Brevet FR2564992A1 — publié le 19851129

PROCEDE ET DISPOSITIF DE DEFLEXION D'UN FAISCEAU DE L@MIERE POUR L'ECRITURE ET LA LECTURE SOUS FORME MATRICIELLE D'UN DOCUMENT La presente invention concerne un procede de déflexion d'un faisceau de lumiere pour l'écriture electrophotographique sous forme matriclelle d'un aocument etou pour la lecture opto-électronique séquentielle d'un document ou d'une image, dans lequel on éclaire au moins une structure holographique a l'aide d'un faisceau de lumière coherente, cette structure holographique etant portee par un support entrainé en rotation autour de son axe, et cette rotation produisant un balayage linéaire d'un recepteur plan ou cylindrique par une tache focale reconstruite a partir de la structure holographique. Elle concerne égaiement un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede, ce dispositif comportant un support rotatif d'au moins une structure @olographique travaillant en transmlsslon ou en réflexion, aes organes d'entraînement pour entralner ce support en rotation autour de son axe, une source de lumière cohérente pour engendrer un faisceau collimate éclairant la structure holographique et un recep- ceur plan ou cylindrique sur lequel est reconstruite å partir de la structure nolograpnique une tache focale decrivant une ligne droite. Le principe de l'utilisation d'hologrammes pour la déflexion et le balayage d'un faisceau de lumiere laser est bien connu, et une premiere application industrielle de ce principe a ete décrite par L.D. Dickson, G.T. Sincerbox, A. Wolfheimer, dans l'article intitulé "Holography in the IBM 3684 Supermarket Scanner" paru en 1982 dans IBM J. Res. develpp. No. 2b page 228 a 234. Différents autres deflecteurs holographiques utilisant des composants optiques classiques tels que oes lentilles a champ plan, des miroirs sphériques, paraboliques ou elliptiques sont décrits dans la littera- ture. Le brevet américain No. 4,239,326 a- trait a un système de balayage d'une structure holographique montee sur un disque rotatif, éclairée par un raisceau laser parallèle et produisant une tache focale ponctuelle sur un ecran. Parml les différentes methodes de deflexion d'un falsceau lumineux issu d'un laser dans le but de développer un processus d'écriture matricielle electrophotographique, les éléments holographiques presen- tent un certain intérêt. En effet, ils permettent de reunir dans un seul élément peu encombrant et léger la déflexion ou balayage et la focalisation de la lumlere. Ces élements sont en principe constitués d'un reseau de diffraction régulier (pour la déflexion) combine avec une lentille holographique (pour la focallsation).Indépendamment de la configuration holographique partlcullere, donnant toutefols une image stlgmatlque, le foyer forme par la lentille holographique decrit en général un arc de cercle centre sur le point d'impact du faisceau ae lecture sur llnologramme et situe dans un plan perpendlculalre a l'axe de rotation de cet élément holographique lors de la rotation de ceiui-ci. Le diamètre et ltnomogenelte de la tache focale dans un plan tangent au cercle susmentionné dépendent essentiellement de la profondeur de cnamp du falsceau issu de l'élément holographique.Pour un faisceau gaussien issu d'un laser, les seuls paramètres décrivant la profondeur de champ sont la longueur d'onde # et la taille du faisceau Wo. foutefois, l'utilisation d'un hologramme pour le balayage et la foca lisation simultanement et avec un minimum de composants optiques supplémentaires, se heurte aux restrictions imposèes par ltenreglstre- ment et la reconstructlon holographiques sans aberrations d'image ainsl qu'a la courbure géométrique du plan image inhérente au balayage par rotation d'un reseau regulier, qu'on rencontre d'ailleurs aussi dans le cas de la deflexion par mlrolrs polygonaux. La plupart aes systemes connus ont ces inconvénients que la presente invention se propose de pallier. Dans ce Dut, le procède selon l'invention est caractérisé en ce que l'on effectue une correction de la courbure géométrique a laquelle est soumise la ligne décrite par la tache focale lors de la rotation de la structure nolographique, de façon å reproduire une ligne drolte située exactement dans le plan tangent ou le plan du récepteur. Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérise en qu'il comporte au moins un organe de correction de la courbure géométrique de la ligne aecrlte par la tache focale. La presente invention sera mleux comprlse en réference à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexe dans lequel La figure 1 est une vue en perspective représentant schématiquement un montage experimental illustrant le procede selon l'invention, Les figures 2 et 3 illustrent respectivement le principe d'enregistre- ment et ae reproduction d'une lentille holographique, La figure 4 représente un support pyramldal pour les structures holo graphlques, ucilisable pour la mlse en oeuvre du procedé selon l'invention, La figure 5 est une vue schématique illustrant le défaut de courbure géometrlque ae l'image dans les systemes traditionnels, La figure b illustre un premler mode de correctlon de ce défaut par l'utilisation d'un miroir aspherique, La figure 7 illustre un second mode de correction de ce défaut par l'utilisation d'une lentilie correctrice fixe, et La figure b illustre un troisième mode de correctlon de ce défaut par l'utilisation d'une lentille oscillante. Le montage expérimental represente par la fig. 1 comporte une pyramide polygonale 1 fixée a l'extremite d'un axe 2 entraine en rotation par un moteur 3. Cette pyramide 1 à six facettes, sert de support a six structures holographiques laentlques, appelees par la suite hologrammes 4, qui produisent a tour de rôle six lignes de balayage consecu tives projetées sur le récepteur 12. Un generateur de lumlere cohéren- te b engendre un faisceau o mis en f-orme par un systeme optique approprié ? produisant un faisceau collimaté 8 qui eclaire les nologrammes 4.Le faisceau reconstruit par les hologrammes 4 est successivement réfléchi par les mlrolrs de renvol 9 et 10 et forme une tache focale qul balaye le recepteur 12 le long d'une ligne droite 11 lors ae la rotation des hologrammes. Les hologrammes 4 sont disposes sur les faces de la pyramide polygonale 1, inclinees à 45 degres par rapport a l'axe de rotation de cette-pyramide. Cette pyramide pourralt egalement etre remplacee par un cône dont le demi-angle au centre seralt egal a 45 degrés. Toutefois, sur le plan pratique, la pyramide à facettes est de constructlon plus faclle et moins conteuse que le cóne.Les nologrammes 4 sont illuminés par le faisceau collimate 8 dont l'incidence est parallele a l'axe ae la pyramide et dont les directions d'incidence et de reconstructlon sont symétriques par rapport a la surface nolographique. Cette configuration donne lieu a une reconstruction exempte d'astigmatisme, qui est l'aberration la plus Importante dans le cas des lentilles holographiques, sur un disque en rotation. La fig. S montre un hologramme 20 qul est l'enregistrement de la figure d'interference entre un faisceau objet 21 et un faisceau de référence 22. La flg. 3 montre le falsceau 23 restitué par l'hologram- me 20 lorsqu'il est eclairé par le falsceau de reference 22. La fig. 4 illustre la reconstruction de la tache focale a partir d'un hologramme 4, enregistré sur une facette de la pyramide polygonale i. L'éclairage des hologrammes s'effectue selon une direction parallele a l'axe de rotation de la pyramide, ce qui aonne lieu, comme mentionne précédemment, a une reconstruction sans astîgnatisme, schématiquement representee par le faisceau 13 formant une image 11 sur l'écran. Etant donne que l'angle que forment les facettes par rapport a l'axe de rotation de la pyramide est de 45 degres, le balayage s'effectue de manière lineaire et la tache focale 11 décrit un arc de cercle. La fig. 5 illustre schématiquement un dispositif de reproduction electrophotographlque particulierement compact, comportant un minimum oe composants optiques. Il est évident que plus la distance d de l'hologramme 4 porte par une des facettes de la pyramide polygonale 1 au foyer F est grande, plus limage 11 en forme d'arc de cercle est assimilable a sa projection sur l'écran 12. Lorsqu'on tend vers un système dé plus en plus compact, l'approximation devient de plus en plus difficile et il convient alors d'effectuer une correction de la courbure géométrique. bette correction fait l'objet des réalisations illustrees par les figures suivantes. Dans l'exemple illustré par la fig. b, un miroir aspnerlque 14, ayant ia fonction d'organe correcteur de la courbure géométrique intercepte le faisceau reconstruit 13. Ce miroir est avantageusement dispose a proximite immediate de l'ecran 12. Dans i'exempie illustre par la fig. 7, une lentille aspherique 15, de puissance négative variable le long de la ligne de balayage et constante ou nulle perpendiculairement a cette ligne, est interposée entre l'hologramme 4 et l'écran 12. Cette lentille a la méme fonctlon correctrice ae la courbure géométrique que le miroir asphérique 14. Dans l'exemple de la fig. 8, la courbure géométrique de l'image est corrigée par une lentille oscillante 16 montée sur un transducteur mécanique comprenant par exemple une came ou un excentrique (non representes), electromecanique ou piézo-electrique 17. Cette lentille est agencee pour effectuer un mouvement sinusoldal le long de l'axe optique au faisceau d'éclairage 8 et modifie ainsi très legerement