Brevet FR2041120A1 — publié le 19710129

i 2041120 L'invention se rapporte à un circuit de régulation de type électrooptique pour le réglage de l'inter.sitë du spot d'un explorateur à spot volant dans lequel un spot nettement focalisé sur l'écran d'un tube à rayons cathodiques et pouvant être dévié 5 dans au moins une direction est échantillonné par voie photoélectrique et en outre concentré par un objectif dans un plan image, et dans lequel la lumière réfléchie par un support d'inscription qui se trouve dans un champ de lecture délimité dans ledit plan, est- transformée par des moyens photoélectriques en 10 signaux d'image qui sont évalués pour l'identification des signaux lisibles visuellement du support d'inscription. De tels explorateurs à spot volant sont utilisés dans l'identification des signes pour transformer des chiffres ou lettres d'un support d'inscription, par exemple un document ou 15 une lettre, lisibles visuellement, en une forme exploitable par machine, et pour les appliquer en vue d'un traitement ultérieur à une installation de traitement des données. Pour de tels explorateurs à spot volant, il est connu par exemple par le brevet allemand 1 243 902 d'explorer le champ 20 de lecture du support d'inscription qui contient l'information à transmettre, au moyen d'un rayon cathodique nettement focalisé, dévié dans deux dimensions, et de transformer la lumière réfléchie par le champ de lecture en signaux électriques par un élément photosensible, par exemple un multiplicateur d'électrons secon-25 daires (SEV). Dans ce cas l'amplitude du signal électrique d'image dépend du noircissement variable du champ de lecture, et une succession définie de variations d'amplitude est chaque fois caractéristique d'un signe déterminé qui peut donc être déduit' de ces changements d'amplitude. 3q Ce procédé d'exploration par spot volant du champ de lecture d'un support d'inscription a l'inconvénient qu'en plus des variations d'amplitude non désirées des signaux d'image, qui sont dues au pouvoir réflecteur variable des différents supports d'inscription, il apparaît en plus une modulation du signal 35 d'image dans l'exploration d'un porteur d'inscription individuel. Elle est due -pour s'exprimer de façon simplifiée- à la sensibilité variable du tube photomultiplicateur explorant le champ de lecture aux divers angles d'incidence de la lumière. Pour compenser une modulation d'amplitude du signal 40 d'image de ce genre, on pourrait employer une disposition connue 70 11222 2 2041120 par le brevet allemand 1 237 813, comportant deux tubes photomul-tiplicateurs, dont l'un reçoit la lumière réfléchie du point d'image dans 3e champ de lecture, et l'autre celle du spot sur l'écran du tube à rayons cathodiques. Par une boucle ramenée en 5 contre-réaction sur l'alimentation en courant des tubes à rayons cathodiques, la sensibilité du convertisseur photoélectrique est réglée de façon à compenser les perturbations du signal d'image qui proviennent de la déviation horizontale et verticale du rayon cathodique, et qui se situent dans la gamme basse fréquence 10 ou moyenne fréquence. C'est seulement ensuite que les deux signaux sont amenés à un amplificateur sommateur dans le.quel la gamme de fréquence contenant la composante de bruit du luminogène provenant du signal d'un élément photoélectrique, rapportée à la fréquence du bruit du luminogène, est superposée en opposition de phase au 15 signal provenant de l'autre élément photoélectrique. Cette compensation des perturbations à basse fréquence et à moyenne fréquence est très coûteuse, car dans la boucle de contre-réaction il faut redresser les composantes parasites, séparées selon leur gamme de fréquence, au moyen de deux détecteurs qui contiennent 20 des composants résistants et capacitifs et dont la constante de temps est établie de façon telle que les détecteurs sont insensibles vis-à-vis des variations d'amplitude à fréquence plus élevée. Les signaux redressés sont encore amplifiés et appliqués en signaux de