Brevet FR2571195A1 — publié le 19860404

PROCEDE ET DISPOSITIF DE RESTITUTION D'IMAGES PAR BALAYAGE SUIVANT DES LIGNES SUOCESSIVES D'UN SUPPORT PHOTOSENSIBLE A L'AIDE D'UN FAISCEAU LUMINEUX MODULE. La présente invention concerne un procédé et un dispositif de restitution d'images par balayage suivant des lignes successives d'un support photosensible à l'aide d'un faisceau lumineux modulé, trouvant application notamment dans les systèmes de restitution d'images transmises à distance, par exemple entre une satellite et une station terrestre. Pour ce type d'application-, on cherche à obtenir des images ayant la meilleure résolution possible, mais en un laps de temps qui reste dans des limites raisonnables. Un exemple non limitatif de ce type de dispositif est connu sous la dénomination de restituteur d'image à tauuour tournant et l'on en trouvera une description détaillée dans le brevet français n 73 07 567. Lorsqu'on désire augmenter la capacité de restitution -c'est-à-dire la vitesse de restitution- on se trouve confronté à divers problèmes: - Le modulateur a lui-reme une bande passante limitée, ou est en général intégré dans une boucle d'asservissement dont la bande passante est ellemême limitée. Une augmentation de la vitesse suppose donc de prévoir un modulateur et/ou une boucle d'asservissement de bande passante plus large, ce qui augmente la complexité et le coût de l'appareil. - Les éléments mécaniques utilises pour effectuer le balayage de 1' image ont également des performances limitées ; en particulier une augmentation de la vitesse de rotation du tambour tournant soumet celui-ci à des forces centripètes importantes compte tenu de ses dimensions, pouvant entrainer des détériorations par défaut d'equilibrage ou encore un arrachement des films placés à sa circonférence ; en outre, l'avance pas à pas du chariot qui porte le miroir de renvoi final du faisceau lumineux doit s'effectuer à une cadence de plus en plus élevée. On rencontre également les inconvénients précités dans d'autres types de restituteurs commets les restituteurs à miroir tournant, au encore les restituteurs utilisant des déflecteurs à galvanomètre. Pour s'affranchir de ces inconvénients, on a'conçu des dispositifs multi-faisceaux utilisant des modulateurs acousto- optiques en cascade grâce auxquels on peut donc balayer plusieurs lignes d'image à la fois, ce qui permet d'augmenter la vitesse de restitution sans modifier les caractéristiques des éléments mecaniques. Ces modulateurs, outre leur Coat élevé, présentent divers inconvénients: - l'interactivié des réglages de diamètres des faisceaux et d'espacement des lignes, - disparition d'un effet de pompage de l'intensité lumineuse du faisceau par ceux situés en aval du premier modulateur, ce qui n'autorise qu'une modulation séquentielle des pixels. On constate d'ailleurs que la détermination de ces modulateurs entraîne des calculs complexes et qu'ils ne permettent en pratique aucune modification de l'espacement des lignes et du diamètre des points d'image. Dans le but de pallier ces inconvénients et de permettre une grande flexibilité dans le choix de la résolution des images restituées, la présente invention propose un procédé de restitution d'images sur un support photosensible dans lequel on balaye le support simultanément à l'aide d'au moins deux faisceaux lumineux modulés et dirigés vers le support sous forme de taches au moyen d'une lentille focalisatrice, caractérisé en ce que l'on module chaque faisceau individuellement, l'on dirige lesdits faisceaux sur ladite lentille parallèlement et en écartement symétrique de part et d'autre de l'axe optique de la lentille, et on positionne ladite lentille de façon à ce que son foyer soit situé au-delà de la surface du support. L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. Les détails et avantages de l'invention apparaitront clairement à la lecture de la description qui va suivre, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels; la figure 1 est un schéma de principe d'ensemble d'un dispositif conforme à l'invention, la figure 2 est un schéma détaillé d'une partie du dispositif de la figure 1, la