WO1985005465A1 - Method and device for deflecting a light beam for the writing and reading in matrix form of a document - Google Patents

Method and device for deflecting a light beam for the writing and reading in matrix form of a document Download PDF

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WO1985005465A1
WO1985005465A1 PCT/CH1985/000084 CH8500084W WO8505465A1 WO 1985005465 A1 WO1985005465 A1 WO 1985005465A1 CH 8500084 W CH8500084 W CH 8500084W WO 8505465 A1 WO8505465 A1 WO 8505465A1
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WO
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holographic structure
lens
focal spot
oscillating
holographic
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Application number
PCT/CH1985/000084
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French (fr)
Inventor
Thomas Sidler
Original Assignee
Fondation Suisse Pour La Recherche En Microtechniq
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/106Scanning systems having diffraction gratings as scanning elements, e.g. holographic scanners

Definitions

  • 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 of an image, in which it is illuminated.
  • at least one 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 plane or cylindrical receiver by a spot focal length reconstructed from the holographic structure, in which a correction is made to the geometric curvature to which the line described by the focal spot is subjected when the holographic structure is rotated, so as to reproduce a straight line located exactly in the tangent plane or the plane of the receiver.
  • this device comprising a rotary support of at least one holographic structure working in transmission or in reflection, 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 cylindrical receiver on which is reconstructed from the holographic structure a focal spot describing a straight line, comprising at least one member for correcting the geometric curvature of the line described by the focal spot.
  • the US patent Mo. 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.
  • 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). Regardless of the particular holographic configuration, however giving a stigmatic image, the focal point formed by the holographic lens generally describes an arc of a circle centered on the point of impact of the reading beam on the hologram and situated in a plane perpendicular to the axis of rotation of this holographic element during the rotation thereof.
  • the diameter and the homogeneity of the focal spot in a plane tangent to the aforementioned circle depend essentially on the depth of field of the beam coming from the holographic element.
  • the only parameters describing the depth of field are the wavelength ⁇ and the size of the beam w o .
  • US Patent No. 4,274,101 describes a similar device in which the curvature correction is ensured by a bimorph piezoelectric vibrator.
  • the present invention aims to overcome the drawbacks of known systems, by providing a simple device, economical and very effective.
  • the method according to the invention is characterized in that the geometric curvature correction is carried out by interposing on the lighting beam of the holographic structure an oscillating lens, working at the resonant frequency of the system.
  • the lens oscillations are generated using a mechanical device.
  • the oscillations of the lens are generated using an electromechanical transducer.
  • the oscillations of the oscillating lens are generated using a homogeneous piezoelectric transducer.
  • the device for implementing this method is characterized in that the oscillating lens is mounted on a homogeneous piezoelectric transducer.
  • the lens oscillating is mounted on a mechanical device.
  • the oscillating lens is mounted on an electromechanical transducer.
  • the oscillating lens is mounted on a homogeneous piezoelectric transducer.
  • the support of the holographic structure preferably comprises a polygonal pyramid, each of the facets of which carries a hologram. This construction is particularly simple, precise and relatively economical.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically representing an experimental arrangement 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 pyramid support for holographic structures, usable for implementing the method according to the invention
  • FIG. 5 is a schematic view illustrating the defect in the geometric curvature of the image in traditional systems
  • FIG. 6 illustrates a third mode of correction of this defect by the use of an oscillating lens
  • FIG. 7 represents the defocusing for a deflection angle
  • FIG. 8 represents the value of the defocus as a function of the deflection angle
  • Figure 9 shows the movement of the oscillating lens.
  • the experimental setup shown in fig. 1 comprises a polygonal pyramid 1 fixed to the end of an axis 2 driven in rotation by a motor 3.
  • This pyramid 1 has six facets, serves to support six identical holographic structures, hereinafter called holograms 4, which produce at in turn six consecutive scanning lines projected on the receiver 12.
  • a coherent light generator 5 generates a beam 6 shaped by an appropriate optical system 7 producing a collimated beam 8 which illuminates the holograms 4.
  • the beam reconstructed by the holograms 4 is successively reflected by the return mirrors 9 and 10 and forms a focal spot which scans the receiver 12 along a straight line 11 during the rotation of the holograms.
  • 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. In practical terms, however, the faceted pyramid is easier and cheaper to build than the cone.
