FR2569481A1 - Systeme d'enregistrement de teintes continues - Google Patents

Abstract

LE SYSTEME COMPREND UNE DIODE LASER 110 A L'ETAT SOLIDE ENGENDRANT UN FAISCEAU LUMINEUX MODULE EN INTENSITE ET COMMANDE PAR UN SIGNAL ANALOGIQUE, UN CIRCUIT DE REACTION 116-136 SENSIBLE A L'INTENSITE INSTANTANEE DU FAISCEAU POUR FOURNIR UN SIGNAL DE COMMANDE DE REACTION PERMETTANT DE STABILISER L'EMISSION LUMINEUSE DE LA DIODE 110 AVEC DES VARIATIONS PRESQUE INSTANTANEES DE L'INTENSITE DE SORTIE, TOUT EN MAINTENANT LA SORTIE CONSTANTE INDEPENDAMMENT DES VARIATIONS DE CARACTERISTIQUES DE LA DIODE LASER 110, DES MOYENS POUR ALIGNER, CONCENTRER ETOU COMMANDER LE PARCOURS DU FAISCEAU LUMINEUX, DES MOYENS POUR BALAYER AVEC LE FAISCEAU LA LARGEUR D'UN PLAN D'IMAGE OU EST SITUE UN SUPPORT D'ENREGISTREMENT PHOTOSENSIBLE, EN CONSTITUANT DES LIGNES D'ANALYSE SUR CE SUPPORT, ET DES MOYENS POUR SITUER LES LIGNES ANALYSEES CONSECUTIVEMENT ET AVEC PRECISION SUIVANT LA LONGUEUR DE CE PLAN D'IMAGE.

Description

"Système d'enregistrement de teintes continues".

La présente invention est relative à un système et à un procédé pour offrir des images de teintes continues de qualité

photographique à partir d'une base de données numériques, en utili-

sant une source lumineuse à diode laser. Les images sont utiles, par exemple, dans des systèmes de formation d'images électroniques

médicales, du fac-similé de haute qualité et dans les arts graphiques.

L'impression a longtemps été une technologie "d'impact". Au cours des quelques dernières années, des imprimantes sans impact utilisant des systèmes d'exploration optique capables

d'offrir du texte alpha-numérique et des dessins linéaires sont deve-

nues disponibles commercialement.

Des systèmes d'exploration optique et d'enregistre-

ment dans lesquels des lasers sont utilisés pour exposer des images

à5 partir de données numériques mémorisées dans une mémoire d'ordi-

nateur sur des plaques ou un film sont connus. Un faisceau modulé extérieurement est utilisé pour écrire l'information sur un support photosensible. Ces systèmes comprennent des imprimantes de bureau pour textes, des machines d'exploration à tambour rotatif pour la séparation des couleurs pour l'impression, et des analyseurs à spots mobiles utilisant des lasers à gaz pour la fabrication de clichés pour journaux. La capacité de ces systèmes à reproduire des images

photographiques est limitée à des procédés en demi-teintes d'enregis-

trement d'informations.

D.G. Herzog et L.W. Dobbins, Recording Systems, RCA Government Communications Systems, Camden, NJ, dans

"Comparaisons de rendement de supports d'enregistrement électropho-

tographiques, à l'argent sec et traité par voie humide exposes avec

des sources lumineuses à laser à gaz et à diode laser pour l'enregis-

trement d'images" (volume 390, SPIE Conference Proceedings, Los Angeles, CA, 1983) décrivent dans les grandes lignes un système faisant appel à une modulation analogique de diodes lasers à l'état solide pour imprimer sur différentes matières photosensibles. Aucune mention n'est faite d'une capacité quelconque d'obtention de grand nombres de niveaux de gris sur des supports transparents ou opaques,

d'obtention d'une précision dans la mise en place des lignes d'explora-

tion ou de correction précise du parcours du faisceau de laser utilisé.

Un brevet aux Etats-Unis d'Amérique n 3.811.009 décrit un dispositif de fac-similé qui fait appel à un système à

laser à gaz en tant que source lumineuse pour permettre un enregis-

trement à grande vitesse en modulant le faisceau de laser au moyen d'un modulateur acoustico- optique. Un brevet aux Etats-Unis d'Amérique n 4. 054.928 décrit un système d'analyse et d'impression

à laser à gaz qui analyse et met sous forme numérique une informa-

tion graphique pour l'enregistrement sur une bande magnétique et imprime également des informations graphiques mémorisées

précédemment sous forme numérique sur une bande magnétique.

Ce brevet enseigne également l'utilisation d'un modulateur acousti-

co-optique. L'échelle des gris est réalisée par l'utilisation de demi-

teintes.

Un brevet aux Etats-Unis d'Amérique n 4.175.851 décrit un système d'analyse à diode laser qui est relatif à la mise en position précise de données par un faisceau d'analyse suivant la direction de balayage. Ce système est capable d'imprimer des caractères alpha-numériques. Il n'est pas fait mention de capacités

de reproduction photographique.

La présente invention offre un système d'enregistre-

ment d'images à teintes continues comprenant une diode laser à état solide capable d'émettre un faisceau de lumière pulsée sous la commande d'un signal analogique, un circuit de réaction continue pour stabiliser la sortie lumineuse de la diode laser, un système optique pour modifier le parcours du faisceau lumineux, un moyen d'analyse à passage de film linéaire unique pour balayer avec le faisceau de laser une surface réceptrice photo-sensible afin d'offrir

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des lignes analysées, et un moyen pour situer les lignes analysées sur la longueur de la surface réceptrice de manière à offrir des images contenant au moins soixante-quatre niveaux de gris sur des supports d'enregistrement transparents, ou au moins trente-deux niveaux de gris sur des supports opaques. La présente invention utilise une diode laser à

état solide qui offre d'importants avantages par rapport à des systè-

mes d'analyse et d'enregistrement optiques dans l'état actuel de la technique, qui utilisent des lasers à gaz, en ce qui concerne la durée de vie du laser, la simplicité du système optique, l'absence d'exigence d'un modulateur extérieur, des gains de. prix de revient et l'absence de temps d'échauffement prolongés pour - stabiliser le système. En particulier, la diode laser à état solide peut être modulée en modifiant directement le courant engendrant la lumière plutôt qu'en utilisant un modulateur externe, onéreux et occupant

beaucoup de place, comme il est nécessaire pour des lasers à gaz.

