Appareil d'enregistrement de signaux optiques
La présente invention a pour objet un appareil d'enregistrement de signaux optiques dans lequel une matière sensible à la lumière se déplace de façon continue le long d'un trajet et où un faisceau lumineux projette sur la matière un spot d'enregistrement se déplaçant transversalement au trajet.
Une tache ou spot lumineux d'enregistrement petit et bien défini est avantageux pour cet appareil, et ce spot devrait être particulièrement étroit dans le sens de déplacement de la matière d'enregistrement, bien que sa longueur soit moins critique dans le sens de balayage perpendiculaire. Jusqu'à présent, cette forme de spot d'enregistrement ainsi que l'intensité de lumière favorable ont été recherchées au moyen d'une lentille à segment cylindrique placée transversalement au sens de déplacement de la bande à une certaine distance de la surface d'enregistrement de façon à y mettre au point une image de la lampe rétrécie dans ce sens. Ces installations exigent des dispositifs de guidage de bande assez encombrants pour établir les distances optiques envisagées, et elles sont souvent peu satisfaisantes quant aux caractéristiques du spot d'enregistrement.
L'appareil, objet de l'invention, est caractérisé en ce qu'il comprend une lentille en forme de tige disposée dans le faisceau de projection de façon que son axe soit transversal au trajet, ladite lentille s'étendant dans le trajet avec une zone où elle peut venir au contact de la matière mobile et la faire dévier du trajet, et ayant dans les zones de contact et celles qui lui sont diamétralement opposées des parties de surfaces incurvées, lesdites parties opposées étant circulaires, et un moyen de guidage de la matière sensible coopérant avec la lentille pour maintenir la matière en contact avec la lentille sensiblement dans ladite one de contact, de sorte que la lentille sert à faire converger le faisceau de projection et à disposer efficacement la matière sensible pour l'enregistrement.
Le dessin représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution de l'appareil d'enregistrement, objet de l'invention.
La fig. 1 est une élévation de côté schématique, en partie en coupe, Id'un galvanomètre enregistreur,
la fig. 2 est une vue en plan à plus grande échelle montrant le montage de la lentille cylindrique,
la fig. 3 est une coupe suivant la ligne 3-3 de la fig. 2, et,
la fig. 4 est un dessin schématique représentant les caractéristiques optiques de l'appareil, le diamètre de la lentille cylindrique étant considérablement exagéré en comparaison de la distance de l'objet.
Le galvanomètre enregistreur représenté sur les fig. 1 à 3 a un plateau 11 auquel est fixée de façon appropriée une plaque de maintien lestée 12 tout en permettant un accès au plateau et un jeu vertical, tel qu'au moyen d'une charnière 17 montée sur un bâti ou logement 20 auquel est fixé le plateau. Au moyen d'un rouleau transporteur 14, entraîné par un moteur approprié dans le sens indiqué, une bande 15 de papier photographiquement sensible est tirée Id'un rouleau d'alimentation 16 de la façon à décrire. La plaque de maintien 12, articulée en 17 sur une structure de support 20 comme mentionné auparavant, a une fente transversale 18 ménagée dans la zone d'enregistrement.
Cette plaque de maintien a une partie 19 qui presse la bande de papier 15 contre le rouleau de transport 14 mais qui est plus mince au-idelà de la zone de serrage en 19 de façon que sa face 21 dégage la face 22 du plateau 11. L'intervalle 23 compris entre le plateau et la plaque doit être assez large pour permettre à la bande enregistreuse d'y glisser facilement.
Le plateau 11 a une rainure transversale centrale 24 conformée pour s'adapter à une lentille cylindrique 25 faite en une matière appropriée à décrire ci-dessous et collée au plateau sur les bords 26 et 27.
