Brevet FR2538199A1 — publié le 19840622

Dispositif de déviation linéaire d'un faisceau lumineux à focalisation du faisceau sur la ligne de déviation La présente invention porte sur les systèmes optiques, en particulier ceux destinés à assurer l'analyse et/ou l'impression de documents, elle porte plus spécialement, sur de tels systèmes permettant une focalisation du faisceau sur la ligne de déviation. On sait que des dispositifs d'analyse et/ou d'impression de documents, de certains types, utilisent un miroir hélicoidal monté sur un tambour cylindrique entrainé en rotation autour de son axe, pour obtenir une déviation linéaire d'un faisceau lumineux incident. On assure ainsi le balayage de lignes successives d'un document à l'aide de ce faisceau lumineux, de préférence un faisceau laser, au cours du déplacement pas à pas du document, pour son analyse ou son impression, le faisceau lumineux étant dans ce dernier cas modulé. Pour que de tels systèmes optiques de balayage aient une grande résolution, définie par le nombre de points analysés ou imprimés le long de chaque ligne balayée, il est nécessaire que le faisceau lumineux cylindrique donne sur le document des points, de dimensions aussi petites que possible et aussi constantes que possible le long de chaque ligne de balayage. On peut, par exemple, pour tenter d'obtenir des points d'impact extrêmement petits utiliser dans ces systèmes de balayage un système optique réducteur, tel qu'un système optique dit afocal c'est-à-dire à deux lentilles convergentes, dont le foyer image de l'une est géométriquement confondu avec le foyer objet de l'autre, diminuant le diamètre du faisceau lumineux cylindrique attaquant le miroir hélicoical. En pratique, ces systèmes optiques réducteurs ne sont cependant pas entièrement satisfaisants du fait de phénomènes de diffraction existants qui conduisent à 11 obtention sur le document de taches lumineuses.Ces défauts dus à la nature de la lumière et aux phénomènes de diffraction, non compensés tout au moins de manière suffisante, font qu'il est fait appel, de préférence aux systèmes optiques réducteurs, à des systèmes optiques de faible convergence pour réduire les dimensions du point d'impact du faisceau sur le miroir et par là même les dimensions des taches sur le document sous l'effet de la focalisation effectuée. On sait aussi réduire les dimensions des taches lumineuses obtenues sur le document en donnant au miroir hélicoidal une concavité tournée vers le faisceau incident, ceci pour obtenir un effet de focalisation du faisceau renvoyé par le miroir dans un plan sensiblement perpendiculaire aux génératrices du tambour cylindrique. Cette dernière solution proposée demeure cependant sans effet positif notable sur les dimensions des taches lumineuses finales, essentiellement du fait des phénomènes de diffraction quelle entraîne. Les -systèmes de balayage à miroir hélicoidal, concave ou non, et à système optique de convergence, dit aussi système de focalisation, retenus actuellement dans certaines installations de transmission de fac-similé, nécessitent cependant une profondeur de champ optique égale à la longueur de la ligne balayée le long de laquelle les taches sont de dimensions variables, en fonction de la longueur de cette ligne. Cette profondeur de champ limite en conséquence la définition maximale qu'il serait possible d'obtenir à partir des taches de dimensions minimales sur la ligne de balayage. La présente invention a pour but d'approcher sensiblement cette définition maximale possible. Elle a donc pour objet un dispositif de déviation linéaire d'un faisceau lumineux, à focalisation du faisceau sensiblement sur la ligne de déviation, comportant un miroir hélicoldal entraîné en rotation pour assurer ladite déviation linéaire, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un système optique quasi-afocal monté en amont du miroir et à distance de focalisation sensiblement égale à la longueur de l'un des trajets optiques entre sa sortie et ladite ligne et un disque correcteur associé au système quasi-afocal, entraîné en rotation en synchronisme avec le miroir et présentant un anneau périphérique transparent au faisceau et d'épaisseur variable, dont le développé linéaire a la forme d'un coin optique, interposé sur le trajet optique interne du système quasi-afocal, pour réaliser une correction automatique de sa distance de focalisation selon les longueurs des différents trajets optiques déviés par le miroir sur la ligne de déviation. Selon une autre caractéristique ledit dispositif comporte en outre, au moins une lame transparente de même matière que l'anneau; dont le profil est complémentaire