Suivant la présente invention, on s'est en outre rendu compte que les images de haute qualité, à teintes continues et de qualité photographique peuvent être réalisées avec un système analysé uniquement si des moyens spéciaux sont prévus pour assurer que chaque iigne analysée soit située avec précision par rapport aux autres lignes. Ces moyens comprennent des systèmes optiques

correcteurs et un appareil de manipulation de film conçu spécialement.

On ne se rend généralement pas compte que la précision de la mise en place des lignes analysées est critique pour

l'obtention d'images à teintes continues de haute qualité photographi-

que. La présente invention surmonte cette déficience en utilisant des systèmes optiques. correcteurs tels que ceux décrits dans des brevets aux Etats-Unis d'Amérique n 4.040.096 et 3.750.189 qui décrivent des systèmes optiques, d'autres commandes optiques et une conception soignée du système mécanique de manipulation

de film.

Par comparaison avec des analyseurs à tambour rotatif, l'analyseur à passage linéaire unique du film suivant la présente invention offre une beaucoup plus grande facilité dans la manipulation du film, -étant donné qu'il n'existe aucune exigence du montage du support d'enregistrement sur un tambour. En outre, le temps d'enregistrement suivant la présente invention peut être fortement réduit (d'un facteur d'au moins 10 fois), par comparaison avec des analyseurs à tambour rotatif. De même, les investissements en équipements peuvent être bien inférieurs suivant la présente invention. Par comparaison avec des analyseurs à laser à spot mobile de la technique antérieure, l'analyseur à laser suivant la présente invention est capable d'offrir des images de qualité photographique nettement supérieure en ce qui concerne le nombre de niveaux de gris pouvant être reproduits et l'uniformité générale des images. Ceci est réalisé grâce à un contrôle beaucoup plus serré, par exemple, de la précision de mise en place des lignes analysées, qui est de l'ordre de + 10%- de l'écart normalisé pour la plupart des analyseurs de la technique antérieure, à comparer

avec moins de 2 % suivant la présente invention. Des facteurs supplé-

mentaires comprennent une commande soigneuse de l'intensité de la lumière provenant de la diode laser, une correction précise du parcours de la lumière, une commande précise du transport du film et une commande précise des variations de réflectivité dans des cas o des miroirs polygonaux rotatifs sont utilisés pour l'analyse

ou le balayage.

Suivant la présente invention: "teintes continues" signifie des gradations dans

l'intensité des niveaux de gris telles que la transition semble relative-

ment uniforme;

"lumière" signifie la partie du spectre électromagné-

tique située entre 300 et 1500 nm, de préférence entre 750 et 900 nm; "spot" signifie le profil d'un faisceau de laser sur un support d'enregistrement après le passage à travers un système optique; "pixel" signifie une unité quantifiée d'information

et constitue la plus petite unité dans la composition d'une représenta-

tion d'image et comprend l'un d'une multiplicité de niveaux de gris; "niveaux de gris" signifie des variations commandées de densité sur un support d'enregistrement exposé qui peuvent être distinguées par mesure avec un densitomètre diffus; "image" signifie une représentation constituée

par un groupement suivant deux dimensions de pixels; une augmenta-

tion de la densité des pixels et du nombre de niveaux de gris conte-

nus dans chaque pixel augmente en général la qualité photographique d'images à teintes continues; "ligne d'analyse" signifie une série de spots suivant la largeur d'un support d'enregistrement, et "précision de mise en place de ligne d'analyse" signifie l'écart normalisé dans la position de lignes d'analyse ou

de balayage adjacentes.

D'autres détails et particularités de l'invention

ressortiront de la description ci-après, donnée à titre d'exemple

non limitatif et en se référant aux dessins annexés, dans lesquels: La figure 1 est une vue en perspective d'une forme de réalisation d'un système d'analyse à diode laser à spot mobile

suivant la présente invention.

La figure 2 est une vue en perspective schématique d'une autre forme de réalisation d'un système d'analyse à diode

laser à spot mobile.

La figure 3 est un schéma d'un circuit de réaction continue dans lequel la partie de l'appareil optique est illustrée

sous la forme d'un seul bloc.

La présente invention offre un système d'enregistre-

ment d'images comprenant: a. des moyens comportant une diode laser à état

solide pour engendrer un faisceau lumineux com-

mandé par un signal analogique et modulé en intensité, b. un circuit de réaction réagissant à l'intensité instantanée du faisceau lumineux pour offrir en continu un signal de commande de réaction

couplé auxdits moyens de production afin d'ajus-

ter la diode laser pour stabiliser son émission

lumineuse, en permettant des variations pratique-

ment instantanées de l'intensité de sortie en réponse à un signal d'entrée, tout en maintenant la sortie constante indépendamment des variations des caractéristiques de la diode laser, c. des moyens pour effectuer au moins l'une des opérations d'alignement, de concentration et de commande du parcours du faisceau de lumière précité, d.des moyens pour balayer avec le faisceau de lumière la largeur d'un plan d'image o peut

être situé un support d'enregistrement photo-sensi-

ble possédant une plage de sensibilité et d'exposi-

tion en correspondance avec le faisceau de lumière modulée en intensité, ces moyens offrant des lignes d'analyse sur ce support d'enregistrement, e. des moyens pour situer ces lignes d'analyse ou de balayage consécutivement et avec précision suivant la longueur de ce plan d'image, de telle sorte que la combinaison des éléments énumérés permette la formation au plan d'image d'une image à teintes continues de préférence en moins de cinq minutes, encore mieux en moins d'une minute, la combinaison des éléments étant capable d'engendrer au moins 64 niveaux de gris lors de la formation d'images sur un

support transparent, ou au moins 32 niveaux de gris lors de la forma-

tion d'images sur un support opaque.