figure 3 est un schéma détaillé d'une autre partie du dispositif de la figure 1, et la figure 4 est un schéma d'ensemble d'une variante du dispositif conforme à l'invention. Le dispositif de restitution d'image illustré à la figure 1 comprend deux sources lumineuses 10a et 10b, de préférence sous la forme de lasers, émettant des faisceaux lumineux 12a et 12b parallèles. Ces faisceaux traversent des modulateurs 14a et l4b dont la fonction est de moduler l'intensité lumineuse des faisceaux émergeants 16a et l6b en fonction de signaux électriques appliqués aux modulateurs 14a et 14b. Les faisceaux émergeants 16a, l6b traversent ensuite des dispositifs déviateurs conjugués 18a et 18b respectivement, dont le roule sera explicité plus loin. Les faisceaux déviés 20a, 20b sont renvoyés parallèlement à l'axe XX d'un tambour tournant 22 à l'aide de miroirs 24, 26 et d'une lame semi-transparente 28. Un chariot 30, mobile en translation pas à pas parallèlement à l'axe du tambour 22, porte un miroir 32 qui renvoie les faisceaux perpendiculairement en direction de 1 ' axe du tambour, ainsi qu'une lentille focalisatrice 34 qui dévie les faisceaux en direction de son foyer F. La surface extérieure du tambour 22 est garnie d'un film photosensible et se trouve située entre la lentille 34 et son foyer F de sorte que les faisceaux produisent sur le film deux taches distinctes Ta, Tb. Lorsque le tambour effectue une rotation tandis que le chariot est maintenu immobile, les deux taches effectuent un balayage de deux lignes adjacentes, à la suite de quoi on déplace le chariot d'un incrément, puis le tambour effectue une nouvelle rotation durant laquelle deux nouvelles lignes sont balayées, et ainsi de suite. Si l'on se reporte aux schémas détaillés des figures 2 et 3, on comprendra aisément que l'invention permet de modifier les réglages de la largeur' des taches et de l'espacement des lignes. Pour ce qui concerne la largeur des taches, elle résulte d'un réglage de la distance entre la lentille focalisatrice et la surface du tambour. En effet, si l'on appelle ss la section des faisceaux qui parviennent à la lentille, f la longueur focale de la lentille et d la distance lentille/tambour la largeur 1 des taches s'exprime f -d 1 = ss f on peut donc régler la largeur 1 par réglage de la distance d. Mais on peut également régler cette largeur par modification de la section /. A cet effet, l'invention prévoit d'interposer un dispositif afocal 36 sur le parcours des faisceaux, par exemple en amont du miroir 26 qui les renvoie parallèlement à l'axe du tambour. Ce dispositif consiste essentiellement en deux lentilles convergentes successives 36a, 36b dont les axes optiques coincident, et disposées de manière a avoir entre elles des points focaux superposés. Si l'on désigne par a1 et a2 leurs distances focales respectives, la section AK des faisceaux en sortie est liée à la section #o des faisceaux en entrée par la relation a2 # = #o a1 En pratique, on pourra donc effectuer des réglages fins de la largeur des taches en agissant sur la distance lentille focalisatrice/tambour, à partir de réglages grossiers effectués en interchangeant plusieurs dispositifs afocaux 36 présentant toute une gamme de rapports de focales (a2/al). Une fois la largeur de taches réglée, on procède, tout aussi facilement au réglage de l'espacement des taches, et donc des lignes de balayage. A cet effet (voir figure 3) on agit sur les dispositifs déviateurs couplés 18a, 18b. Ces dispositis consistent en deux lames transparentes à faces parallèles interceptant les faisceeaux à leur sortie des modulateurs. Ces deux lames sont montées pivotantes autour de deux axes Ya, Yb respectivement, perpendiculaires au plan commun des deux faisceaux 16a, 16b et entrainées simultanément en rotations inverses à l'aide d'une cale à déplacement micrométrique 38. Lorsque les deux lames sont perpendiculaires aux faisceaux, ceux-ci ne sont pas déviés et se retrouvent en superposition après renvoi par le miroir 24 et la lame semitransparente 28. Ils traversent ainsi le dispositif afocal 36 puis la lentille focalisatrice 34 le long de leurs axes optiques et produisent