commande à l'alimentation du tube pnotomultipli-25 c-ateur. D'autre part on connaît par le brevet britannique 8S7 904 un explorateur à spot volant dans lequel un support d'inscription déplacé uniformément dans le champ de lecture est exploré-par un rayon cathodique qui est dévié dans une direction 30 perpendiculaire à la direction de déplacement du support d'inscription. La lumière réfléchie par le champ de lecture est transformée par un premier élément photoélectrique en signaux d'image qui sont évalués pour 1'identification des signes. D'autre part il existe un deuxième élément photoélectrique qui évalue la lumière 35 émise par l'écran du tube à rayons cathodiques. Les signaux ainsi créés sont amplifiés et utilisés pour maintenir constante la densité de rayonnement du spot du tube a rayons cathodiques. Mais avec un dispositif de ce genre la modulation du signal' d'image qui provient de l'évaluation différente de la lumière réfléchie 40 pour divers angles d'incidence dans un tube photomultiplicateur, 70 11222 3 2041120 ne peut pas être éliminée» Elle se révèle cependant de beaucoup moins gênante dans le dispositif connu par le brevet britannique 887 90* parce que le rayon cathodique est dévié dans un seul1sens. Mais il faut tenir compte ici des difficultés particulières ren-5 contrées dans la synchronisation de la déviation du rayon cathodique avec le déplacement uniforme du support d'inscription. L'invention a pour objet de créer un explorateur à spot volant à tube à rayons cathodiques dans lequel la modulation du signal lumineux provenant des différents angles d'inci-10 dence de la lumière réfléchie est évitée de façon simple, tout en supprimant les inconvénients du dispositif connu. Ce problème est résolu selon l'invention grâce au fait que l*on place respectivement devant le champ de lecture et l'écran du tube à rayons cathodiques une paire de capteurs photo-15 électriques en même position par rapport au champ d'exploration, que les sorties des signaux de chaque paire de capteurs sont reliées entre elles, et que la sortie commune de la première paire de capteurs dirigés vers le champ de lecture est connectée à un circuit d'évaluation des signaux d'image et celle de la deuxième 20 paire de capteurs à un circuit de régulation dans lequel on déduit du signal de régulation sommé, par comparaison avec une tension de référence, un signal de commande de la densité de rayonnement du tube.à rayons cathodiques, de façon telle que la deuxième paire de capteurs émet un signal qui est amené aussi près que possible 25 du niveau de la tension dé référence. La solution selon l'invention part de la constatation du fait que la compensation des effets des différences de pouvoir réflecteur des divers supports d'inscription, c'est-à-dire l'amélioration du contraste rendue ainsi nécessaire et la suppression de la modulation du signal d'image 30 qui est due aux différences d'angle d'incidence de la lumière réfléchie, s'effectuent séparément de la façon la plus simple et la plus efficace. Dans ces conditions l'amélioration du contraste peut être effectuée, par exemple dans la conversion du signal d'image analogique en signal numérique, alors qu'il est prévu un 35 circuit de régulation propre pour supprimer la modulation. Dans un perfectionnement de l'invention, devant le champ de lecture et/ou l'écran du tube à rayons cathodiques est placée respectivement une paire de conducteurs de lumière dont les faces d'entrée de lumière prennent à tout instant la même 40 position par rapport au champ d'exploration correspondant, les 70 11222 4 2041120 faces de sorties de lumière de chaque paire de conducteurs lumineux sont dirigées respectivement vers la face d'entrée de lumière d'un capteur photoélectrique, et la sortie de signal du premier capteur qui reçoit la lumière réfléchie par le champ de lecture, 5 est connectée au circuit d'évaluation, et celle de l'autre capteur au circuit de régulation. De la sorte on peut réduire le nomhre des capteurs photoélectriques