FR2643472A1 - System for laser projection and generation in writing and graphics - Google Patents

Abstract

The invention relates to a device making it possible to project graphical figures by moving a laser beam in X and in Y with equivalent access times to have a resultant definition at least equal to 1024 elementary vectors in 20 ms. The device consists of the laser LA associated with the acoustooptic modulator MO; the beam is deflected about two axes of rotation by the electromagnetic deflector DE whose design allows deflections of equal pass band, F = 6000 Hz. The whole, LA, MO, DE, EC, ED is contained in a mechanical casing (L = 500 mm; l = 150 mm; h = 120 mm) and is autonomous; it may be driven by external signals according to the applications. The device according to the invention is in particular intended for the following markets: projecting logos and advertising messages, dimensional inspection by superposition, tracing and plotting curves and trajectories, projection of objects seen in a reduced angular field.

Description

La presente invention concerne la réalisation de graphismes en déplaçant un faisceau laser en X et,en Y et en modulant son intensite lumineuse. The present invention relates to the production of graphics by moving a laser beam in X and, in Y and by modulating its light intensity.

Les motifs sont générés en-lB24 et 2048 vecteurs ou points effectues en 2 ms. The patterns are generated in-lB24 and 2048 vectors or points made in 2 ms.

Les marches concernes sont ceux -du spectacle, de la publicité , de l'industrie et la visualisation de données en fonction du temps. The markets concerned are those of entertainment, advertising, industry and visualization of data as a function of time.

Le produit réalisé a partir de cette invention est utilisé dans le spectacle et la publicité pour projeter des motifs en graphisme et en écriture, dans des champs angulaires pouvant atteindre 20 , ce qui correspond a un format image maximal de 3m*3m a une distance de projection de tm.  The product made from this invention is used in entertainment and advertising to project patterns in graphics and writing, in angular fields up to 20, which corresponds to a maximum image format of 3m * 3m at a distance of projection of tm.

Dans l'industrie les applications sont des projections de graphiques en X et en Y très résolues quand elles sont vues dans des champs angulaires réduits. In industry, applications are projections of X and Y graphics that are very resolved when viewed in reduced angular fields.

Dans le contexte de la visualisation (figure 3) de données évoluant en fonction du tempsl'utilisation du procédé évite l'emploi de feuilles d'enregistrement et de plumes qu'on doit habituellement fournir. C'est le cas des tables traçantes,des enregistreurs ultra-violets a papier photo-sensiblesdes cartométres graphiques,etc..  In the context of the visualization (figure 3) of data evolving as a function of time, the use of the method avoids the use of recording sheets and pens which one usually has to provide. This is the case for plotters, ultra-violet photo-sensitive paper recorders, graphic cartometers, etc.

Le procédé permet de visualiser l > évolution d'un signal électrique par simple projection sur un écran ou un sup port,du moment qu il nest pas absorbant. Les avantages par rapport a une table traçante est ltaugmentation de la bande passante et par rapport au > : systèmes a écrans conventionnels (cathodique et sensibilisation par rayons ultra-violets) est principalement l'observation d'une fonction par plusieurs observateurs simultanement.The method makes it possible to visualize the evolution of an electrical signal by simple projection on a screen or a support, as long as it is not absorbent. The advantages compared to a plotter is the increase in bandwidth and compared to>: conventional screen systems (cathodic and sensitization by ultraviolet rays) is mainly the observation of a function by several observers simultaneously.

Les graphismes ainsi obtenus ,écriture ou motif sont animes et des effets spéciaux sur la luminosité sont obtenus en agissant sur la modulation du fais-eau laser,. The graphics thus obtained, writing or pattern are animated and special effects on the brightness are obtained by acting on the modulation of the laser beam,.

Le nombre de graphiques projeté est de deux par bloc de déflexion , DE
Le but de la présente invention est de réaliser des images calligraphiques en vidéo avec des résolutions spatiale et temporelle restituant au motif projeté une une bonne vraissemblance en imagerie. Le résultat obtenu est un motif élémentaire défini par 2048 vecteurs en un temps de 20 ms.The number of graphs projected is two per deflection block, DE
The purpose of the present invention is to produce calligraphic images on video with spatial and temporal resolutions restoring to the projected pattern a good likelihood in imagery. The result obtained is an elementary pattern defined by 2048 vectors in a time of 20 ms.

Les projections de motifs par balayage d'un faisceau laser réalisées actuellement restent onéreuses quand on utilise des techniques conventionnelles, cas des diflec- teurs acousto-optiques et des déflecteurs lecto-mecani- ques å miroir tournant multi-facettes.  The projection of patterns by scanning a laser beam currently carried out remains expensive when conventional techniques are used, in the case of acousto-optical diflectors and lecto-mechanical deflectors with a multi-faceted rotating mirror.

