Brevet FR2137817A1 — publié le 19721229

La présente invention concerne tin dispositif d'enregistre-aent et de reproduction des sons ou signaux "basse-fréquence. Plus particulièrement, la présente invention concerne un dispositif d1enregistrement et de reproduction des sons simple et efficace lorsqu' 5 il est utilisé avec un système, développé récemment, d'enregistre-• ment et de reproduction d'information d'image représentée par une image animée, un signal de télévision ou similaire, tel qu'un sys-•feème^e reproduction vidéo qui emploie un rayon laser et un hologramme pour enregistrer et reproduire une image. 10 Jusqu'ici, les systèmes utilisés pour enregistrer et reproduire une information d'image comprennent, par exemple, un système d'enregistrement vidéo développé récemment qui emploie une bande magnétique comme support d'enregistrement en plus d'un film cinématographique dans lequel un film photographique recou-15 vert d'une émulsion sensible de sel d'argent est utilisé comme support d'enregistrement. Bien que ces systèmes conventionnels aient leurs propres avantages, ils ont également des inconvénients, comme le coût élevé des supports d'enregistrement tels que films photo-» graphique, bande magnétique et similaire et, dans le cas de l'enre-20 ! gistrement vidéo, des difficultés apparaissent dans la production en I grande série de transcriptions de la bande magnétique enregistrée avec une haute qualité d'image et à une grande vitesse. D'un autre côté, l'application de tels systèmes conventionnels à un système de reproduction vidéo prévu, par exemple, pour être relié à un récep-25 teur de télévision -en couleurs pour enregistrer et reproduire image en couleur et son comporte également des difficultés considérables. Bans le but de trouver une solution à des inconvénients un système utilisant la technique de l'holographie a été récemment proposé. En bref, ce système fonctionne comme suit : une image 30 comportant un signal couleur codé est d'abord enregistrée sur un support d'enregistrement recouvert d'une résine sensible sous la forme d'un hologramme de Praunhofer. l'hologramme est un hologramme de phase dans lequel le signal enregistré est sous forme d'un dessin d'irrégularités sur la surface du support de telle sorte que l1 35 information d'image primitive peut être reproduite en provoquant des variations dans la phase d'une lumière cohérente qui passe- à travers l'hologramme. L'hologramme est alors nickelé de telle sorte _ 72 17010 2 2137817 que lorsque l'on retire le nickel déposé sur l'hologramme, on obtient un dessin d'hologramme sur lequel les irrégularités sont inversées. En utilisant ce dessin comme matrice de pressage, un support en matériau thermo-plastique tel que la résine vinylique 5 est pressé contre la matrice avec application de chaleur et de pression qui transfère le dessin atjêupport et qui donne ainsi une transcription de l'hologramme de phase primitif. Ce procédé de copie est éffectué à une grande vitesse et le matériau tel que le vinyle est extrêmement bon marché com-10 paré aux films de sel d'argent et aux bandes magnétiques, ce qui rend ainsi possible la production en grande sérié de transcriptions et leur fourniture dans les foyers domestiques à faible prix Ce système a également de nombreux autres'avantages, tel que, par exemple, sa grande résistance ou immunité à la présence de pous-15 sièf;e ou de défauts sur la bande d'enregistrement due à l'enregistrement d'une image au moyen d'un hologramme. Pour une information détaillée à ce sujet, voi^ar exemple : Electronics, pp.108 - 114> MeGraw-Hill> New-York, USA (10 novembre 196-9). Dans ce cas, on désire généralement enregistrer en plus 20 un son sur la bande enregistrée obtenue par un tel système de reproduction vidéo. Cependant, le procédé qui consisterait à prévoir une piste de son telle que celle utilisée sur les films cinématographiques de façon à enregistrer le son sur celui-ci sous la forme d'un dessin optique avec des parties claires et d'autres 25 sombres, détruirait l'avantage important rendu possible par l'utilisation de la technique holographique mentionnée ci-dessus, c'est-à-dire l'utilisation d'un matériau de bande d'enregistrement bon marché. l'objet essentiel de la présente invention est par 30 conséquent de fournir un dispositif d1 enregistraient et de reproduction du son, capable d'enregistrer un signal basse fréquence sur la bande sur laquelle on a enregistré une information d''image, de façon que la reproduction du son soit obtenue à bon marché et à haute fidélité, la présente invention rend ainsi possible la 35 fourniture de bandes de lecture vidéo bon marché sur lesquelles le son e.t l'image sont enregistrés ensemble. 