Brevet FR2262466A1 — publié le 19750919

L'invention concerne l'enregistrement optique de signaux de télévision sur un support photographique par balayage transversal. On connais déjè de tels procédés d'enregistrement qui consistent à moduler un pinceau lunmineux en fonction du signal vidéo puis à lui faire subir une déflection en dents de scie transversalement au sens de déplacement du support de manière à étaler l'-enregistrement sous forme de lignes parallèles. Avec un pinceau de lumière ordinaire, on n'obtient généralement qu'un résultat grossier. C'est pourquoi on s'est rapidement tourné vers un faisceau laser qui permet une plus grande finesse d'enregistrement. La difficulté réside dans la nécessité de trouver un dispositif de déviation qui conserve cette finesse.En particulier, les déviateurs à miroirs tournants ou oscillants ne donnent que des résultats assez médiocres, c'est pourquoi on s'est tourné vers les dispositifs de balayage holographique conne dans le procédé décrit dans le brevet français 72.14693 au nom de la demanderesse. On connait également les déviateurs acousto-optiques qui permettent de dévier un faisceau laser par l'intermédiaire d'ultra-sons, mais ces déviateurs présentent l'inconvénient que l'angle de déflection réagit sur le pourcentage de lumière réfractée, ce qui produit ce que l'on appelle un effet de tache, en plus du fait que la déviation n'est souvent pas linéaire. Ces abérrations, jointes au bruit de fond du laser et à la non linéarité de l'émulsion photographique utilisée, font que l'utilisation de ce type de déviateurs pour l'enregistrement de signaux vidéo n'a pas jusqu'ici donné de résultat satisfaisant. Le but de l'invention est de réaliser un dispositif d'enregistrement purement statique à déviateur acousto-optique qui ne présente pas les inconvénients précités, c'est-à-dire qui permette une correction des divers défauts considérés. L'invention a également pour but un dispositif d'enregistrement du signal sonore associé à un signal vidéo par modulation simultanée en densité et en surface d'un faisceau laser par un procédé voisin de celui du dispositif précédent. L'invention consiste, dans un dispositif d'enregistrement opto-électronique comportant un laser dont le faisceau est modulé par un modulateur acoustooptique avant d'entre dévié par un déviateur acousto-optique puis projeté transversalement à un film, à disposer une première cellule recevant une partie du faisceau laser incident prélevée par un dispositif semi-réfléchissant, une deuxième cellule recevant la partie résiduelle du rayon sortant du modulateur et une troisième cellule recevant la partie résiduelle du rayon sortant du déviateur, les signaux de ces deux dernières cellules, amplifiés séparément, attaquant les entrées d'un amplificateur différentiel dont la sortie est mélangée dans un deuxième amplificateur différentiel avec le signal d'entrée vidéo, éventuellement corrigé, la sortie de ce deuxième amplificateur attaquant un troisième amplificateur différentiel qui reçoit en meme temps le signal amplifié de la première cellule, la sortie de ce troisième amplificateur attaquant, éventuellement par l'intermédiaire d'un correcteur de linéarité, un modulateur d'amplitude qui module un signal haute-fréquence provenant d'un générateur auxiliaire avant d'attaquer le modulateur acousto-optique. Pour l'enregistrement de la couleur, on utilise deux dispositifs identiques commandés respectivement par le signal de luminance et celui de chrominance. Pour l'enregistrement de la partie son associée au signal vidéo en monophonie, ou pour chacune des voies stéréophoniques, on peut réaliser un enregistrement par modulation simultanée en densité et en surface au moyen d'un dispositif analogue à celui décrit pour l'image à cette différence près que le signal son à enregistrer est divisé en deux parties à réglages indépendants, la première àttaquant le transformateur différentiel à la place du signal vidéo précédent, tandis que la deuxième attaque l'entrée de commande d'un modulateur d'amplitude qui module en amplitude une haute fréquence fixe provenant d'un deuxième oscillateur auxiliaire avant de commander l'oscillateur à fréquence contrôlée qui commande lui-meme le déviateur acousto-optique