Brevet FR2049026A1 — publié le 19710326

La présente invention porte sur un procédé nouveau d'enregistrement de signaux de nature quelconque. Ce procédé est basé sur certaines particularités des ondes de lumière cohérente, notamment en matière d'interférence. On décrira également des applications du procédé suivant l'invention, ainsi que les produits correspondants. On sait que lorsque deux ondes lumineuses monochromatiques cohérentes, issues de deux sources que l'on appellera S1 et Sa, interfèrent en un point P, supposé situé dans un plan de référence sensiblement parallèle à la ligne S1 S2, il se forme sur cette plaque des franges d'interférence, dont l'éclairement E est donné par la relation relation dans laquelle E1 désigne l'éclairement résultant en P, du fait de la première onde, E2 désigne l'éclairement résultant, toujours en P, du fait de la deuxième onde, désigne le décalage de phase, consécutif à la différence de chemin optique, en P, entre les rayons S1P et S2P ;; s'exprime par la quantité À , dans laquelle t désigne la diffbrea- ca (SP1 - SP2). On supposers constante l'intensité lumineuse de la source S1 ; celle de sera, au contraire, supposée subir des modulations, se présentant ainsi comme une fonction E2 du temps t. L'intensité E des franges d'interférence est alors également une fonction de t. On définit ensuite, d'une manière connue. la quantité ar, qu'on appelle contraste des franges" et qui est donnée par l'une des deux expressions sui Le contraste des franges est donc également une fonction du temps, toujours dans l'hypothèse précédemment définie. Au système des franges E et au contraste RS en résultant correspond, sur le plan de référence choisi, une certaine densité optique que l'on appellera D, laquelle, tout comme les deux quantités E et Zr, subira des modulations dans le temps : soit d D la variation de D au cours d'une de ces modulations ; on lui fait correspondre la quantité a que l'on appellera "écart" ou "défaut de phase". On considère alors, en vue de la restitution des signaux enregistrés, la lumière diffractée car le réseau de phase sinusoidal ainsi constitué , les amr)li- tudes de ces intensités lumineuses diffractées sont entre elles comme les carrés des valeurs des fonctions de Bessel d'ordre successif. Ainsi, partant de la modulation de l'intensité lumineuse de la source S2, on aboutit à la covariation de l'amplitude du contraste des franges d'interférence considérées, Selon l'invention, on se propose d'enregistrer, sur un support photosensible approprié, situé à la place du plan de référence, une plaque photographique, par exemple, les modulations précitées du contraste des franges, ou, ce qui revient au même, celles de l'intensité optique D, ou encore, celles du défaut de phase a. Selon l'invention, on imprime au support en question un déplacement, dans une direction convenablement choisie et contenue dans le plan dudit support, de manière à pouvoir enregistrer, sous forme de sillons modulés en profondeur, les fluctuations se manifestant, dans le temps, au voisinage du point P. Selon une forme de réalisation préférée de l'invention, le déplacement imprimé à la plaque est un déplacement circulaire, dont le centre, situé sur ladite plaque, est placé de telle manière que l'ensemble des sillons sensiblement circulaires qui sera obtenu sur la plaque puisse être contenu sur un disque facile à manipuler et à stocker.Pour la commodité de l'enregistrement, les sources S1 et S2 seront maintenues fixes dans l'espace, mais, par contre, on imprimera au disque en cours de formotion un second mouvement, en même tomps que la rotation ci-dessus, ledit second mouvement consistant en une translation lente et continue du centre de rotation choisie, cette translation s'effectuant, de préférence, dans une di rection sensiblement parallèle au vecteur t 21 Les deux mouvements sont conjugués entre eux, de telle manière que, tout comme sur un disque phonographique, il se forme sur la plaque une piste spirale convergente, couvrant toute la superficie utile. du disque, à l'exception de la partie centrale de celui-ci. Dans la pratique, il n'est cependant jamais possible de se limiter à l'enregistrement d'un phénomène optique ponctuel, d'où la nécessité d'étendre l'exploration du réseau des franges à une certaine zone autour du point P, cette zone pouvant, par exemple, être délimitée par une fente d'analyse très étroite, dont la hauteur sera prise parallèlement à la direction S1 S2 et dont la largeur est disposée tangentiellement à la piste spirale, décrite au moment de l'enregistrement. il s'ensuit que la piste spirale ainsi obtenue contiendra un certain nombre de sillons élémentaires, obtenus chacun par la frange qui lui correspond dans le réseau d'interférence. Tous ces sillons seront sensiblement équidistants entre eux et. aussi, à