Si on utilise des techniques-de technologie plus simple, exemple des scanners asservis en rotation les temps d'acces sont trop importants et limitent la définition des modèles projetés. If simpler technology-techniques are used, for example scanners controlled in rotation, the access times are too long and limit the definition of the projected models.

Les systèmes conventionnels utilisant des galvanomètres dits crayons ont l'inconvénient de devoir introduire une optique de renvoi (prisme) ou de conjugaison (lentille / miroir) et necessitent un miroir galvanométrique (Y) sur le second axe de rotation de dimensions plus importantes que le miroir galvanomètrique (X) si on n'introduit pas d'optique. Cela entraine une bande passante insuffisante sur le second axe de rotation , donc du graphisme limité temporellement. Conventional systems using galvanometers known as pencils have the drawback of having to introduce a deflection (prism) or conjugation (lens / mirror) optic and require a galvanometric mirror (Y) on the second axis of rotation of dimensions larger than the galvanometric mirror (X) if no optics are introduced. This results in insufficient bandwidth on the second axis of rotation, therefore graphics limited in time.

L'objet de la présente invention est de réaliser une dé- flexion dFun faisceau laser en X et en Y avec des bardes passantes élevées et identiques sans aucun artifice optique dans un faible encombrement mécanique (figure 1 ).The object of the present invention is to produce a deflection of a laser beam in X and in Y with high and identical passing bards without any optical device in a small mechanical space requirement (FIG. 1).

La réalisation nécessite une disposition des galvanomb- tres "crayons" adéquate et des amplitudes de magnétisme optimisees.F'our ne pas modifier l'inertie résultante des galvanometres haute fréquence, la valeur de la distance géométrique entre les deu centres des miroirs , X et Y, de chaque couple n'e:-:céne pas 3.5 mm(figure 4 ).The realization requires an adequate arrangement of the galvanon “pencils” and optimized amplitudes of magnetism. To avoid modifying the inertia resulting from high frequency galvanometers, the value of the geometric distance between the two centers of the mirrors, X and Y, of each pair is: -: not 3.5 mm (figure 4).

Les pièces polaires 60 et 61 sont positionnées au niveau des deu:: piles nord et sud de deux aimants ou commerce ou dun seul aimant si celui-ci est de la forme dsun U. Afin de diminuer lFencombrement mécanique important de ces aimants permanents en ticonam du commerce,le système peut entre adapté avec des aimants en samarium/ cobalt dans des conditions de montage adéquates . Les pièces polaires 6ED et 615 sont alors positionnées vis a vis de deux couples d'aimants en samarium / cobalt de polarité nora et sud chaque couple étant formé de deux fois quatre aimants ( figure 5 ).The pole pieces 60 and 61 are positioned at the level of the two :: north and south batteries of two magnets or trade or of a single magnet if the latter is of the shape of a U. In order to reduce the significant mechanical size of these permanent magnets in ticonam commercially, the system can be adapted with samarium / cobalt magnets under suitable mounting conditions. The pole pieces 6ED and 615 are then positioned with respect to two pairs of samarium / cobalt magnets of nora and south polarity, each pair being formed of twice four magnets (FIG. 5).

Une caractéristique du système est la disposition mecanique des entrefers magnétiques et leur définition géo métrique.  A feature of the system is the mechanical arrangement of the magnetic air gaps and their geometrical definition.

Une autre caractéristique est que le système n'utilise aucun système optique,lentille ou miroir de conjugaison ou miroir et prisme pour couder le faisceau laser. Another feature is that the system does not use any optical system, lens or conjugation mirror or mirror and prism to bend the laser beam.

Une autre caractéristique est que le système est double c'est a dire qu'il peut générer deux motifs de graphisme indépendants et simultanés dans un faible encombrement mécanique ceci de part la disposition des quatre galvanometres dans leur volume. Another characteristic is that the system is double, that is to say that it can generate two independent and simultaneous graphics patterns in a small mechanical space, this due to the arrangement of the four galvanometers in their volume.

Une autre caractéristique est que ce système peut Ptre
utilisé pour générer une seule image en graphisme å une
distance de projection fixe ; l'image résultante est
alors définie par deux fois 2048 vecteurs en l'espace
20 ms.Another feature is that this system can be
used to generate a single graphic image at a
fixed projection distance; the resulting image is
then defined by twice 2048 vectors in space
20 ms.