Des diodes laser utiles suivant la présente invention ont de préférence une capacité de puissance d'au moins 3 milliwatts et encore mieux d'au moins 15 milliwatts ou même 30 milliwatts ou plus. Des diodes laser sont disponibles commercialement. par exemple, auprès des firmes Hitachi (Tokyo, Japon),.Mitsubishi (Tokvo, Japon), RCA (Lancaster, PA), Spectra Diode Laboratories. Inc. (San Jose, CA), et Amperex (Slatersville, RI). Des diodes utiles comprennent en particulier celles -émettant un rayonnement dans les régions rouge et infrarouge. Lorsque des diodes de plus courte longueur d'onde deviendront disponibles commercialement, elles

seront également utiles pour la présente invention. -

La modulation du faisceau de laser est réalisée en modifiant le courant appliqué à la diode. Un signal analogique engendré par ordinateur est utilisé pour fixer le courant à un moment

quelconque au cours du balayage ou de l'analyse. Ce signal analogl-

que est engendré en synchronisme suivant les exigences par le proces-

sus d'impression grâce à un convertisseur numérique-analogique (D/A), par exemple le modèle AH S30ST (Analogic Corporation,

Wakefield, MA).

Des données numériques peuvent être fournies à partir de systèmes de formation d'images médicaux, de satellites météorologiques ou militaires, de caméras vidéo, de numerisateurs

optiques,tels qu'un tambour optique (Optronics International. Inc..-

Chelmsford, MA) ou un numérisateur Eikonix ( Eikonx, Inc., L3Bedford, MA), ou une mémoire d'ordinateur dans laquelle une image est mémorisée sous forme numérique, en tant qu'un certain nombre

d'éléments d'image ou pixels, comme il est bien connu dans la techni-

que. Ces données numériques peuvent être engendrées par un svstè-

me qui enregistre des images simples ou multiples sur une copie

permanente. Un tel système a la possibilité d'obtenir une informa-

tion sous la forme de pixels numérisés par rapport à une ou des images originales et de projeter la ou les images sous un format

qui possède le même nombre ou un nombre supérieur de pixels dans.

la matrice de l'image projetée. Les images sont récupérées à partir

de la mémorisation dans un banc de données et agrandies approximati-

vement continuellement pour s'adapter à un format sélectionné pour un enregistrement sous forme de copie permanente ou une projection. Les images mémorisées dans un format peuvent être converties en un format différent et enregistrées ou projetées avec -d'autres images sur une unique matière de formation d'images en

copie permanente.

Plus précisément, le système d'enregistrement d'images en format multiple concerne un processus pour enregistrer ou projeter une image numérique suivant un second format à partir de l'information numérique d'une ou plusieurs images dans un premier format, avec l'image dans le second format composée du même nombre ou d'un nombre supérieur de pixels dans une matrice que la ou les images suivant le premier. format. Le processus à format multiple comprend: a. l'établissement d'une information définissant

une ou des images en tant que données numéri-

ques d'une matrice de pixels suivant un premier format, b. la détermination d'un facteur d'agrandissement

de un ou plus pour la projection ou l'enregistre-

ment d'une ou plusieurs images suivant le second format, c. la production de pixels de la seconde image

à partir des pixels de la premiere ou des premie-

res images au moyen d'un processus d'agrandissee-

ment suivant deux dimensions tel qu'une interpola-

tion binaire ou une reproduction linéaire, d. la transmission de la matrice de l'image suivant le second format vers un moyen de formation d'images capable de projeter ou d'enregistrer une image suivant le second format, et e. l'enregistrement d'une image finale sur une

matière capable de produire une copie permanente.

La mémorisation des données numériques peut être réalisée en utilisant une mémoire à accès direct, des disques magnétiques, des disques optiques, etc. Plusieurs problèmes existent avec des diodes laser qui doivent être surmontés pour obtenir 64 niveaux de gris comme défini précédemment. Ces problèmes comprennent un changement

de mode, un échauffement interne et des variations dues au vieillisse-

ment. Afin de corriger ces défauts, un séparateur de faisceau est utilisé pour séparer une fraction du faisceau de sortie vers une photodiode qui contrôle continuellement l'émission lumineuse de la diode laser et la renvoie à un système de commande qui ajuste la diode laser pour stabiliser son fonctionnement, en permettant des variations pratiquement instantanées de l'intensité de sortie en réponse au signal d'entrée, tout en maintenant la sortie constante quelles que soient les variations des caractéristiques d'intensité lumineuse par rapport au courant de la diode laser. Un tel circuit de réaction continue peut corriger des variations de longue et courte durée dans les caractéristiques de fonctionnement de la diode laser. Il peut permettre une modulation analogique d'une diode laser à des vitesses atteignant plusieurs millions d'échantillons par seconde avec une commande précise de la puissance de sortie qui est offerte en partie par un agencement de réaction dans lequel des corrections sont effectuées en moins de 50 nanosecondes. Des techniques pour réaliser ce type de commande de réaction continue sont décrites par M. Lutz, B. Reiner et H.P. Volmmer dang'Source de lumière modulée pour l'enregistrement avec des lasers à GaAIAs", présenté au "First International Congress on Advances in Non-Impact

Printing Technology", Venise, Italie (22-26 juillet 1983) et D.R.