à la place du signal en dents de scie de l'enregistrement image, ce dispositif comportant en outre un déphaseur recevant le meme signal à haute fréquence du deuxième oscillateur pour le déphaser de 900 et l'injecter par un quatrième amplificateur différentiel dans la chaine du signal de correction analogue à celui de l'image. A titre de variante, on peut réaliser une version simplifiée du dispositif d'enregistrement son précédent en supprimant la première et la deuxième cellules ainsi que leurs préamplis et amplificateurs différentiels respectifs. D'autres particularités de l'invention apparattront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel - la figure 1 est le schéma général du dispositif d'enregistrement du signal vidéo, - la figure 2 est le schéma du dispositif d'enregistrement du son, - la figure 3 est le schéma d'une variante simplifiée du dispositif précédent, - la figure 4 est une vue à grande échelle montrant la disposition des divers enregistrements sur le support Comme on le voit sur la figure 1, le dispositif selon l'invention comporte une source laser 1 émettant un rayon laser 2 dont une faible partie 3 est prélevée par un dispositif semi-réfléchissant 4, la plus grosse partie du faisceau 2 se retrouvant en 5 où elle pénètre dans un modulateur acoustooptique 6 puis dans un déviateur acousto-optique 7. On rappellera à ce sujet que les modulateurs comme les déviateurs acousto-optiques sont basés tous les deux sur la meme propriété que possèdent certains cristaux, lorsqu'ils sont traversés transversalement par une émission d'ultra-sons d'une certaine amplitude et d'une certaine fréquence, de produire le dédoublement d'un faisceau laser incident sous la forme d'un faisceau émergeant direct et d'un faisceau éergeant-réfracté, dont la puissance lumi neuve est une fraction de la puissance lumineuse du rayon incident d'autant plus grande que l'amplitude de l'émission d'ultra-sons est elle-meme plus grandie, et dont l'angle de déviation ne dépend que de la fréquence de cette émission d'ultra-sons. On réalise donc un modulateur acousto-optique tel que 6 en alimentant le transducteur ultra-sonique à l'aide d'une fréquence constante provenant d'un générateur à haute fréquence 8, cette haute fréquence étant ensuite modulée en amplitude par un modulateur d'amplitude haute-fréquence 9 en fonction d'un signal reçu en 10. L'intensité du rayon laser émergeant li est alors directement en fonction du signal 10, ou de son complément. En réalité, la loi n'est pas exactement linéaire sauf si l'on n'utilise qu'une faible portion sensiblement linéaire au centre de la courbe caractéristique. On réalise au contraire un déviateur acousto-optique tel que 7 en alimentant cette fois le transducteur ultra-sonore avec une amplitude constante mais une fréquence variable obtenue à l'aide d'un oscillateur à fréquence contrée 12, dénouné également VCO (abréviation de l'anglais "voltage controlled oscillator" ). Cet oscillateur fournit une amplitude constante et une fréquence qui ne dépend que de l'amplitude du signal de commande arrivant en 13 et qui provient, dans le cas présent, d'un générateur 14 en dents de scie synchronisé avec le balayage de lignes.On obtient ainsi un rayon émergeant réfracté 15 dont l'angle de déviation subit la variation en dents de scie permettant le balayage transversal de l'information sur le support d'enregistrement 16. l'intensité du rayon laser émergeant 15 est en principe une fraction constante de celle du rayon 11 entrant dans le déviateur. Cependant, en réalité, cette fraction varie également avec l'angle de déviation, ce qui produit ce que l'on appelle un effet de tache nuisant à l'uniformité de l'enregistrement. Conformément à l'invention, on dispose une premiere cellule photoélectrique 17 sur le trajet du rayon 3 prélevé comme indiqué précédemment. Cette cellule reçoit donc en principe un éclairement constant et ne fournit aucun signal. En réalité5 l'intensité du rayon laser incident 2 varie tres légèrement en fonction du bruit de fond du laser, si bien que la cellule 17 fournit un faible signal aléatoire correspondant à ce bruit de fond qui est amplifié par un amplificateur 18 avant d'entre féinjecté par 19 dans le circuit colle on ie verra