  • the holograms 4 are illuminated by the collimated beam 8 whose incidence is parallel to the axis of the pyramid and whose directions of incidence and reconstruction are symmetrical with respect to the holographic surface. This configuration gives rise to a reconstruction free from astigmatism, which is the most important aberration in the case of holographic lenses, on a rotating disc.
  • FIG. 2 shows a hologram 20 which is the recording of the interference pattern between an object beam 21 and a reference beam 22.
  • FIG. 3 shows the beam 23 restored by the hologram 20 when it is illuminated by the reference beam 22.
  • Fig. 4 illustrates the reconstruction of the focal spot from a hologram 4, recorded on a facet of the polygonal pyramid 1.
  • the holograms are lit in a direction parallel to the axis of rotation of the pyramid, which gives rise, as mentioned above, to a reconstruction without astigmatism, 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 done linearly and the focal spot describes an arc.
  • 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 from the hologram 4 carried by one of the facets of the polygonal pyramid 1 to the focal point F, the more the image there in the form of an arc of a circle is comparable to its projection on the screen. 12. When we tend 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 correction is the object of the embodiment illustrated by the following figure.
  • the geometric curvature of the image is corrected by an oscillating lens 16 mounted on a mechanical transducer comprising for example a homogeneous cam or eccentric (not shown), electromechanical or piezoelectric 17, for example tubular (not shown).
  • This lens is arranged to perform a sinusoidal movement along the optical axis of the lighting 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 localized straight line. exactly on the flat surface of the screen 12.
  • This embodiment makes it possible to design a compact, low-volume deflection unit comprising the coherent light source, the beam shaping optics 17, the oscillating lens 16 and its support 17 and the polygonal pyramid 1 whose facets bear holograms 4.
  • the vibrating lens system is used to compensate for the geometric curvature resulting from scanning with a focusing holographic deflector.
  • the size of this curvature depends on the distance between the holographic element and the reception plane. For mounting a compact deflector, this distance is necessarily small and, consequently, the large geometric curvature. It is therefore essential to correct the geometric curvature in a compact high-resolution focusing holographic deflection system.
  • the vibrating lens system has the characteristic that the lens performs a sinusoidal movement generated for example by a mechanical, electromechanical or piezoelectric system oscillating at the mechanical resonance frequency of the system.
  • This process has the advantage of providing a large mechanical amplitude for a low excitation power (multiplication factor due to the quality factor of the resonant mechanical system).
  • the mechanical movement at resonance has a well-defined behavior, and the amplitude of vibration is large compared to the bandwidth of the mechanical system.
  • z d 1 (1 / cos ⁇ -1), where z represents the defocusing, d 1 the distance from the holographic element to the reception plane and ⁇ the deflection angle-.
  • the vibration frequency of the corrective lens is equal to the line frequency of the scanning system.
  • the maximum deflection angle of the scanning system, as well as its dead time (time during which the reading beam passes from one facet to the other) determines the angular range in which it is necessary to correct the curvature.
  • Figure 8 shows the value of the uncorrected and corrected defocus for a 6-facet system, with a distance d 1 of 300 mm and a dead time of 40%.
  • Curve A illustrates the defocus in the absence of correction as a function of the deflection angle.
  • Curve B illustrates the defocus after correction.
  • Figure 9 shows the movement of the vibrating lens.
  • Part C represents the area where the correction is made.
  • Part M represents the domain of dead time.
  • the correction results in a focusing error of less than 0.4% over the entire area used, against an error of 2.8% for the uncorrected system.
  • the distribution of the residual error is much more homogeneous than in the uncorrected case.

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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 LUMIERE POUR L'ECRITURE ET LA LECTURE SOUS FORME MATRICIELLE D'UN DOCUMENTMETHOD AND DEVICE FOR DEFLECTING A BEAM OF LIGHT FOR WRITING AND READING IN MATRIX FORM OF A DOCUMENT
La présente invention concerne un procédé de déflexion d'un faisceau de lumière pour l'écriture électrophotographique sous forme matricielle d'un document et/ou pour la lecture opto-électronique séquentielle d'un document ou d'une image, dans lequel on éclaire au moins une structure holographique à l'aide d'un faisceau de lumière cohérente, cette structure holographique étant portée par un support entraîné en rotation autour de son axe, et cette rotation produisant un balayage linéaire d'un récepteur plan ou cylindrique par une tache focale reconstruite à partir de la structure holographique, dans lequel l ' on effectue une correction de la courbure géométrique à laquelle est soumise la ligne décrite par la tache focale lors de la rotation de la structure holographique, de façon à reproduire une ligne droite située exactement dans le plan tangent ou le plan du récepteur.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 of an image, in which it is illuminated. at least one 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 plane or cylindrical receiver by a spot focal length reconstructed from the holographic structure, in which a correction is made to the geometric curvature to which the line described by the focal spot is subjected when the holographic structure is rotated, so as to reproduce a straight line located exactly in the tangent plane or the plane of the receiver.
