FR2571195A1 - Method and device for restoring images by scanning along successive lines of a photosensitive medium with the aid of a modulated light beam - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE ET DISPOSITIF DE RESTITUTION D'IMAGES PAR BALAYAGE SUIVANT
DES LIGNES SUOCESSIVES D'UN SUPPORT PHOTOSENSIBLE A L'AIDE D'UN
FAISCEAU LUMINEUX MODULE.FOLLOWING SCAN IMAGE RENDERING METHOD AND DEVICE
SUCCESSIVE LINES OF A PHOTOSENSITIVE MEDIUM USING A
MODULE LIGHT BEAM.
La présente invention concerne un procédé et un dispositif de restitution d'images par balayage suivant des lignes successives d'un support photosensible à l'aide d'un faisceau lumineux modulé, trouvant application notamment dans les systèmes de restitution d'images transmises à distance, par exemple entre une satellite et une station terrestre. The present invention relates to a method and a device for restoring images by scanning along successive lines of a photosensitive support using a modulated light beam, finding application in particular in systems for restoring images transmitted remotely. , for example between a satellite and a ground station.
Pour ce type d'application-, on cherche à obtenir des images ayant la meilleure résolution possible, mais en un laps de temps qui reste dans des limites raisonnables. For this type of application, we seek to obtain images having the best possible resolution, but in a period of time which remains within reasonable limits.
Un exemple non limitatif de ce type de dispositif est connu sous la dénomination de restituteur d'image à tauuour tournant et l'on en trouvera une description détaillée dans le brevet français n 73 07 567. A non-limiting example of this type of device is known under the name of rotary image reproducer and a detailed description can be found in French patent no. 73 07 567.
Lorsqu'on désire augmenter la capacité de restitution -c'est-à-dire la vitesse de restitution- on se trouve confronté à divers problèmes:
- Le modulateur a lui-reme une bande passante limitée, ou est en général intégré dans une boucle d'asservissement dont la bande passante est ellemême limitée. Une augmentation de la vitesse suppose donc de prévoir un modulateur et/ou une boucle d'asservissement de bande passante plus large, ce qui augmente la complexité et le coût de l'appareil.When one wishes to increase the capacity of restitution - that is to say the speed of restitution - one is confronted with various problems:
- The modulator itself has a limited bandwidth, or is generally integrated into a control loop whose bandwidth is itself limited. An increase in speed therefore presupposes the provision of a modulator and / or a wider bandwidth control loop, which increases the complexity and the cost of the device.
- Les éléments mécaniques utilises pour effectuer le balayage de 1' image ont également des performances limitées ; en particulier une augmentation de la vitesse de rotation du tambour tournant soumet celui-ci à des forces centripètes importantes compte tenu de ses dimensions, pouvant entrainer des détériorations par défaut d'equilibrage ou encore un arrachement des films placés à sa circonférence ; en outre, l'avance pas à pas du chariot qui porte le miroir de renvoi final du faisceau lumineux doit s'effectuer à une cadence de plus en plus élevée. - The mechanical elements used to scan the image also have limited performance; in particular an increase in the speed of rotation of the rotating drum subjects it to large centripetal forces taking into account its dimensions, which can cause deterioration by lack of balance or even tearing of the films placed at its circumference; in addition, the step-by-step advance of the carriage which carries the final mirror for deflecting the light beam must be carried out at an increasingly high rate.
On rencontre également les inconvénients précités dans d'autres types de restituteurs commets les restituteurs à miroir tournant, au encore les restituteurs utilisant des déflecteurs à galvanomètre. We also meet the aforementioned drawbacks in other types of restitators such as rotating mirror restitators, or again restitors using galvanometer deflectors.
Pour s'affranchir de ces inconvénients, on a'conçu des dispositifs multi-faisceaux utilisant des modulateurs acousto- optiques en cascade grâce auxquels on peut donc balayer plusieurs lignes d'image à la fois, ce qui permet d'augmenter la vitesse de restitution sans modifier les caractéristiques des éléments mecaniques. To overcome these drawbacks, multi-beam devices have been designed using cascaded acousto-optical modulators with which it is therefore possible to scan several image lines at the same time, which makes it possible to increase the speed of reproduction. without modifying the characteristics of the mechanical elements.
