Brevet FR2616951A1 — publié le 19881223

Dispositif de lecture et/ou écriture d'une bande auxiliaire d'un film cinématographique, notamment d'une bande son, et tête d'éclairage pour ce dispositif La présente invention concerne la projection cinématographique. Un film utilisé pour une telle projection comporte une bande principale qui occupe une fraction majoritaire de sa largeur et sur laquelle se succèdent les images à projeter. Des moyens appropriés le font défiler, image par image, en plaçant la bande principale entre une source lumineuse intense et un objectif. A partir de l'image enregistrée ainsi éclairée, cet objectif forme une image projetée sur un écran. A côté de cette bande principale porteuse d'images, le film comporte au moins une bande d'enregistrement auxiliaire, qui est en pratique une bande son portant un signal sonore, mais qui pourrait tout aussi bien porter un signal auxiliaire d'une autre nature, par exemple un signal d'horloge ou de synchronisation etc... L'enregistrement sur cette bande est optique, c'est-à-dire que le signal enregistré est représenté par une densité optique. En pratique, à l'heure actuelle, une bande son comporte une fraction médiane de sa largeur qui est transparente et deux fractions opaques qui subsistent symétriquement sur lés deux bords. Le signal est constitué par la largeur variable de la fraction médiane transparente. Pour lire une telle bande on la fait défiler à vitesse constante entre une tête d'éclairage et une cellule photoélectrique qui fournit un signal électrique représentatif du signal sonore à restituer. Un tel signal peut être amplifié et appliqué aux hauts-parleurs d'une salle de cinéma. La tête d'éclairage éclaire le film en formant une fenêtre de lecture dont la longueur constitue la largeur de la bande auxilaire et dont la largeur est orientée selon la direction de défilement du film. L'écriture, c'est-à-dire l'enregistrement du signal auxiliaire, se fait de manière analogue à l'aide d'une tête d'éclairage formant une fenêtre de lecture dont une fraction de la longueur est seule éclairée, cette fraction étant modulée par ce signal. - 2 - La bande passante d'un tel dispositif, c'est-à-dire la bande des fréquences qu'il permet de restituer, est d'autant plus petite que la largeur de la fenêtre de lecture est plus grande. Ceci tient aux faits que la vitesse de défilement du film est imposée par ailleurs et que la surface sensible de la cellule photoélectrique présente une largeur plus grande que celle de la fenêtre de lecture précédemment définie. On cherche donc à réduire la largeur de cette fenêtre. Il est connu dans ce but d'utiliser une tête d'éclairage comportant une source lumineuse relativement puissante qui éclaire un diaphragme percé d'une fente. Une image de la fente ainsi éclairée est formée sur le film par un objectif. Elle constitue, dans ce dispositif connu, la fenêtre de lecture précédemment définie. Ce dispositif connu présente notamment deux inconvénients. Tout d'abord la qualité optique de l'objectif empêche d'obtenir une fenêtre aussi étroite qu'on le voudrait même si la fente percée dans le diaphragme est par elle même suffisamment étroite. Ceci limite la bande passante du dispositif. Ensuite, compte tenu de la sensibilité limitée de la cellule photoélectrique, la source de lumière doit être excessivement puissante parce que seule une petite fraction de sa lumière passe à travers la fente étroite percée dans le diaphragme. Il en résulte une consommation d'énergie et un échauffement qui peuvent être gênants. La présente invention a notamment pour but: - d'augmenter la bande passante d'un dispositif de lecture et/ou écriture d'une bande auxiliaire d'un film cinématographique, notamment d'une bande son, et/ou - de diminuer la puissance électrique consommée et/ou la puissance calorifique dégagée par un tel dispositif, et/ou - de permettre un réglage facile d'un tel dispositif, et/ou - de rendre ce réglage indépendant de la longueur d'onde de la lumière utilisée, et/ou - de réaliser facilement un tel dispositif au sein d'un appareil cinématographique préexistant par montage dans cet appareil d'une tête d'éclairage peu encombrante et/ou de fabrication simple. Et elle a notamment pour objet un dispositif de lecture et/ou écriture d'une bande auxiliaire d'un film cinématrographique, notamment d'une bande son, ce dispositif étant destiné à fournir au moins un signal