par la suite. On dispose d'autre part une deuxième cellule 20 sur le rayon laser rétracté 21 sortantjdu modulateur 6 et qui se trouve modulé de façon complémentaire à la modulation du rayon 11, laquelle modulation, comme on le verra par la suite, correspond sensiblement à la modulation vidéo ou à son complément. Ce rayon est en outre affecté lui aussi du bruit de fond du laser. Le signal prélevé par la cellule 20 et amplifié par le préamplificateur 22 fournit donc en 23 un signal correspondant au signal vidéo auquel se trouve superposé le bruit du laser. On dispose enfin une troisième cellule 24 sur-le rayon direct 25 dont l'intensité correspond au complément du rayon 15 et qui fournit par conséquent un signal correspondant à la modulation vidéo auquel s'ajoutent le bruit du laser et également l'effet de tache du déviateur. Ce signal amplifié par le préampli 26 fournit donc en 27 le signal vidéo augmenté du bruit du laser et de la tache du déviateur. Les signaux 23 et 27 attaquent les deux entrées d'un amplificateur différentiel 28 qui fournit à la sortie 29 la différence des deux signaux, c'est-à-dire par conséquent seulement le signal de tache du déviateur. D'autre part, le signal vidéo à enregistrer arrive par 30 à un amplificateur 31 avant de passer dans un dispositif 32 permettant I'alignement du noir, puis dans un dispositif 33 dit "correcteur de gamma" permettant de corriger d'avance d'une manière non linéaire le signal vidéo afin de compenser la non linéarité de la sensibilité du film photographique 16. Le signal ainsi corrigé arrive par 34, ainsi que le signal 29 précédent, à l'entrée d'un deuxième amplificateur différentiel 35 qui-complémente le signal vidéo ainsi corrigé et le corrige à nouveau en fonction du signal de tache. La sortie 36 attaque à nouveau un troisième amplificateur différentiel 37 en même temps que le signal 19 représentant le bruit du laser.Le signal sortant en 38 ainsi corrigé du bruit du laser passe dans un correcteur de linéarité 39 qui amplifie le signal de manière non linéaire pour corriger la non linéarité du modulateur acoustooptique indiqué plus haut. Dans le cas où l'on a sélectionné une portion suffisamment linéaire de la courbe caractéristique, on peut se dispenser de ce dispositif 39.C'est finalement le signal sortant en 10 de ce dispositif 39 qui commande la modulation du modulateur 9, comme exposé plus haut Le circuit se trouve donc refermé et, par un effet de contre-réaction, le signal finalement enregistré sur le film 16 se trouve corrigé à la foi-s du bruit du laser, de la non linéarité du modulateut acousto-optique, de layon linéarité de l'émulsion photographique par le correcteur 33 et de l'effet de tache du déviateur, et toutes ces corrections sont ajustables séparément. On peut ainsi obtenir un enregistrement complètement débarrassé des défauts habituels des déviateurs acousto-optiques tout en conservant les avantages de ce mode de déflection qui est notamment l'utilisation d'un matériel purement statique et la possibilité d'ajuster avec précision l'amplitude de l'enregistrement5 ce qui n'est généralement pas possible Qu difficile avec les autres dispositifs. Surtout le rendement lumineux obtenu, de l'ordre de 0,5,très supérieur à celui des balayeurs holographiques de l'ordre de 10'4, permet d'utiliser une émulsion photographique peu rapide, donc avec un grain très fin. Pour l'enregistrement de la couleur, on utilise deux dispositifs identiques aux précédents, le signal vidéo unique arrivant en 30 étant remplacé dans le premier dispositif par le signal de luminance et dans le deuxième dispositif par le signal de chrominance. Naturellement, les deux enregistrements sont enregistrés sur le même film 16, par exemple côte à cOte dans le prolongement l'un de l'autre, comme représenté sur la figure 4 sur laquelle la flèche 40 représente le sens de défilement du film, tandis que la zone 41 représente la zone balayée pour l'enregistrement du signal de luminance d'une ligne de télévision et que la zone 42 représente l'enregistrement du signal de chrominance de cette meme ligne de télévision.On voit en particulier sur la figure que l'on peut mettre à profit d'une part, la faculté de régler l'amplitude du signal et, d'autre part, le