Patterson et R.B. Childs dans "Les lasers semi-conducteurs parvien-

nent à maturité: Applications dans les communications par fibre

optique", Photonics Spectra, pages 83-87, Avril 1982. De préféren-

ce, les circuits et les appareils pour stabiliser la sortie d'une diode

laser en permettant à celle-ci d'être modulée par un signal analogi-

que à large bande comprennent: des moyens agencés activement pour recevoir le signal afin de moduler la sortie d'une diode laser, ces moyens comportant un amplificateur à grand gain possédant deux entrées, une entrée connectée activement de manière à recevoir le signal pour la modulation de la diode laser, l'autre entrée étant destinée à recevoir un signal de réaction; un réseau de compensation connectant la sortie de l'amplificateur à grand gain à la diode laser; un circuit de réaction connecté de manière à offrir un signal de tension de réaction à l'autre entrée de la diode laser, comportant une diode miniature; des moyens couplant optiquement la diode miniature à la diode laser afin d'envoyer une partie de la sortie lumineuse

provenant de la diode laser à la diode miniature.

La figure 3 représente une forme de réalisation d'un tel circuit de réaction continue. Un réseau de polarisation

d'entrée en tension 116 est constitué par deux résistances connec-

tées en série 118 et 120, avec la résistance 118 connectée à une tension en courant continu positive et la résistance 120 connectée à la masse. La connexion commune aux résistances 118 et 120 reçoit un signal d'entrée analogique pour la commande de la diode laser 110. Le réseau de polarisation 116 offre un léger décalage en courant continu au circuit, de telle sorte que la puissance de sortie de la diode laser ne sera pas coupée, mais tombera jusqu'à son niveau de seuil lorsque le signal d'entrée analogique passe à zéro. Un filtre passe-bas 122 est constitué par une résistance 124 et un condensateur 126 en combinaison avec l'impédance renvoyée à l'entrée du circuit de la figure 3. Une extrémité de la résistance 124 est connectée à la connexion commune aux résistances 118

et 120, tandis que l'autre extrémité de la résistance 124 est connec-

tée à un côté du condensateur 126, dont l'autre côté est connecté à la masse. Le filtre passe-bas sert à améliorer la réponse en boucle fermée des circuits de la figure 3, en ce sens qu'il réduit la crête

résiduelle pour étendre l'extrémité supérieure de la bande de fréquen-

ces dans laquelle un gain uniforme est offert. Un amplificateur différentiel à grand gain 128 est prévu dont l'entrée inverseuse est connectée à la connexion commune au condensateur 126 et à la résistance 124 et avec son entrée non inverseuse connectée 1! de manière à recevoir un signal de réaction pour stabiliser la sortie de la diode laser 110. La sortie de l'amplificateur différentiel

128 est connectée à un condensateur 132 qui est connecté en parallè-

le avec une résistance 130 qui offre un réseau de compensation destiné à augmenter la vitesse et la stabilité des circuits. Une source de courant, indiquée en 134, est connectée à la cathode de la diode laser 110 et est également connectée à l'extrémité

de sortie de la connexion parallèle de la résistance 130 et du conden-

sateur 132. La source de courant 134 comprend un transistor NPN qui est polarisé de manière à donner à la diode laser un courant lorsque la sortie de l'amplificateur 128 est zéro, qui est égal au niveau requis pour la moitié de la puissance de sortie maximum de la diode laser. Ceci signifie que la sortie en courant qui serait sans cela requise par l'amplificateur 128, est réduite de manière à procurer une plus grande sélection d'amplificateurs à grand gain pouvant être utilisés dans le circuit de la figure 3. L a s o u r c e de courant 134 ne doit pas être utilisée si on choisit un amplificateur

128 qui possède l'intensité de courant de sortie requise.

Le courant produit par la diode miniature 114 en réponse à la sortie lumineuse reçue de la diode laser 110 par

l'intermédiaire de la partie optique 112 (voir le séparateur de fai-

sceau 15 à la figure I et le séparateur de faisceau 48 à la figure 2), est transformé en une tension de réaction par la partie de circuit 136. Cette dernière comprend un amplificateur à gain unitaire 265 à grande vitesse 138, dont une entrée est connectée à l'anode de la diode miniature 114. Un parcours de courant à travers la diode

miniature 114 est offert par les résistances 140 et 142. La résistan-

ce 140 est connectée entre la masse et l'anode de la diode miniature, et la résistance 142 est connectée entre une tension de courant

continu positive et la cathode de la diode miniature. Un condensa-

teur 144 est connecté entre l'extrémité de diode miniature de la résistance 142 et la sortie de l'amplificateur 138, qui se connecte

à l'entrée de réaction de l'amplificateur différentiel 128. La résistan-

ce 142 et le condensateur 144 servent à réduire fortement les varia-

tions de tension aux bornes de la diode miniature 114. La constan-

te de temps à résistance et capacité offerte par la résistance 142 et le condensateur 144 doit être rendue bien supérieure à toutes les autres constantes de temps dans la partie de circuit 136. Avec cette condition et pour un gain unitaire de l'amplificateur 138, la vitesse de réponse de la partie de circuit 36 est rendue optimum. En se référant au réseau de compensation offert

par la combinaison en parallèle de la résistance 130 du condensa-

teur 132, cette combinaison est établie en utilisant une valeur pour la résistance 130 qui est bien supérieure à la somme de l'impédance de sortie de l'amplificateur 128 et de l'impédance dynamique de la diode laser 110. Le gain en boucle ouverte des circuits de la figure 3 est alors inversement proportionnel à la grandeur de la résistance 130. La résistance 130 sert également de limiteur de courant pour la diode laser 110. La valeur du condensateur 132 est choisie de manière à offrir un zéro dans le gain en boucle ouverte

qui annule un pôle dû à la réponse de la diode miniature 114.

Une série de lentilles, miroirs, prismes ou éléments analogues peut être utilisée pour collimater et façonner (redresser ou rendre les rayons parallèles), concentrer (rassembler la lumière en un spot), et/ou corriger le parcours (dévier le faisceau suivant le parcours désiré) du faisceau de laser afin d'assurer une résolution maximum, une uniformité de l'image et une absence de phénomènes

visibles tels que des variations indésirables dans la densité de l'image.