distance constante des bords de la piste ; ils seront tous modulés très sensiblement en synchronisme. On procède, selon l'invention, à la restitution des signaux ainsi enregistrés, en explorant le disque à la manière d'un disque de phonographe, la lecture de la piste se faisant, cependant à l'aide d'un pinceau lumineux, jouant le role de la tête de lecture habituelle. A noter d'ailleurs que la source de lumière où ce pinceau prendra naissance ne sera pas nécessairement une source de lumière cohé rente ; ce pourrait être une lampe au mercure, par exemple. Selon l'invention, on récolte, d'une manière convenable, la lumière diffractee par la piste explorée, ladite lumière diffractée étant, elle aussi, modulée, en fonction de la profondeur variable des sillons de ladite piste. On suivra de préférence, les variations des carrés des valeurs des fonctions de Bessel d'ordre 0 ou d'ordre 1. Quant aux mouvements du disque pendant la restitution, ils devront reproduire fidèlement les mouvements subis par ce disque pendant l'enregistrement ; toutefois, étant donné la simplicité relative de la tête de lecture constituée par une source de lumière, qui pourrait être incohérente, il est loisible de remplacer le déplacement reproduisant la translation du centre du disque au moment de l'enregistrement, par un déplacement en sens contraire de ladite tête de lecture. Cette tête devra d'ailleurs comporter, en plus de la source de lumière et d'une fente de lecture, un capteur convenable, par exemple, une photodiode réceptrice. Des signaux de nature très variée peuvent ainsi être enregistrés, puis restitués. Il suffit en effet, pour qu'un signal de nature quelconque puisse être traité, que l'on dispose de moyens commodes pour convertir ce signal en un signal lumineux convenablement modulé ; à la restitution, on convertira la tension de sortie fournie par la photodiode de la tête de lecture en un signal de même nature que celui enregistré initialement. Dans un mode de réalisation de l'invention, le signal initial est un signal sonore, capté, par exemple, par un microphone, dont le signal de sortie permet de moduler la source lumineuse S2. La tension de sortie de la photodiode sera captée par un écouteur ou par un haut parleur, après amplification éventuelle. Le procédé suivant l'invention permet également d'enregistrer des signaux discontinus et notamment des trains d'impulsions, même à fréquence très élevée. Quant à la nature du signal primaire, elle peut être quelconque: électromagnétique, calorifique, sonore, lumineuse, etc. pourvu que l'on dispose, à l'enre- gistrement comme à la restitution, de convertisseurs convenables, permettant dans le premier cas, de transmettre les fluctuations du signal, par une voie appropriée, à la source S2 et, dans le second cas, la restitution commode,des signaux dont il convient d'assurer la lecture, à partir des indications de sortie de la photodiode. Selon une variante d'exécution de l'invention l'enregistrement se fait non point sur un disque, mais sur une bande, se déroulant d'une manière continue entre deux tambours ou deux bobines, dans un sens sensiblement parallèle au vecteur g 21 La piste est alors enregistrée grecs à un mouvement de balayage. imprimé à la tête d'enregistrement ou à la bande ell-même. balayage rappelant celui que l'on utilise en télévision. D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront mieux au cou de la description qui suit, et en regard des dessins annexés, description et dessins concernant un mode de réalisation préféré de l'invention lequel est donné à titre purement illustratif et nullement limitatif. Sur les différentes figures. les mêmes repères désignent toujours les mêmes éléments. La figure 1 constitue un rappel du principe de l'enregistrement des franges d'interférence. La figure 2 est une vue prise dans le plan de coupe Il - Il de la figure 1 dans l'hypothèse ou la plaque-support se déplace dans un sens perpendiculaire eu plan de ladite figure 1. La figure 3 montre l'allure des fluctuations des amplitudes de la lumière diffractée par le réseau de phase, en fonction de la profondeur de la modulation, La figure 4 indique la manière dont il convient de faire tourner la plaque support, suivant un mode préféré de réalisation de l'invention, en vue d'obtenir l'enregistrement de la piste spirale modulée. La figure 5 montre, vu de face, un disque suivant le mode de réalisation précité de l'invention, disque sur lequel on a représenté la fente d'analyse et deux tronçons de la piste enregistrée. La figure 6 représente, vue en perspective, la partie d'un disque avoisinant la fente d'analyse précédente, ainsi que la succession des franges d'interfUrence dont elle permet l'exploration. La figure 7 montre le principe du fonctionnement d'une tête de restitution suivant l'invention. On voit sur la figure 