 |
Обзор основных оптических и регистрирующих сред
|
|
|
|
Принципы регистрации оптической информации и ее отображение
Устройства и системы реализующие эти принципы.
Под оптической информацией будем понимать некоторое информативное сообщение в записи считывания или отображения которого используется оптическое или оптико-электронное средство, а системами регистрации и отображения назовем системы основным предназначением которых является запись, считывание либо отображение такого информативного сообщения.
При этом во-первых сообщение не обязательно несет информацию об оптических свойствах объекта, а во-вторых система регистрации или отображения этого сообщения должна преобразововать физические параметры поля переносящего сообщение.
1. Для устройств отображения информации в поле зрения оператора основным критерием эффективности является полнота фиксации так называемых релевантных признаков (значищых)
2. Для устройств отображения автоматически систем обработки информации эффективность определяется некоторыми обобщенными характеристиками, зависящими от назначения устройств.
Устройства регистрации бывают 2-х типов:
1. –голографические;
2. –локально-информативные.
· На некотором участке или объеме регистрирующей среды записывается полностью все информативное сообщение.
· Во втором случае на участке регистрирующей среды хранится лишь один элемент информативного сообщения (в кодированном или некодированом виде)
Методы и устройства регистрации оптической информации можно разделить по следующим признакам:
Ø Тип носителя оптической информации: фотофизические (изменяющий свои физические свойства под воздействием оптического излучения), фотохимические (изменяющий свои химические свойства под воздействием оптического излучения), термооптический (под воздействием нагрева: прожигаемый термооптический, магнитооптический носитель), электрооптический, магнитооптический.
|
|
|
Ø По возможности перезаписи: перезаписываемые и однократные.
Ø По предназначению запоминающие устройства вычислительных комплексов, долговременное хранение, спецыальные.
Ø По характеру доступа: с последовательным либо произвольным доступом.
Устройство регистрации оптической информации характеризуется общими частными параметрами.
Общие определяют возможности устройства в общей информативной среде. К таким параметрам можно отнести:
· Информационная емкость устройства;
· Быстродействие устройства;
· Надежность записи, хранения и считывания;
· Стоимость, малогабаритные характеристики.
К частным параметрам устройства регистрации относятся:
· Показатели непосредственно связанные с используемыми средами и алгоритмами: физические принципы записи, хранения и считывания;
· Организация размещения информации на отдельных участках носителя;
· Характеристики регистрирующей среды.
Для отображения зарегистрируемой информации используют всевозможные средства отображения информации (СОИ).
Структура СОИ
ИИ могут быть фото-, кино-, телевизионная аппаратура, клавиатура ПК. Интерфейсы содержат линии связи, блоки согласования сигналов по уровням мощности.
УА формирует управляющие сигналы, обеспечивающие требуемый алгоритм обмена информации.
БЗУ предназначено для временного хранения информации, которое позволяет согласововать скорости передачи информации и отображать информацию без обращения к ИИ.
УУ преобразовывает коды элементов изображения, заданные алфавитом ИИ, в коды заданные алфавитом индикатора.
Индикатор непосредственно отображает оптическую информацию в поле зрения и является по сути определяющим звеном в СОИ.
|
|
|
Индикаторы можно классифицировать по различным признаками. Основные из них:
· Принцип светоотдачи (активные, пассивные);
· Физические эффекты светоотдачи и модуляции света (электромеханические и электромагнитные, стрелочные индикаторы или электромеханическое табло) накальные газоразрядные, электролюминесцентные, электрохромные, катодолюминесцентные, жидкокристаллические;
· Назначение: коллективного, группового, индивидуального использования;
· По способувоспроизведения: знакогенерирующий, знакосинтезирующий, знакомодулирующие;
· Возможность фиксации: показывающие (дисплеи), регистрирующие, комбинированные.
7.09.09.
Обзор основных оптических и регистрирующих сред
Носители оптической информации (регистрирующие среды) с оптической записью по характеру процессов, происходящих при записи можно разделить на 5 групп:
· Носители с химическим усилением;
· Носители с непосредственной регистрацией на излучение;
· Носители с преобразованием лучистой энергии в тепловую;
· Носители с регистрацией на основе магнитооптического эффекта;
· Носители на основе электрооптического эффекта.
Основные характеристики сравнения:
· Чувствительность (в том числе спектральная);
· Разрешающая способность;
· Скорость записи;
· Надежность хранения (долговременная и динамическая).
К ним относятся галогенидосеребряные фотоматериалы и фотополиммеры. Галогенидосеребряные носители представляют из себя взвесь микрокристаллов галогенидосеребра в желатиновой основе.
Регистрация информации состоит из 3-х этапов:
· Записи;
· Химическое усиление;
· Фиксации.