Un tel système de lentilles assure que la dimension du spot soit uniforme en dimension et en intensité et qu'il soit convenablement

situé à l'emplacement désiré dans le support d'enregistrement.

D'une façon idéale, le spot est centré dans un pixel ou élément d'image. Il est d'une importance particulière que chaque ligne soit située avec précision dans des limites de 2,0% ou mieux afin d'éviter des phénomènes de formation de bandes pouvant survenir lorsque des lignes s'écartent de leur position prévue. La forme du spot n'est pas critique mais elle est généralement de Gauss ou d'une forme de Gauss tronquée et elle est choisie de telle sorte que des

spots adjacents se chevauchent d'une manière générale approximative-

vement en des points de demi-intensité. On utilise d'une manière typique des spots d'un diamètre de 85 micromètres. blen que des

spots d'un diamètre de 1000 à 5 micromètres puissent être utiles.

L'analyse ou le balayage est un moyen pour balayer avec le faisceau le support d'enregistrement suivant une série de lignes parallèles horizontales. Chaque ligne peut posséder un nombre quelconque de pixels. D'une manière typique, on utilise 10 pixels par millimètre, bien que I à 200 pixels par millimètre puissent être utiles. L'analyse est réalisée suivant la présente invention, par

exemple, avec un miroir polygonal possédant une facette réfléchissan-

te ou plus, un galvanomètre d'analyse, un déflecteur acoustico-optique, ou un déflecteur holographique, tous ces dispositifs étant bien connus dans la technique. La largeur d'analyse peut par exemple se situer dans la plage de 5 mm à 5 mètres, de préférence de 35 mm à 75

cm.

La mise en position des lignes d'analyse du support d'enregistrement peut être réalisée, par exemple, en transportant le support perpendiculairement à la direction des lignes d'analyse, de telle sorte que des lignes adjacentes se chevauchent en des points de demi-intensité. D'une manière typique, des vitesses de transport dans la plage de 0,1 à l0 cm/sec. sont utilisées mais,des vitesses dans la plage de 0,01 à 50 cm/sec. peuvent être utiles. La mise en position ou situation des lignes d'analyse peut aussi être réalisée par déviation optique de la ligne d'analyse, par exemple en utilisant

un miroir de galvanomètre, ou une combinaison des procédés précités.

La précision dans la mise en place des lignes d'analyse est critique pour offrir des images photographiques de haute qualité suivant la présente invention. Les exigences concernant la direction d'analyse avec le laser et la direction perpendiculaire à la direction d'analyse avec le laser sont nettement différentes et sont examinées séparément. Dans la direction d'analyse, la mise en place précise des pixels peut être déterminée par une conception de lentille f-théta, la variation de vitesse du dispositif de déviation ou de balayage

de la lumière et la commande du réglage dans le temps de la fournitu-

re des informations numériques à la diode laser. La conception de ces éléments doit être prise en considération pour produire des images de haute qualité. Par exemple, si un polygone entraîné par moteur est utilisé en tant que dispositif de déviation, une légère variation ou chasse dans la vitesse du moteur amènera des pixels

à ne pas s'aligner d'une ligne à la suivante. Ceci sera particulière-

ment perceptible à la fin de chaque ligne d'analyse. Le dernier pixel dechaque ligne d'analyse ne formera pas une ligne droite le long de la page. Pour la plupart des applications, des variautions dans la mise en place des pixels inférietres à 20% suivant la direction

de la ligne d'analyse sont requises.

De préférence, une lentille f-théta est incorporée

dans le système optique suivant la présente invention. Dans la techni-

que, dans les lentilles de formation d'images courantes, la situation du spot de formation d'image r sur un plan de formation d'image sous un angle de projection théta est: r = f.tan, avec f la distance focale de la lentille de formation d'images. Dans un tel système, l'angle de projection du faisceau de laser réfléchi sur la lentille de formation d'image varie de manière linéaire avec l'écoulement du temps. Par conséquent, la vitesse de déplacement du spot formé sur le plan de formation d'image se modifie de façon

non linéaire, c'est-à-dire qu'il ne s'agit pas d'une vitesse constante.

Avec une augmentation de l'angle de projection, la vitesse de dépla-

cement augmente. Ceci amène les pixels à devenir progressivement plus espacés aux extrémités de la ligne d'analyse par comparaison avec l'espacement au centre. Afin d'éviter ce résultat, la lentille de formation d'image suivant la présente invention est taillée de manière à avoir pour propriete: r r = f.O-' Une lentille avec cette propriété est dénommée une lentille f-théta et une telle lentille amène la vitesse du spot à être constante sur toute la ligne d'analyse et amène aussi les

pixels à être espacés de manière égale.

Comme mentionné précédemment, la mise en place de chacune des lignes d'analyse les unes par rapport aux autres est extrêmement critique pour l'obtention d'images de haute qualité et des techniques de conception optique pour parvenir à cette mise en place possible ne sont pas aussi largement connues. Des variations erratiques ou périodiques dans la mise en place des lignes amèneront

une formation de bandes visibles qui peut être ennuyeuse pour l'obser-

vateur et, dans des cas extrêmes, peut réduire le nombre de niveaux

de gris que le système est capable de restituer. Dans le sens d'avan-

ce, les lignes d'analyse se rapprocheront et s'espaceront lorsqu'elles sont observées sur une base microscopique. Toutefois, lorsqu'elles sont observées sans grossissement, des bandes à variation lente dans

la densité (formation de bandes) peuvent être perçues par l'observa-

teur, bandes qui s'étendent parallèlement à la direction d'analyse.