Cette construction ferme complètement la rainure 24 et empêche qu'un rayonnement indésirable atteigne le papier à proximité de la lentille cylindrique. La fixation de la lentille par une colle le long des zones étroites situées près d'un plan horizontal traversant son axe est admissible car ces parties de la lentille n'ont pas de rôle optique. Comme mentionné précédemment, ces zones n'ont pas besoin d'être cylindriques. La lentille 25 s'étend radialement à travers la fente 18 de la plaque de maintien dans le trajet de la bande de papier 15 tel que défini par l'intervalle 23, transversal à l'axe de la lentille 25.
La bande enregistreuse 15 est introduite dans la fente de la lentille, le côté sensible en bas, comme suit. Le rouleau de transport d'alimentation 14 tire la bande de papier de la bobine d'alimentation 16 au moyen de la zone de serrage 19 où la plaque 12 la presse contre le rouleau 14. Comme mentionné ci-dessus, à gauche de la zone de serrage 19 le plateau et la plaque de maintien sont espacés suffisam- ment d'une façon permanente pour que le papier glisse facilement entre eux.
La bande de papier 15 est maintenue en contact avec la lentille 25 dans sa zone en saillie la plus éloignée 30 qui s'étend dans le trajet du papier, au moyen de la mise en contact par son côté opposé avec les bords de guidage 28, 29 de la fente 18 de la plaque de maintien, la rigidité longitudinale naturelle de la bande de papier enregistreuse étant mise à profit. Bien que ce moyen simple de maintenir la lentille en contact avec le papier dû à la déviation de ce dernier entre la zone 30 de la lentille et les bords de guidage ou de maintien 28, 29 de la plaque de maintien soit très efficace, le même but pourrait être atteint par des expédients différents bien que plus complexes, comme un sabot plat ou un rouleau de maintien recouvert de caoutchouc. La bande est enroulée par un moyen commode quelconque.
L'installation optique utilisée ici utilise une lampe à incandescence concentrée 31 ayant des caractéristiques d'émission convenant au milieu sensible à la lumière appliquées à la bande enregistreuse 15. Dans l'axe effectif de la lampe se trouvent un miroir de déviation 32 à 450 environ de l'axe de la lampe, un objectif 33, un miroir 34 du galvanomètre, et la lentille cylindrique 25 décrite ci-dessus. L'objectif 33 est traversé deux fois par la lumière émanant de la lampe, comme représenté sur la fig. 4.
On place l'obentre la lentille et le miroir du galvanomètre, et de est pratique, la lampe étant approximativement sur le foyer principal de l'objectif 33 de façon que les rayons de lumière soient essentiellement parallèles entre la lentille et le miroir du galvanomètre, et de façon que la lampe soit représentée par une image dans la zone de contact 30 du papier de la lentille cylindrique 25 à un grossissement de 1:1 environ. Le cadre du miroir 34 du galvanomètre qui constitue une ouverture comme indiqué sur la fig. 4, est représenté par une image dans la même zone, comme il sera décrit en détail ci-dessous.
Le miroir 34 du galvanomètre est monté à pivot sur l'armature 35 du galvanomètre 36. Le mouvement du miroir du galvanomètre autour de son axe en réponse aux impulsions de signaux électriques envoyées à la bobine du galvanomètre fait déplacer l'image de la lampe en conformité avec lui, et le spot lumineux formé par l'image de la lampe balaie une ligne étroite sur le papier à l'endroit où il porte contre la zone périphérique supérieure 30 de la lentille cylindrique 25. L'image de la lampe se déplace en arrière et en avant dans un plan perpendiculaire au plan de la bande de papier 15 sensible à la lumière à mesure que cette dernière bande se déplace en regard de la ligne de balayage et une courbe sera enregistrée sur le papier, représentant les impulsions de signaux électriques en fonction du mouvement du papier.
