Brevet FR2655799A1 — publié le 19910614

La présente invention concerne un dispositif d'analyse de documents du type habituellement désigné sous le nom de scanner. On sait qu'un scanner est un système permettant de réaliser l'analyse d'un document, en balayant celui-ci point par point et ligne par ligne, à l'aide d'un faisceau lumineux monochrome et en mesurant, pour chaque point de chaque ligne, l'intensité de la lumière réfléchie ou transmise suivant que l'on travaille en réflexion ou en transmission. Ces différentes valeurs sont stockées après avoir été ou non digitalisées. I1 est ensuite possible en jouant sur ces valeurs, à l'aide de moyens de traitement appropriés, de modifier certaines des caractéristiques de l'image reproduisant le document. On connaît différents types de scanners qui se distinguent d'une part par leur définition, c'est-à-dire par le nombre de points et de lignes par millimètre qu'ils sont en mesure de reproduire, et d'autre part par leur aptitude à reproduire des documents en couleurs. Dans les scanners couleur, le balayage du document à analyser est réalisé de la même façon, mais en balayant successivement le document par trois faisceaux de lumière monochrome, généralement de couleur bleue, verte et rouge, ou jaune, magenta, cyan. Ce type de scanners présente plusieurs inconvénients. Tout d'abord, l'analyse du document étant réalisée point par point est longue à mettre en oeuvre. Ensuite elle nécessite le déplacement du faisceau de balayage à la fois dans le sens transversal et dans le sens longitudinal que l'on obtient en disposant le document à analyser sur un tambour rotatif et en déplaçant le faisceau le long de la génératrice du tambour, ce qui, d'une part, implique que le document ne soit pas constitué d'un matériau rigide, et d'autre part nécessite la mise en oeuvre de dispositifs de grande précision puisque le tambour rotatif utilisé ne doit pas posséder de jeu qui fausserait la précision de la mesure. De plus, les sources de lumière monochromatique utilisées pour l'analyse des documents couleur évoluent au cours du temps, et subissent des variations de température de couleur qui ne s'effectuent ni dans le même sens ni de la même valeur, si bien que des dominantes chromatiques apparaissent, qui viennent perturber la qualité de l'image reproduite. De plus la sélection des couleurs étant habituellement réalisée au moyen de filtres, la largeur du spectre émis est relativement importante, ce qui nuit à la précision de l'analyse. On notera également que dans les scanners existant à l'heure actuelle, il n'est pas possible de choisir entre une analyse trichrome de l'image additive, ou soustractive, puisqu'un tel changement impliquerait de procéder à un échange complexe de la totalité des moyens de génération des faisceaux de lumière monochromatique. Enfin, dans les scanners de l'art antérieur, l'ensemble regroupant les moyens électroniques et les moyens d'éclairage sont disposés dans un même boîtier ce qui a pour conséquence de soumettre les éléments électroniques à des échauffements importants qui se traduisent rapidement par une perte de fiabilité de ces éléments. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients. Elle a pour objet un scanner destiné à l'analyse d'un document en deux dimensions, une dimension longitudinale et une dimension transversale, comportant une enveloppe à l'intérieure de laquelle est disposée au moins une source de lumière monochromatique avec laquelle on constitue un pinceau lumineux avec lequel on balaye le document, des moyens récepteurs aptes à transformer la lumière transmise ou réfléchie par le document au cours de son balayage, en signaux électriques, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un faisceau de fibres optiques dont une extrémité, est éclairée par une source de lumière monochromatique, l'autre extrémité de ce faisceau étant disposée de façon telle que les faces extrêmes de chacune des fibres constituant le faisceau de fibres optiques soient situées dans un même plan et soient alignées suivant une direction de façon à former une ligne d'éclairement, parallèle au plan du document à analyser, la longueur de cette ligne d'éclairement étant égale à au moins la dimension transversale