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.