Голографическое устройство записи и воспроизведения электрических сигналов

.801043584 04 С 11 В,7/О 4 соз ГОСУДАРСТВЕННЫПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕН МИТЕТ СССР ИЙ И ОТНРЫТИ ЗСЕСР "ОРБИ13 " РЕТЕНИЯ ОПИСАНИЕ, И К АВТОРСКОМУ СВИД ЛЬСТВУ(21) 2734406/ 18-25 . . записи, модулятор, расположенный в (22) 01,03.79 предметном канале, и блок восстанов- (46) 07,02.88. Бюл. У 5 ления с фотоэлектрическим преобразо- (72) А.Й.Микаэлян, В.В.Корчагин, вателем, о т л и ч а ю. щ е е с я В.И.Бобринев и Э.Х.Гуланян : тем, что, с целью повьппения надежно- (53) 772.99 (088,8) сти и качества работы устройства, (56) Налимов И.П., Колобродов Г.Н, модулятор выполнен в виде линейного Применение голографии для записи те-, многоканального модулятора света, а левизионной информации на дисках. Фотоэлектрический преобразователь Зарубежная радиоэлектроника, 1975,в виде линейного многоэлементного У 9, с.125, фотоприемника, при этом в устройствоПатент Франции У 2137817, дополнительно введены оптическая МКИ С 11 В 7/00, опублик, 1976, многоканальная система Формированиясигнальных пучков коммутатор, запо- (54)(57) ГОЛОГРАФИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО . минающие ячейки и блок формирования ЗАПИСИ И ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕС- считанного сигнала, причем каждый иэ Е КИХ СИГНАЛОВ, содержащее источниквыходов коммутатора подсоединен к когерентного света, делитель, распо- .,управляющему входу одной из запомина- ложенные последовательно, опорный и - ющих ячеек, которые выходами подсоепредметный каналы с оптическими эле-: динены к входам линейного многокаментами для сведения лучей на носитель: нального модулятора света.амУ МайИзобретение относится к области голографической записи информации и предназначено для записи и воспроизведения изменяющихся во времени электрических сигналов, а также для хранения записей этих сигналов и может быть использовано в телевизионной технике для создания устройств записи, хранения и воспроизведения теле- О/визионных цветных программ (сигналов), в технике звукозаписи, в геологоразведочных и других комплексах для записи данных сейсмодатчиков, в вычислительной технике в качестве 15устройств памяти большого объема итвидеИзвестно "покадровое" голографирование электрических сигналов. В устройствах покадровой записи теле визионных сигналов телевизионный электрический сигнал записывается в виде кадров на транспарантах, которые голографируются по схеме Фраунгофера. При воспроизведении информации с таких голограмм над поверхностью носителя создается неподвижное изображение в виде сетки из равноудаленных светящихся дорожек, каждая из которых образует одномерное распределе- З 0 ние амплитуд. Информация считывается фотоприемником, который .следует за дорожкой, увеличенной через микро-. скоп.Основным недостатком покадровой голографической записи электрических сигналов является сложность устройства слежения за дорожкой при считывании информации,Наиболее близким к изобретению 40 является голографическое устройство записи и воспроизведения голографических сигналов, содержащее источник когерентного света, делитель, расположенные последовательно, опорный и 45 предметный каналы с оптическими элементами для сведения лучей на носитель. записи, модулятор, расположенный в предметном канале, и блок восстановления с фотоэлектрическим преобразователем. Устройство основано на принципе поэлементной записи, при этом электрический сигнал управляет модулятором, который установлен в сигнальном луче голографического устроиства. Картина интерференции когерентных сигнального и опорного лучей,. изменяющаяся как функция электрического сигнала, регистрируется в виде голограммы на движущемся относительно этих лучей фоточувствительном носителе.При считывании информации с двй- жущегося носителя восстановленное светом изображение с помощью фотоэлектрического преобразователя оказывается представленным в виде электрического сигнала, идентичного.исходному.Недостатком такого устройства является необходимость при записи и воспроизведении в реальном масштабе времени высокочастотных электрических сигналов, например телевизионных, перемещать носитель с высокой скоростью, соответствующей максимальной частоте спектра сигнала, а также необходимость высокой стабильности скорости перемещения носителя. Кроме того, сложной является система уп- . равления оптического модулятора изза высокой частоты его переключений и высоки требования к быстродействию фотоприемного устройства.