Comme mentionné précédemment, dans un appareil de ce type, il est très important que le spot lumineux d'enregistrement soit aussi intense et petit que possible, et qu'il soit également dessiné nettement pour fournir un pouvoir de séparation ou résolution convenable de la courbe enregistrée. I1 est en particulier important de réduire la largeur de l'image dans le sens de déplacement du papier enregistreur, cette dimension étant en particulier significative par rapport au pouvoir Ide séparation de l'enregistrement même Si la trace reste large dans le sens perpendiculaire au déplacement du papier.
La solution classique mentionnée précédemment de ce problème est améliorée par rapport aux propriétés optiques, ainsi que la simplicité de construction, en utilisant une surface de cylindre circulaire et en situant une image spécialement favorable du filament de la lampe sur la surface du cylindre dans la zone où le papier passe sur lui. On va décrire maintenant les moyens à cet effet par rapport à la fig. 4 qui est un développement de l'installation optique représentée sur la fig. 1.
On notera que sur la fig. 4 l'angle d'ouverture 39,1 est constitué par le cadre 39 du miroir de la fig. 1 et que les lentilles 33,1 et 33,2 correspondent ensemble à la lentille unique 33 de la fig. 1 qui, en raison de la réflexion sur le miroir 34 du galvanomètre, constitue une installation à deux lentilles comme indiqué. La lentille 25 étant cylindrique la largeur dii spot explorateur dans les sens perpendiculaire au sens de déplacement du papier, ou parallèlement à l'axe de la lentille 25, ne dépend pas de cette lentille de guidage. Toutefois, la dimension du spot explorateur dans le sens de déplacement du papier dépend de la courbure et de l'indice de réfraction de la lentille cylindrique ainsi que de l'endroit et Ide la dimension de l'ouverture de diaphragme de l'installation optique, dans ce cas le cadre 39 du miroir.
La nature de l'image dans cette dimension critique est réglée favorablement comme suit.
La formule de foyers conjugués de base pour une réfraction de lumière sur une surface divisant deux milieux d'indice de réfraction différents est n/q-n'/p = (n-n')/r. Dans l'exemple actuel, et en se reportant à la fig. 4, n' = 1 et p > q de façon que n/q (n-1)/r ou que q = nr(n-l). Si on désire que la surface de réfraction de la lentille 25 de rayon r représente par une image un faisceau qui la pénètre à partir d'une zone proche de la lentille 33 de l'objectif, dans sa zone opposée 30, alors q = 2r qui, introduit dans la formule ci-dessus fournit 2r = nr/(n-l) ou n = 2.
Ainsi, tandis que dans le cas actuel, la distance de l'objectif est relativement grande en comparaison du diamètre de la lentille cylindrique, ce diamètre n'est plus en considération et si la lentille cylindrique est faite en une matière ayant un indice de réfraction de deux, l'image du diaphragme 39 sera en réalité en 30, la zone de contact comprise entre la lentille cylindrique et la bande enregistreuse. I1 est inutile de dire que cet état idéal n'existe que dans le sens dans lequel le cylindre est effectif, à savoir dans le sens de déplacement de la bande, perpendiculairement à l'axe du cylindre.
Dans ce sens critique la dimension de l'image sera déterminée par la dimension physique du diaphragme qui peut être choisie en conséquence. I1 est maintenant évident que des considérations analogues s'appliquent à la reproduction de la lampe comme indiqué sur la fig. 4. Ainsi, le spot lumineux d'enregistrement peut être déterminé de façon optimum dans son sens critique. L'indépendance de cette installation optique par rapport au diamètre de la lentille cylindrique facilite la construction mécanique du dispositif et réduit son coût puisque les dimensions et le montage exacts de la lentille cylindrique sont inutiles.
En outre, le diamètre du cylindre peut être choisi en vue Id'un bon contact de la bande de papier enregistreuse, suivant sa matière et le montage mécanique général du dispositif, en dehors de la simplicité extrême de guidage de la bande suivant l'invention au moyen de la lentille cylindrique qui fournit des caractéristiques optiques favorables du spot d'enregistre- ment et qui situe en même temps la bande pour en tirer le meilleur, avantage.