La formation de bandes peut être réduite au mini-

mum par une commande soigneuse de la mise en place de chacune des lignes d'analyse. Une série d'images d'essai a été créée, avec des variations de densité périodiques de différentes amplitudes à lp/mm, ce qui est approximativement la fréquence de sensibilité

maximum de l'oeil à la distance d'observation normale. Des observa-

teurs expérimentés qui ont estimé ces films à des distances d'observa-

tion normales (30 à 60 cm) ont remarqué que seuls ceux avec des variations de densité de crête à crête inférieures à 0,005 étaient acceptables. Des calculs de modèles simples ont démontré que ceci correspondait à une erreur maximum de crête à crête acceptable dans la mise en place des lignes d'approximativement 1%. Si la formation de bandes avait lieu à d'autres fréquences ou avait une nature erratique, des erreurs de mise en place des lignes atteignant

jusqu'à 2% étaient utilisables, en fonction du bruit associé aux sup-

ports d'enregistrement.

Une mise en place précise des lignes d'analyse peut être obtenue par une combinaison de configurations optiques précises

et une commande soigneuse du système de transport mécanique.

Des configurations optiques précises peuvent comprendre, par exem-

ple, diverses combinaisons de lentilles cylindriques et toroîdales

comme décrit, par exemple, dans des brevets aux Etats-Unis d'Amérl-

que n 3.750.189 et 4.040.096. D'autres dispositifs utiles comprennent des systèmes de miroirs à entraînement piézo-électrique

et des systèmes de miroirs paraboliques.

Divers procédés sont connus pour commander le transport de supports d'enregistrement avec une précision élevée, par exemple en utilisant une table plane entraînée par vis ou un système de tambour à rouleaux pinceurs qui ont été conçus pour une constance dans la vitesse. Tout comme la précision dans la mise en place des lignes d'analyse est affectée par le système optique, elle peut aussi être affectée par le système de transport ou d'avance des supports. L'uniformité de transport sur de courtes distances est critique pour parvenir à la précision dans la mise en place requise

des lignes. Les supports peuvent se présenter sous la forme de feuil-

les prédécoupées ou de rouleaux et ceci peut influencer le choix du système de transport. Dans la variante mentionnée précédemment, le support d'enregistrement peut être maintenu immobile et les lignes d'analyse être déplacées de manière adjacente en utilisant

un second miroir d'analyse ou de balayage.

Le choix des supports d'enregistrement est limité

à ceux capables d'offrir la qualité photographique élevée de la présen-

te invention. Des exemples représentatifs de supports comprennent des films et papiers à l'halogénure d'argent, des films et papiers à "l'argent sec", certains films et papiers photoconducteurs ou d'autres

supports photoconducteurs. Il est important que les supports d'enregis-

trement soient sensibilisés de manière à correspondre à l'émission en longueur d'onde et à la plage d'intensités produites par la diode laser. De même, les supports d'enregistrement doivent être capables de produire une large plage de densités optiques, par exemple, dans la plage atteignant jusqu'à 6,0, de préférence dans la plage de 0,1 à 3,5, dans différentes conditions d'intensités lumineuses. Tous les supports doivent être capables de produire au moins 64 niveaux de gris sur des bases transparentes ou au moins 32 niveaux de gris sur des supports opaques. D'une manière désirable, les supports sont capables d'offrir un faible bruit et une résolution au moins aussi bonne que celle des pixels. Des supports "à l'argent sec" utiles suivant la présente invention sont décrits dans la feuille de donnees temporaire 7375 (3M. 4 avril 1984). Un film électrophotoconducteur qui peut être utilisé suivant la présente invention est EP-infrared (marque déposée, Kodak, Rochester, NY). La dimension des supports

d'enregistrement peut se situer dans la plage de 5mm à 5 m.

D'autres buts et avantages de l'invention seront

encore illustrés par les exemples ci-après, mais les matières particuliè-

res énumérées dans ces exemples de même que d'autres conditions et détails, ne doivent pas être considérés comme limitant indûment

la présente invention.

EXEMPLE 1.

Comme illustré aux dessins, la figure I est une

vue en perspective d'une forme de réalisation d'un système de forma-

tion d'images à laser 10 suivant la présente invention. Une diode laser 12 (modèle HLP série 1000 de 15 milliwatts émettant à 820

nm, Hitachi, Japon) a été montée sur un bloc refroidi thermo-électri-

quement 14 qui commandait la température de la diode laser 12.

Cette dernière était modulée en modifiant le courant appliqué suivant des signaux reçus à partir d'une source d'information 2 qui était un ordinateur PDP 11/34 ( Digital Equipment Corp., Maynard, MA), doté d'une interface spéciale qui fournissait les données au taux moyen requis de 0, 21 mégabytes/sec. et au taux de données de crête requis de 3,6 mégabytes/sec. Ces données étaient appliquées à un convertisseur analogique/numérique de la firme Analog Devices (Boston, MA), modèle MDD0820A (non représenté) qui procurait

les signaux nécessaires au circuit d'excitation de diode laser 4.

Le faisceau de laser 16 traversait une lentille d'alignement 18, lentille collectrice Olympus VP 4560 NC (Olympus Optical Co., Tokyo, Japon),

d'une distance focale de 4,505 mm, qui collimatait le faisceau.

Un séparateur de faisceau 15 était un filtre de densité neutre de type au chrome (densité 0,4, Nielles Griot, Irvine, CA) et il engendrait un faisceau de référence 8 qui venait frapper le photodétecteur 6. Ce dernier offrait un signal au circuit d'excitation de diode laser 4 (voir la figure 3) qui permettait de produire des niveaux d'intensité reproductibles de la lumière à partir de la diode laser 12. La partie restante du faisceau 16 poursuivait sa route à travers des lentilles cylindriques 20 (numéro de catalogue LCP-001 et LCP-009, M.elles Griot), de distances focales de 40 et 80 mm, qui amenaient le faisceau à devenir de forme ronde. Une lentille cylindrique 22, d'une distance focale de 300 mm (numéro de catalogue LCP-0019, Melles Griot) en combinaison avec une lentille cylindrique 24, d'une distance focale de 150 mm (Tropel, Inc., Fairport, NY), corrigeait la situation du faisceau de manière à parvenir à la précision désirée lorsqu'il frappait le support d'enregistrement. En sortant de la lentille 22, le faisceau 16 frappait une facette 28 d'un polygone en rotation 30 (numéro

de catalogue PO-08-300-087, Lincoln Laser Co., Phoenix, AZ).