72 17010 3 2137817 Ce qui précède et les autres objets et avantages de la .. présente invention apparaîtront clairement de la description dé-• taillée suivante des réalisations préférées de la présente invention, donnée en référence aux dessins annexés sur lesquels : 5 le. figure 1 est"une vue en perspective représentant la disposition du dispositif d'enregistrement de signal basse fréquence selon une réalisation de la présente invention» les figures 2 et 3 représentent, au moyen d'un exemple, la façon dont l'enregistrement est effectué par le dispositif 10 de la figure 1. la. figure 4 est une vue en perspective représentant la disposition d'un dispositif de reproduction du signal basse fréquence enregistré sur le support par le dispositif de la figure 1. 15 Enfin» les figures 5 et 6 représentent une autre réali sation de la présente invention. Si l'on se réfère maintenant à la figure 1, il y est illustré, au moyen d'un exemple, un dispositif d'enregistrement x du son selon le procédé d'enregistrement de la présente inven-20 tion. Sur la figure, un faisceau lumineux émis par une source 1 de lumière hautement cohérente, telle qu'un laser, est collimaté en passant à travers des lentilles 2 et 3 et élargi en un faisceau de rayons parallèles de la taille souhaitée, qui est alors dédoublé en deux trajets optiques par un miroir semi-transparent 4. Un 25 élément de déflexion tel que, par exemple, un miroir vibrant 5 actionné par un galvanomètre est placé sur un des chemins optiques, de telle sorte qu'un courant basse fréquence X(t) qui provient d'une source de signal basse fréquence 6 et qui est fonction du temps t est transformé en un déplacement angulaire 0(t) du 30 galvanomètre, qui est proportionnel au signal d'entrée. Ùrie fente 7 d'une largeur tî est placée à l'intersection du faisceau dévié par le signal de la façon décrite et de l'autre faisceau (ci-après appelé faisceau de référence) résultant du dédoublement par le miroir semi-transparent 4; et un support sensible, tel qu'une résine sen-35 sible 8, qui se, déplace à une vitesse constante v(t) est placé contre l'arrière de la fente y. les franges d'interférence instantanées qui résultent de la superposition des deux ondes lumineuses sur la. 72 17010 4 2137817 résine sensible 8 à travers la fente 7 sont, après que l'on ait procédé au développement nécessaire, enregistrées sous la fonhe d'un dessin en réseau de diffraction uni-dimensiortnel, comme cela est représenté sur la figure 2. la phase du faisceau lumineux dé-5 vié par le signal basse fréquence varie avec le temps par rapport aux surfaces d'onde du faisceau de référence. En d'autres termes, l'intervalle de réseau d(t) varie avec le temps t. Dans ce cas, la fente 7 n'a pas nécessairement besoin d'être placée contre le support d'enregistrement. Au lieu de cela, une fente peut être par 10 exemple placée au milieu de chacun des deux trajets optiques de façon à former une image dans le plan cT enregistrement à travers un système de lentilles. Bien que 1 ' on ait brièvement dé'crit le principe d ' enregistrement selon la présente invention, en fait, un autre élément 15 doit eneore être prévu dans le système pour que les franges d'interférence puissent être enregistrées. En d'autres termes, avec le système d'enregistrement représenté sur la figure 1, les franges d'interférence apparaissant sur le plan d'enregistrement tendent à se déplacer rapidement pendant l'exposition, de telle sorte que des 20 franges d'interférence ayant des fréquences spatiales différentes 1 sont superposées les une^fsur les autres, ce qui rend ainsi difficile l'enregistrement de signaux basse fréquence à haute fidélité. Il est possible de réduire la vitesse de déplacement des franges d'interférence au moyen d'un système optique qui forme l'image du centre du 25 miroir, montrée sur le miroir 5 sur la figure 1, au centre du plan d'enregistrement. Cependant, afin de rendre possible l'enregistrement de fréquences plus élevées avec une haute fidélité, un obturateur de lùmière 9, par exemple, peut être placé, comme cela est représenté sur la figure 1, et actionné de façon à permettre au 30 rayon lumineux de passer à travers celui-ci sous la forme d'impulsions lumineuses pendant de courtes périodes données de temps. Un effet similaire peut être obtenu en utilisant un laser à impulsions comme source de lumière qui fonctionne avec une certaine fréquence de répétition, au lieu d'utiliser l'obturateur de lumière 35 comme on l'a décrit ci-dessus. Un effet similaire peut également .