Elle concerne également un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé, ce dispositif comportant un support rotatif d'au moins une structure holographique travaillant en transmission ou en réflexion, des organes d'entraînement pour entraîner ce support en rotation autour de son axe, une source de lumière cohérente pour engendrer un faisceau collimaté éclairant la structure holographique et un récepteur plan ou cylindrique sur lequel est reconstruite à partir de la structure holographique une tache focale décrivant une ligne droite, comportant au moins un organe de correction de la courbure géométrique de la ligne décrite par la tache focale.It also relates to a device for implementing this method, this device comprising a rotary support of at least one holographic structure working in transmission or in reflection, 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 cylindrical receiver on which is reconstructed from the holographic structure a focal spot describing a straight line, comprising at least one member for correcting the geometric curvature of the line described by the focal spot.
Le principe de l'utilisation d'hologrammes pour la déflexion et le balayage d'un faisceau de lumière laser est bien connu, et une première application industrielle de ce principe a été décrite par L.D. Dickson, G.T. Sincerbox, A. Wolfheimer, dans l'article intitulé "Holography in the IBM 3684 Supermarket Scanner paru en 1982 dans IBM J. Res. develop. No. 26 page 228 à 234.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 LD Dickson, GT Sincerbox, A. Wolfheimer, in the article entitled "Holography in the IBM 3684 Supermarket Scanner published in 1982 in IBM J. Res. develop. No. 26 page 228 to 234.
Différents autres déflecteurs holographiques utilisant des composants optiques classiques tels que des lentilles à champ plan, des miroirs sphériques, paraboliques ou elliptiques sont décrits dans la littérature.Different other holographic deflectors using components conventional optics such as flat field lenses, spherical, parabolic or elliptical mirrors are described in the literature.
Le brevet américain Mo. 4,239,326 a trait à un système de balayage d'une structure holographique montée sur un disque rotatif, éclairée par un faisceau laser parallèle et produisant une tache focale ponctuelle sur un écran.The US patent Mo. 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.
Parmi les différentes méthodes de déflexion d'un faisceau lumineux issu d'un laser dans le but de développer un processus d'écriture matricielle électrophotographique, les éléments holographiques présentent un certain intérêt. En effet, ils permettent de réunir dans un seul élément peu encombrant et léger la déflexion ou balayage et la focalisation de la lumière. Ces éléments sont en principe constitués d'un réseau de diffraction régulier (pour la déflexion) combiné avec une lentille holographique (pour la focalisation). Indépendamment de la configuration holographique particulière, donnant toutefois une image stigmatique, le foyer formé par la lentille holographique décrit en général un arc de cercle centré sur le point d'impact du faisceau de lecture sur l'hologramme et situé dans un plan perpendiculaire à l'axe de rotation de cet élément holographique lors de la rotation de celui-ci. Le diamètre et l'homogénéité de la tache focale dans un plan tangent au cercle susmentionné dépendent essentiellement de la profondeur de champ du faisceau 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 λ 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). Regardless of the particular holographic configuration, however giving a stigmatic image, the focal point formed by the holographic lens generally describes an arc of a circle centered on the point of impact of the reading beam on the hologram and situated in a plane perpendicular to the axis of rotation of this holographic element during the rotation thereof. The diameter and the homogeneity of the focal spot in a plane tangent to the aforementioned circle depend essentially on the depth of field of the beam coming from the holographic element. For a Gaussian beam from a laser, the only parameters describing the depth of field are the wavelength λ and the size of the beam w o .
