, дифрагировавшего в нерабочей 1-й порядок, несет информацию о распределении интенсивности регистрируемого изображения(пропорциональном дифракционной эффективности регистрируемой голограммы).

Дифрагировавшее излучение lg (х.у) регистрируется фотоприемником 12, формируя электрический сигнал (t). Очевидно:

(t)/ Igtx iyWdy (t).

Проходя через фильтр 13 нижних частот, осуществляют фильтрацию сигнала Vrj (t) от высокочастотных шумов и флуктуации сигнала, вызванных собственными шумами фотоприемного устройства, квантовыми шумами и т.д. Отфильтрованный сигнал (t) дифференцируют в дифференциаторе 15, получая сигнал

Полученный сигнал, пропорциональный скорости изменения дифракционной эффективности, поступает на пиковый детектор 17. На выходе пикового детектора в промежутке времени t0-ti, соответствующем увеличению скорости роста дифракционной эффективности (участок АВ на фиг. 3, а) формируется сигнал 11ф (t).U(t), т.е. выходной сигнал пикового детектора равен входному. На интервале времени , когда скорость роста дифракционной эффективности уменьшается, выходной сигнал пикового деdnidt соответствует максимальному значению

тектора Uo(t)t-di макс U(t) макс

т.е.

скорости изменения дифракционной эффективности.

Выходной сигнал Uo(t) усиливают в усилителе 18 с коэффициентом усиления К 1, формируя второй сигнал усилителя 16 KUo (t). Одновременно на первый вход усилителя 16 поступает выходной сигнал U(t) дифференциатора 15: В усилителе 16 формируют разностный сигнал AU(t) K-UD(t)-U(t).

В элементе 19 осуществляют сравнение разностного сигнала Д U(t) с пороговым уровнем Unop 0. При этом на выходе элемента 19 нулевой уровень сигнала Uo2 появляется лишь в случае AU(t) 0, т.е. только на участке ti-tnp временной диаграммы (с учетом ).

Одновременно с выхода фильтра 13 нижних частот на элемент 14 поступает сигнал 11ц(т). В элементе 14 его сравнивают с пороговым уровнем Unop 0. При этом на выходе элемента 14 ненулевой уровень сигнала Dot будет в случае U (t)) 0. Выходные сигналы первого 14 и второго 19 элементов поступают на входы элемента И 20.

Из анализа временных диаграмм (фиг. 3) очевидно, что начиная с момента начала проявляющего импульса t0 до момента выполнения условия AU(t) 0 на выходе элемента И 20 будет отсутствовать ненулевой уровень сигнала.

После инвертирования в инверторе 21 выходной сигнал поступает на второй вход элемента И 22, на второй вход которого и интервале времени t0-tnp поступает с блока 23 сигнал Проявление.

Выход первого элемента И 22 соединен с входом блока 24 управления нагревом. Пока сигнал U(t) KUo(t), на выходе элемента 19 сигнал отсутствует, что приводит к появлению на входе элемента И 20 нулевого, а на выходе инвертора 21 - ненулевого уровня сигналов. Элемент И 22 срабатывает и на вход блока 24 управления нагревом поступает управляющий сигнал V0, разрешающий прохождение электрического тока через слой 10 и, следовательно, прогрев ФТП-слоя 9.

В момент достижения равенства сигналов U(t) и KUo(t), что соответствует уменьшению скорости роста дифракционной эффективности регистрируемой голограммы в (1/К) раз, т.е. нахождению на участке кривой (т.), близкой к максимальному значению, на выходе усилителя 16 появляется положительный уровень сигнала, который приводит к появлению ненулевого уровня сигнала на выходе элемента И 20, преобразуемого инвертором 21 в нулевой уровень сигнала на втором входе элемента И 22, Это

приводит к появлению нулевого сигнала на его выходе и к снятию управляющего сигнала с входа блока управления нагревом 24, т.е.к прекращению действия проявляющего

токового импульса и фиксации голограммы. При этом вследствие тепловой инерции диэлектрической подложки 11 процесс проявления будет продолжаться, приводя к некоторому увеличению дифракционной

0 эффективности (сплошная кривая на фиг. 2,а).