et des alimentations correspondantes, et la construction du dispositif se trouve améliorée si on emploie des cnnducteurs de lumière souples. Un autre perfectionnement de l'invention se distingue par un étage d'entrée d1un circuit de régulation qui est constitué comme un amplificateur de tension différentielle, consistant en deux transistors, une résistance d'émetteur commune, et pour chacun une résistance égale dans les branches de collecteur couplées 15 par un condensateur, et dans lequel la base du premier transistor est reliée à la prise médiane d'un premier diviseur de tension réglable connecté entre l'entrée du signal de régulation et le potentiel de la masse, et la base de 1°autre transistor est reliée à la prise médiane d'un deuxième diviseur de tension réglable dont 20 elle reçoit une tension de référence, et se distingue encore par un deuxième étage du circuit de régulation consistant en un étage d'amplificateur avec un troisième transistor dont la base est reliée au collecteur du premier transistor et l'émetteur est relié à la borne de sortie du circuit de régulation. 25 Enfin dans un autre perfectionnement de l'invention on obtient un circuit de régulation généralisé dans lequel pour une commande d'assombrissement temporaire du tube à rayons cathodiques, à l'émetteur du troisième transistor est connectée la cathode d'une diode dont l'anode est reliée à un diviseur de 30 tension fixe, à la borne de sortie du circuit de régulation et au collecteur d'un quatrième transistor dont l'émetteur est relié directement à la source de tension négative du diviseur de tension fixe et dont la base est connectée à la prise médiane d'un troisième diviseur de tension réglable qui est placé entre la source 35 de tension négative et le collecteur d'un cinquième transistor, dont l'émetteur est au potentiel de la masse et dont la base reçoit un signal de commande d'assombrissement. A titre d'exemple on a décrit ci-dessous et représenté au dessin annexé une forme de réalisation de l'invention 40 relative à un lecteur de nombre postal directeur d'une installa 70 11252 5 2041120 tion de tri de lettres. La figure 1 montre un détail du schéma de principe d'un .lecteur d'un nombre constituant une adresse postale codée. La figure 2 présente schématiquement la formation de S l'image d'un spot du tube à rayons cathodiques dans le plan d'exploration. La figure 3 le schéma du circuit de régulation. Dans la figure 1 est représentée la façon dont, sur deux pistes décalées 1 et 2 des lettres sont acheminées vers deux 10 postes de lecture. Alors que sur une piste, par exemple la piste 1, c'est précisément le champ de lecture 4 d'une lettre qui est exploré, sur l'autre piste 2 sont transportées les lettres 3. Les deux champs de lecture 4 sont explorés alternativement par un spot. A cet effet il est prévu un tube à rayons 15 cathodiques 5 dont le faisceau cathodique est dévié en direction verticale et horizontale, et est focalisé nettement sur l'écran du tube à rayons cathodiques 5. Ce faisceau nettement focalisé a son image nette formée dans le champ de lecture 4 de chaque plan exploré, au moyen d'un objectif 6, à peu près dans le rapport 20 1:1. Dans chaque cas, deux tubes photomultiplicateurs 7,8 ou 9,10, dirigés à 45° de l'axe optique du système, reçoivent la lumière réfléchie par le champ de lecture correspondant 4 et la transforment en un signal d'image. Pour additionner les signaux d'image de chaque paire de .tubes photomultiplicateurs, leurs 25 sorties sont réunies et connectées par un commutateur 11 à un circuit d'évaluation 12. Dans ce circuit d'évaluation 12 le signal d'image analogique additionné est converti en signal numérique. Ici on peut effectuer une amélioration de contraste, qui peut être éventuellement nécessaire du fait des pouvoirs réflecteurs dif-30 férents des diverses lettres. Enfin ce signal numérique est appliqué par la sortie 13 à un circuit logique de recherche et d'identification . Comme on l'expliquera en détail ci-dessous, le signal