Целью изобретения является повышение надежности и качества работы устройства путем уменьшения скорости относительного движения носителя, ослабления требований к стабильности скорости движения, быстродействию модулятора и фотоприемника и его чувствительности. Это достигается тем, что в голо- . графическом устройстве записи и воспроизведения электрических сигналов,. содержащем источник излучения, делитель, расположенные последовательно, опорный и предметный каналы с оптическими элементами для сведения лучей на носитель записи, модулятор, расположенный в предметном канале, и блок восстановления с фотоэлектрическим преобразователем, модулятор выполнен в виде линейного многоканального модулятора. света, а фотоэлектрический преобразователь - в виде линейного многоэлементного фотоприемника, при этом в устройство. дополнительно введены оптическая многоканальная система формирования сигнальных пучков, коммутатор, запоминающие ячейки и блок формирования считанного сигнала, причем каждый из выходов коммутатора подсоединен к управляющему входу одной из запоминающих ячеек, которые своими выходамиподсоединены к входам линейного мно-. гоканального модулятора света.В качестве модулятора света ис-.пользуется линейный многоканальный .имеющий И каналов модулятор света идополнительно используется коммутатор и запоминающие ячейки. Коммутатор распределяет исходный. электрическийсигнал последовательно на И запомина ющих ячеек через определенные проме-,жутки. времени, равные половине периода максимальной частоты спектра электрического сигнала. Эти промежуткивремени можно назвать временем суще 15 ствования элементарных сигналов, из которых складывается исходный элек-" трический сигнал. Запоминающие ячейки сохраняют исходную величину моду-лирующего сигнала на соответствующйх 20элементах модулятора в течение времени, большего, чем интервал между переключениями коммутатора, но меньше-.го, чем общее времяпереключениявсех И каналов модулятораЭто позво ляет,увеличить время записи элементарного сигнала, уменьшить скорость и частоту переключений отдельных ка-,налив модулятора по сравнению с обычной одноканальной схемой записи электрических сигналов,1 30 При воспроизведении записи с движущегося с той же скоростью, что и при записи, носителя используется линейный многоэлементный фотоприем-: ник, имеюшйй М приемных элементов, на которые последовательно с часто-. . той переключения коммутатора при записи попадают изображения, восстанов ленные с голограммы. Они освещают каждый элемент фотоприемника в тече-" ние времени, равного времени запоминания сигнала в соответствующей запо- . минающей ячейке при записи. Так как это время больше времени существова.- ния элементарного сигнала, то, сле-, довательно, имеется дополнительное время для .накопления сигнала в фото- приемнике и есть возможность исподь- зовать фотоприемник с меньшей чувствительностью или уменьшить мощность источника света для считывания голо- граммы. Для формирования считанного электрического сигнала при воспроиз-, ведении используется блок, который осуществляет последовательный опрос . элементов фотоприемника с частотой переключения коммутатора при записи. В качестве фотопреобразователядля воспроизведения может быть использовано также устройство типа телевизионной передающей трубки, например видикон. Тогда оно заменит линейный многоэлементный фотоприемник иблбк формирования выходного сигналаи будет выполнять их функции.На фиг.1 показана схема записиэлектрических сигналов в голографическом устройстве записи и воспроизведения; на фиг.2 показан один извариантов временной диаграммы работыоптического модулятора (а. - распределение амплитуды исходного электрического сигнала; Ь - амплитуда сигнала в первом канале модулятора, с -амплитуда сигнала во втором каналемодуляторами, Й - амплитуда сигнала в-ом канале модулятора; е - амплитуда сигнала в И-ом канале модулятора)ф,на фиг 3 дана схема воспроизведенияэлектрических сигналов в голографическом устройстве записи и воспроизведения,Схема записи электрических сигналоцсостоит из источника когерентного света - лазера 1, делителя 2, канала опорного луча 3, фоточувствительного носителя записи 4, канала сигнального луча 5, зеркала 6, цилиндрических линз 7 и 8, линейного многоканального модулятора света 9, цилиндрической линзы 10, голограммной дорожки 11, коммутатора 12 и запоминающих ячеек 13.