Выбор коэффициента усиления (1/К) усилителя 18 осуществляется расчетно-экс- периментальным путем для конкретного ти5 па используемого типа ФТПН. Результаты проведенного математического моделирования и экспериментальных исследований показали, что для широко распространенных ФТПН на основе ПВК, подвергнутого

0 сенсибилизации различными органическими добавками,величина К колеблется от 1,8 до 2,3.

Конкретная реализация используемых блоков и устройств не вызывает затрудне5 ний. Следует отметить, что многофункцио- нальность блока формирования управляющих сигналов 23 относится лишь к осуществлению всего процесса регистрации информации ФТПН, включающего про0 цессы его очувствления, экспонирования и собственно записи информации (проявления скрытого потенциального рельефа).

Исходя из этого, блок 23 в общем виде состоит из таймера с наборным полем, обес5 печивающего соответствующую временную диаграмму работы устройства: времени начала и конца очувствления, начала и конца экспозиции, начала и конца (априорно вы- бираемого с запасом проявления), а также

0 высоковольтного блока, обеспечивающего равномерное заряжение поверхности ФТПН-слоя (очувствления), т.е. выполняющий те же функции и состоящий из тех же узлов, что и аналогичный блок в прототипе.

5 Конструктивное исполнение элементов показано на фиг. 1, в качестве фотоприемного устройства может быть использован любой фотоприемник, работающий на внутреннем фотоэффекте (для уменьшения габаритов), в

0 частности фотодиод или фоторезистор.

Блоки 20-22 могут быть реализованы на выполняющих соответствующие логические операции микросхемах.

Блок 24 управления нагревом может

5 быть реализован на основе мощного транзисторного ключевого каскада.

Улучшение качества обеспечивается тем, что управление процессом теплового проявления позволяет достичь значения дифракционной эффективности, близкие к

максимальным. Это достигается за счет того, что прекращение прогрева происходит в момент, когда скорость изменения дифракционной эффективности уменьшается в заранее заданное число раз К (К2-3) по сравнению с максимальным значением. При этом проявление прекращают на возрастающем участке кривой r(tnp), что позволяет избежать перегрева ФТПН (см. фиг. 3).

Использование изобретения повышает качество записи информации путем учета дифракционных свойств фототермопластического материала.

Формула изобретения 1. Устройство для записи информации на фототермопластический носитель, содержащее источник оптического излучения, связанный через преобразующую оптическую систему с фототермопластическим слоем, расположенным через электропро- водящий слой на диэлектрической подложке, за которой установлен фотоприемник в зоне регистрации оптического излучения, блок управления нагревом, электрически соединенный выходом с электропроводя- щим слоем, блок формирования управляющих сигналов и дифференциатор, отличающееся тем, что, с целью повышения качества записи информации путем учета

дифракционных свойств фототермопластического материала, оно снабжено фильтром нижних частот, последовательно соединенными пиковым детектором, усилителем и дифференциальным усилителем, пороговыми элементами, элементами И и инвертором, при этом выход фотоприемника соединен с входом фильтра нижних частот, который выходом связан с входом первого порогового элемента и входом дифференциатора, соединенного выходом с другим входом дифференциального усилителя и входом пикового детектора, выход дифференциального усилителя через второй пороговый элемент соединен с первым входом первого элемента И, который выходом через инвертор подключен к первому входу второго элемента И, выход первого порогового элемента связан с вторым входом первого элемента И, а выход блока формирования управляющих сигналов подключен к в торо- му входу второго элемента И, который выходом соединен с входом блока управления нагревом.

2, Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что фотоприемник расположен в зоне дифракционной картины первого порядка, полученной дифракцией оптического излучения.

Изобретение относится к устройствам для записи информации на фототермопластический материал, предназначено для регистрации информации и позволяет повысить качество записи информации путем учета дифракционных свойств фототермопластического материала. В устройство введены фильтр нижних частот, пиковый детектор, усилитель, дифференциальный усилитель, первый и второй пороговые элементы, элементы И и инвертор. Электронная часть устройства формирует относительную величину прекращения проявления, которая служит критерием, не зависящим от характеристик используемого фототермопластического материала и позволяющим учесть динамику ее возрастания при регистрации изображенной в широком диапазоне изменения их характеристик (разброс по интенсивности, размеры и т.д.) 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

фиг.1