d'image sommé qui est émis par les deux paires de capteurs photo-35 électriques 7,8 ou 9,10, serait modulé, s'il n'existait en outre deux conducteurs de lumière 14, dont les faces d'entrée de lumière sont placées par rapport a l'écran dr, tube à rayons cathodiques 5 de façon telle que la lumière d'un spot réfléchie sur l'écran du tube à rayons cathodiques 5 entre dans les conducteurs 40 de lumière 14 avec le mère angle d'incidence que"celui avec lequel BAÛ ORIGINAL 70 11222 6 2041120 la lumière du point d'image correspondant sur le champ de lecture 4 entre dans les capteurs photoélectriques correspondants 7,8 ou 9,10. Comme il est indiqué schématiquement, la lumière réfléchie captée par les conducteurs de lumière 14 est dirigée 5 sur la face d'entrée d'un autre tube photomultiplicateur 15 dont la sortie de signal est reliée à l'entrée de signal de régulation d'un circuit de régulation'16, dans lequel -ainsi qu'il sera décrit en détail en se référant à la figure 3- le signal de régular tion sommé donnera naissance, par compaaison avec.une tension de 10 référence, à un signal commandant l'intensité de rayonnement du tube à rayons cathodiques 5, da façon telle que le troisième tube photomultiplicateur 15 fournit un signal ajusté aussi bien que possible à la tension de référence. Pour expliquer la variation d'intensité d'illumination 15 des surfaces photosensibles des tubes photomultiplicateurs 7,8 ou 9,10, et la modulation résultante du signal d'image, on a représenté dans la figure 2 la formation, au moyen de l'objectif 6 dans le champ de lecture 4 du poste de lecture, de l'image d'un spot 21 visible sur l'écran du tube à rayons cathodiques 5. Les tubes 20 photomultiplicateurs 7,8 sont placés à la distance r du champ de lecture 4 et inclinés sur lui de l'angle a. L'image 22 du spot 21 dans le champ de lecture 4 réfléchit la lumière sur les deux tubes photomultiplicateurs 7 et 8 sous les angles d'émergence 01 et 02, mesurés par rapport à la normale au plan d'exploration 4. Les 25 angles d'incidence des rayons réfléchis sont 61 et 62, mesurés par rapport à la normale à la surface photosensible des tubes 7,8. Si la distance entre le point image 22 et les deux capteurs photoélectriques 7,8 est r1, r2 respectivement, et si on suppose, en idéalisant un peu, que la lumière du point image 22 est réfléchie 30 d'une façon diffuse, c'est-à-dire selon la loi du cosinus de Lambert, on a pour l'intensité d'illumination totale des deux capteurs photoélectriques 7 et 8 d'après la loi fondamentale de la photométrie : Ee = C. F (cos 01. cos61 + cos02. cos 6 2) 2- 2 rl r2 Comme 0, S.et r représentent encore des fonctions de la distance 35 du point image 22 à l'axe optique du système, le signal d'image proportionnel à l'intensité d'illumination totale est également modulé selon cette loi. Selon l'invention, pour éliminer cette perturbation du signal d'image sommé, deux conducteurs de lumière souples sont 70 11222 7 2041120 placés de façon telle que leurs faces d'entrée de lumière suivent, par rapport au spot sur l'écran du tube à rayons cathodiques, la même loi photométrique 5 Comme il est indiqué schématiquement dans la figure 2, les faces de sortie de lumière des deux conducteurs de lumière 14 illuminent la surface réceptrice d'un tube photomultiplicateur de régulation 15 qui fournit au circuit de régulation 16, par l'entrée de signal 17, un signal de régulation sommé. 