1, en Sj. la source de référence et en S2 la source modulée. P est un point quelconque de la plaque photographique 1. En ce point, les rayons S1P et S2P forment entre eux l'angle . En l'absence de modulation des sources S1 et S2, les franges d'interférence, dans une certaine zone autour du point P, sont régulières. Si, ayant choisi comme source de référence la source S1, l'on module l'irtr-- sité de la source 52, on provoque des fluctuations parallèles et synchrones os profondeurs des différents sillons qui se forment a l'intérieur de la fente dM- lyse. On voit, sur la figure 2, la manière dont on met, selon l'invention, ces fluctuations en évidence. Cette figure est contenue dans le plan de coupe de la figure 1. Les modulations visibles sur ladite figure 2 sont supposées avoir té obtenues grâce au déplacement de la plaque support, dans un sens perpendicu' i- re au plan de la figure 1. La figure 3 indique l'allure des tracés des variations des amplitudes c a lumière diffractée par le réseau de nase sinusoïdal nregistré cur la place ces variations étant proportionnelles aux carrés des fonctions de Bessel d'ordre successif. On a ainsi figuré en ORO et OR1 les courbes respectives d'ordre O et 1 on a porté, en abscisses, la profondeur de modulation correspondant au défaut de phase a ; on aurait, tout aussi bien pu porter, à la place, la modulation de la densité optique, ou encore, le contraste des franges. On retrouve, sur la figure 4, représentés en perspective, les principaux éléments de la figure 1, à savoir, les sources SI et S2, la plaque 1 et un point quelconque P de celle-ci. On voit, en 2, situé dans le même plan que la plaque 1, le centre autour duquel il convient de faire tourner cette plaque, laquelle pourrait alors prendre la forme d'un disque 3, sur lequel sera enregistrée la piste spirale. On a représenté en VI la fente d'analyse du dispositif d'enregistrement, fente par laquelle les rayons S1P et S2P atteignent le disque 3. Cette fente ayant été supposée immobile, le mouvement combiné précédemment défini du disque permettra d'enregistrer sur celui-ci la piste spirale continue. Comme déjà exposé, cette piste, dont la largeur correspond à la hauteur de la fente d'analyse contient un certain nombre de sillons élémentaire équidistants entre eux et, aussi, situés = distance constante des bords de la piste. Tous les signaux d'une même piste sont modulés en synchronisme. La flèche f indique le sens du mouvement du centre 2 du disque en formation 3, lequel tournera suivant le flèche F. La figure 5 montre un disque réalisé conformément au procédé décrit par l'in vention. R en est le rayon moyen. Soit dR l'interfrange, lié à l'angle et, par m conséquent, constant dans le temps. On a désigné par a l'angle formé par deux directions radiales voisines du disques. Quelques sillons, écartés de dR les uns des autres, ont été figurés, à l'intérieur de la fente d'analyse. L'exemple de calcul qui suit donne un aperçu des larges possibilités offertes par le procédé suivant l'invention, pour ce qui est de la durée des signaux pouvant être contenus sur un disque. On considère, sur la figure 6, le rayon incident 4, diffracté par un sillon suivant 5 ; la longueur de la fente d'analyse sera prise, pour les besoins du caclul, de 300 u. Quant à sa largeur elle sera prise de 10 u. Dans ces conditions, l'angle au centre o, correspondant sensiblement à un arc moyen égal à ladite largeur de 10 p sera, pour un rayon moyen de 100 mm d'environ radian On supposera encore qu'il s'agit d'enregistrer un son d'une fréquence de 400 hz, un cycle de l'onde correspondante présentant alors une période de 1/400 de seconde. On voit que, pour décrire un tour complet, le osque mettra un temps égal à secondes, soit 2,5 minutes environ. Soit encore # R = 100 millimètres la largeur de la portion utile du rayon du disque, c'est-à-dire, celle sur laquelle les sillons sont en@sgistrés, en partant du bord extérieur dudit disque 1 s l'intertrange étant d'environ 10 10 , il en résalts que la fents de lecture IV car@sa anviron 30 tranges d'inverférfence. Ge sen côté, ledite partie utile du disque comportera environ 300 sol@as de bolayage la durée de parcours de chacune d'elles étant da 2,5 minutes. Le dia@us @ourra donc tourner pendant 750 minutes soit 12,5 heures. ceci pour l'une de cas faces, ce qui donne 25 heures pour les deux faces. On voit, sur ls figure 7, un systsms de restitution suivant l'invention. 6 représente la source de référence, par exemple, une lampe à filament de tungstène suivie d'un dissositif de focalisation optique 10, le tout étant filtré an lumière jauns, antrs d@u@ longuaurs d'onde très voisines, # 1 et # 2, lesquelles, après diffraction, donneront deux rayons axcrëmes 71 et 72 respsctivement ; les augles # que font ces sayons avec l'axe du pinceau incident seront légèrement différents. @ur les deux rayons diffrectés an question Quant - la photodiode reerésentée on 8, elle liure une tension électrique sadulés on conformité avec les frangse du disque. 