du document à analyser, des premiers moyens de convergence disposés entre la ligne d'éclairement et le document, et concentrant les rayons lumineux sortant de celle-ci sur une ligne transversale du document à analyser, et des seconds moyens de convergence reproduisant cette ligne éclairée transversale du document sur les moyens récepteurs. Dans une variante intéressante de l'invention les moyens récepteurs seront aptes à réaliser l'analyse point par point de la ligne transversale entière éclairée du document. On fera avantageusement appel pour cela à des capteurs de type connus sous la dénomination CCD et qui sont constitués d'une pluralité d'éléments ponctuels sensibles, alignés, suivant une technique connue. Le scanner suivant l'invention permet ainsi d'éclairer et d'analyser une ligne de document à la fois, si bien que l'analyse du document dans son ensemble se réduit à une analyse ligne par ligne, alors que dans les scanners de la technique antérieure il était nécessaire de procéder à une analyse point par point de chacune des lignes du document. Dans une variante intéressante de l'invention les moyens de convergence de la ligne d'éclairement sont constitués d'un barreau de verre transparent cylindrique dont les génératrices sont parallèles, à la fois à ladite ligne d'éclairement et au plan (Q) du document à analyser. Le barreau transparent cylindrique pourra posséder une section droite légèrement ovale, ou même elliptique de façon à permettre un ajustement de la concentration de la ligne d'éclairement sur le document, en faisant tourner le dit barreau sur lui-même autour d'un axe de rotation parallèle à ses génératrices. La figure 1 est une vue en coupe longitudinale et verticale suivant la ligne I-I de la figure 4, d'un scanner suivant l'invention. La figure 2 est une vue partielle, en perspective, à échelle agrandie, d'un détail de réalisation de l'invention. La figure 3 est une vue en coupe partielle longitudinale et verticale, à échelle agrandie, montrant le principe de l'éclairage du document mis en oeuvre dans le scanner suivant l'invention. La figure 3a est une vue de détail, en coupe transversale, d'une variante du mode d'éclairage de la figure 3. La figure 4 est une vue en coupe transversale suivant la ligne IV-IV de la figure 1. La figure 5 est une vue partielle en élévation à échelle très agrandie des fentes d'éclairement représentées sur les figures 2 et 4. Le scanner suivant l'invention représenté sur les figures 1 à 5 est constitué d'une enveloppe 1 sur le fond de laquelle est fixée une glissière longitudinale 3, sur laquelle un chariot 5 est monté coulissant. Ce chariot 5 est en prise avec une vis sans fin 7 s'étendant sur toute la longueur de l'enveloppe 1 et qui est fixée à l'une de ses extrémités sur l'axe d'un moteur pas-à-pas 8, et, prend appui à son autre extrémité, sur un palier support 11 solidaire d'une paroi verticale 60 de l'enveloppe 1, dans lequel elle est montée à rotation. Le chariot 5 supporte un boîtier 15 qui contient les moyens d'éclairage et les moyens d'analyse qui seront décrits en détail ci-après. Une plaque de verre 17 servant de support au document 19 à reproduire est disposée dans un plan Q parallèlement au fond de l'enveloppe 1, la vis sans fin 7 étant alors parallèle à son axe de symétrie longitudinal. Un boîtier parallélépipédique 21 est fixé sur le boîtier 15 de façon que le plan de ses faces principales forme sensiblement un angle de 450 avec le plan (Q) du document 19 à analyser. Ce boîtier 21, représenté en détail sur la figure 2, comporte sur l'un de ses chants trois trous par lesquels sont admis trois faisceaux de fibres optiques respectivement 23,25,27. Les extrémités 23a,25a,27a, des faisceaux de fibres optiques 23,25,27 sont réunies respectivement à des sources de lumière monochromatique de couleur bleue, verte, rouge dans le cas présent.L'autre extrémité de chacun de ces faisceaux de fibres optiques se sépare, à l'entrée dans le boîtier 21, en trois barrettes fines parallèles et transversales constituant des lignes d'éclairement 29,31,33 aussi rapprochées que possible les unes des autres et en liaison avec l'extérieur du boîtier 21 par une fente prévue dans celui-ci. Comme représenté sur la figure 5, les faces