Toutefois, l'utilisation d'un hologramme pour le balayage et la focalisation simultanément et avec un minimum de composants optiques supplémentaires, se heurte aux restrictions imposées par l'enregistrement et la reconstruction holographiques sans aberrations d'image ainsi qu'à la courbure géométrique du plan image inhérente au balayage par rotation d'un réseau régulier, qu'on rencontre d'ailleurs aussi dans le cas de la déflexion par miroirs polygonaux. La demande de brevet international WO 82/02955 décrit un dispositif de déflexion d'un faisceau de lumière pour l'écriture électrophotographique sous forme matricielle d'un document, comportant deux lentilles cylindriques ou un miroir cylindrique et une lentille cylindrique, et un support en forme de disque portant une structure holographique. Ce dispositif ne prévoit aucune correction de la courbure géométrique à laquelle est soumise la ligne décrite par la tache focale.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 recording and reconstruction without image aberrations as well as the geometric curvature. 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 mirrors. International patent application WO 82/02955 describes a device for deflecting a light beam for the electrophotographic writing in a matrix form of a document, comprising two cylindrical lenses or a cylindrical mirror and a cylindrical lens, and a support in disc shape with a holographic structure. This device does not provide for any correction of the geometric curvature to which the line described by the focal spot is subjected.
Le brevet US No. 4,274,101 décrit un dispositif analogue dans lequel la correction de courbure est assurée par un vibrateur piézoélectrique bimorphe.US Patent No. 4,274,101 describes a similar device in which the curvature correction is ensured by a bimorph piezoelectric vibrator.
La présente invention a pour but de pallier les inconvénients des systèmes connus, en proposant un dispositif simple, de réalisation économique et très efficace.The present invention aims to overcome the drawbacks of known systems, by providing a simple device, economical and very effective.
Dans ce but, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que l'on effectue la correction de courbure géométrique en interposant sur le faisceau d'éclairage de la structure holographique une lentille oscillante, travaillant à la fréquence de résonance du système.For this purpose, the method according to the invention is characterized in that the geometric curvature correction is carried out by interposing on the lighting beam of the holographic structure an oscillating lens, working at the resonant frequency of the system.
Selon un mode de mise en oeuvre particulièrement avantageux, on engendre les oscillations de la lentille à l'aide d'un dispositif mécanique.According to a particularly advantageous embodiment, the lens oscillations are generated using a mechanical device.
Selon un autre mode de mise en oeuvre, on engendre les oscillations de la lentille à l'aide d'un transducteur électromécanique.According to another embodiment, the oscillations of the lens are generated using an electromechanical transducer.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré, on engendre les oscillations de la lentille oscillante à l'aide d'un transducteur piézo-électrique homogène.According to a preferred embodiment, the oscillations of the oscillating lens are generated using a homogeneous piezoelectric transducer.
Le dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé est caractérisé en ce que la lentille oscillante est montée sur un transducteur piézoélectrique homogène.The device for implementing this method is characterized in that the oscillating lens is mounted on a homogeneous piezoelectric transducer.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, la lentille oscillante est montée sur un dispositif mécanique.According to a particularly advantageous embodiment, the lens oscillating is mounted on a mechanical device.
Selon un autre mode de réalisation, la lentille oscillante est montée sur un transducteur électromécanique.According to another embodiment, the oscillating lens is mounted on an electromechanical transducer.
Selon un mode de réalisation préféré, la lentille oscillante est montée sur un transducteur piézo-électrique homogène.According to a preferred embodiment, the oscillating lens is mounted on a homogeneous piezoelectric transducer.
Le support de la structure holographique comporte de préférence une pyramide polygonale dont chacune des facettes porte un hologramme. Cette construction est particulièrement simple, précise et relativement économique.The support of the holographic structure preferably comprises a polygonal pyramid, each of the facets of which carries a hologram. This construction is particularly simple, precise and relatively economical.