être obtenu en utilisant un circuit modulateur 32 de façon à exciter le miroir vibrant 5 avec un signal basse fréquence modulé. 12 17010 5 2137817 'Si l'on se réfère maintenant à la figure 2, l'intervalle > de réseau d(t) correspond au déplacement angulaire 0(t) du miroir vibrant de la figure 1 et la hauteur h des rides est line constante qui ne varie pas si l'intensité du faisceau, la sensibilité de 5' la bande, la vitesse de la bande et les conditions de développement sont fixées. La figure 3 représente un tel réseau uni-dimen-sionnel enregistré de façon continue sur la bande. Lorsqu'aucun signal d'entrée n'est appliqué, comme on le voit au temps t = t^ sur l'extrémité gauche de la bande, l'intervalle de réseau ne 10 varie pas avec le temps et la fréquence spatiale du réseau reste inchangée. Lorsqu'on applique un signal, comme on peut le voir au temps t = tg, la fréquence spatiale du réseau est modulée par le signal d'entrée de telle sorte que le signal est enregistré sous la forme des constantes de réseau correspondantes dans la di-15 rection du mouvement de la bande, c'est-à-dire le long de l'axe des temps. La figure 4 illustre le principe d'un système de démodulation pour; reproduire le signal basse fréquence primitif à partir de labande sur laquelle le signal a été enregistré selon la techni-20 que décrite ci-dessus. Sur cette figure, une partie d'un faisceau cohérent émis'par une source lumineuse 10 à travers des lentilles . 11 et 12, converge, en un faisceau linéaire ou à polarisation plane vers l'emplacement où se trouvait primitivement la fente sur la •figure 1. La bande 8 défile à une vitesse constante v(t) et une 25 ' lentille convexe 14 fait converger une partie de la lumière dif-fractée par la bande, en un faisceau lumineux à polarisation plane parallèle à la direction du mouvement de la bande, sur la surface d'une fente 15. La fente 15 de la figure 4 est une sorte de filtre spacial de type plan, pourvu d'une ouverture en for&e de coin, et 30 elle est disposée de façon que la position de convergence de la lumière diffractée par la bande enregistrée suivant la direction, du plus petit angle de diffraction soit plutôt placée près de l'a pointe du coin, ce qui réduit la quantité de lumière qui passe à travers elle. Un filtre absorbant optique de gradient de densité uni-35 forme peut être utilisé à la place ou en combinaison avec le filtre ' de type plan. Avec le filtre de type plan, au lieu de donner à 'son ouverture une forme exacte de coin, il peut être fait de telle 72 17010. • 2137817 façon que le signal "basse fréquence puisse être reproduit avec" la plus grande fidélité possible à travers le système tout entier. Ainsi, la bande étant éclairée par de: la lumière cohérente de la façon décrite précédemment tandis qu'elle défile à une vitesse 5 constante v(t), le faisceau à polarisation plane se déplace sur la fante 15 dans une direction perpendiculaire à la direction du mouvement de la bande, de telle sorte que l'on obtient un mouvement vibratoire qui correspond au déplacement angulaire 0(t) du miroir 5 sur la figure 1. Un système de lentilles, comprenant des lentilles 10 16 et 17, fait converger le faisceau de lumière qui est passé à travers le filtre 15, sur un détecteur photoélectrique tel qu'un photo-transistor 18. En réglant convenablement la position de l'ouverture du filtre 15, le courant basse fréquence primitif I(t) peut être correctement démodulé sous la forme d'un signal de sortie I' 15 {;t)c>Cl(t) du détecteur photoélectrique, le signal basse fréquence démodulé excite alors un haut-parleur 20 à travers un amplificateur !9. le procédé de reproduction décrit ci-dessus est établi de façon que le signal vidéo soit enregistré en juxtaposition avec 20 le signal basse fréquence, en un emplacement 21 sur la bande sur ■ la figure 4* ou en relation de superposition spatiale de telle sorte qu'il soit éclairé par une partie de la lumière cohérente qui provient de la lentille 12, la lumière diffractée étant ainsi dirigée vers un système de reproduction vidéo 22 tel qu'un vidicon 25 qui est prévu dans une direction différente de celle du système de reproduction basse fréquence. Bien que l'on ait expliqué que le signal basse fréquence est enregistré sur un simple canal, un rayon lumineux laser provenant d'une source de lumière 23 peut, comme cela est représenté 30 sur la figure 5, être divisé en trois trajets optiques au moyen de miroirs semi-transparents 24 et 25, de façon que des lumières modulées par deux miroirs vibrants 26 et 27 de construction identique à celle décrite précédemment soient superposées sur le'faisceau de référence sur une bande 28.