1.1. Модуляторы света электромеханического типа

Традиционно до недавнего времени для записи фотографических фонограмм переменной ширины использовались исключительно светомодулирующие устройства электромеханического типа: зеркальные гальванометры, ленточные осциллографы и т.п. В основе подобных модуляторов лежит принцип модуляции светового штриха при помощи той или иной колебательной механической системы, колебания которой осуществляются под воздействием подводимого звукового сигнала.

Н а рис. 1.3 приведена схема зеркального гальванометра петлевого типа.

В зазоре постоянного магнита 1 расположена натянутая петля 2 из проволочки с укрепленным на ней небольшим зеркальцем 3 (0,6 х 2 мм). При прохождении звукового тока по проволочке возникает вращательный момент петли, создающий угловое отклонение модуляционного зеркальца, а, следовательно, и отклонение отраженного зеркальцем светового потока.

Оптическая схема светомодулирующего устройства с зеркальным гальванометром представлена на рис. 1.4.

Вырез маски 3, имеющий определенную (традиционно М-образную) форму освещается источником света 1 и изображается линзой 4 в плоскости диафрагмы со щелью 7. Объектив 8 изображает освещенную щель в плоскости движущейся кинопленки, образуя записывающий световой штрих 9. Равномерную освещенность пишущего штриха и уменьшение световых потерь обеспечивают конденсоры 2 и 6.

Положение изображения маски относительно щели определяется поворотом зеркальца 5 гальванометра в соответствии со звуковым сигналом. При этом изображение маски колеблется в направлении перпендикулярном длинной стороне щели (рис. 1.5). Соответственно изменяется длина освещенного участка щели и ее изображения - пишущего светового штриха (для 35-мм кинопленки ширина и длина светового штриха соответственно 0,006 мм и 1,9 мм; освещенность штриха примерно 5.10⁵ –5.10⁶ лк).

Длина пишущего штриха определяет ширину фонограммы на кинопленке. Изменение длины освещенной части штриха, а, следовательно, ширины фонограммы, определило название данного типа фонограммы – фонограмма переменной ширины.

Амплитудно-частотная характеристика модулятора света электромеханического типа определяется как зависимость амплитуды А установившихся колебаний механической подвижной системы от частоты при постоянной на всех частотах амплитуде подводимого к модулятору напряжения U_f (звукового сигнала), т.е.

.

Реально амплитуда колебаний А подвижной системы (или модуляция освещенной части светового штриха) при постоянной амплитуде действующей на систему силы оказывается частотно-зависимой, поскольку от частоты зависит механическое сопротивление системы, определяемое ее параметрами (масса, упругость, трение).

где - амплитуда силы, действующей на подвижную систему (пропорциональна подводимому сигналу U_f),

- полное механическое сопротивление системы, равное:

,

где - трение в системе,

- приведенные значения массы и упругости колебательной системы.

На частоте резонанса вследствие уменьшения сопротивления механической колебательной системы (в принципе как и в любой механической колебательной системе), наблюдается резкое увеличение амплитуды колебаний подвижной системы - до +40 дБ (рис. 1.6).

При этом частота резонанса f рез обычно довольно низкая и находится в пределах рабочего диапазона частот, что и ограничивает передаваемый модулятора света частотный диапазон сигнала.

Для сглаживания (демпфирования) выброса амплитуды колебания подвижной системы на частоте резонанса используют различные системы демпфирования: масляное, электрическое, электромагнитное.

За частотой резонанса наблюдается спад частотной характеристики из-за инерционности колебательной механической системы - играет роль сопротивление массы.