extrêmes 36 des fibres optiques d'un même faisceau sont alignées suivant une direction yy', et chacune des faces extrêmes 36 de chaque fibre est en contact avec les faces extrêmes qui lui sont adjacentes. Afin de rapprocher le plus possibles les trois lignes d'éclairement 29,31,33 associées aux trois faisceaux, et comme montré sur la figure 5, les faces extrêmes 36 des fibres optiques, de la ligne médiane 31 sont légèrement décalées parallèlement à l'axe yy', d'une valeur égale sensiblement au rayon de la face de sortie d'une fibre, de façon à être en contact, non seulement avec les faces de sortie 36 des fibres qui lui sont latéralement adjacentes mais également avec deux faces de sortie supérieures (ligne 29) et deux faces de sortie inférieures (ligne 33). La longueur des lignes d'éclairement 29,31 et 33 est au moins égale à la largeur du document à analyser. Un barreau de verre 35, de forme cylindrique, et de section soit circulaire (figure 1 et 2), soit légèrement ovale ou elliptique 35a (figure 3a) s'étend sur toute la longueur des lignes d'éclairement 29,31,33. Ce barreau 35 est situé à une distance dl desdites lignes d'éclairement et assure la convergence des rayons lumineux sortant de cellesci sur une seule et même ligne AA' de la face inférieure du document à analyser, situé à une distance d2 du barreau 35. Ce dispositif permet ainsi d'éclairer une ligne transversale du document à analyser, avec une lumière monochromatique de couleur donnée, fonction de la couleur de la source lumineuse appliquée à l'extrémité 23a,25a,27a du faisceau de fibres optiques. A la verticale zz' de cette ligne éclairée du document, et au centre de celle-ci, est disposé, à une distance appropriée en fonction de sa distance focale, un objectif 37 reproduisant cette ligne éclairée transversale, à une dimension donnée, sur un capteur électronique transversal 39, disposé sur un socle 41 solidaire du boîtier 15. De façon intéressante, et de façon à adapter le grossissement fourni par l'objectif 37 de façon que celui-ci fournisse une image de la ligne éclairée du document qui, quelle que soit la dimension transversale de celui-ci, soit de la dimension du capteur, l'objectif 37 sera de type à focale variable. Une telle disposition permet en effet d'obtenir une définition optimum du document à analyser.Le capteur électronique 39 utilisé est de préférence de type CCD, c'est-à-dire qu'il est constitué d'un ensemble de capteurs lumineux unitaires, dits "pixels", environ 6000 dans le cas présent. Les données numériques recueillies par chacun des "pixels" du capteur CCD sont transmises à des moyens de stockage, non représentés sur le dessin, par un câble de liaison 43. Dans ces conditions le fonctionnement du scanner suivant l'invention s'établit comme suit : la face du document à reproduire 19 est appliquée sur la vitre support 17, le boîtier 15 se trouvant alors à une extrémité du document, comme représenté sur la figure 1. On éclaire alors successivement et pendant un temps donné par exemple en bleu en vert et en rouge, les extrémités respectives 23a,25a,27a des barreaux de fibres optiques 23,25 et 27 à l'aide de moyens connus non représentés sur les dessins. On éclaire donc ainsi successivement une même ligne transversale AA' du document en bleu vert et rouge et l'image de cette ligne est successivement reproduite sur le capteur 39 par l'objectif 37. Chacun des 6000 "pixels" constituant le capteur transforme donc chacun des trois signaux lumineux reçus en trois informations électriques qui après digitalisation sont stockées en mémoire.On active alors le moteur pas-à-pas 8 de façon à le faire tourner d'un angle tel que la rotation de la vis sans fin 7 provoque le déplacement longitudinal du chariot 5 dans le sens de la flèche F, d'une quantité prédéterminée correspondant au pas interligne de l'analyse que l'on souhaite réaliser, et qui dans le cas présent est de 10 micromètres. On effectue ainsi le balayage total de l'image en procédant ligne après ligne par déplacements incrémentaux successifs du boîtier 15 dans le sens longitudinal. Afin d'obtenir un déplacement incrémental rigoureux on utilise une règle incrémentale 47, de principe connu, et le chariot 13 est pourvu dans ce but, à sa base, d'un