deux taches superposées sur le film plaqué sur le tambour. Lorsqu'on agit sur la cale 38 à déplacement micrométrique, la lame 18a pivote dans le sens horaire inverse et la lame 18b dans le sens horaire, simultanément et suivant des angles égaux en valeur absolue. En raison de ce pivotement, les faisceaux sont décalés, parallèment à eux-nemes, en éloignement de leur direction initiale d'une distance e (positive) pour le faisceau 16a et d'une distance e (égale mais négative) pour le faisceau 16b. Après renvoi par les divers miroirs et traversée du dispositif afocal 36 et de la lentille focalisatrice, les taches formées sur le tambour seront donc écartées d'une distance g, prise entre les centres des taches, donnée par la relation on pourra donc, une fois le réglage de la largeur des taches effectuée comme décrit précédemment, et au cours duquel les valeurs ont été figées, procéder facilement au réglage de l'écartement g par action sur les pivotements conjugués des lames à faces parallèles 18a, 18b. En réalité, le centre des taches étant difficilement localisable, on effectuera le réglage en mesurant l'intervalle i séparant le contour des deux taches et lié à l'espacement g par la relation g = i + 1. Naturellement, pour que les balayages successifs du tambour par paires de lignes produise une trame régulière, il convient de s'assurer que les valeurs i et 1 sont bien liées au pas p de déplacement du chariot par la relation p = 2 (i + 1) On a supposé jusqu'ici que les lentilles utilisées étaient parfaites. En réalité, en raison des aberrations de sphéricité qu'elles présentent en pratique, il sera préférable d'utiliser des lentilles à grande focale et des faisceaux aussi étroits que possible. De ce qui précède, on notera que l'invention permet de positionner de manière précise et fiable les deux faisceaux incidents parallèlement à l'axe optique Z, Z de la lentille focalisatrice 34 et en écartement parfaitement symétrique par rapport à cet axe, au moyen d'un dispositif de réglage particulièrement simple qui assure une déviation des faisceaux parallèlement à eux-mames et de valeurs égales et opposées par rapport à leurs directions initiales (suivant lesquelles les faisceaux coincident avec l'axe optique de la lentille 34 lorsqu'ils parviennent à cette lentille). La variante du dispositif illustrée à la figure 4, utilise une seule source de lumière 10 (Laser), dont le faisceau est fractionné en trois faisceaux parallèles 12a, 12b, 12c à l'aide de miroirs 40, 42, et de lames semi-transparentes 44, 46, chaque faisceau étant modulé au moyen d'un modulateur individuel 14a, 14b, 14c. Les deux faisceaux émergeant des modulateurs 14a et 14b sont écartés de l'axe optique à l'aide d'un dispositif déviateur conjugué 18a, 18b comme décrit précédemment, tandis que le faisceau 16c émergeant du modulateur 14c est dirigé exactement suivant l'axe optique des systèmes successifs. On obtient donc trois taches Ta, Tb, Tc au niveau du tambour, dont on peut régler indépendamment la largeur et l'écartement comme il a été expliqué ci-dessus. Dans ce cas, on peut donc balayer trois lignes d'image simultanément. Il est naturellement concevable de généraliser le dispositif en utilisant 2N faisceaux traités par couples de faisceaux à l'aide de N dispositifs déviateurs conjugués de manière à produire 2N taches d'une largeur donnée et régulièrement disposées sur la surface du tambour symétriquement par rapport à l'axe optique. Eventuellement, un (2N + l)ième faisceau pourra hêtre ajouté, dirigé suivant l'axe optique pour produire une tache centrale. La déformation progressive des taches lorsqu'on s'éloigne du centre, dûe aux aberrations de sphéricité des lentilles, représente la limite pratique de cette généralisation. Dans la mesure où chaque faisceau est modulé individuellement, le balayage des lignes produira des lignes avec restitution continue des nuances, donc une image d'excellente qualité. Pour le pilotage des modulateurs, il conviendra de prévoir une double série de 2N(+ 1) mémoires de stockage, les mémoires d'une série étant chargées avec les informations relatives aux 2N(+ 1) lignes postérieures, pendant