I1 est maintenant évident que la zone de guidage et d'enregistrement 30 de la bande n'est pas nécessai rement une section droite circulaire mais avantageusement incurvée, tandis que la partie de réfraction diamétralement opposée en 30,1 de la fig. 4 ; a avan- tageusement une section droite circulaire. La forme des surfaces périphériques intermédiaires 26,1 et 27,1 est non critique.
Lors du fonctionnement du galvanomètre la bande enregistreuse est enfilée de la bobine 16 sur le rouleau 14, la plaque de maintien 12 étant éloignée du plateau. Lors de l'abaissement de la plaque de maintien 12, la bande est pressée dan la zone de serrage 19 et elle est pressée légèrement mais par un bon contact contre la lentille cylindrique 25 par les bords 28, 29, ce qui assure que la bande est disposée efficacement sur la ligne d'exploration de la lentille cylindrique ou le spot explorateur est prévu Ide façon qu'on obtienne une exploration très uniforme de l'enregistrement.
L'enregistrement proprement dit s'effectue d'une façon classique, le miroir 34 oscillant sur son axe et faisant osciller le faisceau enregistreur transversalement à l'avance de la bande enregistreuse 15, le spot explorateur étant défini comme décrit ci-dessus, indépendamment de la position et de la dimension de la lentille cylindrique, dû à l'indice de réfraction choisi particulièrement de cette dernière.
En raison du contact du cylindre 25 aux deux côtés sur toute sa longueur sur le parties 26, 27 le long des côtés de la fente 24 du plateau rigide 11, il est disposé fermement sans possibilité de déviation et protège le côté sensible de la bande 15 contre un dom- mage optique et mécanique.
Optical signal recording device
The present invention relates to an optical signal recording apparatus in which a light sensitive material continuously moves along a path and a light beam projects on the material a transversely moving recording spot. to the journey.
A small and well-defined recording spot or light spot is advantageous for this apparatus, and this spot should be particularly narrow in the direction of travel of the recording material, although its length is less critical in the perpendicular scanning direction. . Heretofore, this form of recording spot as well as the favorable light intensity has been sought by means of a cylindrical segment lens placed transversely to the direction of travel of the tape at a certain distance from the surface of the tape. recording so as to bring into focus an image of the lamp shrunk in this direction. These installations require fairly bulky tape guiding devices to establish the envisaged optical distances, and they are often unsatisfactory with regard to the characteristics of the recording spot.
The apparatus, object of the invention, is characterized in that it comprises a rod-shaped lens arranged in the projection beam so that its axis is transverse to the path, said lens extending in the path with a zone where it can come into contact with the moving material and cause it to deviate from the path, and having in the contact zones and those which are diametrically opposed to it, parts of curved surfaces, said opposite parts being circular, and a guide means of the sensitive material cooperating with the lens to maintain the material in contact with the lens substantially in said contact one, so that the lens serves to converge the projection beam and to efficiently dispose the sensitive material for recording.
The drawing shows, by way of example, an embodiment of the recording apparatus, object of the invention.
Fig. 1 is a schematic side elevation, partly in section, of a recording galvanometer,
fig. 2 is a plan view on a larger scale showing the mounting of the cylindrical lens,
fig. 3 is a section taken along line 3-3 of FIG. 2, and,
fig. 4 is a schematic drawing showing the optical characteristics of the apparatus, the diameter of the cylindrical lens being considerably exaggerated in comparison with the distance from the object.
The recording galvanometer shown in Figs. 1 to 3 has a tray 11 to which is suitably attached a weighted retaining plate 12 while allowing access to the tray and vertical play, such as by means of a hinge 17 mounted on a frame or housing 20 to which is fixed the tray. By means of a conveyor roll 14, driven by a suitable motor in the direction indicated, a web 15 of photographically sensitive paper is drawn from a feed roll 16 as described. The retaining plate 12, hinged at 17 to a support structure 20 as previously mentioned, has a transverse slot 18 formed in the recording area.