de lecture mesurant une densité optique moyenne sur au moins une fenêtre de lecture étroite qui est allongée selon une ligne de lecture et/ou à inscrire une telle densité de manière à permettre l'élaboration d'un tel signal de lecture lors d'une lecture ultérieure, cette ligne étant une ligne transversale d'un film qui défile selon une direction de défilement, la longueur de cette fenêtre de lecture couvrant au moins partiellement la largeur d'une bande d'enregistrement auxiliaire inscrite sur ce film pour enregistrer un signal auxiliaire, de manière que ce signal de lecture ou cette densité inscrite représente ce signal auxiliaire, la largeur parasite de cette fenêtre étant orientée selon cette direction de défilement du film et limitant la bande passante en fréquences du dispositif, - ce dispositif comportant pour cela une source de lumière, un système optique formant avec cette lumière un faisceau de lecture et/ou écriture focalisé sur ledit film pour y éclairer une tache lumineuse mince qui forme ladite fenêtre de lecture; - et un transducteur tel qu'une cellule photosensible de lecture recevant la lumière qui est transmise ou renvoyée par ce film en réponse à ce faisceau de lecture, cette cellule fournissant ledit signal de lecture en réponse à cette lumière, et/ou un modulateur modulant ledit faisceau d'écriture en réponse au signal auxiliaire à inscrire, - ce dispositif étant caractérisé par le fait que, ladite source étant choisie pour former un faisceau lumineux incident qui présente une origine au moins virtuelle ponctuelle à distance finie ou infinie et qui se propage selon une direction d'incidence moyenne, cette origine ponctuelle est disposée sur ladite ligne de lecture, - et ledit système optique est constitué par un miroir concave de focalisation dont la surface est une partie d'une surface de révolution autour d'un axe de révolution coincidant avec cette ligne de lecture, de manière que tout rayon lumineux provenant 2 6 1 6 9 51 - 4 - de cette origine ponctuelle et rencontrant ce miroir soit réfléchi vers cette ligne, la normale en un point central de ce miroir formant avec ladite direction d'incidence moyenne, un angle d'inclinaison moyen, cet angle d'inclinaison et l'étendue angulaire de ce miroir de part et d'autre de ce point central dans un plan passant par cette ligne de lecture étant choisis pour que le faisceau réfléchi par ce miroir l'éclaire toute la longueur de la fenêtre de lecture. De préférence ledit angle d'inclinaison moyen est compris entre cinq et quatre-vingt degrés. De préférence aussi ladite surface de révolution est une surface sphérique de manière qu'elle soit facile à former et que la coincidence d'un dit axe de révolution avec ladite ligne de lecture soit intrinsèquement réalisée par la situation de ladite origine ponctuelle sur cette ligne. La présente invention a aussi pour objet une tête d'éclairage de fenêtre de lecture, cette tête étant destinée à être montée dans un appareil cinématographique pour constituer un tel dispositif de lecture et/ou écriture, cette tête étant caractérisée par le fait qu'elle comporte: - - un bâti de tête d'éclairage, - ladite source, cette source étant portée par ce bâti, - ledit miroir de focalisation, ce miroir étant porté par ce bâti, - et des moyens de fixation du bâti pour fixer ce bâti audit appareil cinématographique, de manière que la position de cette source par rapport à ce miroir soit ajustée avant la fixation de cette tête à ce projecteur. Cette tête présente une direction longitudinale selon une direction moyenne dudit faisceau de lecture, avec un c8té avant et un côté arrière tel que ce faisceau se propage d'arrière en avant, deux directions sensiblement perpendiculaires l'une à l'autre et à cette direction longitudinale étant une direction de défilement destinée à être orientée parallèlement à ladite direction de défilement dudit film, et une direction transversale orientée parallèlement à ladite ligne de lecture. Et elle présente de plus, de préférence, les dispositions - 5 - suivantes: Elle comporte un ensemble avant et un ensemble arrière reliés par ledit bâti, cet ensemble arrière comportant - ledit miroir de focalisation, - et ladite source de lumière, cette source étant décalée par rapport à ce miroir selon ladite direction transversale d'un côté qui est un côté d'arrivée de lumière, cette source émettant un faisceau lumineux primaire