La présente invention sera mieux comprise en référence à la description d'un exemple de réalisation et du dessin annexé dans lequel :The present invention will be better understood with reference to the description of an exemplary embodiment and the attached drawing in which:
La figure l est une vue en perspective représentant schématiquement un montage expérimental illustrant le procédé selon l'invention,FIG. 1 is a perspective view schematically representing an experimental arrangement illustrating the method according to the invention,
Les figures 2 et 3 illustrent respectivement le principe d'enregistrement et de reproduction d'une lentille holographique,FIGS. 2 and 3 respectively illustrate the principle of recording and reproducing a holographic lens,
La figure 4 représente un support pyramidal pour les structures holographiques, utilisable pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention,FIG. 4 represents a pyramid support for holographic structures, usable for implementing the method according to the invention,
La figure 5 est une vue schématique illustrant le défaut de courbure géométrique de l'image dans les systèmes traditionnels,FIG. 5 is a schematic view illustrating the defect in the geometric curvature of the image in traditional systems,
La figure 6 illustre un troisième mode de correction de ce défaut par l'utilisation d'une lentille oscillante,FIG. 6 illustrates a third mode of correction of this defect by the use of an oscillating lens,
La figure 7 représente la défocalisation pour un angle de déflexion,FIG. 7 represents the defocusing for a deflection angle,
La figure 8 représente la valeur de la défocalisation en fonction de l'angle de déflexion, etFIG. 8 represents the value of the defocus as a function of the deflection angle, and
La figure 9 représente le mouvement de la lentille oscillante. Le montage expérimental représenté par la fig. 1 comporte une pyramide polygonale 1 fixée à l'extrémité d'un axe 2 entraîné en rotation par un moteur 3. Cette pyramide 1 a six facettes, sert de support a six structures holographiques identiques, appelées par la suite hologrammes 4, qui produisent à tour de rôle six lignes de balayage consécutives projetées sur le récepteur 12. Un générateur de lumière cohérente 5 engendre un faisceau 6 mis en forme par un système optique approprié 7 produisant un faisceau collimaté 8 qui éclaire les hologrammes 4. Le faisceau reconstruit par les hologrammes 4 est successivement réfléchi par les miroirs de renvoi 9 et 10 et forme une tache focale qui balaye le récepteur 12 lé long d'une ligne droite 11 lors de la rotation des hologrammes. Les hologrammes 4 sont disposés sur les faces de la pyramide polygonale 1, inclinées à 45 degrés par rapport à l'axe de rotation de cette pyramide. Cette pyramide pourrait également être remplacée par un cône dont le demi-angle au centre serait égal à 45 degrés. Toutefois, sur le plan pratique, la pyramide à facettes est de construction plus facile et moins coûteuse que le cône. Les hologrammes 4 sont illuminés par le faisceau collimaté 8 dont l'incidence est parallèle à l'axe de la pyramide et dont les directions d'incidence et de reconstruction sont symétriques par rapport à la surface holographique. Cette configuration donne lieu à une reconstruction exempte d'astigmatisme, qui est l'aberration la plus importante dans le cas des lentilles holographiques, sur un disque en rotation.Figure 9 shows the movement of the oscillating lens. The experimental setup shown in fig. 1 comprises a polygonal pyramid 1 fixed to the end of an axis 2 driven in rotation by a motor 3. This pyramid 1 has six facets, serves to support six identical holographic structures, hereinafter called holograms 4, which produce at in turn six consecutive scanning lines projected on the receiver 12. A coherent light generator 5 generates a beam 6 shaped by an appropriate optical system 7 producing a collimated beam 8 which illuminates the holograms 4. The beam reconstructed by the holograms 4 is successively reflected by the return mirrors 9 and 10 and forms a focal spot which scans the receiver 12 along a straight line 11 during the rotation of the holograms. 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. In practical terms, however, the faceted pyramid is easier and cheaper to build than the cone. The holograms 4 are illuminated by the collimated beam 8 whose incidence is parallel to the axis of the pyramid and whose directions of incidence and reconstruction are symmetrical with respect to the holographic surface. This configuration gives rise to a reconstruction free from astigmatism, which is the most important aberration in the case of holographic lenses, on a rotating disc.
La fig. 2 montre un hologramme 20 qui est l'enregistrement de la figure d'interférence entre un faisceau objet 21 et un faisceau de référence 22. La fig. 3 montre le faisceau 23 restitué par l'hologramme 20 lorsqu'il est éclairé par le faisceau de référence 22.Fig. 2 shows a hologram 20 which is the recording of the interference pattern between an object beam 21 and a reference beam 22. FIG. 3 shows the beam 23 restored by the hologram 20 when it is illuminated by the reference beam 22.
La fig. 4 illustre la reconstruction de la tache focale à partir d'un hologramme 4, enregistré sur une facette de la pyramide polygonale 1. L'éclairage des hologrammes s'effectue selon une direction parallèle à l'axe de rotation de la pyramide, ce qui donne lieu, comme mentionné précédemment, à une reconstruction sans astigmatisme, schématiquement représentée par le faisceau 13 formant une image 11 sur l'écran. Etant donné que l'angle que forment les facettes par rapport à l'axe de rotation de la pyramide est de 45 degrés, le balayage s'effectue de manière linéaire et la tache focale il décrit un arc de cercle.Fig. 4 illustrates the reconstruction of the focal spot from a hologram 4, recorded on a facet of the polygonal pyramid 1. The holograms are lit in a direction parallel to the axis of rotation of the pyramid, which gives rise, as mentioned above, to a reconstruction without astigmatism, 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 done linearly and the focal spot describes an arc.