Ces modulateurs, outre leur Coat élevé, présentent divers inconvénients:
- l'interactivié des réglages de diamètres des faisceaux et d'espacement des lignes,
- disparition d'un effet de pompage de l'intensité lumineuse du faisceau par ceux situés en aval du premier modulateur, ce qui n'autorise qu'une modulation séquentielle des pixels.These modulators, in addition to their high coat, have various drawbacks:
- the interactivity of the settings for beam diameters and line spacing,
- disappearance of a pumping effect of the light intensity of the beam by those located downstream of the first modulator, which only allows sequential modulation of the pixels.
On constate d'ailleurs que la détermination de ces modulateurs entraîne des calculs complexes et qu'ils ne permettent en pratique aucune modification de l'espacement des lignes et du diamètre des points d'image. It can also be seen that the determination of these modulators involves complex calculations and that they do not in practice allow any modification of the line spacing and of the diameter of the image points.
Dans le but de pallier ces inconvénients et de permettre une grande flexibilité dans le choix de la résolution des images restituées, la présente invention propose un procédé de restitution d'images sur un support photosensible dans lequel on balaye le support simultanément à l'aide d'au moins deux faisceaux lumineux modulés et dirigés vers le support sous forme de taches au moyen d'une lentille focalisatrice, caractérisé en ce que l'on module chaque faisceau individuellement, l'on dirige lesdits faisceaux sur ladite lentille parallèlement et en écartement symétrique de part et d'autre de l'axe optique de la lentille, et on positionne ladite lentille de façon à ce que son foyer soit situé au-delà de la surface du support. In order to overcome these drawbacks and allow great flexibility in the choice of the resolution of the restored images, the present invention provides a method of restoring images on a photosensitive support in which the support is scanned simultaneously using '' at least two light beams modulated and directed towards the support in the form of spots by means of a focusing lens, characterized in that each beam is modulated individually, said beams are directed on said lens in parallel and in symmetrical spacing on either side of the optical axis of the lens, and said lens is positioned so that its focus is located beyond the surface of the support.
L'invention concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé. The invention also relates to a device for implementing this method.
Les détails et avantages de l'invention apparaitront clairement à la lecture de la description qui va suivre, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels;
la figure 1 est un schéma de principe d'ensemble d'un dispositif conforme à l'invention,
la figure 2 est un schéma détaillé d'une partie du dispositif de la figure 1,
la figure 3 est un schéma détaillé d'une autre partie du dispositif de la figure 1, et
la figure 4 est un schéma d'ensemble d'une variante du dispositif conforme à l'invention.The details and advantages of the invention will become apparent on reading the description which follows, with reference to the accompanying drawings, in which;
FIG. 1 is an overall block diagram of a device according to the invention,
FIG. 2 is a detailed diagram of part of the device of FIG. 1,
FIG. 3 is a detailed diagram of another part of the device of FIG. 1, and
Figure 4 is an overall diagram of a variant of the device according to the invention.
Le dispositif de restitution d'image illustré à la figure 1 comprend deux sources lumineuses 10a et 10b, de préférence sous la forme de lasers, émettant des faisceaux lumineux 12a et 12b parallèles. Ces faisceaux traversent des modulateurs 14a et l4b dont la fonction est de moduler l'intensité lumineuse des faisceaux émergeants 16a et l6b en fonction de signaux électriques appliqués aux modulateurs 14a et 14b. The image reproduction device illustrated in FIG. 1 comprises two light sources 10a and 10b, preferably in the form of lasers, emitting parallel light beams 12a and 12b. These beams pass through modulators 14a and 14b whose function is to modulate the light intensity of the emerging beams 16a and 16b as a function of electrical signals applied to the modulators 14a and 14b.
Les faisceaux émergeants 16a, l6b traversent ensuite des dispositifs déviateurs conjugués 18a et 18b respectivement, dont le roule sera explicité plus loin. The emerging beams 16a, 16b then pass through conjugate deflecting devices 18a and 18b respectively, the roll of which will be explained below.
Les faisceaux déviés 20a, 20b sont renvoyés parallèlement à l'axe XX d'un tambour tournant 22 à l'aide de miroirs 24, 26 et d'une lame semi-transparente 28. The deflected beams 20a, 20b are returned parallel to the axis XX of a rotating drum 22 using mirrors 24, 26 and a semi-transparent blade 28.