Une autre caractéristique est l'impltntation mécanique
de ltensembl-,LA,MO,DE( figurel).Les modules sont fixais
sur une règle R tels que:
-MO est réglable en hauteur et en rotation par
l'association des deux équerres El et E2.Another characteristic is the mechanical impltntntation
de ltensembl-, LA, MO, DE (figurel) .The modules are fixed
on an R rule such as:
-MO is adjustable in height and rotation by
the association of the two brackets El and E2.

-DE est réglable en hauteur en faisant translater
les pièces mécaniques E3 et E4 l'une sur l'autre , le
blocage étant obtenu par le serrage des deux vis posi
tionnées de chaque coté du bloc dans deux trous
oblongs B.-DE is adjustable in height by translating
mechanical parts E3 and E4 on top of each other, the
locking being obtained by tightening the two screws posi
on each side of the block in two holes
oblong B.

-DE est ajusté en rotation et latéralement par la
fixation de la cEle E4 sur la règle R, par une vis po
Bitionnée dans le trou oblong situé en A.-DE is adjusted in rotation and laterally by the
fixing of the E4 cable on the R rule, by a screw
Bititioned in the oblong hole located at A.

Une autre caractéristique est que le système peut Autre
couplé a un calculateur ( compatible ,PC,type XT ou AT)
pour générer avec des mémoires statiques ou dynamiques
des motifs d'écriture ou de graphisme.Another feature is that the system can Other
coupled to a computer (compatible, PC, XT or AT type)
to generate with static or dynamic memories
patterns of writing or graphics.

D'autres caractéristiques du système selon l'invention apparaitront dans la description d'exemples de rbalisa- tion dans lesquels:
-la figure 1 représente un exemple de réalisation en écriture ou en graphisme.Other characteristics of the system according to the invention will appear in the description of exemplary embodiments in which:
FIG. 1 represents an exemplary embodiment in writing or in graphics.

-la figure 2 représente un exemple de réalisation de quatre motifs indépendants et simultanés. FIG. 2 represents an exemplary embodiment of four independent and simultaneous patterns.

-la figure 3 représente une réalisation concernant les visualisations d'une fonction du temps , f(t) et la visualisation d'une trajectoire définie par deux fonctions du temps X(t),Y(t),c'est l'exemple d'un cartomètre
-la figure 4 représente l'implantation des quatre galvanomètres sur leurs supports mécanique,le magnétisme étant assuré par deux aimants permanents séparés ou monobloc en forme de U
-la figure 5 représente l'implantation micanique des quatre galvanomètres sur. leur supports mécaniques dans le cas où le agnetisme est fourni par des aimants en samarium-cobalt,donc pour un encombrement réduit. FIG. 3 represents an embodiment concerning the visualizations of a function of time, f (t) and the visualization of a trajectory defined by two functions of time X (t), Y (t), this is the example a cartometer
FIG. 4 represents the installation of the four galvanometers on their mechanical supports, the magnetism being ensured by two separate permanent magnets or monobloc in the shape of U
FIG. 5 represents the micanic layout of the four galvanometers on. their mechanical supports in the case where the agnetism is provided by magnets in samarium-cobalt, therefore for a reduced bulk.

Le système de génération de graphisme et d'écriture par déplacement en X et en Y d'un faisceau laser est caractérisé par le fait qu'il comporte un ou deux couples de galvanomètres haute fréquence en association directe,c'est dire sans aucun autre élément optique. The system for generating graphics and writing by X and Y displacement of a laser beam is characterized by the fact that it comprises one or two pairs of high frequency galvanometers in direct association, that is to say without any other optical element.

Le système fonctionne avec des modulateurs acousto optique,M0 dans le cas de motifs où des interruptions de faisceau laser sont nécessaires et sans modulateurs acousto-optiqueM0 dans le cas de motifs non interrompus.The system works with acousto-optical modulators, M0 in the case of patterns where laser beam interruptions are necessary and without acousto-optical modulators M0 in the case of uninterrupted patterns.

L'orientation des axes des galvanomètres est de 60, respectivement par rapport aux plans verticaux et horizontaux pour chaque couple. The orientation of the axes of the galvanometers is 60, respectively with respect to the vertical and horizontal planes for each couple.

Le diamètre du faisceau-incident b l'entrée de chaque couple est tangent a l'axe du second galvanomètre. The diameter of the incident beam at the input of each pair is tangent to the axis of the second galvanometer.

La disposition mécanique des entrefers magnétiques permet d'obtenir des distances géométriques inférieu- res a 3.Smm entre les deux miroirs des galvanomètres GX et GY. The mechanical arrangement of the magnetic air gaps allows geometrical distances of less than 3.Smm to be obtained between the two mirrors of the GX and GY galvanometers.