dirigé vers l'avant, - et cet ensemble avant comportant un miroir de renvoi recevant ledit faisceau primaire et le réfléchissant vers l'arrière vers ledit miroir de focalisation pour former ledit faisceau incident. Lesdits moyens de fixation du bâti présentent la forme d'une structure de fixation creuse cylindrique ou prismatique dont les génératrices s'étendent selon ladite direction longitudinale, qui appartient audit ensemble avant, et qui entoure localement ledit faisceau de lecture et/ou écriture, de manière que cette structure de fixa- tion puisse fixer le bâti en étant montée coulissante dans une ouverture d'éclairage formée dans une paroi de support qui appartient audit appareil cinématographique, cette ouverture étant prévue pour laisser passer ce faisceau de lecture, - ledit miroir de renvoi étant décalé par rapport à cette structure selon ladite direction transversale dudit côté d'arrivée de lumière. La tête comporte en outre des moyens de réglage et de fixation de sa position, ces moyens prenant appui sur ladite paroi de sup- port pour permettre un réglage de la position dudit faisceau de lecture par coulissement de ladite structure de fixation dans ladite ouverture d'éclairage. Ladite source de lumière est une diode semi-conductrice la- ser émettant un faisceau primaire d'origine ponctuelle à distance finie, ce faisceau présentant une relativement faible divergence, de l'ordre de 20 degrés, de manière à éviter des pertes d'énergie et/ou un échauffement nuisible. La présente invention s'applique évidemment aussi bien au cas o le signal auxiliaire précédemment mentionné est analogique qu'à celui o il est numérique. 2 6 1 6 9 5 1 6 - A l'aide des figures schématiques ci-jointes on va décrire plus particulièrement ci-après, à titre d'exemple non limitatif, comment la présente invention peut être mise en oeuvre dans le cadre de l'exposé qui en a été donné ci-dessus. Lorsqu'un même élément est représenté sur plusieurs figures il y est désigné par le même signe de référence. Il doit être compris que les éléments mentionnés peuvent être remplacés par d'autres éléments assurant les mêmes fonctions techniques. Le mode de réalisation décrit concerne un dispositif de lecture seulement monté-dans un projecteur qui constitue l'appareil ciné- matographique précédemment mentionné. Il présente l'ensemble des dispositions mentionnées ci-dessus à propos des objets de l'invention. La figure 1 représente une vue partielle de côté d'un projec- teur cinématographique qui est muni d'un dispositif selon l'invention et dont une paroi latérale a été enlevée pour permettre de voir le film et ce dispositif. La figure 2 représente une vue partielle de dessus de ce projecteur en coupe par un plan horizontal II-II de la figure 4. La figure 3 représente un détail III de la figure 2 à échelle agrandie. La figure 4 représente une vue partielle de côté de ce projecteur en coupe par un plan vertical IV-IV de la figure 2. Conformément à la figure 1 un projecteur cinématographique permet la projection d'un film 16 qui est déroulé à partir d'une bobine d'entrée non représentée et qui se réenroule sur une bobine de sortie également non représentée. Le projecteur assure simulta- némeent deux fonctions. Il projette des images sur un écran et il fournit à des amplificateurs et à des hauts-parleurs deux signaux électriques représentatifs d'un son stéréophonique. Le film comporte pour cela une bande principale pour les images et deux bandes auxi- liaires sur un même côté de la bande principale pour le son. Pour simplifier l'exposé on considérera ci-après qu'il y a une seule telle bande appelée bande son. Le film passe d'abord devant une puissante lampe de projection 28 qui en éclaire une image par l'intermédiaire d'un condenseur 30. - 7 - La lumière transmise à travers cette image enregistrée est projetée par un objectif 32 sur un écran de projection non représenté. Le film est entraîné de manière discontinue, image par image, par un dispositif d'entraînement non représenté. Il forme ensuite une boucle de longueur cycliquement variable 17 lui permettant d'être entraîné ensuite de manière continue sur un tambour de lecture 20 par un galet de reprise 36 (fig.4), ceci pour permettre la lecture de la bande son. A cet effet le tambour 10, qui tourne autour d'un axe 22 parallèle à ladite direction transversale, présente selon cette direction une largeur inférieure à celle du