La fig. 5 illustre schématiquement un dispositif de reproduction électrophotographique particulièrement compact, comportant un minimum de composants optiques. Il est évident que plus la distance d de l'hologramme 4 porté par une des facettes de la pyramide polygonale 1 au foyer F est grande, plus l'image il en forme d'arc de cercle est assimilable à sa projection sur l'écran 12. Lorsqu'on tend vers un système de plus en plus compact, l'approximation devient de plus en plus difficile et il convient alors d'effectuer une correction de la courbure géométrique. Cette correction fait l'objet de la réalisation illustrée par la figure suivante.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 from the hologram 4 carried by one of the facets of the polygonal pyramid 1 to the focal point F, the more the image there in the form of an arc of a circle is comparable to its projection on the screen. 12. When we tend 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 correction is the object of the embodiment illustrated by the following figure.
Dans l'exemple illustré par la fig. 6, 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 représentés), électromécanique ou piézo-électrique homogène 17, par exemple tubulaire (non représenté). Cette lentille est agencée pour effectuer un mouvement sinusoïdal le long de l'axe optique du faisceau d'éclairage 8 et modifie ainsi très légèrement la divergence du faisceau incident sur l'hologramme 4, de façon à maintenir la tache focale sur une ligne droite localisée exactement sur la surface plane de l'écran 12.In the example illustrated in FIG. 6, the geometric curvature of the image is corrected by an oscillating lens 16 mounted on a mechanical transducer comprising for example a homogeneous cam or eccentric (not shown), electromechanical or piezoelectric 17, for example tubular (not shown). This lens is arranged to perform a sinusoidal movement along the optical axis of the lighting 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 localized straight line. exactly on the flat surface of the screen 12.
Cette réalisation permet de concevoir une unité de déflexion compacte et de faible volume comportant la source de lumière cohérente, l'optique de mise en forme 17 du faisceau 8, la lentille oscillante 16 et son support 17 et la pyramide polygonale 1 dont les facettes portent les hologrammes 4.This embodiment makes it possible to design a compact, low-volume deflection unit comprising the coherent light source, the beam shaping optics 17, the oscillating lens 16 and its support 17 and the polygonal pyramid 1 whose facets bear holograms 4.
Le système à lentille vibrante sert à la compensation de la courbure géométrique résultant du balayage avec un déflecteur holographique focalisant. La grandeur de cette courbure dépend de la distance séparant l'élément holographique et le plan de réception. Pour un montage d'un déflecteur compact, cette distance est obligatoirement faible et, par conséquant, la courbure géométrique importante. Il est donc indispensable de corriger la courbure géométrique dans un système de déflexion holographique focalisant compact à haute résolution.The vibrating lens system is used to compensate for the geometric curvature resulting from scanning with a focusing holographic deflector. The size of this curvature depends on the distance between the holographic element and the reception plane. For mounting a compact deflector, this distance is necessarily small and, consequently, the large geometric curvature. It is therefore essential to correct the geometric curvature in a compact high-resolution focusing holographic deflection system.
Le système à lentille vibrante présente la caractéristique que la lentille effectue un mouvement sinusoïdal généré par exemple par un système mécanique, électromécanique ou piézo-électrique oscillant à la fréquence de résonance mécanique du système. Ce procédé a l'avantage de fournir une amplitude mécanique importante pour une puissance d'excitation faible (facteur de multiplication dû au facteur de qualité du système mécanique résonant). De plus, le mouvement mécanique à la résonance a un comportement bien déterminé, et l'amplitude de vibration est importante par rapport à la bande passante du système mécanique.The vibrating lens system has the characteristic that the lens performs a sinusoidal movement generated for example by a mechanical, electromechanical or piezoelectric system oscillating at the mechanical resonance frequency of the system. This process has the advantage of providing a large mechanical amplitude for a low excitation power (multiplication factor due to the quality factor of the resonant mechanical system). In addition, the mechanical movement at resonance has a well-defined behavior, and the amplitude of vibration is large compared to the bandwidth of the mechanical system.
