Brevet FR2767953A1 — publié le 19990305

L'enregistrement du son s' effectue classiquement grâce à un transducteur sonore ou microphone qui convertit l'énergie sonore se propageant dans l'air en une tension électrique variable. Après amplification cette tension actionne le dispositif d'enregistrement qui inscrit la voix ou la musique sur un support convenable. Description de l'état de la technique I1 existe plusieurs sortes d'équipements d'enregistrement, les équipements d'enregistrement actuellement utilisés comprennent Enregistrement dynamique sur disque L'enregistrement se fait sur des disques de vinyle par modification de façon permanente de la forme géométrique (position, profondeur) d'un sillon qui s'étend sur la surface de ceux-ci, en trajectoire spirale. La reproduction du son enregistré se fait à l'aide d'une cellule de lecture comprenant un dispositif électromécanique avec pointe de lecture, transformant l'enregistrement en tension électrique. Enregistrement optique L'enregistrement se fait sur les pellicules cinématographiques, sur une bande marginale réservée à cet effet. L'inscription s'effectue, à partir du courant électrique de modulation sonore par une source lumineuse face à une fente étroite, perpendiculaire au sens de défilement du film. La lecture du son enregistré est réalisée par passage devant une fente analogue dont la lumière se trouve modulée par le film. Une cellule photoélectrique disposée derrière la fente transforme les variations d'éclairement en variations de courant électrique. Enregistrement magnétique : l'enregistrement se fait sur une bande souple de matière plastique sur laquelle est déposée une suspension de composés ferriques (mélange d'oxydes de fer). La bande se déplace devant l'entrefer perpendiculaire au sens de déplacement d'une tête d'enregistrement parcourue par le courant électrique de modulation sonore. Par un procédé analogue à celui de l'enregistrement la lecture s'effectue par passage de la bande devant l'entrefer de la tête de lecture. Sont utilisés des bandes standard pour magnétophones, des bandes sur film cinématographique, des bandes pour magnétoscopes, des disques et cylindres pour ordinateurs. Enregistrement sur silicium Le signal sonore analogique est converti en signaux numériques par un convertisseur analogique / numérique et mis en mémoire sous forme numérique. L'enregistrement se fait dans une mémoire ram ou eeprom numérique ou bien dans une mémoire eeprom analogique. Le message enregistré est envoyé à un convertisseur numérique / analogique qui le convertit en signal analogique. Ces moyens d'enregistrement totalement électroniques ont une durée d'enregistrement de quelques secondes à quelques dizaines de secondes. Enregistrement optique par réflexion Le support est un disque compact laser. Les signaux analogiques reproduisant la voix ou la musique sont Convertis en signaux numériques qui sont une série d'impulsions. Ces séries d'impulsions sont inscrites sur la surface du disque comme des petits trous et zones vierges microscopiques. Les trous représentent un 'O' et les zones vierges représentent un '1'. L'information est inscrite sur les disques optiques sur des pistes spirales. En fonctionnement en lecture, le laser illumine les trous et zones vierges. Quand le faisceau illumine une zone vierge, le faisceau est réfléchi sur une cellule photoélectrique. Quand le faisceau illumine un trou, la cellule photoélectrique reçoit seulement une faible brillance. La cellule photoélectrique reçoit une série d'impulsions lumineuses correspondant aux trous et zones vierges sur le disque. Un convertisseur numérique / analogique convertit cette série d'impulsions en un signal analogique qui après filtrage représente le signal analogique enregistré. Autres types d'enregistrements On a également utilisé des bandes perforées, des bandes imprimées ainsi qu'un cylindre rotatif à pointes. Les pointes soulevant les languettes d'un peigne qui résonnaient en les quittant, chaque languette étant accordée à une note. Ces machines et appareils à musique utilisés au siècle dernier sont actuellement dépassés. Toutefois, dans l'état de l'art décrit ci-dessus on constate que tous ces systèmes utilisent une lecture de l'information basée sur le mouvement relatif de la tête de lecture et du support d'enregistrement. Jusqu'à présent, ces appareils d'enregistrement / reproduction emploient des organes mobiles et nécessitent l'utilisation d'un moteur d'entraînement pour pouvoir fonctionner. Ces appareils ont l'inconvénient de présenter des pertes par frottement, des usures dues à la friction, une inertie excessive par les masses mises en jeu. La présente invention a pour objet d'introduire un appareil d'enregistrement / reproduction sur support optique permettant de s'affranchir des problèmes évoqués ci-dessus. Brève description des dessins La FIG. 1 représente le schéma bloc d'un appareil d'enregistrement / reproduction d'informations entièrement électronique sur