film de manière à ne pas empêcher la lumière de passer à travers la bande son. D'un côté longitudinalement avant du film, à proximité immédiate de celuici et du tambour 20, en regard de la bande son, se trouve une cellule photoélectrique 20 présentant une surface sensible 35 pour recevoir la fraction d'une lumière d'éclairage qui a traversé cette bande son, et pour fournir en réponse ledit signal de lecture. Ce signal est représentatif du son qui correspond aux images projetées au même instant. La lumière d'éclairage en question est dirigée sur le film sous la forme d'un faisceau de lecture 40, par une tête d'éclairage amovible comportant un bâti 14 dont la forme générale est celle d'un tronc de cône de révolution creux à axe longitudinal 42 confondu avec celui du faisceau 40. Ce bâti épouse à peu près la forme du faisceau de lecture 20 dans sa partie arrière intérieure à. ce bâti. Il se prolonge vers l'avant à partir de sa petite base, par une courte structure de fixation tubulaire à génératrices longitudinale 25 qui coulisse à frottement doux dans une ouverture d'éclairage circu- laire. Cette ouverture est formée dans une paroi de support épaisse 27 faisant partie du bâti principal du projecteur. Elle est en face de la cellule photoélectrique 34. Des moyens de fixation et de réglage de la position du bâti sont prévus. Ils sont représentés symboliquement sur la figure 3 sous la forme d'une vis 24 dont la tête s'appuie sur la face avant de la paroi 27 et dont le fût traverse cette paroi et vient se visser dans un filetage solidaire du bâti 14. Le jeu est rattrapé par un ressort de rappel 26 entourant - 8 - ce fût et comprimé entre la face arrière de la paroi 27 et ce bâti. La lumière d'éclairage est monochromatique et cohérente. Elle est émise, sous la forme d'un faisceau primaire 3 de longueur d'onde 0,78 micromètre par exemple, par une diode laser 4 qui est portée à l'arrière du bâti 14 et fait partie de l'ensemble arrière précédemment mentionné 2, 4. Cette diode est alimentée et régulée à partir d'un bottier 5. Elle serait modulée à partir de ce même bottier dans le cas d'un dispositif d'écriture. Elle est montée de manière à pouvoir subir un ajustement de position. Elle fournit un faisceau à faible divergence à origine sensiblement ponctuelle. Ce faisceau est dirigé vers l'avant et réfléchi par un miroir de renvoi plan 12 porté à l'avant du bâti 14 pour former le faisceau incident 9 précédemment mentionné. Ce miroir est disposé de manière que l'origine ponctuelle virtuelle 8 de ce faisceau incident soit, éventuellement après ajustement de la position de la diode 4, située sur une ligne de lecture 6 alignée selon une génératrice du tambour 20 en regard de la surface sensible 35 de la cellule 34. Le résultat recherché et obtenu est que cette ligne de lecture soit le prolongement d'une ligne transversale du tronçon du film dont la bande principale est en appui sur le tambour 20. La partie de cette ligne qui s'étend sur la largeur de la bande son constitue la fenêtre de lecture allongée précédemment mentionnée. La forme plane du miroir de renvoi présente l'avantage de former une image virtuelle ponctuelle sans aberration, tout en étant d'une réalisation simple et d'un coût faible. La position de la fenêtre de lecture est bien entendue ajustée non pas exactement sur une génératrice de la surface cylindrique du tambour de lecture 20 mais sur la face impressionnée du film 16. Quoique le faisceau incident ainsi constitué ait une origine ponctuelle à distance finie, il doit être compris que l'on pourrait aussi utiliser, dans le cadre de la présente invention, un faisceau incident dont l'origine ponctuelle serait située encore sur la même ligne de lecture, mais à distance infinie, c'est-à-dire que ce faisceau incident serait un faisceau parallèle dont la direction serait celle de cette ligne de lecture. -9- Le faisceau de lecture 40 est formé à partir du faisceau incident 9 par réflexion sur un miroir de focalisation 2 qui est porté à l'arrière du bâti 14. Le passage du faisceau incident est permis par une large ouverture 15 formée à cet effet dans la paroi tronconique du bâti 14. Le miroir 2, ou plus exactement sa surface réfléchissante, constitue une partie d'une surface sphérique dont le centre 10 est situé sur la ligne de lecture 6 à peu près au milieu entre la source virtuelle 8 et le milieu de la largeur de la bande son du film 16. Ce