de celui du coin optique défini par le développé linéaire de l'anneau, interposé sur le trajet optique du faisceau pour compenser la déviation angulaire introduite par l'anneau, au cours de sa rotation, en réalisant avec lui l'effet d'une lame à faces parallèles. D'autres caractéristiques et les avantages de la présente invention ressortiront de la description d'un exemple de réalisation faite ci-après en regard du dessin ci-annexé dans lequel - la figure 1 illustre schématiquement un dispositif de déviation linéaire d'un faisceau lumineux, selon l'invention, - la figure 2 donne une représentation équivalente du dispositif de cette figure 1. Le dispositif illustré dans la figure 1 comporte un miroir hélicoidal 1 monté sur la surface d'un tambour cylindrique 2. Ce tambour 2 est entraîné en rotation autour de son axe 3 par des moyens d'entrainement non représentés. Selon l'invention, le miroir hélicoidal 1 reçoit un faiceau lumineux fin cylindrique issu d'une source de lumière 4, avantageusement un laser, à travers un ensemble optique 5 de focalisation du faisceau replié par la miroir, sensiblement sur une ligne 6, au cours de la rotation du tambour cylindrique 2. On obtient ainsi une déviation linéaire du faisceau intercepté par le miroir, le long de la ligne 6, pour le balayage d'un document disposé en correspondance à proximité du tambour, en vue de l'analyse de ce document ou de la reproduction d'un document analysé, le faisceau lumineux étant dans ce dernier cas modulé par le signal d'informations à reproduire. La surface du miroir hélicoical peut avantageusement présenter une concavité tournée vers le faisceau incident, pour obtenir à lui seul un effet de focalisation du faisceau réfléchi. L'ensemble optique de focalisation 5 comporte un système optique quasi-afocal, formé ici par deux lentilles convergentes 7 et 8, et un disque correcteur de focalisation 9 associé au système quasi-afocal et monté, décentré sur l'axe optique du système quasi-afocal, entre ses deux lentilles 7 et 8. Pour réaliser un système quasi-afocal, les deux lentilles convergentes 7 et 8 sont disposées de manière que le foyer image Fi de l'une et le foyer objet Fo de l'autre ne soient pas géométriquement confondus mais légèrement écartés l'un de l'autre. Ce système quasiafocal transforme alors un faisceau cylindrique issu de la source 4 en un faisceau convergent sensiblement sur ladite ligne de déviation 6. Le disque correcteur de focalisation 9 est entraîné en rotation autour de son centre en synchronisme avec le tambour cylindrique 2, il est représenté ici monté sur l'axe de ce tambour. Il présente à sa périphérie un anneau 10, en matière transparente au faisceau lumineux qui le traverse, par exemple telle que celle connue sous la dénomination "plexiglass", et d'épaisseur variable de manière continue en fonction de la différence de longueur entre les différents trajets optiques possibles entre la sortie du système quasi-afocal et ladite ligne 6.Ce disque correcteur 9, par la modification continuelle du trajet optique qu'il réalise, au cours de sa rotation, entre les deux lentilles modifie les caractéristiques initiales de focalisation du système quasi-afocal en produisant un déplacement fictif du foyer image Fi de la première lentille 7 vers le foyer objet Fo de l'autre lentille 8, fonction de l'épaisseur de la zone de l'anneau traversée par le faisceau, et en conséquence un allongement- de la distance optique de focalisation du faisceau issu du système quasi-afocal. La variation d'épaisseur de cet anneau sera donc définie à partir de la variation de longueur entre les différents trajets optiques entre le système quasi-afocal et la ligne 6. Dans cet agencement, la distance de focalisation du système optique quasi-afocal sera donc choisie sensiblement égale au plus court trajet optique possible entre ce système et la ligne 6, soit donc entre ce système et le bord gauche de cette ligne 6, sur lequel le disque correcteur sera sensiblement sans effet c'est-à-dire sera positionné pour que l'épaisseur de la zone de l'anneau alors traversée par le faisceau soit extrêmement faible. -Cette distance de focalisation du système quasi-afocal peut aussi être choisie en fonction de la longueur moyenne des trajets optiques possibles entre ce système et la ligne, soit le trajet optique correspondant au milieu de la ligne 6, en prenant en compte l'effet produit par le disque correcteur dont l'épaisseur de la zone traversée sera alors avantageusement l'épaisseur moyenne de l'anneau. Ainsi que représenté dans la figure 2, dans laquelle les mêmes éléments sont désignés sous les références utilisées dans la figure 