la divergence du faisceau incident sur l'hologramme 4, de façon a maintenir la tacne focale sur une ligne droite localisee exactement sur la surface plane de l'écran 12. Ces diverses réalisations permettent de concevoir une unite de déflexion compacte et ae faible volume comportant la source de lumiere conerente, l'optique oe mise en forme 17 du faisceau 8, la lentille osciliante 10 et son support 17 et ia pyramiae polygonale 1 dont les lacettes portent les nologrammes 4. Revendications 1. Procede de déflexion d'un faisceau de lumière pour l'écriture électrophotographique sous forme matrlcielle d'un document et/ou pour la lecture opto-electronique séquentielle d'un document ou d'une @- mage, oans lequel on éclaire au moins une structure nolographique à l'aide o'un faisceau de lumière cohérente, cette structure holographi- que étant portee par un support entraîne en rotation autour de son axe, et cette rotation produisant un balayage lineaire d'un recepteur plan ou cylindrique par une tache iocale reconstruite a partir de la structure holographique, caracterise en ce que l'on effectue une correction ae la courbure geometrlque d laquelle est soumlse la ligne décrite par la tache focale (11) lors de la rotation de la structure nolographique (4), de @açon a reprodulre une ligne drolte située exactement dans le plan tangent ou le plan du recepteur (i (12). 2. Procede selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effec- tue cette correction de courbure géométrique en interposant un mlrolr aspnerique (14) entre la structure holographique (4) et le recepteur (12). 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue cette correctlon ae courbure geometrlque en interposant une lentille asphérique divergente (15) entre la structure holographique (4) et le recepteur (12). 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on effectue la correction ae courbure geometrlque en interposant sur le faisceau d'éclairage ae la structure holographique une lentille osclllante (16). 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'on engendre les oscillations ae la lentille oscillante (16) a l'aide d'un dispositif mecanique. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérise en ce que l'on engenare les oscillations ae la lentille oscillante (16) a l'aide d'un trans@ucteur electromecanique. r. Procédé selon la révendication 4, caractérisé en ce que l'on engenare aes oscillations ae la lentille oscillante (16) a l'aide d'un trans@ucteur plezo-electrique (17). 8. Dispositif pour la mise en oeuvre au proceae de reproduction selon la revendication 1, comportant un support rotatif d'au moins une structure nolographique travaillant en transmission ou en reflexlon, des organes d'entraînement pour entraîner ce support en rotation autour de son axe, une source ae lumlere cohérente pour engendrer un faisceau collimate éclairant la structure holographique et un recep- teur plan ou cyîinarique sur lequel est reconstruite a partir de la structure nolographique une cache focale décrivant une ligne droite, caractérise en ce qu'il comporte au moins un organe ae correction (14, 15. 16) de la courDure géométrique de la ligne décrite par la tache @ocale (11). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérise en ce que l'organe ae correction ae la courbure géométrique de la ligne décrite par la tache focale est constitue par un miroir asphérique (14) interposé entre la structure nolographique et le recepteur. lu. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'or'- gane ae correction de la courbure geometrique dé la ligne de@rite par la tac@e focale est constitue par une lentille aspherique (15) interposée entre la structure nolographique et l'écran. 11. Dispositif selon le revendication 8, caractérisè en ce que l'organe de correction de la cour@ure geometrique de la ligne decrite par la tache focale comporte une lentille oscillante (1@) interposee sur lé iaisceau d'éclairage ae la structure nolographique. 12. Dispositif selon la revendication 11, caracterise en ce que la lentille oscillante (1@) est montee sur un dispositif mecanique. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérise en ce que la lentille oscillante (16) est montée sur un transducteur electromécani- que. 14. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la lentille oscillante (16) est montee sur un transducteur piezo-electri- que (17). 15. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ee que le support ae la structure holographique (4) comporte une pyramlde polygonale (I) dont chacune des facettes porte un hologramme. 16. Dispositif selon la revendication 7, caracterise en ce que le support de la structure holographique (4) comporte un cône creux oont la paroi laterale porte au moins un hologramme.