Le Systeme est caractérisé par le fait que son fonctionnement est le résultat de l'association PC,EDSEC d'une part et LSMO,DE d'autre part ,système réalisant de l'écriture ou du graphisme par quantité de deux et quatre motifs quand LA,MO est remplaçé par une double et une quadruple source SL,MD.  The System is characterized by the fact that its operation is the result of the association PC, EDSEC on the one hand and LSMO, DE on the other hand, system carrying out writing or graphics by quantity of two and four patterns when LA, MO is replaced by a double and a quadruple source SL, MD.

Le fonctionnement des modules -BL,MO,DE d'une part et
EF,EC d'autre part ,permet de visualiser en projection des signaux électriques ou des trajectoires en X et en
Y (figure 3
Le fonctionnement de EC permet d'ajuster les réponses des galvanomètres en amplitude et en phase.The operation of the modules -BL, MO, DE on the one hand and
EF, EC on the other hand, makes it possible to view electrical signals or trajectories in X and in projection
Y (figure 3
The operation of EC makes it possible to adjust the responses of the galvanometers in amplitude and in phase.

L'association d'un calculateur avec MI,EC permet de générer des images statiques ou dynamiques..  The association of a computer with MI, EC makes it possible to generate static or dynamic images.

Claims (8)

REVENDICATIONS 1) Le système de génération de graphisme et d'écriture par déplacement en X et en Y d'un faisceau laser est ca ractérisé par le fait qu'il comporte un ou deux couples de galvanomètres haute fréquence en association directe, c'est a dire sans aucun autre élément optique. 1) The system for generating graphics and writing by X and Y displacement of a laser beam is characterized by the fact that it comprises one or two pairs of high frequency galvanometers in direct association, it is a say without any other optical element. 2) Système selon la revendication i qui est caractérisé par le fait qu'il fonctionne avec des modulateurs acousto-optique , MO dans le cas de motifs où des interruptions de faisceau laser sont nécessaires et sans modulateurs acousto-optiques , MC dans le cas de motifs non interrompus 2) System according to claim i which is characterized by the fact that it operates with acousto-optical modulators, MO in the case of patterns where laser beam interruptions are necessary and without acousto-optical modulators, MC in the case of uninterrupted patterns 3) Système selon la revendication 1 qui mentionne que l'orientation des a > 'es des galvanomètres est de 6 , res pectivement par rapport aux plans verticaux et horizon- taux pour chaque couple.  3) System according to claim 1 which mentions that the orientation of the a> 'es of the galvanometers is 6, respectively with respect to the vertical and horizontal planes for each pair. 4) Système selon la revendication 1 qui stipule que le diamètre du faisceau incident a l'entrée de chaque couple est tangent a l'axe ou second galvanomètre. 4) System according to claim 1 which stipulates that the diameter of the incident beam at the entry of each pair is tangent to the axis or second galvanometer. 5)Système selon la revendication i qui de la disposition mécanique des entrefers magnétiques permet d'obtenir des distances gécmétrique-=- inférieures b 3.5 mm entre les des miroirs des galvanomètres EX et C.  5) System according to claim i which of the mechanical arrangement of the magnetic gaps allows to obtain geometrical distances - = - less b 3.5 mm between the mirrors of galvanometers EX and C. 6) Système selon la revendication 1 qui est caractérise par le fait que son fonctionnement est le résultat de l'association Pt, ED, EC d'une part et LA, MD, DE d'autre part ,système réalisant de l'écriture ou du graphisme par quantité de deux et quatre motifs quand LA, MO est remplace par une double et une quadruple source SL,MC.  6) System according to claim 1 which is characterized in that its operation is the result of the association Pt, ED, EC on the one hand and LA, MD, DE on the other hand, system performing writing or graphics in quantity of two and four patterns when LA, MO is replaced by a double and a quadruple source SL, MC. 7) Système selon le revendication 1 qui par le fonctionnement des modules SL, MO, DE d'une part et EF,EC d'autre part permet de visualiser en projection des signaux élec- triques ou des traJectoires en X et en Y (figure .)  7) System according to claim 1 which by the operation of the modules SL, MO, DE on the one hand and EF, EC on the other hand makes it possible to visualize in projection of the electrical signals or trajectories in X and in Y (figure .) 6) Système selon la revendication 1 qui par le fonctionnement de EC permet d'ajuster les réponses des galvanomb- tres en amplitude et en phase. 6) System according to claim 1 which by the operation of EC makes it possible to adjust the responses of the galvanombeters in amplitude and in phase. 9)Système selon la revendication 1 qui par l'association d'un calculateur et MI, EC permet de générer des images statiques ou dynamiques.  9) System according to claim 1 which by the combination of a computer and MI, EC can generate static or dynamic images.