La défocalisation due à la courbure géométrique vaut pour la réalisation de la figure 7The defocusing due to the geometric curvature applies to the embodiment of Figure 7
z = d1(1/cosΨ-1) , où z représente la défocalisation, d1 la distance de l'élément holographique au plan de réception et Ψ l'angle de déflexion-.z = d 1 (1 / cosΨ-1), where z represents the defocusing, d 1 the distance from the holographic element to the reception plane and Ψ the deflection angle-.
Pour des angles ψ < 25º, ceci peut être considéré comme équivalent àFor angles ψ <25º, this can be considered equivalent to
z ≈ d1 ψ 2/2z ≈ d 1 ψ 2/2
Si on imprime â la lentille vibrante un mouvement sinusoïdal, on peut exprimer la variation de distance focale ainsi produite parIf the vibrating lens is imparted a sinusoidal movement, the variation in focal distance thus produced can be expressed
p = A(1-cosα )p = A (1-cosα)
Pour les petits angies p ≈ A α 2/2For small angies p ≈ A α 2/2
II est alors possible de déterminer l'amplitude A à imprimer à la lentille vibrante pour corriger de façon optimale la défocalisation due â la courbure géométrique, un peut faire cette optiraalisation avec les formules exactes de façon numérique selon l'exemple typique cidessous. La fréquence de vibration de la lentille correctrice est égale a la fréquence de lignes du système de balayage. L'angle de déflexion maximal du système de balayage, ainsi que son temps mort (temps durant lequel le faisceau de lecture passe d'une facette sur l'autre) détermine le domaine angulaire dans lequel il faut corriger la courbure.It is then possible to determine the amplitude A to be printed on the vibrating lens in order to optimally correct the defocusing due to the geometric curvature, one can do this optiraalisation with the exact formulas numerically according to the typical example below. The vibration frequency of the corrective lens is equal to the line frequency of the scanning system. The maximum deflection angle of the scanning system, as well as its dead time (time during which the reading beam passes from one facet to the other) determines the angular range in which it is necessary to correct the curvature.
La figure 8 montre la valeur de la défocalisation non corrigée et corrigée pour un système à 6 facettes, avec une distance d1 de 300 mm et un temps mort de 40%. La courbe A illustre la défocalisation en l'absence de correction en fonction de l'angle de déflexion. La courbe B illustre la défocalisation après correction.Figure 8 shows the value of the uncorrected and corrected defocus for a 6-facet system, with a distance d 1 of 300 mm and a dead time of 40%. Curve A illustrates the defocus in the absence of correction as a function of the deflection angle. Curve B illustrates the defocus after correction.
La figure 9 montre le mouvement de la lentille vibrante. La partie C représente le domaine où la correction est effectuée. La partie M représente le domaine du temps mort .Figure 9 shows the movement of the vibrating lens. Part C represents the area where the correction is made. Part M represents the domain of dead time.
Dans l'exemple cité ci-dessus, la correction aboutit à une erreur de focalisation inférieure â 0,4% sur tout le domaine utilisé, contre une erreur de 2,8% pour le système non corrigé. On voit aussi que la répartition de l'erreur résiduelle est beaucoup plus homogène que dans le cas non corrigé. En choisissant de façon adaptée la fréquence de résonance et l'amortissement, respectivement le facteur de qualité du système oscillant, un mécanisme très simple, soit mécanique, soit électromécanique, soit piézo-électrique (de - préférence homogène ou tubulaire) suffit pour faire fonctionner correctement ce système de lentille vibrante. In the example cited above, the correction results in a focusing error of less than 0.4% over the entire area used, against an error of 2.8% for the uncorrected system. We also see that the distribution of the residual error is much more homogeneous than in the uncorrected case. By appropriately choosing the resonant frequency and damping, respectively the quality factor of the oscillating system, a very simple mechanism, either mechanical, electromechanical, or piezoelectric (preferably - homogeneous or tubular) is sufficient to operate this vibrating lens system correctly.