1, l'anneau périphérique 10 d'épaisseur variable et entraîné en rotation est équivalent à un coin optique de faible angle au sommet, mobile en translation en synchronisme avec le déplacement du faisceau le long de la ligne 6, ce coin optique découlant du développement linéaire de 1anneau 10. Ainsi que représenté dans les deux figures 1 et 2, ce système optique 5 de focalisation du faisceau lumineux sur la ligne 6 est avantageusement complété par des moyens optiques compensant la déviation angulaire du faisceau, introduite par l'anneau périphérique 10 du disque correcteur 9, au cours de sa rotation. Ces moyens sont ici constitués par deux lames fixes 11 et 12, de même matière que l'anneau 10, disposées respectivement de part et d'autre du système optique 5 sur le trajet du faisceau lumineux. Chacune de ces lames a, en regard du disque correcteur 9 un profil complémentaire de celui de l'anneau 10 développé linéairement pour que l'ensemble lames disque correcteur soit équivalent à une lame à faces parallèles.On notera que si e est l'épaisseur de la zone du disque traversée par le faisceau, le déplacement fictif du foyer image Fi de la première lentille 7 est donné par la relation d - e (1 - 1 ouç n est lsindice de réfraction du ou matériau constituant 'le disque. En variante, non représentée le système optique 5 de focalisation peut n'être complété que par une seule lame fixe disposée d'un côté ou de l'autre de ce système optique, assemblable sur le profil de l'anneau développé à plat pour former avec lui une lame à faces parallèles. Dans la figure 2, l'anneau périphérique 10 développé a la forme d'un coin symétrique à faces rectilignes. En pratique, pour obtenir une correction instantanée et automatique de la distance de focalisation aussi rigoureuse que possible sur toute la ligne de déviation, le coin défini par le développement linéaire de l'anneau 10 aura un profil à faces incurvées ayant l'allure de branches d'hyperbole. La présente invention a été décrite en regard d'un exemple de réalisation illustré dans le dessin ci-annexé. il est évident que l'on peut y apporter des modifications de détail en remplaçant certains moyens par d'autres moyens équivalents, sans sortir du cadre de l'invention ; en particulier les deux lames de compensation de déviation angulaire introduite sur le trajet optique par le disque correcteur peuvent être disposées à proximité du disque correcteur et non de part et d'autre du système quasi-afocal de façon que l'ensemble résultant soit équivalent à une lame à faces parallèles à déviation angulaire nulle. REVENDICATIONS 1/ Dispositif de déviation linéaire d'un faisceau lumineux, à focalisation du faisceau sensiblement sur la ligne de déviation, comportant un miroir hélicoldal entratné en rotation, caractérisé en ce qu'il comporte, en outre, un système optique quasi-afocal, en amont du miroir hélicoldal, à distance de focalisation choisie sensiblement égale à la longueur de l'un des trajets optiques entre sa sortie et ladite ligne de déviation, et un disque correcteur, associé audit système quasi-afocal, entrainé en rotation en synchronisme avec le miroir et présentant un anneau périphérique transparent au faisceau lumineux et d'épaisseur variable, dont le développement linéaire à la forme d'un coin optique, interposé sur le trajet optique interne dudit système quasi-afocal, pour réaliser une correction automatique de sa distance de focalisation selon les longueurs des différents trajets optiques déviés par le miroir et aboutissant sur la ligne de déviation. 2/ Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comporte, en outre au moins une lame de même matière que ledit anneau et dont le profil est sensiblement complémentaire à celui dudit coin optique, interposée sur le trajet dudit faisceau pour compenser les déviations angulaires introduite par le disque en constituant avec ledit disque un ensemble optique équivalent à une lame à faces parallèles. 3/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les lames sont au nombre de deux et disposées de part et d'autre dudit système quasi-afocal, en amont dudit miroir hélicoldal. 4/ Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que les lames sont au nombre de deux et disposées de part et d'autre dudit disque correcteur, intérieurement audit système quasi-afocal. 5/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit coin optique défini par le développé linéaire dudit anneau est à faces linéaires. 6/ Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé par le fait que ledit coin optique défini par le développé linéaire dudit anneau est à faces incurvées ayant l'allure de branches d'hyperbole.