Запись осуществляется следующим. образом. Свет, излучаемый лазером 1; делится на зеркале 2 на два луча.Один из них, отраженный зеркалом 2; образует опорный луч 3, который направляется на фоточувствительный носитель 4. Другой.луч 5, прошедший через зеркало 2, является сигнальным Отразившись отзеркала 6, сигнальный луч,расширяется телескопической системой цилиндрических линз 7 и 8 и ос- вещает линейный многоканальный моду- лятор света,.а затем сводится цилтпщрической линзой 10 на поверхности носителя 4 в .месте падения опорного луча 3, Линзы 7,8,10 и модулятор 9. расположены так, что сигнальный луч 5 расширяется в одной плоскости с опор-. ным лучом 3, При перемещении носителя 4 на его фоточувствительном слое записывается голограммная дорожка 11;-1 04358 Необходимая для записи скорость перемещения носителя 4 определяется шириной (размером) засвечиваемого в момент съемки пятна на поверхности фотослоя вдоль направления движения и частотой переключений отдельного /канала модулятора, Скорость Ч перемещения тем меньше, чем меньше ширина пятна и частота переключений. Злектричес кий сигнал Р(с) подается на вход коммутатора 12, который через определенные промежутки времени; равные периоду мак-, симальной частоты спектра электрического сигнала, последовательно распределяет сигнал на И запоминающих ячеек 13. Запоминающие ячейки сохраняют исходную величину модулирующего сигнала для управления соответствующими каналами модулятора света 9 в течение 20 времени, которое может быть больше половины периода максимальной частоты сигнала, но не больше общего времени переключения всех В каналов модулятора. 25Как коммутируется сигнал в различные каналы модулятораи какова длительность управляющих сигналов в каналах модулятора света, представлено на фиг,2.30Схема воспроизведения электрических сигналов с голограммы, которая состоит из считывающего луча 14, голограммной дорожки 11, носителя записи 4, восстановленных лучей 15, линейного многоэлементного фотоприем ника 16 и блока 17 формирования считанного сигнала,.показана на фиг.3.Воспроизведение осуществляется следующим образом.Считывающий лазерный луч 14 осве щает голограммную дорожку 11, расположенную на носителе 4, который перемещается вдоль дорожки со скоростью равной скорости движения носиЭ45 теля при записи, Восстановленные с .голограммы лучи 15 попадают на многоэлементный фотоприемник, имеющий Н ячеек (элементов), Считывание электрических сигналов с элементов фотоприемника осуществляется с помощью 50 4 6блока, который последовательно опрашивает все элементы .фотоприемника и формирует на выходе исходный электрический сигнал, который был записан на-носителе, Скорость или частота опроса элементов фотоприемника При этом равна частоте переключений коммутатора при записи,Время существования элементарного светового сигнала на элементе фотоприемника .равно времени, в течение которого запоминающая ячейка сохраняет управляющий сигнал на модуляторе. Временная диаграмма работы элементов фотоприемника аналогична диаграмме работы соответствующих каналов модулятора:при записи (фиг.2, Ь- е), а на выходе будет наблюдаться электрический сигнал, аналогичный показанному на фиг.2,а.Для воспроизведения вместо многоэлементного фотоприемника и блока опроса и формирования выходного сигнала можно также использовать оптоэлек- тронный преобразователь с последовательным считыванием, например видикон, в котором объединены функции многоэлементного фотоприемника и бло- ка формирования выходного сигналаПредлагаемое устройство сохраняет такие .достоинства голографического метода, как повышенная надежность и высокая плотность записи информации. Вместе с тем, предлагаемое устройство позволяет снизить скорость движения носителя при записи и воспроизведении и снизить требования к стабильности движения, что особенно важно при записи и воспроизведении высокочастотных электрических сигналов.Так, при регистрации цветных телевизионных программ на дисках стандартных размеров диаметром до 30 см скорость вращения диска может быть доведена до 78, 33 и менее об/мин, Зто позволит использовать в видеопроигры" вателях .соответствующие узлы, двигатели и электронные блоки управления существующих электрофонов нли магнитофонов1-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 оизводст Тираж 442 ВНИИПИ Государственного комитета по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раущская н ФАЗКорректор О, Кр