1 convient de ester encore que c'est finalement l'énergie contenue dans 'angle solide délimite oar les rayons extrêmes 71 et 72 qui conditionne la passibilité d'atteindre un seuil suffisant, permenttant la rastitution cirrects des signaux enregistrés. On voit encore, sur la figure 7, de le disque 3 peut être recouvert d'une couche de protection transparente 9, étant donné qu'à aucun moment, un contact direct entre la tête de lectue et ledit disque L'est nécessaire ; ceci fait ressortir un autre avantage des entegistrements suivant l'invention: ainsi conditionnés ilS vont à l'abri de toute usure et, aussi, de toute détérioration éventuelle Il va sans dire que la description qui précédé n'a été donnée qu'à titre d'exemple non limitatifs de nombreuses variantes de l'invention pouvant encore être mises à jour, sans sortir, pour autant, du cadre de l'invention, ni on dépas- ser la portée, en ce qui concerne aussi bien, les opérations d'enregistrement et de restitution que les produits 3 disques, bandes ou autres, obtenus et exploitös de la sorte REVENOICATIONS 1/ Procédé d'enragistrement et de ds restitution de signaux de nature quelconque, caractérisé en ce qu'à l'enregistrement les fluctuations de signaux à enregistrer sont transmises, après conversion à Ilne source de lumière menochromatique cohérente agencée de manière à interférer avec une seconde source de même mature, sur un plan de référence matérialisé par un support photo-sensible, animé d'un mouvement continu, l'enregistrement ainsi obtenu étant celui de la modulation, par les signaux à enregistrer, du contraste des franges d'interférence apparaissant sur ledit support. 2/ Procédé d'enregistrement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant son mouvement, ledit support photo-sensible se maintient constamment dans son plan. 3/ Procédé d'enregistrement suivant les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que, le mouvement dudit support photo-sensible se décompose en deux mouvements élémentaires simultanés, dent l'un est une rotation aucur d'un centre situe dans le plan du support, le second mouvement étant une translation dudit centre, parallèlement à la dlrectien dafinie par la droite joignant les deux sources de lumière ledit second mouvement s'effectuant, également, dans le pla' du support et dans le sens allant vers le point où s'effectue l'enragistrament lequel se présente ainsi sous la ferme d'une piste spirale convergente 4/ Procédé d'enregistrement suivant les revendications 1 et 3, caractérisé en ce qu'une fente d'analyse est interposée, d'une part, entre lesdites daum sources lumineuses, et d'autre part, entre ladite plaque photo-sensible, au voisinage même de cette deraière, cette fonte délimitent une zone étroite d'exposition, à l'intérieur de laquelle s'effectue l'enrsgistrement; 5/ Procédé d'enregistrement suivent les revendications 1, 2 et 4 caractérisé en ce que, dans une var@ante d'aué@ution, le mouvement du support photo-sensible se compose ce ceux mouvsrents élémentaires simultanés dont I un est une trenslation dans une sirection sensiblement parallèle à la droite définie par les deux sources lumineuses, le second mouvement étant un ba@syage dans une direction sensiblement percendiculaire à la précédente et restant dans le plan dudit support. 5/ Procédé d'enragistrement sur@ant les revendications @ à 5, caracérisé an ce que, le support photo-sensible est, après enregistrement, racauvert d'une couche transparente de crotaction. 7/ Pro@@d@ @'e@@ @@@@@@@@@@@@ et @@@titution suivarr, la revendieation 1, caractérisé en ce que, @@ la restitution l'exploration @ la piste d'enregistrement s'effectue en moyen d'un @@nceau @@mineux émanant d'une scurce de lumière monechromatique, la cincar@@ de @umd@@e @if@racté par la oiste étant canté par une photo-diode, dont les @@@@@@@@@@@@@ sont @ne l@e reconvertis en sigraux de même mature que ceux ux @ai@@@ '-: :-' 8/ Procédé d'enregistrement et de restitution suivant les revendications 1 et 7, caractérisé en ce que, à la restitution, le support est animé d'un mouvement reproduisant exactement celui qui a été imprimé au même support, au moment de l'enregistrement. 9/ Produit obtenu par le procédé d'enregistrement suivant les revendications 1 à 4 et suivant la revendication 6, caractérisé en ce qu'il comporte une piste spirale convergente, modulée suivant les fluctuations de signaux à enregistrer. 10/ Produit obtenu par le procédé d'enregistrement suivant les revendications 1 et 2, ainsi que suivant les revendications 4 à 6. caractérisé en ce qu'il comporte une piste de balayage, modulée suivant les fluctuations de signaux à enregistrer.