Un chariot 30, mobile en translation pas à pas parallèlement à l'axe du tambour 22, porte un miroir 32 qui renvoie les faisceaux perpendiculairement en direction de 1 ' axe du tambour, ainsi qu'une lentille focalisatrice 34 qui dévie les faisceaux en direction de son foyer F. A carriage 30, movable in translation step by step parallel to the axis of the drum 22, carries a mirror 32 which returns the beams perpendicularly towards the axis of the drum, as well as a focusing lens 34 which deflects the beams in the direction from his home F.
La surface extérieure du tambour 22 est garnie d'un film photosensible et se trouve située entre la lentille 34 et son foyer F de sorte que les faisceaux produisent sur le film deux taches distinctes Ta, Tb. The outer surface of the drum 22 is lined with a photosensitive film and is located between the lens 34 and its focal point F so that the beams produce on the film two distinct spots Ta, Tb.
Lorsque le tambour effectue une rotation tandis que le chariot est maintenu immobile, les deux taches effectuent un balayage de deux lignes adjacentes, à la suite de quoi on déplace le chariot d'un incrément, puis le tambour effectue une nouvelle rotation durant laquelle deux nouvelles lignes sont balayées, et ainsi de suite. When the drum rotates while the carriage is held stationary, the two spots scan two adjacent lines, following which the carriage is moved by one increment, then the drum performs a new rotation during which two new lines are scanned, and so on.
Si l'on se reporte aux schémas détaillés des figures 2 et 3, on comprendra aisément que l'invention permet de modifier les réglages de la largeur' des taches et de l'espacement des lignes. If we refer to the detailed diagrams of FIGS. 2 and 3, it will be readily understood that the invention makes it possible to modify the settings for the width of the spots and the line spacing.
Pour ce qui concerne la largeur des taches, elle résulte d'un réglage de la distance entre la lentille focalisatrice et la surface du tambour. En effet, si l'on appelle ss la section des faisceaux qui parviennent à la lentille, f la longueur focale de la lentille et d la distance lentille/tambour la largeur 1 des taches s'exprime f -d
1 = ss f on peut donc régler la largeur 1 par réglage de la distance d.With regard to the width of the spots, it results from an adjustment of the distance between the focusing lens and the surface of the drum. Indeed, if we call ss the section of the beams which reach the lens, f the focal length of the lens and d the lens / drum distance the width 1 of the spots is expressed f -d
1 = ss f we can therefore adjust the width 1 by adjusting the distance d.
Mais on peut également régler cette largeur par modification de la section /. A cet effet, l'invention prévoit d'interposer un dispositif afocal 36 sur le parcours des faisceaux, par exemple en amont du miroir 26 qui les renvoie parallèlement à l'axe du tambour. But you can also adjust this width by modifying the section /. To this end, the invention provides for interposing an afocal device 36 on the path of the beams, for example upstream of the mirror 26 which returns them parallel to the axis of the drum.
Ce dispositif consiste essentiellement en deux lentilles convergentes successives 36a, 36b dont les axes optiques coincident, et disposées de manière a avoir entre elles des points focaux superposés. Si l'on désigne par a1 et a2 leurs distances focales respectives, la section AK des faisceaux en sortie est liée à la section #o des faisceaux en entrée par la relation
a2 # = #o a1
En pratique, on pourra donc effectuer des réglages fins de la largeur des taches en agissant sur la distance lentille focalisatrice/tambour, à partir de réglages grossiers effectués en interchangeant plusieurs dispositifs afocaux 36 présentant toute une gamme de rapports de focales (a2/al). This device consists essentially of two successive converging lenses 36a, 36b whose optical axes coincide, and arranged so as to have superposed focal points between them. If we designate by a1 and a2 their respective focal distances, the AK section of the output beams is linked to the #o section of the input beams by the relation
a2 # = #o a1
In practice, it will therefore be possible to make fine adjustments to the width of the spots by acting on the focusing lens / drum distance, from rough adjustments made by interchanging several afocal devices 36 having a whole range of focal ratios (a2 / al) .
Une fois la largeur de taches réglée, on procède, tout aussi facilement au réglage de l'espacement des taches, et donc des lignes de balayage. A cet effet (voir figure 3) on agit sur les dispositifs déviateurs couplés 18a, 18b. Once the spot width is set, you can just as easily adjust the spot spacing, and therefore the scan lines. To this end (see FIG. 3) action is taken on the coupled diverter devices 18a, 18b.
Ces dispositis consistent en deux lames transparentes à faces parallèles interceptant les faisceeaux à leur sortie des modulateurs. These arrangements consist of two transparent blades with parallel faces intercepting the beams at their exit from the modulators.
