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" APPAREIL REPRODUCTEUR d'IMAGES.- "
La présente invention concerne les appareils et méthodes de transmission par voie électro-optique d'informations se présentant générale- ment sous la forme d'images, de dessins, de copies de journaux, de films , d'empreintes digitales, etc.....
Brièvement, l'invention consiste en un système de transmission pointillée à fréquence constante suivant lequel l'image à transmettre est transformée en une série d'impulsions électriques qui, pprès réception par fil ou sans fil, peuvent être utilisées pour sa reproduction. Le système de transmission pointillée à fréquence constante consiste essentiellement
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dans la conversion des changements d'amplitude des courante d'image en va- riations de la longueur des traita élémentaires constituant l'impression de l'image à la réception. Le nombre de ces traits restant constant par unité de temps, de sorte que la période utile de transmission qui, à la station de réception, correspond aux périodes d'impression, peut avoir une valeur quelconque comprise entre 0 et 1005.
Dans les systèmes connus jusqu'à présent, les zones lesplus plaires de l'objet à transmettra,comprises entre le gris et le blanc , sont reproduites généralement'grâce à une succession de périodes fil- d'impression* de durée constante et de périodes de non impression variables entre une fois et cinquante fais par exemple la durée de la période d'impression, tandis que les zones sombres de l'objet sont reproduites grâce à une succession de périodes de non impression et de périodes d'impression variables entre une et cinquante fois par exemple la période de non impression. Il en résulte, non seulement, des périodes d'impression variables, mais des fréquences de succession des impulsions pouvant varier entre 50 et 300 périodes par secon- de.
Conformément à la présente invention, les signaux sont transmis sous la forme d'impulsions d'impression se succédant à fréquence constante de sorte que la somme des périodes d'impression et de non impression reste cons- tante quelle que soit l'opacité de l'image, mais le rapport entre ces pério- des dépend de l'opacité du point de l'image en cours de transmission. Sup- posons par exemple que l'on transmette 150 points par seconde, Une portion claire de l'image pourra par exemple comporter un intervalle d'impression correspondant à 1/1500 de seconde et un espace do non impression dèune durée de 9/1500 de seconde.
Par contre, une portion d'image d'opacité moyenne pourra se transmettre à l'aide d'impulsions d'impression de par exemple 7/1500 de seconde alternent avec des périodes de non transmission de 3/1500 de seconde. Dane ces deux exemples, on voit que la somme des durées d'im- pression et de non impression reste toujours égale à 1/150 de seconde, (un cent cinquantième)
Ce système de transmission présente sur les systèmes précédem- ment proposés l'avantage de réduire l'encombrement de l'onde porteuse, La fréquence de modulation comportant un nombre restreint d'harmoniques. Cet avantage existe également à la station de réception.
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La théorie du fonctionnement du système conforme à l'invention peut être donnée comme suit : 1 La tête de l'appareil analyseur comportant l'élément photo-électrique usuel transforme les intensités lumineuses varia- bles de l'image en variations d'intensités électriques correspondantes. La lumière éclairant l'image peut être interrompue à une fréquence donnée,par exemple 3. 500 périodes par seconde, de manière que la tête de l'appareil analyseur fournisse une fréquence constante modulée suivant les opacités successives de l'image. Il est cependant entendu que tout autre appareil susceptible de fournir une fréquence modulée peut être utilisé, par exemple un pont peut 'être alimenté par deux ou plusieurs tubes fournissant la fré- quence porteuse désire.
Dans une telle disposition, la cellule photoélec- trique est connectée suivant une diagonale du pont et les différences d'é- clairement de la cellule produites par les différents éléments de l'image, entraînant des déséquilibres plus ou moins grands du pont. On peut égale- ment obtenir cette fréquence modulée op couplant la source de cette fréquen- ce à l'entréede l'amplificateur de la cellule photoélectrique. Dans un tel système, une résistance est connectée en série entre le filament et la grille du tube anplificateur, la cellule photoélectrique et sa batterie sont con- nectées aux bornes de cette résistance.
Si le tube amplificateur est disposé de manière à fonctionner aux abords du coude inférieur de sa caractéristique, les variations d'illumination de la cellule photoélectrique produisent des variations de polarisation de la grille du tube amplificateur et des change- ments correspondants de l'amplitude du courant amplifié.