-De cette manière, on peut 35 obtenir m enregistrement de signaux basse fréquence sur deux .canaux. D'une façon similaire, les signaux basse fréquence peuvent être enregistrés sur trois canaux ou plus. Cependant, il est alors. -nécessaire de s'arranger de telle façon que les signaux lumineux 72 17010 7 2137817 respectifs coupent %le faisceau de référence sous des angles différents et, à la reproduction, les lumières diffractées sont séparées de façon à être démodulées au moyen de filtres séparés. Il suffit de régler la vitesse de la bande 7 sur la figu-5 re 1 de telle façon que la longueur d'onde correspondant à la fréquence maximum que contient le signal basse fréquence soit au moins plus de quatre fois la largeur La figure 6 montre une autre réàlisation du système d'enregistrement du signal basse fréquence selon la présente inven-15 tion. Cette réalisation .diffère de la réalisation de la figure 1 en ce qu'un modulateur de lumière, qui module en amplitude l'onde lumineuse tel qu'un modulateur au KDP (abréviation de dihydrogéno-. ^phosphate de potassium) qui utilise un effet électro-optique, est employé comme élément de modulation à la place du miroir vibrant 20. 5« Sur la figure 6, la faisceau de lumière cohérente émis par la 1 source de lumière est élargi par le système collimateur comprenant les lentilles 2 et 3, et il est alors divisé en trajets optiques différents au moyen du miroir semi-transparent 4. Un des faisceaux ■ ainsi divisé est réfléchi par un miroir fixe 29 et est ensuite sou-25 mis, en passant à travers un modulateur de lumière 30, à une modulation d'amplitude conformément à un signal électrique V(t) provenant d'une source de signal basse fréquence 31- Le faisceau modulé en amplitude est alors superposé à l'autre- faisceau (faisceau de référence) sur la fente 7 et enregistré sur le support d'enregis-30 trement 8 en un matériau sensible ou similaire qui défile à une vitesse constante v(t). Dans ce cas, bien que la fréquence spatiale du réseau enregistré soit toujours constante et, par conséquent, que la direction de la diffraction ne change pas dans le procédé de reproduction, l'enregistrement est fait de telle sorte que la 35 valeur de la diffraction du réseau soit proportionnelle au signal • .basse fréquence. Ceci nécessite, cependant, que la hauteur des rides dans le réseau de phase à enregistrer soit choisie de façon à - 72 17010 8 2137817 être assez petite comparée à la longueur d'onde de la lumière de façon à assurer un enregistrement linéaire. Dans ce cas, ce qui est expliqué au sujet des éléments 9 et 32 sur la figure 1 est également valable. 5 Avec le système d'enregistrement décrit ci-dessus, il n'est pas nécessaire d'utiliser un filtrage compliqué dans le système optique de reproduction, et tout ce qui est nécessaire est de faire en sorte qu'une partie de la lumière diffractée par la bande frappe directement le détecteur photoélectrique. Bien que 10 dans la réalisation de la figure 6 on n'ait utilisé qu'un seul modulateur de lumière, il est possible d'effectuer un enregistrement multi-canaux comme cela a été expliqué précédemment. Bien que le signal électrique V(t) introduit dans le modulateur 30 n'ait pas été modulé dans la réalisation précédente de 1$ la figure 6, le signal V(t) lui-même peut être soumis à toute sorte de modulation, telle que par exemple une modulation de fréquence. Dans ce cas, on peut obtenir un système dans lequel il y a un moindre effet de non-linéarité du modulateur de lumière et du matériau d'enregistrement. 20 Bien que l'on puisse utiliser de façon indépendante les deux systèmes décrits ci-dessus, c'est-|.-dire l'un dans lequel on fait varier les constantes de réseau (angle de diffraction) d'un réseau uni-dimensionnel enregistré de façon continue dans l'espace le long de l'axe des temps et l'autre dans lequel on 25 fait varier l'amplitude (valeur de diffraction) d'un réseau, il est également possible d'utiliser ces deux systèmes simultanément. En d'autres termes, on peut moduler simultanément les constantes de réseau et l'amplitude d'un réseau pour enregistrer un signal basse fréquence. Le procédé de reproduction est le même que celui qui 30 a été expliqué à propos de la réalisation de la figure 4. Il apparaîtra de façon évidente de ce qui précède que, selon la présente, invention, les signaux basse fréquence peuvent être enregistrés