10 La figure 3 montre le schéma de ce circuit de régu lation qui consiste essentiellement en un amplificateur de tension différentielle comprenant les deux transistors T1 et T2 accouplés par les émetteurs. Par l'entrée 17 la base du transistor T1 reçoit le signal de régulation subdivisé par le potentiomètre Pl. Sur la 15 base du transistor T2 une tension de référence constante est créée par le diviseur de tension R4, P2, R5. L'intensité de la tension de référence détermine l'intensité de rayonnement du spot sur l'écran du tube à rayons cathodiques 5, car le circuit de régulation assure en permanence l'annulation de la différence de tension 20 entre les bases des transistors T1 et T2. La tension de sortie, inversée par rapport au signal de régulation réduit, et amplifiée est prélevée sur le collecteur du transistor T1 et présentée, par l'émetteur suiveur T3 et la diode Dl, à la sortie 19 du circuit de régulation 16 à travers l'alimentation représentée sché-25 matiquement dans la figuré 1, à la grille du tube à rayons cathodiques 5. Du fait du dimensionnement du circuit de régulation 16, le signal sur la borne de sortie 19 se place dans une gamme de tension qui suffit pour la compensation de la modulation du signal d'image produite par sa formation optique, ainsi que pour 30 l'élimination des faibles variations de la tension anodique du tube et des autres perturbations affectant l'intensité du spot. Comme le tube à rayons cathodiques 5 en fonctionnement normal doit recevoir une commande d'assombrissement, on doit avoir la possibilité d'interrompre ce circuit de régulation. A 35 cet effet on a prévu la diode Dl. Quand le circuit de régulation 16 reçoit sur la deuxième borne d'.entrée 18 m signal de commande d'assombrissement, le transistor T5 devient conducteur et le courant qui traverse le potentiomètre P3 provoque sur la base du transistor T4 une tension positive par rapport à la tension d'é-40 metteur -U3. Le transistor T4 est amené à la saturation et à la 70 11222 8 2041120 sortie 19 du circuit de régulation 16 il y a maintenant comme signal de commande la tension -U^ qui suffit à commander l'assom- brissement du tube à rayons cathodiques 5. Comme le circuit de régulation amène dans ce cas à zéro volt la. tension sur 1'.émetteur 5 du transistor T3, la diode Dl est bloquée et le circuit de régulation est coupé. Grâce au réglage selon l'invention de l'intensité de rayonnement du spot sur l'écran du tube à rayons cathodiques, le signal d'image sommé qui est amené au circuit d'évaluation 12 pour 10 un traitement subséquent, est exempt de perturbations dues à la modulation du fait de la géométrie du dispositif et peut seulement contenir des parasites provoqués par les différents pouvoirs réflecteurs des divers supports d'inscription. De tels parasites sont plus faciles à supprimer par relèvement du contraste lors de 15 la conversion du signal d'image analogique en un signal numérique: Le dispositif de l'invention a en outre l'avantage que l'emploi de deux tubes photomultiplicateurs comme récepteurs de signaux d'image diminue la modulation du signal d'image sommé, même pour une densité de rayonnement non réglée du spot sur l'écran du tube 20 à rayons cathodiques. L'écart entre la valeur réelle et la valeur de consigne est donc plus faible dans le circuit de régulation, ce qui permet de donner à ce dernier une construction plus simple en même temps qu'une inertie plus réduite. De plus l'emploi de conducteurs de lumière sotiples permet de réduire le nombre de —2r5—tubes photomultiplica-teurs . En même temps,—pour la construction, on ne dépend pas autant de la géométrie du dispositif. L'invention a été décrite pour un exemple d'application qui représente un lecteur d'une adresse postale codée. Mais elle n'est pas limitée à cet exemple et peut être employée partout 30 où la reconnaissance des signes exige des explorateurs de signaux comportant un tube :à rayons cathodiques, dans lesquels des signes lisibles visuellement sont convertis en signaux électriques. Bien entendu pour former l'image du spot visible sur l'écran du tube à rayons cathodiques dans un charnp d'exploration, il n'est nul-35 lement indispensable d'utiliser un objectif donnant une image de rapport 1:1, car l'invention est immédiatement utilisable avec d'autres échelles de grandisseirent. , BAD ORIGINAL 70 11222 9 2041120 REVENDICATIONS 1. Circuit de régulation de type électrooptique pour le réglage de l'intensité du spot d'un explorateur â spot volant dans lequel un spot netterent focalisé sur l'écran d'un tube à rayons cathodiques et pouvant être dévié dans au