capteur 49 coopérant avec les moyens de mesure de la règle incrémentale 47. De cette façon l'avancement pas-à-pas, dans la direction longitudinale, n'est plus commandé par le nombre de pas du moteur pas-à-pas, mais par la mesure réelle du déplacement effectivement réalisé par le capteur 49 par rapport à la règle incrémentale 47. Dans cette variante de réalisation, on peut ainsi utiliser un moteur autre qu'un moteur pas-à-pas pour commander la rotation de la vis sans fin 7, et l'avancement longitudinal du chariot 5. Le scanner suivant l'invention peut également fonctionner en transmission de façon à réaliser l'analyse de documents transparents. Pour cela, comme représenté sur les figures 1 et 4, on utilise un boîtier 21', de même type que le boîtier 21, que l'on dispose parallèlement au plan Q du document 19 à analyser, combiné avec un barreau concentrateur transparent cylindrique 35' envoyant, par l'intermédiaire d'un miroir 42 incliné à 450 un faisceau de lumière monochromatique convergent sur une ligne transversale AA' du document 19 à reproduire. Après avoir traversé le document transparent 19, la ligne éclairée du document est reproduite comme précédemment par l'objectif 37 sur le capteur 39. Dans une telle variante, afin de maintenir de façon précise l'alignement de la ligne éclairée du document dans un plan transversal contenant l'axe zz' le balayage est obtenu en déplaçant le document 19, dans le sens longitudinal, au moyen d'un ensemble de rouleaux 54,54' entre lesquels il vient prendre place, ces rouleaux faisant subir au document un déplacement longitudinal pas-à-pas, de la même façon que réalisé dans l'analyse par réflexion décrite précédemment. On pourra bien entendu, en fonction du mode de reproduction souhaité de l'image analysée, éclairer les extrémités 23a,25a et 27a des barreaux de fibres optiques soit en bleu, vert, rouge ou en couleurs complémentaires jaune, magenta, cyan, ou encore si l'on souhaite corriger certaines données chromatiques avec une combinaison de ces couleurs. La présente invention permet de plus d'isoler thermiquement les dispositifs optiques et électroniques qui sont sensibles à la chaleur des sources de lumière monochromatique qui fournissent un nombre de calories élevé. Pour cela l'enveloppe 1 comporte une paroi verticale 60 définissant un logement 62 éventuellement pourvu de moyens d'aération et de ventilation. REVENDICATIONS 1.- Scanner destiné à l'analyse d'un document (19) en deux dimensions, une dimension longitudinale et une dimension transversale, comportant une enveloppe (1) à l'intérieure de laquelle est disposée au moins une source de lumière monochromatique avec laquelle on constitue un pinceau lumineux avec lequel on balaye le document (19), des moyens récepteurs (39) aptes à transformer la lumière transmise ou réfléchie par le document au cours de son balayage, en signaux électriques, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un faisceau de fibres optiques (23,25,27) dont une extrémité (23a,25a,27a), est éclairée par une source de lumière monochromatique, l'autre extrémité de ce faisceau étant disposée de façon telle que les faces extrêmes (36) de chacune des fibres constituant le faisceau de fibres optiques (23,25,27) soient situées dans un même plan (P) et soient alignées suivant une direction (yy') de façon à former une ligne d'éclairement (29,31,33), parallèle au plan (Q) du document à analyser, la longueur de cette ligne d'éclairement étant égale à au moins la dimension transversale du document à analyser, des premiers moyens de convergence (35) disposés entre la ligne d'éclairement (29,31,33) et le document (19) et concentrant les rayons lumineux sortant de celle-ci sur une ligne transversale (AA') du document à analyser, et des seconds moyens de convergence reproduisant cette ligne éclairée transversale (AA') du document (19) sur les moyens récepteurs (39). 2.- Scanner suivant la revendication 1 caractérisé en ce qu'il comporte trois sources de lumière monochromatique, respectivement associées à trois faisceaux de fibres optiques (23,25,27) constituant à l'une de leurs extrémités trois lignes d'éclairement coplanaires parallèles et rapprochées (29,31,33). 3.