L'amplitude de cette énergie modulée doit 'être amplifiée pour pouvoir produire un effet utile. Après amplification,linéaire, la fréquence modulée ainsi obtenue est redressée. L'énergie fournie par le rectificateur est envoyée à ce que nous appellerons un convertisseur comprenant un tube modulateur et un amplificateur à ondes rectangulaires.
Dans un système conforme à l'invention, l'objet à transmettre est porté par un tanbour entraîné par un moteur qui entraîne également un générateur de fréquence de commutation alimentant le tube modulateur qui superpose cette fréquence au signal rectifié. Le tube modulateur est, de préférence, polarisé de manière que la fréquence commutatrice n'actionne pas la grille pendant la période entière.
Il en résulte que, pendant l'analyse d'une portion claire de l'image, le tube modulateur est entièrement bloqué
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et empêche le passage de la fréquence do commutation, Lors de l'analysa d'une portion grise de l'image, le tube ne laisse passer qu'une dani-période de la fréquence de commutation, tandis que, lors de l'analy d'une portion noire de l'image, la période entière de la fréquence de commutation peut traverser le modulateur. L'amplificateur à ondes rectangulaires alimenté par le tube modulateur, convertit l'énergie fournie par celui-ci en implusions d'amplitude constante mais de largeur variable, cette largeur évidemment dépendant de l'amplitude des courants fournis par le tube modulateur.
Les impulsions four- nies par l'amplificateur à ondes rectangulaires peuvent être utilisées pour commander une onde porteuse par tout ou rien comme le ferait une manipulateur.
Cotte onde porteuse hachée peut alors être transmise par fil ou sans fil.
L'image obtenue par le procédé décrit plus haut, donne une re- présentation convenable du sujet lorsqu'elle est tenue à une certaine dis- tance des yeux, mais elle manque de détail. Pour surmonter cette difficulté, les différentes lignes d'analyse transversale de l'image sont analysées à l'ai de de fréquences de commutation déphasées successivement l'une sur l'autre de 180 . Cette inversion produit à la réception une image plus douce reproduisant l'original avec plus de détails et une gradation plus douce dans les demi- teintes. Cependant, il faut noter que lors d'une transmission en blancs sur noirs, la fréquence de commutation ne semble pas être nécessaire, mais même avec ce type de transmission, l'emploi du convertisseur est avantageux en raison de l'utilisation d'un amplificateur à ondes rectangulaires.
L'invention a l'avantage d'éliminer à peu près entièrement tout élément personnel de la transmission ou de l'enregistremait des objets. Cela est obtenu grâce à l'élimination presque complète de toute batterie de pola- risation. Il en résulte une diminution du prix, de plus, l'appareil étant toujours prêt à fonctionner, on élimine la nécessité des réglages préliminai- res nécessaires avec les appareils utilisant des batteries de polarisation.
On comprendra mieux les autres avantages de l'invention en se référant à la description suivante et aux dessins qui l'accompagnent, donnés simplement à titre d'exemple, dans lesquels!
La fig.l représente une forme de circuit conforme à l'invention pour la transmission des images. Le générateur de fréquencesporteuseset l'ap- pareil de conversion, de l'image en impulsions électriques ont été omis.
La Fig.2 représente schématiquement la succession des différan-
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tes opérations effectuées par le dispositif.
La fig.3 représente une forme d'enregistrement obtenue à l'aide d'une transmission effectuée par le dispositif de la fig.l et la fig.3a re- présente quatre lignes successives de la reproduction d'un sujet dont l'opa- cité passe graduellement du blanc au noir et du noir au blanc, tandis que 3b représente les mêmes changements en intensité obtenus par des lignes succes- siv,es d'analyse comportant des fréquences de commutation déphasées de 180 .
La fig.4 représente le dispositif permettant d'obtenir la double analysa de la figure 3b.
La fig.5 est un schéma d'un récepteur d'images transmises par le dispositif de la fig,l,
A la fig.2 on a représenté un sujet à transmettre sous la forme d'une bande variant en intensité lumineuse du blanc au noir. Ce sujet est placé sur un tanbour ou sur un support. Les éléments successifs du sujet sont supposés influencer successivement l'élément photoélectrique. Ils produisent des modifications correspondantes dans les courants débités par la cellule, le plus grand courant correspondant à l'opacité la plus faible de l'image à transmettre et le courant minimum correspondant à la portion la plus opaque de l'image.