La facette 28 était une surface réfléchissante. Toutes les autres facettes du polygone 30 étaient non réfléchissantes. Le faisceau 16 était concentré par une lentille f-théta 32 (Tropel, Inc.), d'une distance focale de 330 mm, sur le support d'enregistrement 26 et, en combinaison avec le polygone 30, assurait que le faisceau 16 se déplaçait à une vitesse constante de 300 m par seconde sur le support d'enregistrement 26. Un miroir plan à surface frontale 34

(Edmund Scientific, Barring, NJ) réfléchissait le faisceau 16 perpendi-

culairement au plan du support d'enregistrement 26. La lentille f-théta 32 concentrait le faisceau 16 en un spot 36 qui possédait un étranglement d'environ 85 micromètres en une position quelconque sur le support d'enregistrement 26. Ce dernier reposait sur une table de translation linéaire entraînée par vis d'avance ( Aerotech Corp.,Pittsburgh, PA) (non représentée), qui était déplacée suivant la direction indiquée à une vitesse de 6,78 mm/sec. Alors que le faisceau 16 effectuait son balayage, il était intercepté par un miroir de rabattement 38 (Edmund Scientific Corp.) et il était dévié vers un photodétecteur de début d'analyse SOS 39 (numéro de catalogue 7016, Infra Red Industries,Waltham, MA), qui engendrait un signal de réglage de temps qui amenait la source d'information 2 à fournir les pixels au moment approprié. Le faisceau 16 poursuivait son analyse ou balayage et formait une ligne d'analyse sur le support

d'enregistrement 26. Ce dernier était constitué par un film de polyes-

ter d'une épaisseur de 0,18 mm revêtu d'une émulsion de chlorobromu-

re d'argent sensibilisé à 820 nm. Une image de qualité photographique à teintes continues de 22 cm x 28 cm a été imprimée par le système en 41 secondes. L'image possédait 3300 lignes, chaque ligne avait 2560 pixels ou éléments d'image. Des mesures de cette image ont

indiqué qu'il existait 128 niveaux de gris.

EXEMPLE 2.

La figure 2 représente une vue en perspective schéma-

tique d'une autre forme de réalisation 40 de la présente invention.

Une diode laser 42 émettait un faisceau de laser 44, comme décrit pour l'exemple 1. Une source d'information 55. une source de données numériques commandée par microprocesseur, offragt un signal analogique engendré par ordinateur à un taux de données moyen requis de 2,3 mégabytes/sec. et un taux de données de crête de 3,4 mégabytes/sec. à un circuit d'excitation de diode laser 54 qui, à son tour, commandait la diode laser 42. Un assemblage de lentilles de collimateur 46 produisait un faisceau aligné ou collimaté de section transversale circulaire. La lumière sortant de l'assemblage de

collimateur 46 frappait un séparateur de faisceau fixe 48 qui produi-

sait un faisceau de référence 50 qui était contrôlé par un photodétec-

teur 52. Ce dernier offrait un signal de référence à un circuit de réaction continue d'excitation de diode laser 54 (voir la figure 3) qui permettait de créer des niveaux d'intensités reproductibles à partir de la diode laser 42. Le reste du faisceau 44 traversait un séparateur de faisceau fixe 48 et était ainsi polarisé, et le faisceau était alors amené à frapper un séparateur de faisceau rotatif 56 qui était mis en rotation par un moteur pas à pas 57. Etant donné que le faisceau 44 était polarisé, la position du séparateur de faisceau

en rotation 56 par rapport au séparateur de faisceau fixe 48 détermi-

nait l'intensité maximum du faisceau 44 qui atteignait le support d'enregistrement 58. Ceci offrait des réglages pour les supports d'enregistrement avec diverses sensibilités. Une lentille cylindrique , possédant une distance focale de 129 mm, concentrait le faisceau 44 sur une facette 62 d'un miroir polygonal rotatif 64, obtenu de la firme Copal Electronics, Inc. (Tokyo, Japon). Le miroir polygonal 64 possédait 10 facettes réfléchissantes et tournait à 60 Hz. Un miroir plan 66 rabattait le faisceau 44 et permettait un système optique plus compact. Une lentille toroiïdale 68, d'une distance focale de 66,9 mm, fonctionnait en combinaison avec la lentille cylindrique 60 de manière à offrir une mise en place précise des lignes d'analyse sur le support d'enregistrement 58. Cette technique de correction était semblable à celle décrite dans le brevet aux Etats-Unis d'Amérique n 4.040.096. Une lentille f-théta 70, d'une distance focale de 380 mm, et un miroir réfléchissant 72 possédaient

une fonction semblable à la lentille f- théta 32 et le miroir 34. respec-

tivement, de l'exemple 1. Un miroir de début d'analyse (SOS) 74 réfléchissait le faisceau 44 immédiatement avant qu'il ne frappe le miroir 72, afin d'offrir un faisceau au détecteur de début d'analyse 76 qui déclenchait la source d'information 55 afin d'offrir une ligne de pixels ou éléments d'image à l'endroit approprié sur le support d'enregistrement. Le support d'enregistrement 58 était transporté suivant la direction indiquée par un mécanisme d'avance constitué par des rouleaux pinceurs 78 et un tambour mené $0. Le support d'enregistrement 58 était identique à celui de l'exemple 1. Une image possédant la même qualité élevée que dans l'exemple I a été réalisée. Le support d'enregistrement avait des dimensions de cm x 43 cm, la superficie de formation d'image était de 33 cm x 41 cm, et le nombre de pixels le long de chaque ligne était de 3945 et le nombre de lignes de 4845. Cette superficie a été imprimée

*en 8,5 secondes.