(!) Химическое усиление заключается в том, что один фотон записывается излучением в процессе каталитической реакции позволяет восстановить из галогенида серебра до 109 атомов серебра, таким образом данная среда обладает наибольшей чувствительностью среди прочих.
Спектральная чувствительность непосредственно галогенида ограничено длиной волны λ=0,5 мкм. Пространственное разрешение зависит от размеров микрокристаллов и толщине эмульсии и составляет 200-3000 линий/мм. Среда является нереверсивной, время регистрации составляет от единиц секунд до единиц минут.
|
|
|
(!) К группе сред с непосредственной регистрацией относится те, которые изменяют свои оптические свойства (показатель преломления, поляризацию, коэффициент отражения) под воздействием записывающего излучения.
К используемым средам относятся:
Ø Среды на фотохимическом эффекте;
Ø Среды с фазовыми превращениями из аморфного в поликристаллическое состояние.
В фотохимических средах под воздействием излучения обратима либо необратима изменение показателя поглощения:
· Фотохромные среды – испытывают обратимые фотохимические превращения молекул, сопровождающие изменение окраски;
· Фоторефрактивные среды – использование фотопревращающихся молекул, сопровождается с необратимой либо определяется изменением показателя преломления;
· Фотохромогенные среды – испытывают необратимое изменение молекул с изменением окраски;
· Фотополимерные среды – изменяют показатель преломления за счет фотополемеризации.
Так как механизмы фотохронизма связаны с изменением атомных или молекулярных связей в веществе, то их пространственная разрешающая способность определяется размерами молекул и составлением до 10 тыс.линий/мм.
Используется три вида фотохромных материалов:
· Органические;
· Неорганические;
· Фотохромные стекла.
Как правило используются органические материалы в виде пленок либо фотохромные стекла (боросиликатных тяжелых материалов с добавлением галогенов). Чувствительность органических пленок выше чем стекол и составляет десятки доли мкДж/мм. Спектральный диапазон чувствительности записывающего излучения составляет 200-400 нм. Скорость записи зависит от энергии записывающего излучения и составляет десятки доли секунды. Долговременная надежность (стабильность записи изображения при отсутствии записывающих полей) обеспечивается относительно низкой светочувствительностью. Динамическая надежность (изменения контраста при многократных перезаписях) у органичных пленок не высока (до нескольких сот циклов перезаписей, а у фотохромных стекол составляет до нескольких сот тысяч циклов).
|
|
|
Вторая подгруппа сред с непосредственной реакцией на излучение представлена халькогенидными стеклообразными (аморфными полупроводниками). Светочувствительность ХСПП на 1, 2 порядка уступает галогенидосеребряному свету, разрешающая способность немного ниже, чем у фотохромных материалов.
Достоинством этих материалов является возможность записи, считывания и стирания измерения одной длины волны, а так же высокая дифракционная эффективность (достигает 80%). Количество циклов перезаписи сопоставимо с органическими фотохромными пленками.
К третей группе регистрационных сред относятся:
· Фототермопластические материалы;
· Прожигаемые пленки.
Первые регистрационные изображения в виде геометрического рельефа (фазовые голограммы), а вторые в виде побитной или посимвольной картине.
Процесс записи фототермопластин сопровождается нагреванием и остыванием носителя, что определяет основные характеристики среды:
Ø Малая динамическая надежность (до нескольких сот циклов перезаписи);
Ø Требование к качественному формированию слоя является жестким;
Ø Прочность геометрического рельефа;
Ø Воспроизведение информации в любом оптическом диапазоне.
К достоинствам фототермопластов относится высокая чувствительность и относительное малое время записи.
Прожигаемые среды представляют из себя тонкие, как правило эластичные, пленки с высоким коэффициентом поглощения на длине волны записываемого излучения, нанесенные на прозрачные подложки. Основным недостатком является низкая чувствительность (энергия записи составляет от еденици до десятков мДж/мм2).
К достоинствам относят относительно высокая разрешающая способность, высокое отношение с/ш, высокая надежность хранения, широкий спектральный диапазон.
Магнитооптическим носителям относятся среды работающие на эффекте Фарадея (вращение плоскости поляризации в магнито-гиротропной среде при наличии прольного магнитного поля) и эффекте Керра (поворот плоскости поляризации при отражении от намагниченной среды).
В устройствах регистрации информации чаще используется эффект Керра, к его достоинству относят практически неограниченное количество циклов перезаписи, высокая чувствительность, относительно не высокая пространственная разрешающая способность порядка до 1000 линий/мм.
Электрооптические кристаллы Способны регестрировать инфо за счет того, что падающее излучение вызывает появление внутреннего электрического поля под воздействием которого перераспределяется объемный показатель преломления материала. LiNbO3(- малая светочувствительность). Достоинства таких регистрирующих сред: высокая информационная емкость, за счет высокой дифракционной эффективности и угловой селективности.
|
|
|
|
|
|
