Анизотропные способы бессеребряной фотографии

Среди современных методов записи информации наиболее перспективными являются методы, основанные на явлении анизотропии тепловых, магнитных и оптических свойств веществ и материалов (магнитная видеозапись визуальной информации).

Ярким примером тому является магнитная видеозапись, оптическая запись визуальной, звуковой, текстовой информации.

Магнитная запись основана на явлении электромагнитной индукции и свойстве ферромагнитных материалов приобретать остаточную намагниченность в результате воздействия на них внешнего магнитного поля. В современных системах магнитной записи достигнута продольная плотность записи до 2000 бит/мм. Однако по поверхностной плотности записи информации, определяемой произведением продольной плотности записи на поперечную, магнитные ленты уступают фотографическим материалам. Если у фотоматериалов, в силу изотропности их свойств, плотность записи в продольном и поперечном направлении одинакова, то у магнитной ленты поперечная плотность записи, определяемая минимальной шириной магнитной дорожки, существенно меньше и составляет порядка 50 бит/ мм.

Следует подчеркнуть, что качественные показатели систем магнитной записи определяются совокупностью свойств аппаратуры и носителей информации, но именно последний фактор является определяющим (подробнее см. § 3 Глава 30).

Конкурирующей технологией является термомагнитная запись.

Рис. 26. Принцип термомагнитной записи

Технология термомагнитной записи (рис. 26) похожа на магнитооптическую технологию. При записи в обоих случаях используется зависимость магнитных свойств рабочего слоя от температуры. Разница между технологиями проявляется в способе чтения информации с диска. В магнитооптических приводах информация считывается лучом лазера, работающего на меньшей, чем при записи, мощности, а в термомагнитной записи информация считывается магнитной головкой также, как в магнитном диске.

Запись информации осуществляется путем нагрева участка рабочего слоя, находящегося в магнитном поле записывающей головки. Нагревание производится кратковременным воздействием лазерного луча - длительность импульса лазера меньше длительности магнитного импульса. Мощность магнитного поля должна быть такой, чтобы при отсутствии нагрева его величина была недостаточной для перемагничивания рабочего слоя. При повышении температуры участка рабочего слоя происходит существенное изменение его магнитных свойств: например, может в 3-4 раза уменьшаться коэрцитивная сила. Это приводит к тому, что нагретые участки перемагничиваются. Подобные области и представляют собой записанную информацию.

Для термомагнитной записи используются материалы с высокой коэрцитивной силой, что обеспечивает высокую стабильность записанных участков. Минимальные размеры области, соответствующей одному биту информации, определяются диаметром сфокусированного светового луча.

Перспективным направлением воспроизведения изображения является использование анизотропных свойств жидких кристаллов. В конце XIX века германский физик О. Леман (Otto Lehmann) и австрийский ботаник Ф. Рейнитцер (Friedrich Reinitzer) обратил внимание на то, что некоторые аморфные вещества отличаются весьма упорядоченной параллельной укладкой удлиненных по форме молекул. Позже по степени структурной упорядоченности им присвоили наименования жидких кристаллов. Основным рабочим элементом ЖК-матрицы являются жидкие кристаллы. Жидкокристаллическим (или мезоморфным) называется такое состояние вещества, при котором оно обладает структурными свойствами, промежуточными между свойствами твердого кристалла и жидкости. Они состоят из подвижных молекул анизотропной формы, сохраняющих определенный порядок в своем расположении друг относительно друга.

Жидкие кристаллы характеризуются оптической и диэлектической анизотропией. Оптическая анизотропия проявляется под воздействием света на жидкий кристалл. Если ориентация молекулы жидкого кристалла перпендикулярна направлению распространения плоскополяризованного света, то плоскость поляризации поворачивается таким образом, чтобы быть параллельной направлению ориентации молекул.

Диэлектрическая анизотропия проявляется под воздействием электрического поля, в результате чего происходит изменение оптической плотности (прозрачности) жидкого кристалла. Такое явление происходит ввиду переориентации осей молекул в направлении, перпендикулярном исходному состоянию (до внешнего воздействия).

Исследования в данной области проводились как отечественными (И.Г. Чистяков), так и зарубежными учеными. В конце 60-х годов ХХ века американская корпорация RCA (Radio Corporation of America) начала проводить первые серьезные исследования по использованию особенностей жидких кристаллов в целях визуализации отображаемой информации.

В 1973 г японская компания SHARP предложила буквенно-цифровую мозаичную панель LCD (Liquid Crystal Display). В 1987 году та же компания продемонстрировала цветной дисплей с малым LCD- экраном размером в несколько дюймов. В 1988 году был выпущен полноразмерный телевизор с диагональю экрана 14” (36 см).

Начало октября 2004 г. в Японии на ежегодной выставке домашней электроники «SHARP» анонсировала TFT LCD – Thin Film Transistor – тонкопленочный транзистор.

В современных жидкокристаллических мониторах слой кристаллов малой толщины располагается между двумя стеклянными пластинами. С наружной стороны на пластины нанесена тонкая электрическая сетка в виде множества горизонтальных рядов-электродов с фронтальной стороны экрана, и вертикальных рядов - позади. Вместе они образуют матричный электросветовой преобразователь. При адресном воздействии управляющего напряжения у молекул жидкого кристалла в пределах ячейки изменяются положения оптических осей и соответственно ее прозрачность. Оцифрованные последовательности управляющих импульсных сигналов вырабатываются микропроцессором. При этом ЖК-матрица не является самосветящейся, поэтому используется тыловая рассеянная светодиодная подсветка. На пути к экрану сформированные микро пучки светового излучения проходят через множество светофильтров. Последствия многократного преломления устраняются последовательной фронтальной и тыловой поляризацией. Срок службы таких мониторов составляет порядка 50 – 60 тыс. часов.