support optique utilisant des conducteurs électriques et des composants électroniques courants. Les FIG. 2A, 2B et 2C sont les formes d'onde des signaux de déviation verticale, de déviation horizontale et d'amplitude correspondant au balayage d'écran. La FIG. 3 représente le schéma bloc d'un ensemble microprocesseur + mémoire eprom + convertisseur numérique / analogique + périphérique d'affichage dont la fonction principale est d'assurer la gestion des opérations lecture, enregistrement, affichage des paramètres de fonctionnement. L'autre fonction est d'assurer un déplacement régulier du spot de la périphérie vers le centre. La FIG. 4 représente une trace spirale inscrite sur une plaque photographique. L'image exagère le pas de passage réel qui est de quelques dizaines de microns. La FIG. 5 représente le schéma d'une photodiode associée à un préamplificateur. La FIG. 6 représente le schéma d'un amplificateur permettant d'attaquer les électroaimants de déflexion. Description détaillée de l'appareil selon des modes particuliers de réalisation Ci dessous sont expliqués les sous-ensembles constituant l'appareil d'enregistrement / lecture sur support photographique. Premier sous-ensemble :tube cathodique. Le repère 1 de la FIG. 1 indique la schématisation d'un tube cathodique. Dans ce dispositif, des électrons sont émis d'une cathode 14 portée à haute température au moyen d'un filament de chauffage 15. Ces électrons sont accélérés dans un champ électrostatique uniforme réalisé par une anode 16. La tension accélératrice entre l'anode et la cathode = 1000V. Une grille de commande appelée grille de Wehnelt 26 est intercalée entre la cathode et l'anode. Le faisceau d'électrons passe ensuite à travers une seconde anode, dite anode de focalisation. La tension appliquée à cette anode cylindrique est réglée de façon que le faisceau d'électrons 24 soit du plus petit calibre possible. La trajectoire des électrons hors du champ électrostatique est un segment de droite. Le faisceau d'électrons 24 frappe le centre de l'écran 18 recouvert d'une substance fluorescente 23 qui convertit l'énergie de ces derniers en une oscillation électromagnétique ou lumière. Le choc des électrons sur la couche fluorescente de l'écran provoque l'émission d'électrons secondaires faisant apparaître une tâche ionique. Pour neutraliser les électrons primaires et secondaires arrivés sur l'écran, les parois internes du tube sont recouvertes d'une couche ultra fine d'aluminium conductrice allant de l'écran 23 jusqu'à l'anode 25. Le potentiel positif de l'anode 25 est très élevé, environ 18 kV. La connexion de l'anode sort d'un point latéral du tube. Cette dernière est reliée au dispositif Tripleur Haute Tension 20. Deuxième sous-ensemble :circuit de balayage. Un balayage spiral est obtenu de la façon suivante : les bobines de déflexion, FIG. 1, signalées par le repère 13, sont pilotées par les générateurs A et B fournissant une fréquence de la forme générateur A = > Vy = VO.sint) (FIG. 2A) générateur B = > Vx = Vo.sin(t + z/2) (FIG. 23). Dans ces conditions le spot décrit une trace parfaitement circulaire. Un générateur C fournit une fréquence 'dent de scie' (FIG. 2C). Ce dernier assujettit l'amplitude des générateurs A et B et crée le déplacement latéral du spot. En combinant ces trois fréquences on obtient ainsi une trace spirale. La graduation du générateur C permet le réglage du pas de spirale. La position du point lumineux 18 sur la surface de la plaque photographique 2 est contrôlée par des champs magnétiques créés par deux paires de solénoïdes disposés perpendiculairement. Ces solénoïdes sont constitués par des bobines de Helmoltz 13 qui sont fixées à l'extérieur autour du col du tube 1. Un amplificateur de déflexion verticale 3 et un amplificateur de déflexion horizontale 4 dont le schéma est indiqué sur la FIG. 5 permettent d'attaquer les électroaimants de déflexion 13. Un microcontrôleur 5 est utilisé pour réaliser un générateur de sinusoïde numérique. La FIG. 3 montre le schéma complet d'un ensemble microprocesseur + mémoire eprom + convertisseur numérique / analogique + périphérique d'affichage. Un générateur d'adresse attaque une table dans laquelle est stockée un signal sinusoïdal numérisé. On dispose à la sortie de l'eprom, sous forme numérique, d'un sinus. Après calcul au sein d'un microcontrôleur de la multiplication avec les données du générateur C les courbes caractéristiques des signaux de balayage sont envoyées vers un convertisseur numérique / analogique 6 qui les convertit en signaux analogiques avec une fréquence d'échantillonnage et un nombre de bits de quantification choisis pour avoir la meilleure linéarité possible. Un filtre passe bas élimine les marches d'escalier introduites par le signal d'horloge. Cette technique permet d'obtenir une onde sinusoïdale à la distorsion très faible et permet de déplacer le spot sur la surface de la plaque photographique avec une grande précision. Une autre fonction du