La cellule photoélectrique produit des courants modulés con- formément aux variations d'opacité de l'image et dont la fréquence est égale à la fréquence d'interruption de la lumière d'éclairage. Ces courants, après amplification sont rectifiés et @ envoyés au convertisseur qui comprend un tube modulateur et un amplificateur à ondes rectangulaires. Le convertisseur est alimenté}) en même temps par une fréquence de commutation dépendant des détails désirés. Les courants résultant fournis par l'amplificateur à ondes rectangulaires sont envoyés vers un tube manipulateur de l'onde porteuse.
Pour les lignes de transmission, cette fréquence porteuse peut être une fré- quenoe acoustique relativement élevée ou une fréquence super-acoustique .
Pour la transmission sana fil, cette fréquence sera une fréduence radio- électrique, La partie inférieure de la fig.2 montre enles variations en amplitude de la fréquence d'image apparaissant dans les circuits de sortie de l'anplificateur lorsque l'intensité de l'image passe du blanc au noir. On voit que l'amplitude de cette fréquence décroît d'une manière régulière. La portion b indique @ l'enveloppe du courant rectifié. La portion 0 montre
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les courants fournis par l'amplificateur à ondes rectangulaires. Ces courants, d'amplitude constante mais de durée variable, m, n, etc.. servent à commander la fréquence porte use qui présente alors la forme d'une succession de trains d'onde d'amplitude constante mais de durées variables.
L'impression résultan- te est montrée à la fig.3 où les lignes successives se présentent sous la for- me d'impulsions de largeur variable se succédant à fréquence constante sur des lignes verticales successives. De cette façon, les portions claires de l'objet sont reproduites sous la forme de points régulièrement espacés, les portions grises sous la forme de points allongés, tandis que les portions noires soue la forme de lignes pratiquement continues. Ces dernières portions résultent de la zône rde l'onde porteuse représentée à la fig.2 et pendant laquelle l'émission de l'onde porteuse reste ininterrompue pendant un temps relative- ment long.
Pour obtenir les résultats indiqués aux Fig.2 et 3a, à l'aide du diapositif représenté à la Fig.l, la fréquence de commutation fournie par le dispositif représenté à la fig.4 par exemple, est envoyée aux bornes 1 & 3 connectées à l'enroulement primaire 9 du transformateur 11 au moyen des con- ducteurs 5 & 7. Le secondaire 13 de ce transformateur est connecté au circuit d'entrée du tube à, vide 15. L'énergie fournie par le tube 15 est envoyée au primaire 19 d'un transformateur 21 dont le secondaire 23 est branché aux bor- nes du potentiomètre 25. L'amplitude de la fréquence de commutation fournie par l'amplificateur 17 est réglée à l'aide du contact mobile 27 du potentio- mètre. Cette fréquence est alors envoyée à l'électrode de commande 29 du tube modulateur 31.
Le potentiomètre contrôla ainsi la polarisation du tube 31 con- formément à la position du contact réglable 27. La tension plaque de l'ampli- ficateur 17 est fournie par un conducteur connecté à une borne de l'enroule- ment primaire 19 du transformateur 21 & à l'extrémité d'une résistance 20 Des- tinée à fixer la tension de plaque, La.tension de plaque est fournie à la résistance 20 par la borne d'entrée26.
Les signaux fournis par l'amplificateur de la cellule photo- électrique se présentent sous la forme de courants de fréquence constante et d'amplitude variable. La fréquence de ces courants dépend de la vitesse d'interruption de la lumière influençait la cellule photo-électrique. Ces signaux photoélectriques sont introduits par les bornes 33 et 35 connectées au potentiomètre 41 par le conducteurs 37 et 39. Ces signaux, dont l'anpli-
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tude peut être contrôlée au moyen du contact réglable du potentiomètre, sont envoyés au primaire 43 duhtransformateur 45 dont le secondaire 47 alimente le circuit d'entrée d'un tube amplificateur 49.