Ces deux lames sont montées pivotantes autour de deux axes
Ya, Yb respectivement, perpendiculaires au plan commun des deux faisceaux 16a, 16b et entrainées simultanément en rotations inverses à l'aide d'une cale à déplacement micrométrique 38.These two blades are pivotally mounted around two axes
Ya, Yb respectively, perpendicular to the common plane of the two beams 16a, 16b and simultaneously driven in reverse rotations using a micrometric displacement shim 38.
Lorsque les deux lames sont perpendiculaires aux faisceaux, ceux-ci ne sont pas déviés et se retrouvent en superposition après renvoi par le miroir 24 et la lame semitransparente 28. Ils traversent ainsi le dispositif afocal 36 puis la lentille focalisatrice 34 le long de leurs axes optiques et produisent deux taches superposées sur le film plaqué sur le tambour. When the two blades are perpendicular to the beams, these are not deflected and are found in superposition after return by the mirror 24 and the semi-transparent blade 28. They thus cross the afocal device 36 then the focusing lens 34 along their axes optical and produce two spots superimposed on the film plated on the drum.
Lorsqu'on agit sur la cale 38 à déplacement micrométrique, la lame 18a pivote dans le sens horaire inverse et la lame 18b dans le sens horaire, simultanément et suivant des angles égaux en valeur absolue. When acting on the wedge 38 with micrometric displacement, the blade 18a pivots in the clockwise direction and the blade 18b clockwise, simultaneously and at equal angles in absolute value.
En raison de ce pivotement, les faisceaux sont décalés, parallèment à eux-nemes, en éloignement de leur direction initiale d'une distance e (positive) pour le faisceau 16a et d'une distance e (égale mais négative) pour le faisceau 16b. Because of this pivoting, the beams are offset, parallel to themselves, away from their initial direction by a distance e (positive) for the beam 16a and by a distance e (equal but negative) for the beam 16b .
Après renvoi par les divers miroirs et traversée du dispositif afocal 36 et de la lentille focalisatrice, les taches formées sur le tambour seront donc écartées d'une distance g, prise entre les centres des taches, donnée par la relation
on pourra donc, une fois le réglage de la largeur des taches effectuée comme décrit précédemment, et au cours duquel les valeurs
ont été figées, procéder facilement au réglage de l'écartement g par action sur les pivotements conjugués des lames à faces parallèles 18a, 18b.it will therefore be possible, once the adjustment of the width of the spots has been carried out as described above, and during which the values
have been frozen, proceed easily to adjusting the spacing g by action on the combined pivoting of the blades with parallel faces 18a, 18b.
En réalité, le centre des taches étant difficilement localisable, on effectuera le réglage en mesurant l'intervalle i séparant le contour des deux taches et lié à l'espacement g par la relation g = i + 1. In reality, the center of the spots being difficult to locate, the adjustment will be carried out by measuring the interval i separating the outline of the two spots and linked to the spacing g by the relation g = i + 1.
Naturellement, pour que les balayages successifs du tambour par paires de lignes produise une trame régulière, il convient de s'assurer que les valeurs i et 1 sont bien liées au pas p de déplacement du chariot par la relation
p = 2 (i + 1)
On a supposé jusqu'ici que les lentilles utilisées étaient parfaites. En réalité, en raison des aberrations de sphéricité qu'elles présentent en pratique, il sera préférable d'utiliser des lentilles à grande focale et des faisceaux aussi étroits que possible.Naturally, for the successive sweeps of the drum in pairs of lines to produce a regular frame, it is necessary to ensure that the values i and 1 are indeed related to the pitch p of displacement of the carriage by the relation
p = 2 (i + 1)
It has so far been assumed that the lenses used were perfect. In reality, because of the spherical aberrations which they present in practice, it will be preferable to use lenses with long focal length and as narrow beams as possible.
De ce qui précède, on notera que l'invention permet de positionner de manière précise et fiable les deux faisceaux incidents parallèlement à l'axe optique Z, Z de la lentille focalisatrice 34 et en écartement parfaitement symétrique par rapport à cet axe, au moyen d'un dispositif de réglage particulièrement simple qui assure une déviation des faisceaux parallèlement à eux-mames et de valeurs égales et opposées par rapport à leurs directions initiales (suivant lesquelles les faisceaux coincident avec l'axe optique de la lentille 34 lorsqu'ils parviennent à cette lentille). From the above, it will be noted that the invention makes it possible to position the two incident beams in a precise and reliable manner parallel to the optical axis Z, Z of the focusing lens 34 and in spacing perfectly symmetrical with respect to this axis, by means of a particularly simple adjustment device which ensures a deflection of the beams parallel to themselves and of equal and opposite values with respect to their initial directions (according to which the beams coincide with the optical axis of the lens 34 when they arrive to this lens).