This retaining plate has a portion 19 which presses the web of paper 15 against the transport roller 14 but which is thinner beyond the clamping area at 19 so that its face 21 clears the face 22 of the plate 11. The gap 23 between the platter and the plate must be wide enough to allow the recording tape to slide easily therein.
The plate 11 has a central transverse groove 24 shaped to fit a cylindrical lens 25 made of a suitable material to be described below and glued to the plate at the edges 26 and 27.
This construction completely closes the groove 24 and prevents unwanted radiation from reaching the paper near the cylindrical lens. Fixing the lens by glue along narrow areas located near a horizontal plane crossing its axis is permissible because these parts of the lens have no optical role. As mentioned earlier, these areas do not need to be cylindrical. Lens 25 extends radially through slot 18 in the retaining plate in the path of paper web 15 as defined by gap 23, transverse to the axis of lens 25.
The tape recorder 15 is inserted into the slit of the lens, the sensitive side down, as follows. The feed transport roll 14 pulls the web of paper from the feed spool 16 through the clamping area 19 where the plate 12 presses it against the roll 14. As mentioned above, to the left of the area. Clamp 19 the tray and the holder plate are permanently spaced apart so that the paper slides easily between them.
The web of paper 15 is maintained in contact with the lens 25 in its outermost protrusion area 30 which extends in the path of the paper, by means of contacting its opposite side with the guide edges 28, 29 of the slot 18 of the holder plate, the natural longitudinal rigidity of the tape of recording paper being taken advantage of. Although this simple means of maintaining the lens in contact with the paper due to the deflection of the latter between the area 30 of the lens and the guide or retaining edges 28, 29 of the retaining plate is very effective, the same This goal could be achieved by different though more complex expedients, such as a flat shoe or a rubber-covered holding roller. The tape is wound up by any convenient means.
The optical installation used here uses a concentrated incandescent lamp 31 having emission characteristics suitable for the light sensitive medium applied to the recording tape 15. In the effective axis of the lamp is a deflection mirror 32 to 450. about the axis of the lamp, an objective 33, a mirror 34 of the galvanometer, and the cylindrical lens 25 described above. The objective 33 is crossed twice by the light emanating from the lamp, as shown in FIG. 4.
We place the obentre the lens and the mirror of the galvanometer, and is convenient, the lamp being approximately on the principal focus of the objective 33 so that the rays of light are essentially parallel between the lens and the mirror of the galvanometer, and so that the lamp is imaged in the contact area 30 of the paper of the cylindrical lens 25 at a magnification of about 1: 1. The frame of the mirror 34 of the galvanometer which constitutes an opening as shown in FIG. 4, is represented by an image in the same area, as will be described in detail below.
The mirror 34 of the galvanometer is pivotally mounted on the frame 35 of the galvanometer 36. The movement of the mirror of the galvanometer around its axis in response to the pulses of electrical signals sent to the coil of the galvanometer causes the image of the lamp to shift in conformity with it, and the light spot formed by the image of the lamp sweeps a narrow line on the paper where it bears against the upper peripheral zone 30 of the cylindrical lens 25. The image of the lamp moves back and forth in a plane perpendicular to the plane of the light-sensitive paper web 15 as the latter web moves opposite the scan line and a curve will be recorded on the paper, representing the signal pulses electric depending on the movement of the paper.
As mentioned earlier, in an apparatus of this type, it is very important that the recording light spot is as intense and small as possible, and that it is also clearly drawn to provide a suitable separation power or resolution of the curve. recorded. It is in particular important to reduce the width of the image in the direction of movement of the recording paper, this dimension being in particular significant with respect to the power of separation of the recording even if the trace remains wide in the direction perpendicular to the movement. paper.