La tension plaque de ce dernier tube est dérivée de la borne 26 à travers un circuit filtre comprenant des selfs 55 et des capacités de shuntage 57 mises à la terre en 59. La borne 26 est connectée au filtre par le conducteur 61. L'énergie fournie par l'ampli- ficateur 49 est envoyée au primaire 53 du transformateur 55 dont le secondai- re 67 alimente les tubes à vide 69, 71 redressant les deux ondes. Les tubes 69 et 71 sont du type habituel à courant alternatif. Leur grille et plaqua, respectivement 73-75 et 73'-75', sont réunies. Le redresseur, shunté par une résistance 77 débite sur la résistance 83 en série avec le potentiomètre 85 par l'intermédiaire d'un filtre comprenant les selfs 79 shuntées par des capacités 81.Le contact variable du potentiomètre est relié par le conducteur 87 à l'entrée du potentiomètre 25.
La fréquence de commutation et les signaux d'image redressés sont ainsi superposés de manière réglable dans le tube mo- dulateur 31, de manière à contrôler les périodes pendant lesquelles la fré- quence de commutation rend l'amplificateur 31 conducteur confo@mément aux to- nalités variables des différents éléments de l'image analysée.
La plaque 91 du tube 31 est alimentée en tension à travers les résiances 93,95, 97 ,99 et 101 ,eette dernière étant connectée à la borne 26. Les tubes 105 et 113 servant d'amplificateur à ondes rectangulaires, sont connectés dans le circuit de sortie du tube modulateur 31. La grille 103 du premier tube 105 de l'amplificateur est contrôlée conformément aux signaux fournis par le tube 31.
Le courant de sortie du premier tube 105 traversant la résis- tance 109, produit la réaction suivante: Les variations d'intensité du cou- rant absorbé par le tube 105 .produisent des variations de chute de tension dans la résistance 109. A leur tour, ces variations de chute de temision con- trôlent le potentiel de la grille 111 du second tube 113 qui est connecté di- rectement à une borle de la résistance 109. L@@squ'un courant intense est ab- sorbé par le tube 105, on voit qu'une chute de tension importante au bornes de la résistance 109 rend la grille 171 du tube 113 suffisamment négative pour supprimer le courant traversant le second tube 113 de l'amplificateur.
Inver- sement, lorsque le courant traversant le tube 105 décroît, la borne supérieure de la résistance 109 devient positive par rapport à son potentiel précédent de
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sorte que la grille 111 du second tube 113 tend à devenir positive par rapport au potentiel acquis lorsqu'il passait un courant intense à travers le premier tube. de l'amplificateur à ondes sectangulaires.
Il an résullte que le second tube absorbe un courant qui, grâce à la connexion 119 reliant la plaque 115 du tube 113 à la grille 103 du tube 105 à travers la capacité 121, tend à di- minuer le potentiel de la grille 103. Tout accroissement dans l'intensité du courant traversant le tube 113 tend à diminuer beaucoup plus rapidement le courant traversant le premier tube 105 de manière à le polariser suffisamment pour le rendre non conducteur quelle que soit la vitesse de décroissance du signal appliqué au premier tube. La second tube 113 de l'amplificateur est alimente en tension à travers la résistance 117 connectée par l'intermédiaire d'une seconde résistance 101 à la source d'alimentation reliée à la borne 26.
On a prévu un commutateur 127 dont les plots 123 et 125 sont connectés respectivement aux extrémités supérieures des résistances 117 et 109.
Suivant la position de cet interrupteur vers l'un ou l'autre contact, l'éner- gie utile de l'amplificateur est fournie, soit par le premier tube 105, soit par le second tube 113- ce qui a pour effet de déterminer le caractère du signal fourni par l'amplificateur à ondes rectangulaires. Le circuit de sor- tie de cet amplificateur est connecté par le conducteur 129 à un second com- mutateur 131 qui est normalement poussé vers la droite. Le commutateur 131 connecte le circuit 129 au point médian de l'enroulement secondaire 139 du transformateur 141 alimentant ainsi en concordance de phase les grilles 175 et 177 des tubes 179 ot 181 montés en phush-pull et faisant office de commu- tateur de ligne.