microcontrôleur est d'assurer la gestion d'un périphérique d'entrée de type clavier, et l'affichage des paramètres de fonctionnement grâce à un périphérique d'affichage alphanumérique LCD 7. Troisième sous-ensemble : modulation de l'intensité du faisceau et détecteur sensible à la lumière. La modulation du faisceau électronique 24 se fait grâce à la grille Wehnelt 26. Une modulation par l'anode peut être aussi utilisée. Son intensité peut varier entre 'pas de spot' et la valeur limite. Le signal sonore, voix ou musique, converti en une tension électrique variable attaque la commande de luminosité 19 du tube cathodique 1. Les variations de l'intensité sonore se traduisent ainsi en variation d'intensité du faisceau 24. Le spot lumineux va en défilant sur sa spirale pendant que varie le rythme de sa brillance. Après processus normal de développement en laboratoire la plaque photographique présente l'aspect indiqué sur la FIG. 4. La plaque photographique 17 est développée antérieurement à l'introduction dans l'appareil de lecture 21. En fonctionnement en reproduction, la grille Wehnelt 26 n'est pas soumise à des variations de tension comme dans le processus d'enregistrement. Le spot garde un régime constant, sa brillance glissant sur une trajectoire spirale de même caractéristique que lors du fonctionnement en enregistrement car les oscillateurs de déflexion n'ont pas varié. Comme indiqué sur la FIG. 4, ces pistes sont concentriques et formées en spirale. Une précision extrême de concentricité des pistes est requise. Ceci est facilité par le fait que la plaque photographique est immobile face à l'écran et la densité d'informations peut être rendue grande. Une densité maximum d'informations est réalisée en utilisant des particules fluorescentes extrêmement fines sur l'écran et un film photographique de grain fin. Le générateur C est ajusté pour avoir un pas de passage de l'ordre de quelques dizaines de microns. Une photodiode 8 associée à un préamplificateur 9 recueille le spot à travers la plaque photographique 2. La FIG. 5 montre le schéma de la cellule de lecture qui est située à l'intérieur de l'enceinte fermée 21. Un filtre passe-bas 10 élimine toute composante éventuelle dans le domaine des fréquences radio présente sur le signal de modulation sonore. Quatrième sous-ensemble : étage d'entrée et amplificateur de sortie Le circuit comporte un amplificateur d'entrée analogique 22 à CAG (= commande automatique de gain) et un filtre passe-bas. A l'aide d'un amplificateur de puissance 11 bien connu connecté en sortie de la cellule photoélectrique 8, l'information audio est générée en tant que signal sonore audible diffusé par le haut-parleur 12. Dans ce système à lecture optique, il n'y a aucune friction entre le spot et la plaque photographique. Il en résulte que les plaques photographiques ne s'usent pas, quel que soit le nombre de lectures effectuées. En outre, en utilisant des émulsions photographiques réversibles ou négatives lors de l'enregistrement, les plaques photographiques peuvent être reproduites en grand nombre. Ceci contribue à faire un appareil d'enregistrement d'informations et de reproduction d'informations de hautes performances, et à réduire les coûts de fabrication. Comme expliqué ci-dessus la présente invention peut aussi être appliquée à l'informatique comme périphérique de stockage d'un ordinateur. En informatique il existe une forte demande pour des appareils d'enregistrement / reproduction à taux de transfert élevé. De plus cet équipement supporte relativement bien les chocs et est peu sensible aux vibrations: l'aiguille de lecture ou la tête de lecture des tournes disques et lecteurs de bandes est ici remplacée par un rayon cathodique d'inertie presque nulle. Cet équipement pourra être utilisé à bord d'un véhicule en mouvement en tant que périphérique de stockage d'un équipement d'aide à la navigation, les données enregistrées sur le support optique étant relatives aux informations de guidage. Cet équipement pourra être embarqué sur les véhicules du SAMU ou des médecins. Cet équipement peut fonctionner quelle que soit la position dans laquelle il est utilisé: car il n'y a pas de haut ni de bas, la lecture peut se faire quel que soit le sens du fait de l'absence de pièces mobiles. REVENDICATIONS 1. Appareil d'enregistrement d'informations et reproduction d' informations caractérisé en ce qu' il comporte un tube cathodique (1) à faible persistance en face duquel est disposée une plaque photographique normale (2) et dont le spot de petit calibre et grande luminosité (3) peut être déplacé sur l'écran selon une trajectoire spirale (4), la lumière au travers de la piste inscrite sur la plaque photographique étant captée par une cellule photo électrique (5) lors du fonctionnement en reproduction. 2. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce qu' un module à microcontrôleur (6) assure le déplacement du spot sur l'écran par synthèse numérique directe des signaux de balayage.