FR2564992A1 - METHOD AND DEVICE FOR DEFLECTING A BEAM OF LIGHT FOR WRITING AND READING IN MATRIX FORM OF A DOCUMENT - Google Patents

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Abstract

The device comprises a holographic structure including a plurality of holograms (4) carried by the facets of a polygonal pyramid (1). A coherent light source emits a collimated beam (8) through a shaping optics (7) to the holograms (4) rotatingly driven about the axis (2) of the pyramid. The reconstructed beam projects a focal spot (11) on a screen (12). To correct the geometrical curvature of the line described by the focal spot, the device comprises an oscillating lens (16) mounted on a mechanical, electromechanical or piezoelectric homogeneous transducer (17) interposed in the beam (8).

Description

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.METHOD AND DEVICE FOR DEFLECTING A BEAM OF STEEL FOR
WRITING AND READING IN MATRIX FORM OF A DOCUMENT
The present invention relates to a method of deflecting a beam of light for the electrophotographic writing in matrix form of a document and or for the sequential opto-electronic reading of a document or an image, in which at least one illuminates a holographic structure using a coherent beam of light, this holographic structure being carried by a support driven in rotation around its axis, and this rotation producing a linear scanning of a planar or cylindrical receiver by a focal spot reconstructed from the holographic structure.

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.It also relates to a device for the implementation of this process, this device comprising a rotary support of at least one @olographic structure working in transmlsslon or in reflection, aes drive members for entrainer this support in rotation around its axis , a coherent light source to generate a collimated beam illuminating the holographic structure and a planar or cylindrical receiver on which is reconstructed from the nolograpnic structure a focal spot describing a straight line.

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.The principle of using holograms for the deflection and scanning of a laser light beam is well known, and a first industrial application of this principle has been described by 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.Dickson, G.T. Sincerbox, A. Wolfheimer, in the article entitled "Holography in the IBM 3684 Supermarket Scanner" published in 1982 in IBM J.

Res. develpp. No. 2b page 228 a 234.  Res. develpp. No. 2b page 228 to 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.Various other holographic deflectors using conventional optical components such as flat field lenses, spherical, parabolic or elliptical mirrors are described in the literature.

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.US Patent No. 4,239,326 relates to a system for scanning a holographic structure mounted on a rotating disc, illuminated by a parallel laser beam and producing a point focal spot on a screen.

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. Among the different methods of deflecting a light beam from a laser in order to develop an electrophotographic matrix writing process, holographic elements are of some interest. Indeed, they make it possible to combine in a single space-saving and light element the deflection or scanning and the focusing of the light. These elements are in principle made up of a regular diffraction grating (for deflection) combined with a holographic lens (for focusing). in general, an arc of a circle centered on the point of impact of the beam read on the llologram and situated in a plane perpendicular to the axis of rotation of this holographic element during the rotation of the latter. The diameter and ltnomogenelte of the focal spot in a plane tangent to the aforementioned circle depend essentially on the depth of the beam from the holographic element. For a Gaussian beam from a laser, the only parameters describing the depth of field are the wavelength # and the beam size 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.However, the use of a hologram for scanning and focusing simultaneously and with a minimum of additional optical components comes up against the restrictions imposed by holographic registration and reconstruction without image aberrations as well as curvature. geometric of the image plane inherent in the scanning by rotation of a regular network, which is also encountered in the case of deflection by polygonal mlrolrs.

La plupart aes systemes connus ont ces inconvénients que la presente invention se propose de pallier.Most known systems have these drawbacks which the present invention proposes to overcome.

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.In this Dut, the method according to the invention is characterized in that a correction is made to the geometric curvature to which the line described by the focal spot is subjected during the rotation of the nolographic structure, so as to reproduce a drolte line located exactly in the tangent plane or the plane of the receiver.

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.The device for implementing this method is characterized in that it comprises at least one member for correcting the geometric curvature of the line aecrlte by the focal spot.