Le tube oscillateur 143 fournissant l'onde porteuse comprend une plaqua 144, une grille 150 ail une cathode. La plaque 144 de l'oscillateur 143 est connectée à une borne de la capacité 145 dont l'autre borne est reliée à la grille 160 @ à travers la résistance 147 et la self 149. Le poten- tiel de plaque est fourni à l'oscillateur 143, par l'intermédiaire d'une bo- bine de choc* 153 et d'une résistance 155, par la source de potentiel connec- tée à la borne 26. La self 149 est shuntée par la capacité 155 aux bornes de laquello peut être branchée une capacité 157 à l'aide d'un interrupteur 159.
La fermeture de l'interrupteur 159 modifie la fréquence de fonctionnement de l'oscillateur comme cela peut être nécessaire dans certaines conditions. Une autre capacité 151 est connectée antre une extrémité du filament du tube 143
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et un coptact réglable de la self 149. Ce contact est mis à la terre en 173.
L'oscillateur 143 alimente l'enroulement primaire 169 du transformateur 141 à travers une résistance 161 et un potentiomètre 163. Le potentiomètre 163 est muni d'un contact réglable 165 permettant de régler l'amplitude de la tension fournie au primaire 169 du transformateur 141. Comme la fréquence de l'oscil- lateur et les signaux de sortie de l'amplificateur à ondes rectangulaires sont superposés à l'entrée de l'amplificateur push-pull constitué par les tubes 179 et 181, il apparaît dans les enroulements de sortie 187 et 189 de l'amplifi- cateur push-pull,des signaux interrompus d'amplitude constante, les interrup- tions seproduisant conformément aux signaux fournis par l'amplificateur à on- des rectangulaires.
En effet, l'onde rectangulaire ne doit pas moduler l'onde porteuse fournie par l'oscillateur 143 dans l'amplificateur push-pull parce que ces signaux sont alimentés de manière à apparaître en phase sur chacune des grilles 175 et 177 das tubes push-pull, de manière à rendre ceux-ci soit conducteurs, soit non conducteurs.
L'énergie utile fournie par l'amplificateur push-pull est envoyée au primaire 189 du transformateur 185 dont le secondaire 193 est connecté aux bornes 199 et 201 par les conducteurs 197 et 195. C'est à ces bornes que sera connecté, soit la ligne de transmission, soit l'émetteur radio-électrique. On a prévu également un transformateur 183 dont le secondaire 191 est connecté à un jack 203. L'introduction d'une fiche dans ce dernier permet de contrôler en cours de fonctionnement, les signaux apparaissant dans le circuit de sortie de l'amplificateur push-pull.
Dans le cas où on désire obtenir la commutation ma- nuelle de l'onde porteuse, on a prévu deux bornes 215-217, permettant d'almen- ter un relais 223 comportant un enroulement d'excitation 219 fermant le relais 223. La manoeuvre de l'interrupteur 131 vers la gauche permet la manipulation de l'onde porteuse en contrôlant l'énergie fournie par l'amplificateur push- pull.
Les différents tubes sont alimentés en tension plaque par l'in- termédiaire d'un filtre commun constitué par les selfs 205 shuntées par les capacités 207 mises à la terre en 211. Chacun des circuits de chauffage est connecté aux bornes 213 et 215. Tous les tubes sont du type à chauffage indi- rect, bien qu'il soit entendu que d'autres types de tubes peuvent leur être substitués si on le désire.
Il résulte de la description précédente que le système fournit des signaux d'image de fréquence constante mais de périodes d'impression va-
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riables- ce qui permet d'obtenir une reproduction analogue à celle qui est montrée à la figure 3a. Pour produire une impression du type montré à la fig.Zb la fréquence de commutation envoyée aux bornes 1 et 3 est inversée après l'en- -registrement de chaque ligne élémentaire de l'image, de manière à déplacer la pointillés d'une quantité égale au temps qui s'écoule entre deux impressions élémentaires successives. Un tel résultat peut être obtenu à l'aide de la dis- -position représentée fig. 4.