fait que la quantité d'informations transmise par le signal de chrominance est plus faible que celle du signal de luminance pour réduire l'amplitude de la piste chrominance 42 par rapport à la piste luminance 41. Cette piste chrominance peut par exemple occuper une longueur moitié de la précédente afin de réduire l'encombrement de l'enregistrement. Ceci est valable naturellement aussi bien pour un enregistrement sur film que pour un enregistrement sur disque, directement ou par transfertréduction à partir d'un film, comme décrit dans le brevet français susvisé. Pour l'enregistrement du son associé à l'image, on peut utiliser une simple modulation sans déflection de maniere à réaliser une simple piste longitudinale sur le film. I1 est cependant préférable, conformément à l'invention et pour améliorer le gain dynamique, de réaliser pour l'enregistrement son un balayage d'amplitude variable modulée en même temps que la densité. Pour cela, on peut utiliser un dispositif tel que représenté sur la figure 2 et qui est très semblable à celui de la figure 1 pour-l'image. Pour faciliter les explications, on a conservé sur cette figure 2 les mêmes références affectées de l'indice a pour désigner les éléments correspondants. On retrouve en particulier le laser la, le modulateur 6a, le déviateur 7a et les trois cellules de compensation 17a, 20a et 24a. La différence essentielle provient du fait que l'entrée son 30a après entre passé dans le préampli 31a voit le signal de sortie divisé en deux parties réglables indépendamment par les deux potentiomètres 43 et 44, le premier permettant de régler la modulation de densité d'un signal qui par 45 attaque l'amplificateur différentiel 35a de la meme façon que le signal vidéo attaquait l'amplificateur 35. L'autre potentiomètre 44 permet de régler la modulation de surface sous la forme d'un signal qui par 46 attaque un modulateur d'amplitude 47, lequel module5 en fonction de ce signal, une fréquence fixe de 50 kllz fournie par un oscillateur supplémentaire 48.Le signal ainsi élaboré alimente par 49 l'oscillateur à fréquence contrôlée 12a qui, dans le schéma de la figure 1, était alimenté par le signal en dents de scie à la fréquence des lignes. Le rayon émergeant 15a est alors modulé ici à une fréquence sinusotdale de 50 kHz, avec une amplitude de déplacement transversal au film qui est proportionnelle à la variation de fréquence ultra-sonique fournie par 12a, donc proportionnelle à I'amplit.ude du signal de modulation de surface 46. En meme temps l'oscillateur 48 à 50 khz alimente un déphaseur 50 qui déphase le signal de 900 avant d'attaquer par 51 un quatrième ampli différentiel 52 intercalé entre les amplificateurs 35a et 37a afin de superposer ce signal. Cette correction particulière est rendue nécessaire par le fait que, dans le balayage sinusoïdal utilisé, le temps d'exposition de chaque point du film est inversement proportionnel à la vitesse de déplacement du spot. Or, il est connu que pour obtenir la vitesse5 c'est-à-dire la dérivée d'un signal~sinusotdal, il suffit de le déphaser de 900. Cette correction n'est pas nécessaire naturellement pour l'enregistrement de l'image, étant donné que le balayage en dents de scie utilisé se fait précisément à vitesse constante. Bien enténdu, toutes es autres corrections de bruit du laser5 de tache5 et non linéarité et de gamma s'opèrent exactement comme pour l'enregistrement de l'image. Finalement, le schéma de la figure 2 permet de réaliser un enregistrement du son simultanément en densité et en surface, ce qui a comme résultat d'augmenter considérablement le rapport signal/bruit, c'est-à-dire par conséquent la dynamique de l'enregistrement. On voit sur la figure 4 les emplacements 53 et 54 correspondant aux amplitudes maximum de balayage transversal pour les deux pistes sons en cas d'enregistrement stéréophonique. Dans le cas où le diamètre du spot enregistré sur le film est de l'ordre de 10 microns, il suffit que les zones 53 et 54 mesurent 100 à 150 microns de large pour obtenir déjà une amélioration très sensible de la dynamique du son. Après transfertcréduction sur le disque, l'encombrement en largeur est réduit à l'échelle, soit environ 10 fois. Les deux autres zones 55 et 56 ponctuelles servent