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.The present invention will be mleux comprlse with reference to the description of an embodiment and the accompanying drawing in which
FIG. 1 is a perspective view schematically representing an experimental assembly illustrating the method according to the invention,
FIGS. 2 and 3 respectively illustrate the principle of recording and reproducing a holographic lens,
FIG. 4 represents a pyramidal support for holo graphical structures, usable for the implementation of the process according to the invention,
FIG. 5 is a schematic view illustrating the defect in geometrical curvature in the image in traditional systems,
FIG. B illustrates a first mode of correcting this defect by the use of an aspherical mirror,
FIG. 7 illustrates a second mode of correction of this defect by the use of a fixed corrective lens, and
FIG. B illustrates a third mode of correcting this defect by the use of an oscillating lens.

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. The experimental setup represented by fig. 1 comprises a polygonal pyramid 1 fixed at the end of an axis 2 driven in rotation by a motor 3. This pyramid 1 with six facets, serves to support six holographic layered structures, hereinafter called holograms 4, which produce a in turn six consecutive scanning lines projected on the receiver 12. A coherent light generator b generates a beam o shaped by an appropriate optical system? producing a collimated beam 8 which illuminates the nolograms 4. The beam reconstructed by the holograms 4 is successively reflected by the reference mlrolrs 9 and 10 and forms a focal spot which scans the receptor 12 along a straight line 11 during the hologram rotation. The holograms 4 are arranged on the faces of the polygonal pyramid 1, inclined at 45 degrees relative to the axis of rotation of this pyramid. This pyramid could also be replaced by a cone whose half-angle in the center would be equal to 45 degrees. However, on a practical level, the faceted pyramid is of a simpler and less storytelling construction than the cone. The nolograms 4 are illuminated by the collimated beam 8 whose incidence is parallel to the axis of the pyramid and whose directions incidence and reconstructlon are symmetrical with respect to the nolographic surface. This configuration gives rise to a reconstruction free from astigmatism, which is the most aberration
Important in the case of holographic lenses, on a rotating disc.

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.Fig. S shows a hologram 20 which is the recording of the interference figure between an object beam 21 and a reference beam 22. Fig. 3 shows the counterfeit 23 restored by the hologram 20 when it is illuminated by the reference counterfeit 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.Fig. 4 illustrates the reconstruction of the focal spot from a hologram 4, recorded on a facet of the polygonal pyramid 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. The lighting of the holograms takes place in a direction parallel to the axis of rotation of the pyramid, which takes place, as mentioned previously, in a reconstruction without astgnatism, schematically represented by the beam 13 forming an image 11 on the screen. Since the angle formed by the facets with respect to the axis of rotation of the pyramid is 45 degrees, the scanning is carried out linearly and the focal spot 11 describes an arc of a circle.

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.Fig. 5 schematically illustrates a particularly compact electrophotographic reproduction device, comprising a minimum of optical components. It is obvious that the greater the distance d of the hologram 4 carried by one of the facets of the polygonal pyramid 1 at the focal point F, the more the image 11 in the form of an arc of a circle is comparable to its projection on the screen 12. When one tends towards an increasingly compact system, the approximation becomes more and more difficult and it is then necessary to carry out a correction of the geometric curvature. This correct correction is the subject of the embodiments illustrated by the following figures.

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.In the example illustrated in FIG. b, an aspheric mirror 14, having the function of a body correcting the geometric curvature intercepts the reconstructed beam 13. This mirror is advantageously placed in the immediate vicinity of the screen 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.In the example illustrated by FIG. 7, an aspherical lens 15, of negative power variable along the scanning line and constant or zero perpendicular to this line, is interposed between the hologram 4 and the screen 12. This lens has the same corrective function for curvature geometric than the aspherical mirror 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.In the example of fig. 8, the geometric curvature of the image is corrected by an oscillating lens 16 mounted on a mechanical transducer comprising for example a cam or an eccentric (not shown), electromechanical or piezoelectric 17. This lens is arranged to perform a sinusoldal movement along the optical axis to the light beam 8 and thus very slightly modifies the divergence of the incident beam on the hologram 4, so as to maintain the focal spot on a straight line located exactly on the flat surface of the screen 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. These various embodiments make it possible to design a compact and low-volume deflection unit comprising the relevant light source, the optical system 17 of the beam 8, the oscillating lens 10 and its support 17 and the polygonal pyramid 1 including the laces carry the nolograms 4.