La variante du dispositif illustrée à la figure 4, utilise une seule source de lumière 10 (Laser), dont le faisceau est fractionné en trois faisceaux parallèles 12a, 12b, 12c à l'aide de miroirs 40, 42, et de lames semi-transparentes 44, 46, chaque faisceau étant modulé au moyen d'un modulateur individuel 14a, 14b, 14c. The variant of the device illustrated in FIG. 4 uses a single light source 10 (Laser), the beam of which is split into three parallel beams 12a, 12b, 12c using mirrors 40, 42, and semi-slats transparencies 44, 46, each beam being modulated by means of an individual modulator 14a, 14b, 14c.
Les deux faisceaux émergeant des modulateurs 14a et 14b sont écartés de l'axe optique à l'aide d'un dispositif déviateur conjugué 18a, 18b comme décrit précédemment, tandis que le faisceau 16c émergeant du modulateur 14c est dirigé exactement suivant l'axe optique des systèmes successifs. The two beams emerging from the modulators 14a and 14b are separated from the optical axis using a conjugate deflecting device 18a, 18b as described above, while the beam 16c emerging from the modulator 14c is directed exactly along the optical axis successive systems.
On obtient donc trois taches Ta, Tb, Tc au niveau du tambour, dont on peut régler indépendamment la largeur et l'écartement comme il a été expliqué ci-dessus. Three spots Ta, Tb, Tc are therefore obtained at the level of the drum, the width and spacing of which can be independently adjusted as explained above.
Dans ce cas, on peut donc balayer trois lignes d'image simultanément. In this case, we can therefore scan three image lines simultaneously.
Il est naturellement concevable de généraliser le dispositif en utilisant 2N faisceaux traités par couples de faisceaux à l'aide de N dispositifs déviateurs conjugués de manière à produire 2N taches d'une largeur donnée et régulièrement disposées sur la surface du tambour symétriquement par rapport à l'axe optique. It is naturally conceivable to generalize the device by using 2N beams treated by pairs of beams using N deviating devices conjugated so as to produce 2N spots of a given width and regularly placed on the surface of the drum symmetrically with respect to the optical axis.
Eventuellement, un (2N + l)ième faisceau pourra hêtre ajouté, dirigé suivant l'axe optique pour produire une tache centrale. Optionally, a (2N + 1) th beam may be added, directed along the optical axis to produce a central spot.
La déformation progressive des taches lorsqu'on s'éloigne du centre, dûe aux aberrations de sphéricité des lentilles, représente la limite pratique de cette généralisation. The progressive deformation of the spots when moving away from the center, due to the aberrations of sphericity of the lenses, represents the practical limit of this generalization.
Dans la mesure où chaque faisceau est modulé individuellement, le balayage des lignes produira des lignes avec restitution continue des nuances, donc une image d'excellente qualité. Insofar as each beam is modulated individually, the scanning of the lines will produce lines with continuous restitution of the nuances, therefore an image of excellent quality.
Pour le pilotage des modulateurs, il conviendra de prévoir une double série de 2N(+ 1) mémoires de stockage, les mémoires d'une série étant chargées avec les informations relatives aux 2N(+ 1) lignes postérieures, pendant que s'effectue la lecture des mémoires de l'autre série au cours du balayage des 2N(+ 1) lignes. To control the modulators, a double series of 2N (+ 1) storage memories should be provided, the memories of a series being loaded with information relating to the 2N (+ 1) posterior lines, while the reading of the memories of the other series during the scanning of the 2N (+ 1) lines.
En fin de lecture, on déclenche l'avance du chariot d'un pas p, puis on inverse les fonctions de lecture et de charge des deux séries de mémoires. At the end of reading, the carriage is triggered by a step p, then the reading and charging functions of the two series of memories are reversed.
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| EP0093583A1 (en) * | 1982-05-04 | 1983-11-09 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Apparatus for scanning a plane with light beams |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61113020A (en) | 1986-05-30 |
| FR2571195B1 (en) | 1987-01-09 |
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