centre 10 constitue le centre de courbure du miroir 2. Quoique, dans le cadre de la présente invention, l'utilisation d'un telle surface sphérique apparaisse souvent avantageuse pour des raisons de simplicité de fabrication, il doit être compris que l'essentiel est seulement que le miroir de focalisation fasse partie d'une surface de révolution autour de la ligne de lecture. Ceci assure que tout rayon lumineux incident assimilable à une droite passant par la source ponctuelle 8 est réfléchi par le miroir de focalisation selon un rayon passant exactement par cette ligne de lecture. Ceci rend théoriquement nulle la largeur de la fenêtre de lecture formée sur le film par le tels rayons, cette largeur étant mesurée selon la direction de défilement du film. Ceci est vrai dans l'optique géométrique étant entendu qu'en fait les phénomènes de diffraction et l'étendue de la source donnent à cette largeur une valeur qui peut être supérieure à la longueur d'onde de la lumière utilisée, mais qui est beaucoup plus faible que dans les dispositifs connus pour la même puissance d'éclairage. La bande son doit être cependant éclairée sur toute sa largeur. Ceci est obtenu notamment grâce à un choix convenable de l'angle d'inclinaison moyen précédemment mentionné. Cet angle 7 peut être par exemple mesuré à partir du centre 11 du miroir 2 qui est à peu près circulaire. Il s'étend entre les directions allant de ce centre vers la source ponctuelle 8 et vers le centre de courbure 10. Il vaut par exemple 10 degrés, l'étendue angulaire du faisceau incident valant par exemple 20 degrés. Les avantages du dispositif décrit tiennent notamment au fait que pratiquement toute l'énergie lumineuse émise par la diode 4 se retrouve dans une fenêtre de lecture extrêmement étroite. - 10 - REVENDICATIONS 1/ Dispositif de lecture et/ou écriture d'une bande auxiliaire d'un film cinématrographique, notamment d'une bande son, ce dispositif étant destiné à fournir au moins un signal de lecture mesurant une densité optique moyenne sur au moins une fenêtre de lecture étroite qui est allongée selon une ligne de lecture et/ou à inscrire une telle densité de manière à permettre l'élaboration d'un tel signal de lecture lors d'une lecture ultérieure, cette ligne étant une ligne transversale d'un film (16) qui défile selon une direction de défilement, la longueur de cette fenêtre de lecture couvrant au moins partiellement la largeur d'une bande d'enregistrement auxiliaire inscrite sur ce film pour enregistrer un signal auxiliaire, de manière que ce signal de lecture ou cette densité inscrite représen- te ce signal auxiliaire, la largeur parasite de cette fenêtre étant orientée selon cette direction de défilement du film et limitant la bande passante en fréquences du dispositif, - ce dispositif comportant pour cela une source de lumière (4), - un système optique formant avec cette lumière un faisceau de lecture et/ou écriture (40) focalisé sur ledit film pour y éclairer une tache lumineuse mince qui forme ladite fenêtre de lecture; et un transducteur tel qu'une cellule photosensible (34) de lecture recevant la lumière qui est transmise ou renvoyée par ce film en réponse à ce faisceau de lecture, cette cellule fournissant ledit signal de lecture en réponse à cette lumière, et/ou un modulateur modulant ledit faisceau d'écriture en réponse au signal auxiliaire à inscrire, - ce dispositif étant caractérisé par le fait que, ladite source étant choisie pour former un faisceau lumineux incident (9) qui présente une origine au moins virtuelle ponctuelle (8) à distance finie ou infinie et qui se propage selon une direction d'incidence moyenne (8, 11), cette origine ponctuelle (8) est disposée sur ladite ligne de lecture (6), - et ledit système optique est constitué par un miroir concave de focalisation (2) dont la surface est une partie d'une surface de révolution autour d'un axe de révolution coïncidant avec cette - 11 - ligne de lecture (6), de manière que tout rayon lumineux provenant de cette origine ponctuelle et rencontrant ce miroir soit réfléchi vers cette ligne, la normale en un point central (11) de ce miroir formant un angle d'inclinaison moyen (7) avec ladite direction d'incidence moyenne (8, 11), cet angle d'inclinaison et l'étendue angulaire de ce miroir de part et d'autre de ce point central dans un plan passant par cette ligne de lecture étant choisis pour que le faisceau réfléchi par ce miroir éclaire toute la longueur de la fenêtre de lecture. 