- Scanner suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les faces extrêmes (36) de fibres adjacentes formant une ligne d'éclairement sont en contact les unes avec les autres. 4.- Scanner suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les moyens de convergence sont constitués d'un barreau concentrateur transparent (35a) cylindrique, de section principalement elliptique, disposé à une distance (dl) des lignes d'éclairement (29,31,33) telle que celles-ci convergent sur une même ligne (AA') du document (19) à analyser. 5.- Scanner suivant la revendication 4 caractérisé en ce que le barreau concentrateur transparent (35) est de section droite sensiblement circulaire. 6.- Scanner suivant l'une quelconque des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que le barreau concentrateur (35) transparent est un barreau de verre. 7.- Scanner suivant l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que l'ensemble constitué du barreau concentrateur (35) et des extrémités des fibres optiques constituant les lignes d'éclairement (29,31,33) est disposé dans un boîtier (15) apte à effectuer un mouvement de translation rectiligne de direction longitudinale, parallèle au plan (Q) du document (19). 8.- Scanner suivant la revendication 7 caractérisé en ce que les seconds moyens de convergence (37) sont disposés dans le boîtier (15) à la verticale (zz') du centre de la ligne éclairée transversale (AA') du document, ces moyens de convergence concentrant la ligne éclairée du document sur un capteur linéaire (39) parallèle à ladite ligne éclairée du document. 9.- Scanner suivant la revendication 8 caractérisé en ce que le capteur électronique est constitué de plusieurs capteurs linéaires alignés, parallèlement à la ligne éclairée du document. 10.- Scanner suivant la revendication 8 caractérisé en ce que le capteur électronique (39) est de type dit CCD. 11.- Scanner suivant la revendication 9 caractérisé en ce que le capteur a une longueur au moins égale à la dimension transversale du document. 12.- Scanner suivant la revendication 8 caractérisé en ce que le boîtier (15) est solidaire, d'un chariot (5) mobile en translation sur une glissière (14) solidaire de l'enveloppe (1), ce chariot étant traversé par une vis sans fin (7) longitudinale, parallèle au plan (Q) du document à analyser, avec laquelle il est en prise, ladite vis sans fin étant maintenue à l'une de ses extrémités par un palier (11) solidaire de l'enveloppe (1), et étant en prise à son autre extrémité avec un moteur (8) d'entraînement en rotation. 13.- Scanner suivant la revendication 12 caractérisé en ce que le moteur d'entraînement en rotation de la vis sans 8fin (7) est un moteur (8) pas-à-pas. 14.- Scanner suivant la revendication 13 caractérisé en ce que la vis sans fin (7) est une vis à rattrapage de jeu automatique, de type vis à bille. 15.- Scanner suivant la revendication 7 caractérisé en ce que le déplacement du boîtier (15) est mesuré par le déplacement d'un capteur 49 solidaire de celui-ci par rapport à une règle incrémentale (47) longitudinale fixée sur l'enveloppe (1). 16.- Scanner suivant l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la source lumineuse monochromatique est disposée dans un logement (62) isolé thermiquement de l'enveloppe (1). 17.- Scanner suivant la revendication 1 caractérisé en ce que le document (19) à reproduire est posé sur un support plan (17), transparent et fixe par rapport à l'enveloppe (1). 18.- Scanner suivant la revendication 17 caractérisé en ce que le support plan (17) est constitué d'une plaque de verre. 19.- Scanner suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les faces extrêmes (36) du faisceau de fibres optiques, formant au moins une ligne d'éclairement (29,31,33), et les moyens récepteurs (39) sont disposés de part et d'autre du document (19) à analyser. 20.- Scanner suivant la revendication 19 caractérisé en ce que les faces extrêmes du faisceau de fibres optiques sont fixes par rapport à l'enveloppe (1) et le document (19) est monté mobile, parallèlement au plan (Q) du document, dans une direction longitudinale. 21.- Scanner suivant la revendication 20 caractérisé en ce que le document est entraîné de façon incrémentale par deux rouleaux (54,54') entre lesquels il est disposé.