EXEMPLE 3.

En utilisant le système de formation d'image à laser de l'exemple 1, du papier à l'argent sec sensibilisé à 820 nm a été exposé et une image utile d'au moins 32 niveaux de gris a

été produite.

EXEMPLE 4.

Le système optique de l'exemple 2 a été combiné

avec le système de transport de l'exemple I pour réaliser des exposi-

tions sur des supports d'enregistrement des exemples I et 2. Des

images photographiques à teintes continues de haute qualité. sembla-

bles à celles de l'exemple 1, ont été obtenues.

EXEMPLE 5.

Le système et le processus de l'exemple I ont été utilisés, à l'exception du fait qu'un polygone rotatif avec plus d'une facette réfléchissante remplaçait le polygone avec une seule surface réfléchissante. Ceci a pour résultat une vitesse plus élevée pour

la production d'images.

EXEMPLE 6.

Le système de l'exemple 2 a été utilisé. à l'exception du fait qu'une seule facette du polygone rotatif (avec 10 facettes) était réfléchissante. Des images photographiques à teintes continues

de haute qualité, semblables à celles de l'exemple I ont été obtenues.

EXEMPLE 7.

Le système optique de l'exemple 2 a été utilisé, combiné avec le système de transport de l'un ou l'autre des exemples

I et 2, à l'exception du fait que deux facettes seulement (diamétrale-

ment oppposées) du polygone rotatif étaient réfléchissantes. Des

images photographiques à teintes continues de haute qualité. sembla-

bles à celles de l'exemple I ont été obtenues.

Il doit être entendu que la présente Invention n'est en aucune façon limitée aux formes de réalisation ci-avant et que bien des modifications peuvent y être apportées sans sortir du cadre

du présent brevet.

Claims (11)

REVENDICATIONS

1. Système d'enregistrement d'image, caractérisé en ce qu'il comprend a. des moyens comportant une diode laser (110) à l'état solide pour engendrer un faisceau de lumière modulé en intensité et commandé par un signal analogique, b. un circuit de réaction (116-136) à l'intensité instantanée de ce faisceau lumineux pour offrir continuellement un signal de commande de réaction appliqué aux moyens de production précités afin d'ajuster la diode laser (110) précitée de manière à stabiliser son débit de sortie en

lumière, en permettant des variations pratiquement instan-

tanées de l'intensité de sortie en réponse à un signal

d'entrée, tout en maintenant la sortie constante indépen-

damment des variations des caractéristiques de cette diode laser (110), c. des moyens pour effectuer au moins l'une des opérations d'alignement, de concentration et de commande de parcours de ce faisceau lumineux, d. des moyens pour balayer avec le faisceau lumineux la largeur d'un plan d'image o peut être situé un support d'enregistrement photosensible possédant une plage de

sensibilité et d'exposition se conformant au faisceau lumi-

neux modulé en intensité, ces moyens offrant des lignes d'analyse sur le support d'enregistrement précité, e. des moyens pour situer ces lignes d'analyse consécutivement et avec précision sur la longueur du plan d'image précité, la combinaison des éléments énumérés permettant la formation au plan d'image d'une image à teintes continues, ces éléments pouvant créer au moins 64 niveaux de gris lors de la formation d'images sur

un support transparent, ou au moins 32 niveaux de gris lors de la forma-

tion d'images sur un support opaque.

2. Système d'enregistrement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la diode laser (110) précitée a une capacité de

puissance d'au moins 3 milliwatts.

3. Système d'enregistrement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit de réaction comprend des moyens agencés activement de manière à recevoir le signal pour moduler la sortie de la diode laser (110) précitée, ces moyens comportant un amplificateur à grand gain (128) possédant deux entrées, une entrée reliée activement de manière à recevoir le signal pour moduler la diode laser (110), l'autre entrée destinée à recevoir un signal de réaction, un réseau de compensation (130- 132) connectant la sortie de l'amplificateur à grand gain (128) précité à cette diode laser (110), un circuit de réaction (136) connecté de manière à offrir un signal en tension de réaction à l'autre entrée précitée de la diode laser (110), comportant une diode miniature (114), et des moyens (112) couplant optiquement cette diode miniature (114) à la diode laser (110) afin d'offrir une partie de la lumière de sortie provenant de la diode laser (110) à cette

diode miniature (114).

4. Système d'enregistrement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour balayer avec le faisceau de laser le support d'enregistrement précité comprennent une lentille

f-théta, une lentille cylindrique et une lentille toroMdale.

5. Système d'enregistrement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens pour le balayage sont constitués par

un miroir polygonal, un galvanomètre d'analyse, un déflecteur acoustico-

optique ou un déflecteur holographique.

6. Système d'enregistrement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que le support d'enregistrement photosensible précité

est un film ou papier à l'halogénure d'argent, un film ou papier à "l'ar-

gent sec", un film ou papier photoconducteur ou un autre support photo-

conducteur.

7. Système d'enregistrement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens précités pour situer les lignes d'analyse suivant la longueur du support d'enregistrement sont constitués par au moins l'un des suivants: a) transport du support perpendiculairement à la direction de la ligne d'analyse, et

b) modification de la situation des lignes d'analyse.

8. Système d'enregistrement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que l'image à teintes continues possède une densité optique atteignant jusqu'à 6,0.

9. Système d'enregistrement suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la précision de mise en place des lignes d'analyse

possède un écart normalisé inférieur à 2%.

10. Système d'enregistrement suivant la revendication 1,

caractérisé en ce que l'image précitée est une image à format multiple.

11. Système d'enregistrement d'image, tel que décrit ci-avant

ou conforme aux dessins annexes.