sur un matériau bon marché sous la forme d'un dessin irrégulier ce qui rend possible la fabrication en grande 35 série de bandes préenregistrées à grande vitesse. Le nombre de franges d'interférence utilisées comme porteuses du signal modu- , lé peut également être augmenté facilement jusqu'à plus de quelques milliers, de telle sorte que même si quelques dizaines de fran- 72 17010 2137817 ges d'interférence ont égé complètement détériorées par des défauts ou de la poussière sur la "bande, cela ne peut que réduire l'intensité du signal reproduit de quelque pour cent à peu près et ne peut donc provoquer directement du "bruit. Une telle surabon-r 5 dance de signal modulé est faite pour satisfaire aux exigences du système d'enregistrement de signal vidéo utilisant l'holographie. Etant donné que les systèmes optiques employés dans les systèmes d'enregistrement et de reproduction des dessins de signaux ne sont pas des systèmes de formation d'image ordinaires mais qu'ils t 10 comprennent des systèmes d'interférence de lumière cohérente, les signaux peuvent être enregistrés sur une bande large avec une densité et une qualité importantes. Selon la présente invention, étànt donné que les signaux basse fréquence sont enregistrés sous la forme d'un dessin d'inter-15 férences de faisceaux parallèles de lumière cohérente, et que le signal est récupéré en détectant les composantes diffractées par le réseau uni-dimensionnel résultant, un déplacement faible et lent de la bande; dans la direction axiale du faisceau lumineux ou dans une direction perpendiculaire à la direction du mouvement de la 20 bande et dans la direction de l'axe optique ne peut donner lieu à ' aucun ennui-, et ainsi un son stable et de grande qualité peut toujours être reproduit. La caractéristique de la présente invention réside en ce que, puisque seule une régulation correcte de la vitesse de la bande est nécessaire dans le procédé de reproduction, 25 on peut effectuer une reproduction à haute fidélité avec un dispositif simple. De plus, avec un système dans lequel les constantes du réseau porteur et la valeur de la diffraction par un réseau sont modulées simultanément, la dynamique d&s sons peut être augmentée. Dans un système dans lequel seules les constantes du réseau sont 30 modulées, on peut obtenir la valeur de diffraction maximale et on peut reproduire au moyen d'une faible source de lumière un signal basse fréquence avec un rapport signal-bruit amélioré, -Lorsqu'il est nécessaire d'effectuer l'enregistrement sur un grand nombre de canaux, on peut utiliser de façon avantageuse le système 35 dans lequel seule la valeur de la diffraction par un réseau est modulée, eu égard au système optique de reproduction. 72 17010 10 2137817 - REVENDICATIONS - : ; • i 1.- Dispositif d'enregistrement d'un signal basse fréquence, caractérisé par le fait qu'il comprend : des moyens pour émettre de la lumière cohérente; des moyens optiques pour diviser le faisceau de lumière qui provient desdits moyens d'émis- 5 sion de lumière cohérente; des moyens pour diriger un des faisceaux résultant de la division sur un support d'enregistrement^ des moyens pour moduler en amplitude ou en phase l'autre faisceau résultant de la division, en fonction d'un signal basse fréquence; et une fente placée entre ledit support d'enregistrement et la 10 sortie de lumière àesdits moyens de modulation et dudit faisceau non modulé. ' 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que lesdits moyens d'émission de'lumière cohérente sont agencés pour fournir un signal de sortie intermittent. 15 3-— Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'un obturateur de lumière est prévu entre les dits moyens d'émission de lumière cohérente et lesdits moyens de division optique. 4«- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé 20 par le fait que lesdits moyens de modulation de la lumière cohérente sont excités par un signal basse fréquence modulé. 5-- Dispositif de reproduction de signal basse fréquence comprenant des moyens pour éclairer avec une lumière cohérente un support d'enregistrement sur lequel se trouve une information 25 basse fréquence enregistrée par le dispositif d'enregistrement de signal basse fréquence selon la revendication 1, caractérisé par le fait que ladite lumière cohérente modulée par ledit support d'enregistrement est envoyée à travers un filtre de type plan de telle sorte que. la lumière filtrée par ledit filtre de type plan 30^ est soumise à une conversion photoélectrique pour reproduire le signal basse fréquence. /v v