Claims

Revendications claims
1. Procédé de déflexion d'un faisceau de lumière pour l'écriture électrophotographique sous forme matricielle d'un document et/ou pour la lecture opto-éiectronique séquentielle d'un document ou d'une image, dans lequel on éclaire au moins une structure holographique à l'aide d'un faisceau de lumière cohérente, cette structure holographique étant portée par un support entraîné en rotation autour de son axe, et cette rotation produisant un balayage linéaire d'un récepteur plan ou cylindrique par une tache focale reconstruite à partir de la structure holographique, dans lequel l'on effectue une correction de la courbure géométrique à laquelle est soumise la ligne décrite par la tache focale (11) lors de la rotation de la structure holographique (4), de façon à reproduire une ligne droite située exactement dans le plan tangent ou le plan du récepteur (12), caractérisé en ce que l'on effectue la correction de courbure géométrique en interposant sur le faisceau d'éclairage de la structure holographique une lent>ille oscillante (16), travaillant à la fréquence de résonance du système.1. A method of deflecting a light beam for the electrophotographic writing in matrix form of a document and / or for the sequential opto-electronic reading of a document or of an image, in which at least one is illuminated 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 plane or cylindrical receiver by a focal spot reconstructed at starting from the holographic structure, in which a correction is made of the geometric curvature to which the line described by the focal spot (11) is subjected during the rotation of the holographic structure (4), so as to reproduce a line straight line located exactly in the tangent plane or the plane of the receiver (12), characterized in that the geometric curvature correction is carried out by interposing on the beam lighting of the holographic structure a slow> oscillating island (16), working at the resonant frequency of the system.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on engendre les oscillations de la lentille oscillante (16) à l'aide d'un dispositif mécanique.2. Method according to claim 1, characterized in that one generates the oscillations of the oscillating lens (16) using a mechanical device.
3- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on engendre les oscillations de la lentille oscillante (16) à l'aide d'un transducteur électromécanique.3- Method according to claim 1, characterized in that one generates the oscillations of the oscillating lens (16) using an electromechanical transducer.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on engendre des oscillations de la lentille oscillante (16) à l'aide d'un transducteur piézo-électrique (17) homogène.4. Method according to claim 1, characterized in that one generates oscillations of the oscillating lens (16) using a homogeneous piezoelectric transducer (17).
5. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé de reproduction selon la revendication 1, comportant un support rotatif d'au moins une structure holographique travaillant en transmission, des organes d'entraînement pour entraîner ce support en rotation autour de son axe, une source de lumière cohérente pour engendrer un faisceau collimaté éclairant la structure holographique et un récepteur plan ou cylindri que sur lequel est reconstruite à partir de la structure holographique une tache focale décrivant une ligne droite, comportant au moins un organe de correction (14, 15, 16) de la courbure géométrique de la ligne décrite par la tache focale (11), caractérisé en ce que l'organe de correction de la courDure géométrique de la ligne décrite par la tache focale comporte une lentille oscillante (16) interposée sur le faisceau d'éclairage de la structure holographique, cette lentille travaillant à la fréquence de résonance du système.5. Device for implementing the reproduction method according to claim 1, comprising a rotary support of at least one holographic structure working in transmission, drive members for driving this support in rotation about its axis, a source of coherent light to generate a collimated beam illuminating the holographic structure and a plane or cylindrical receiver that on which is reconstructed from the holographic structure a focal spot describing a straight line, comprising at least one member for correcting (14, 15, 16) the geometric curvature of the line described by the focal spot (11), characterized in that the member for correcting the geometrical curvature of the line described by the focal spot comprises an oscillating lens (16) interposed on the lighting beam of the holographic structure, this lens working at the resonant frequency of the system.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lentille oscillante (16) est montée sur un dispositif mécanique.6. Device according to claim 5, characterized in that the oscillating lens (16) is mounted on a mechanical device.
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la lentille oscillante (16) est montée sur un transducteur electromécanique.7. Device according to claim 5, characterized in that the oscillating lens (16) is mounted on an electromechanical transducer.
8. Dispositif selon ia revendication 5, caractérisé en ce que la lentille oscillante (16) est montée sur un transducteur piézo-électrique (17) homogène.8. Device according to ia claim 5, characterized in that the oscillating lens (16) is mounted on a homogeneous piezoelectric transducer (17).
9. Dispositif selon ia revendication 5, caractérisé en ce que le support de la structure holographique (4) comporte une pyramide polygonale (1) dont cnacune des facettes porte un hologramme. 9. Device according to ia claim 5, characterized in that the support of the holographic structure (4) comprises a polygonal pyramid (1) of which each of the facets carries a hologram.
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