Claims (14)

RevendicationsClaims 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).1. Method for deflecting a beam of light for electrophotographic writing in matrix form of a document and / or for sequential opto-electronic reading of a document or image, in which it is illuminated by minus a nolographic structure using a coherent beam of light, this holographic structure being carried by a support drives in rotation about its axis, and this rotation producing a linear scanning of a planar or cylindrical receiver by a iocal spot reconstructed from the holographic structure, characterized in that a correction is made to the geometric curvature to which the line described by the focal spot (11) is subjected during the rotation of the nolographic structure (4), of @ açon to reproduce a funny line located exactly in the tangent plane or the plane of the receiver (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).2. Method according to claim 1, characterized in that this correction of geometric curvature is carried out by interposing an aspheric mlrolr (14) between the holographic structure (4) and the receiver (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). 3. Method according to claim 1, characterized in that one carries out this correctlon ae curvature geometrlque by interposing a diverging aspherical lens (15) between the holographic structure (4) and the receiver (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).4. Method according to claim 1, characterized in that the correction is made geometrical curvature by interposing on the lighting beam to the holographic structure an osclllante lens (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.5. Method according to claim 4, characterized in that one generates the oscillations ae the oscillating lens (16) using a mechanical device. 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.6. Method according to claim 4, characterized in that one generates the oscillations ae the oscillating lens (16) using an electromechanical trans @ uctor. 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). r. Method according to claim 4, characterized in that one generates oscillations with the oscillating lens (16) by means of a plezo-electric transformer (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).8. Device for implementing the reproduction process according to claim 1, comprising a rotary support of at least one nolographic structure working in transmission or in reflexlon, drive members for driving this support in rotation about its axis , a coherent light source to generate a collimated beam illuminating the holographic structure and a planar or cyclic receptor on which is reconstructed from the nolographic structure a focal mask describing a straight line, characterized in that it comprises at least an organ for correction (14, 15. 16) of the geometric curdure of the line described by the spot @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.9. Device according to claim 8, characterized in that the member for correcting the geometric curvature of the line described by the focal spot is constituted by an aspherical mirror (14) interposed between the nolographic structure and the receiver. 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. read. Device according to claim 8, characterized in that the organ for correcting the geometric curvature of the line of rite by the focal point is constituted by an aspherical lens (15) interposed between the nolographic structure and the 'screen. 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.11. Device according to claim 8, characterized in that the body for correcting the geometrical course of the line described by the focal spot comprises an oscillating lens (1) interposed on the light beam with the nolographic structure . 12. Dispositif selon la revendication 11, caracterise en ce que la lentille oscillante (1@) est montee sur un dispositif mecanique.12. Device according to claim 11, characterized in that the oscillating lens (1 @) is mounted on a mechanical device. 13. Dispositif selon la revendication 11, caractérise en ce que la lentille oscillante (16) est montée sur un transducteur electromécani- que.13. Device according to claim 11, characterized in that the oscillating lens (16) is mounted on an electromechanical transducer. 14. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que la lentille oscillante (16) est montee sur un transducteur piezo-electri- que (17).14. Device according to claim 11, characterized in that the oscillating lens (16) is mounted on a piezoelectric transducer (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.15. Device according to claim 8, characterized in that the support ae the holographic structure (4) comprises a polygonal pyramid (I) of which each of the facets carries a hologram. 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. 16. Device according to claim 7, characterized in that the support of the holographic structure (4) comprises a hollow cone oont the side wall carries at least one hologram.
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