2/ Dispositif selon la revendication 1 dans lequel ledit angle d'inclinaison moyen (7) est compris entre cinq et quatre-vingt degrés. 3/ Dispositif selon l'une quelconque les revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que ladite surface de révolution (2) est une surface sphérique de manière qu'elle soit facile à former et que la coincidence d'un dit axe de révolution avec ladite ligne de lecture (6) soit intrinséquement réalisée par la situation de ladite origine ponctuelle (8) sur cette ligne. 4/ Tête d'éclairage de fenêtre de lecture, cette tête étant destinée à être. montée dans un appareil cinématographique pour constituer un dispositif de lecture et/ou écriture selon la revendication 1, cette tête étant caractérisée par le fait qu'elle comporte: - un bâti de tête d'éclairage (14), - ladite source (4), cette source étant portée par ce bâti, - ledit miroir de focalisation (2), ce miroir étant porté par ce bâti, - et des moyens de fixation (25) du bâti pour fixer ce bâti audit appareil cinématographique, de manière que la posiiton de cette source par rapport à ce miroir soit ajustée avant la fixation de cette tête à ce projecteur. / Tête selon la revendication 4, cette tête présentant une direction longitudinale selon une direction moyenne (42) dudit faisceau de lecture, avec un côté avant et un côté arrière tel que ce faisceau se propage d'arrière en avant, deux directions sensiblement perpendicu- laires l'une à l'autre et à cette direction longitudinale étant - 12 - une direction de défilement destinée à être orientée parallèlement à ladite direction de défilement dudit film, et une direction transver- sale orientée parallèlement à ladite ligne de lecture (6), - cette tête étant caractérisée par le fait qu'elle comporte un ensemble avant (25, 12) et un ensemble arrière (2, 4) reliés par ledit bâti (14), cet ensemble arrière comportant - ledit miroir de focalisation (2), - et ladite source de lumière (4), cette source étant décalée par rapport à ce miroir selon ladite direction transversale d'un côté qui est un côté d'arrivée de lumière, cette source émettant un faisceau lumineux primaire (3) dirigé vers l'avant, - et cet ensemble avant comportant un miroir de renvoi (12) recevant ledit faisceau primaire et le réfléchissant vers l'arrière vers ledit miroir de focalisation (2) pour former ledit faisceau inci- dent (9). 6/ Tête selon la revendication 5, caractérisée par le fait que lesdits moyens de fixation du bâti présentent la forme d'une structure de fixation creuse cylindrique ou prismatique (25) dont les généra- trices s'étendent selon ladite direction longitudinale, qui appartient audit ensemble avant (25, 12), et qui entoure localement ledit faisceau de lecture et/ou écriture (40), de manière que cette structure de fixation (25) puisse fixer le bâti (14) en étant montée coulissante dans une ouverture d'éclairage formée dans une paroi de support (27) qui appartient audit appareil cinématographique, cette ouverture étant prévue pour laisser passer ce faisceau de lecture, - ledit miroir de renvoi (12) étant décalé par rapport à cette structure selon ladite direction transversale dudit côté d'arrivée de lumière. 7/ Tête selon la revendication 6, caractérisée par le fait qu'elle comporte en outre des moyens (24, 26) de réglage et de fixation de sa position, ces moyens prenant appui sur ladite paroi de sup- port (27) pour permettre un réglage de la position dudit faisceau de lecture (40) par coulissement de ladite structure de fixation (25) dans ladite ouverture d'éclairage. 8/ Tête selon la revendication 7, caractérisée par le fait que - 13 - lesdits moyens de réglage longitudinal comportent une vis (24) et un ressort de rappel (26). 9/ Tête selon la revendication 4, caractérisée par le fait que ladite source de lumière est une diode semi-conductrice laser (4) émettant un faisceau primaire (3) d'origine ponctuelle à distance finie, de manière que la faible divergence d'un tel faisceau évite des pertes d'énergie et/ou un échauffement nuisible. / Tête selon la revendication 5, caractérisée par le fait que ledit miroir de renvoi (12) est un miroir plan. 11/ Tête selon la revendication 4, caractérisée par le fait que la dite source de lumière (4) est montée de manière à permettre, au moins en usine, un ajustement de sa position par rapport audit bâti (14).