que s'effectue la lecture des mémoires de l'autre série au cours du balayage des 2N(+ 1) lignes. En fin de lecture, on déclenche l'avance du chariot d'un pas p, puis on inverse les fonctions de lecture et de charge des deux séries de mémoires. REVENDICATIONS 1. Procédé de restitution d'images sur un support photosensible dans lequel on balaye le support (22) simultanément à l'aide d'au moins deux faisceaux lumineux modulés (20a, 20b) et dirigés vers le support sous forme de taches (Ta, Tb) au moyen d'une lentille 134) focalisatrice, caractérisé en ce qu'on module chaque faisceau individuellement (14a, 14b), puis on dirige lesdits faisceaux sur ladite lentille (34) parallèlement et en écartement symétrique de part et d'autre de l'axe optique (Z,Z) de la lentille, et enfin on positionne ladite lentille de façon à ce que son foyer (F) soit situé au delà de la surface du support (22). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on dirige lesdits faisceaux (16a, 16b) initialement de manière à coincider avec l'axe optique (Z, Z) de ladite lentille (34), puis on dévie lesdits faisceaux (20a, 20b) parallèlement à eux-mêmes et de valeurs égales et opposées (+e, -e > par rapport à leurs directions initiales. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que l'on procède, préalablement au balayage, au réglage de la largeur (1) de tache par ajustement de la distance (d) séparant la lentille (34) du support (22) et au réglage de l'espacement (g) des taches par ajustement de l'écartement des faisceaux (+e, -e) de part et d'autre de l'axe optique de la lentille (34). 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on effectue l'écartement desdits faisceaux de part et d'autre de l'axe optique de la lentille (34) en les amenant à traverser une paire de lames transparentes (18a, 18b) à faces parallèles que l'on incline simultanément suivant des angles égaux et opposes. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les faisceaux sont au nombre de 2N et que l'on dirige lesdits faisceaux, paire par paire, sur ladite lentille parallèlement et en écartement symétrique de part et d'autre de l'axe optique de la lentille, les écartements entre paires successives étant progressivement croissants. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il est prévu un (2N + l)ième faisceau dirigé suivant l'axe optique de la lentille. 7. Dispositif pour mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 comportant des moyens (10, 10a, 10b) pour produire au moins deux faisceaux lumineux (12A, 12b), des moyens (14a, 14b) pour moduler individuellement l'intensité desdits faisceaux en fonction de signaux de modulation, et des moyens pour diriger lesdits faisceaux vers un support photosensible (22) sous forme de taches (Ta, Tb) au moyen d'une lentille focalisatrice (34), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (18a,, 18B) pour positionner lesdits faisceaux parallèlement et en écartement symétrique de part et d'autre de l'axe optique (Z, Z) de ladite lentille, et des moyens pour ajuster la distance (d) entre ladite lentille et ledit support. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que lesdits moyens pour positionner lesdits faisceaux parallèlement et en écartement symétrique de part et d'autre de l'axe optique (Z, Z) de la lentille (34) consistent en une paire de lames transparentes à faces parallèles (18a, 18b) traversées chacune par un faisceau, montées à pivotement autour d'axes (Ya, Yb) perpendiculaires aux faisceaux, et entrainées ensemble en rotations contraires et d'égale amplitude au moyen d'un dispositif micrométrique (38). 9. Dispositif selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif afocal (36) interposé sur le trajet desdits faisceaux et modifiant la section (0) desdits faisceaux dans un rapport donné (a2/a1). 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les faisceaux sont au nombre de 2N et qu'il est prévu un nombre N de paires de lames transparentes à faces parallèles (18a, 18b). 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce qu'il est prévu un (2N + l)ième faisceau, dirigé suivant l'axe optique (Z, Z) de la lentille (34).