à l'enregistrement, l'une des signaux de synchronisation, l'autre de la piste continue d'asservissement transversal. D'autre part, l'ensemble des quatre pistes 53, 54, 55 et 56 est décalé par rapport à l'alignement des zones 41 et 42 pour la raison exposée dans le premier certificat d'addition nO 74.04184 au brevet français susvisé. A titre de variante, l'enregistrement du son ou de chaque voie son peut être réalisé à l'aide du schéma simplifié représenté sur la figure 3, dans lequel la compensation se fait globalement pour l'ensemble du bruit de laser et de la tache du déviateur, ce qui permet de supprimer à la fois les deux premières cellules 17a et 20a, ainsi que les préamplis 18a et 22a et les amplificateurs différentiels correspondants 37a et 28a, ainsi naturellement que le dispositif semi-réfléchissant 4a. Sur la figure 3, on a repris les mêmes éléments avec les mêmes références portant l'indice b, sauf naturellement ceux qui ont été supprimés. Le mode de fonctionnement reste cependant approximativement le meme que celui exposé précédemment, sauf qu'il n'est plus possible d'ajuster séparément les diverses corrections. Finalement, l'invention permet de réaliser un enregistrement image et son d'une excellente qualité, grace à toutes les corrections prévues, avec tous les avantages liés à un enregistrement photographique, ctest-à-dire la grande facilité de duplication, et enfin en outre un tres faible encombrement permettant de loger facilement sur un disque de dimension courante plus d'une heure d'enregistrement couleur avec son stéréophonique. REVENDICATIONS 1 - Dispositif d'enregistrement simultané sur film photographique en vue éventuellement d'un transfert-réduction sur disque photographique de divers signaux comprenant le signal luminance et éventuellement le signal chrominance ainsi que le son ou les deux voies son stéréophonique associées, du type comportant pour chaque signal un faisceau laser traversant un modulateur acousto-optique puis un déviateur acousto-optique à alimentation en dents de scie-avant autre projeté transversalement au sens de déplacement d'un film photographique, dispositif caractérisé par le fait que pour chaque signal de vision (luminance ou chrominance) le dispositif comporte une première cellule photoélectrique recevant une faible partie du faisceau laser initial prélevée par un dispositif semi-réfléchissant, une deuxième cellule recevant le faisceau résiduel du modulateur et une troisième cellule recevant le faisceau résiduel du déviateur, les signaux des deux dernières cellules, amplifiés séparément, attaquant un premier amplificateur différentiel suivi d'un second amplificateur différentiel pour l'injection du signal image éventuellefent corrigé au préalable au point de vue alignement et linéarité, et suivi d'un troisième amplificateur différentiel où est injecté le signal amplifié de la première cellule, le tout commandant, éventuellement par l'intermédiaire d'un correcteur de linéarité du modul-ateur, le dispositif de commande du modulateur acoustooptique. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que, pour chaque signal basse fréquence son, il comporte un dispositif d'enregistrement semblable à celui de l'enregistrement image mais dans lequel le déviateur acousto-optique est commandé en fréquence, non plus par un générateur en dents de scie d'amplitude constante, mais par un oscillateur sinusotdal de fréquence constante et d'amplitude variable modulée par le signal basse fréquence correspondant, en meme temps que le modulateur acousto-optique est lui-meme commandé en amplitude par un modulateur recevant cette-meme basse fréquence injectée dans la chaîne d'amplificateurs différentiels, cette chaîne comportant un amplificateur supplémentaire pour l'injection du signal provenant du meme oscillateur sinusoidal mais par l'intermédiaire d'un déphaseur de 900. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que la chaîne son ne comporte que la troisième cellule correspondant au dispositif image et une chaine d'amplificateurs différentiels limitée à deux, dont un pour la compensation globale du bruit du laser et de la tache du déviateur avec injection simultanée du signal son et l'autre pour l'injection dudit signal déphasé.