The aforementioned conventional solution of this problem is improved in optical properties, as well as simplicity of construction, by using a circular cylinder surface and by locating a specially favorable image of the lamp filament on the cylinder surface in the area. where the paper passes over him. The means for this purpose will now be described with respect to FIG. 4 which is a development of the optical installation shown in FIG. 1.
It will be noted that in FIG. 4 the opening angle 39.1 is formed by the frame 39 of the mirror of FIG. 1 and that the lenses 33.1 and 33.2 together correspond to the single lens 33 of FIG. 1 which, due to the reflection on the mirror 34 of the galvanometer, constitutes a two-lens installation as indicated. The lens 25 being cylindrical, the width of the explorer spot in the directions perpendicular to the direction of movement of the paper, or parallel to the axis of the lens 25, does not depend on this guide lens. However, the dimension of the explorer spot in the direction of travel of the paper depends on the curvature and the refractive index of the cylindrical lens as well as on the location and Ide the size of the diaphragm opening of the optical installation. , in this case the frame 39 of the mirror.
The nature of the image in this critical dimension is favorably regulated as follows.
The basic conjugate foci formula for a refraction of light on a surface dividing two media of different refractive index is n / q-n '/ p = (n-n') / r. In the current example, and referring to fig. 4, n '= 1 and p> q so that n / q (n-1) / r or that q = nr (n-l). If it is desired that the refractive surface of the lens 25 of radius r represents by an image a beam which penetrates it from a zone close to the lens 33 of the objective, in its opposite zone 30, then q = 2r which, introduced in the formula above, gives 2r = nr / (nl) or n = 2.
Thus, while in the present case, the distance to the objective is relatively large compared to the diameter of the cylindrical lens, this diameter is no longer taken into consideration and if the cylindrical lens is made of a material having a refractive index two, the image of diaphragm 39 will actually be at 30, the contact zone between the cylindrical lens and the recording tape. It is needless to say that this ideal state exists only in the direction in which the cylinder is effective, namely in the direction of movement of the web, perpendicular to the axis of the cylinder.
In this critical sense the size of the image will be determined by the physical size of the diaphragm which can be chosen accordingly. It is now evident that similar considerations apply to the reproduction of the lamp as shown in fig. 4. Thus, the recording light spot can be determined optimally in its critical direction. The independence of this optical installation from the diameter of the cylindrical lens facilitates the mechanical construction of the device and reduces its cost since the exact dimensions and mounting of the cylindrical lens are unnecessary.
In addition, the diameter of the cylinder can be chosen with a view to good contact of the tape of recording paper, depending on its material and the general mechanical assembly of the device, apart from the extreme simplicity of guiding the tape according to the invention. by means of the cylindrical lens which provides favorable optical characteristics of the recording spot and which at the same time locates the tape to get the best out of it, advantage.
It is now evident that the guide and recording zone 30 of the tape is not necessarily a circular cross section but advantageously curved, while the diametrically opposed refractive part at 30.1 of FIG. 4; advantageously has a circular cross section. The shape of the intermediate peripheral surfaces 26.1 and 27.1 is non-critical.
During the operation of the galvanometer the recording tape is threaded from the reel 16 onto the roll 14, the holding plate 12 being remote from the plate. When lowering the retaining plate 12, the strip is pressed into the clamping area 19 and it is pressed lightly but by good contact against the cylindrical lens 25 by the edges 28, 29, which ensures that the strip is effectively disposed on the scanning line of the cylindrical lens or the scanning spot is provided so that a very uniform scanning of the recording is obtained.
The actual recording is performed in a conventional manner, the mirror 34 oscillating on its axis and causing the recording beam to oscillate transversely in advance of the recording tape 15, the explorer spot being defined as described above, independently. the position and dimension of the cylindrical lens, due to the refractive index chosen particularly of the latter.
Due to the contact of the cylinder 25 at both sides along its entire length on the portions 26, 27 along the sides of the slot 24 of the rigid plate 11, it is firmly disposed without the possibility of deflection and protects the sensitive side of the strip 15 against optical and mechanical damage.