Conformément à cette figure, les roues phoniques 235 et 237, qui sont entraînées par le même moteur qui entraîne le tambour en- registreur, sont prourvues d'induits 239 et 241 comprenant chacun un noyau ma- gnétique 243 entouré d'enroulements 245 et 247 connectés aux conducteurs 249, 251 et 253,255. Ces conducteurs aboutissent respectivement aux interrupteurs 257 et 259 qui permettant de brancher les enroulements aux bornes 1 et 3 de la fig.l par l'intermédiaire des conducteurs 261 et 263 et d'un inverseur 265.
A la fig. 4, on a représenté seulement deux induits et deux roues phoniques, bien qu'il soit Entendu qu'un nombre quelconque de tels générateurs, 5 ou 10 par exanple, munis des interrupteurs de connexion appropriés, peuvent 'être prévus lorsque le système exige une plus grande souplesse de fonctionnement. Dans un tel cas, chaque générateur pourra être connecté, par l'intermédiaire d'un in- terrupteur séparé analogue à celui qui est représenté, aux bornes d'entrée 1 et 2.
Le tambour enregistreur porte une came 267 qui ferme un interrup- teur 269 après chaque rotation simple du tambour enregistreur. Si, au lieu d'u mouvement do rotation d'un t;mbour, le système d'enregistrement utilise un mou vement de va-et-vient avec retour rapide, la came peut être prévue pour fermer et ouvrir l'interrupteur respectivement à la fin et au commencement de l'on- rogistrement do chaque ligne, A chaque fermeture du contact 269, la bobine 271 d'un relais est parcourue par un courant continu, ce qui a pour effet de ren- verser le commutateur 265. Il en résilie que, à la fin de l'enregistrement de chaque ligne élémentaire de l'image, la fréquence de commutation de déphase de 180 et que la fréquence à l'entrée de l'amplificateur 16 tat inversée.
Par Conséquent, le fonctionnement du système comprenant le convertisseur, le tube modulateur et l'amplificateur à ondes rectangulaires est complètement inversé, et l'enregistrement obtenu est analogue à celui qui est représenté à la fig.3b On voit que par ce mo@ent la perfection des détails de l'image est considéra- blâmant améliorée.
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Comme le montre la fig.5, un système récepteur des signaux trans- gis par le dispositif montré à la fig1 peut, par exemple, dans le cas de la réception radioélectrique, comprendre plusieurs antennes espacées 275, 277 et 279. Ces antennes sont séparées de manière à éviter les effets du fading et les inconvénients analogues. Chaque antenne est connectée à un amplificateur de haute fréquence alimentant un détecteur qui alimente lui-même un amplifica- teur basse fréquence et un redresseur. Les énergies fournies par chacun des redresseurs sont combinées dans un étage de couplage 281. Cet étage 281 con- trôle un combinateur 283. Ce dernier comprend un étage push-pull dont les gril- les sont commandées par l'étage 281. Un générateur 285 fournit une fréquence appropriée au dispositif 283.
Celui-ci est disposé de telle manière que lors- qu'un courant intense est fourni par le dispositif 281, il se produit une for- te chute de tension dans une résistance connectant les filaments de l'ampli- ficateur push-pull et le point médian d'un secondaire de transformateur dont le primaire est alimenté par la fréquence fournie par le dispositif 285. de sorte qu'un fort courant circulant dans le circuit plaque de l'étage combina- teur 281 tend à bloquer les tuber de l'étage push-pall. Ce dernier alimente un amplificateur 289 par l'intermédiaire des lignes 287. L'amplificateur 289 peut être adjacent au dispositif 283 ou il peut en être séparé par une grande dis- tance, L'amplificateur 289 alimente un redresseur 291 contrôlant un enregis- treur photoélectrique 29 3 reproduisant le sujet transmis.
L'invention qui a été décrite plus haut ne concerne pas les sys- tèmes de transmission de télévision dans lesquels il ne se produit pas une opé. ration d'enregistrement à la réception mais plutôt la production d'images vi- suelles. Toutefois, il doit être entendu que le principe général de l'inven- tion:mis en évidance plus haut, peut être très bien appliqué à la télévision aussi bien qu'à la transmission d'images fixes.
Bien que l'on ait montré et décrit plus haut une seule forme de réalisation de l'invention, il doit cependant âtre entendu que toutes, modifi- cations' au principe général de l'invention rentre dans le cadre de celle-ci pe pour atant qu'elle n'en modifie pas l'esprit.