moins une direc-5 tion est échantillonné par voie photoélectrique et en outre concentré par un objectif dans un plan image, et dans lequel la lumière réfléchie par un support d'inscription qui se trouve dans un champ de lecture délimité dans ledit plan, est transformée par des moyens photoélectriques en signaux d'image qui sont évalués 10 pour l'identification des signaux lisibles visuellement du support d'inscription, caractérisé en ce que l'on place respectivement devant le champ de lecture et l'écran du tube à rayons cathodiques une paire de capteurs photoélectriques en même position par rapport au champ d'exploration, que les sorties des signaux de 15 chaque paire de capteurs sont reliées entre elles, et que la sortie commune de la première paire de capteurs dirigés vers le champ de lecture est connectée à un circuit d'évaluation des signaux d'image et celle de la deuxième paire de capteurs à.un circuit de régulation dans lequel on déduit du signal de régula-20 tion sommé, par comparaison avec une tension de référence, un signal de commande de la densité de rayonnement du tube à rayons cathodiques, de façon telle que la deuxième paire de capteurs émet un signal qui est amené aussi près que possible du niveau de la tension de référence. 25 2. Circuit de régulation électrooptique selon la revendication 1, caractérisé en ce que devant le champ de lecture et/ou l'écran du tube à rayons cathodiques est placée respectivement une paire de conducteurs de lumière dont les faces d'entrée de lumière prennent à tout instant la même position par rapport au 30 champ d'exploration correspondant, les faces de sorties de lumière de chaque paire de conducteurs lumineux sont dirigées respectivement vers la face d'entrée de lumière d'un capteur photoélectrique, et la sortie de signal du premier capteur qui reçoit la lumière réfléchie par le champ de lecture, est connectée au circuit d'éva-35 luation, et celle de l'autre capteur au circuit de régulation. 3. Circuit de régulation électrooptique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par un étage d'entrée d'un circuit de régulation qui est constitué comme un amplificateur de tension 70 11222 10 2041120 différentielle, consistant en deux transistors, une résistance d'émetteur commune, et pour chacun une résistance égale dans les branches de collecteur couplées par un condensateur, et dans lequel la base du premier transistor est reliée à la prise médiane d'un 5 premier diviseur de tension réglable connecté entre l'entrée du signal de régulation et le potentiel de la masse, et la base de l'autre transistor est reliée à la prise médiane d'un deuxième diviseur de tension réglable, dont elle reçoit une tension de référence, et se distingue encore par un deuxième étage du circuit de 10 régulation consistant en un étage d'amplificateur avec un troisième transistor dont la base est reliée au collecteur du premier transistor et l'émetteur est relié à la borne de sortie du circuit de régulation. 4. Circuit de régulation électrooptique selon la re-15 vendication 3, caractérisé par un circuit de régulation (généralisé) dans lequel pour une commande d'assombrissement temporaire du tube à rayons cathodiques, à 1'émetteur du troisième transistor est connectée la cathode d'une diode dont l'anode est reliée à un diviseur de tension fixe, à la borne de sortie du circuit de ré- 20 gulation et au collecteur d'un quatrième transistor dont l'émetteur est relié directement à la source de tension négative du diviseur de tension fixe et dont la base est connectée à la prise médiane d'un troisième diviseur de tension réglable qui est placé entre la source de tension négative et le collecteur d'un 25 cinquième transistor, dont l'émetteur est au potentiel de la masse et dont la base reçoit un signal de commande d'assombrissement. 5. Circuit de régulation électrooptique selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que comme capteurs photoélectriques on emploie des tubes multiplicateurs d'électrons 30 secondaires.