Brevet FR2102361A1 — publié le 19720407

. . 2102361 '• *' 1 - - i "* S- > i L'invention concerne un dispositif pour l'éclaire-ment d'une surface d'image en lumière modulée, comprenant une source de lumière et un diaphragme mobile contenant des zones transparentes et non transparentes, se succédant alternativement 5 sûr le parcours de la lumière entre la source lumineuse et la surface, d ' image . ' " Dans de nombreux domaines techniques, il est avantageux et souhaitable d'illuminer une surface d'image en lumière modulée, c'est-à-dire avec une lumière dont l'intensité croît et 10 décroît alternativement, par exemple entre l'obscurité totale et :la pleine intensité lumineuse. Un domaine d'application important de ce principe se trouve, par exemple, dans la lecture automati-.que et le classement de signes d'écriture, cas dans lequel une surface d'image, sur laquelle se trouve le signe d'écriture à re-15 connaître, doit être illuminée et la lumière provenant des champs de la surface d'image, supposés balayés, est- amenée à des transducteurs photoélectriques. Dans l'exposé de l'invention, on se référé donc ci-dessous, de préférence, à ce domaine d'applica-tionj il est toutefois évident qu'il existe des conditions ana-20 logues dans d'autres domaines d'application et- l'invention n'est pas limitée à cette application particulière» la raison pour laquelle l'illumination de la surface d'image, par exemple surface d'image portant des signes d'écriture, devrait se faire avec la lumière modulée, réside dans 25 le fait que les transducteurs photoélectriques disponibles actuellement présentent une très forte variation thermique. Si on emploie une lumière d'intensité constamment identique, les variations de température peuvent provoquer des dérives non négligeables des tensions électriques produites dans les transducteurs 30 photoélectriques. Mais.,si on illumine un transducteur photoélectrique en lumière modulée, des dispositions simples dans le circuit électrique suivant permettent de rendre la tension alternative produite presque indépendante des variations de température du transducteur photoélectrique. 35 Pour moduler la lumière, il existe en principe j ^ différents moyens, en particulier l'interposition sur le trajet lumineux, entre la source et la surface d'image, d'un diaphragme mobile à zones transparentes et non transparentes se succédant alternativement, insertion d'une cellule de Kerr sur le trajet 40 lumineux ou modulation directe de là source lumineuse, par exem- COPY 71 30022 2.- 2102361 pie dans l'emploi d'une lampe à arc. La modulation de la lumière au moyen d'une cellule de Kerr est relativement compliquée et coûteuse® D'autre part, avec une .cellule de Kerr, on ne peut pas obtenir, sans disposi-5 tions particulières, l'obturation complète de la lumière incidente, normalement souhaitée, mais seulement un obscurcissement relativement faible,de l'ordre de 70 f° de 1.'éclairement le plus vif* L'application de la cellule de Kerr ne représente donc pas une solution satisfaisante» Dans le cas de la modulation directe de 10 la source lumineuse, par exemple une lampe à arc9 la forme de la modulation est difficile ou impossible à maîtriser de façon uni-voque, de sorte qu'elle ne présente pas une solution utilisable, Avec une source lumineuse à filament incandescents on ne peut pas obtenir des fréquences de modulation suffisamment élevées à 15 cause de l'inertie thermique du filament chaud. Dans la modulation au.moyen d'un diaphragme mobile, il y a sur le trajet lumineux entre la. source et la face d'image à illuminer;, un corps qui, dans son mouvements bloque et ouvre alternativement ce chemin lumineux, découpe donc la lumiè-20 re incidente sur la surface d'.image Cependant, la'modulation avec un. .diaphragme mobile de ce type présente des difficultés, importantes quand la lumière modulée, passant à travers la surface d'image, doit illu-40 miner en même temps plusieurs transducteurs disposés côte à côte 71 30022 3.. 2102361 dans la direction du parcours du diaphragme mobile, comme c'est le cas» par exemple, dans les appareils de lecture automatiques où des transducteurs p1ioih3éleet^iqueSs''en'"ïormë ffe champ de quadrillage, correspondant ' au chairi# de quadrillage de la surface d'~ 5 image, sont placés d'ans "im plan1 derrière là'surface dcimage„ En effet? si une' zone opaque" du diaphragme mobile se" déplace à tra- f * V î, vers le f aisceau de rayons lumineux" allant de la source lumineuse à la surface d'image, de façon ahalcrgaë se déplace aussi la limite d'ombre formée par le bord de' la zone opaque sur la surface 10 d'image,d'un bord latéral au bord latéral opposé, et aussi sur les transducteurs photoélectriques se trouvant sur un bord laté-• ' ral vers les transducteurs se trouvant sur le bord latéral opposé» les divers transducteurs photoélectriques sont donc illuminés, à vrai dire» stir 'une durée totale égalé, mais pas chaque fois 15 au même moment. Il eii résulte une différence dé phase importante entre les tensions alternatives produites par les différents transducteurs photoélectriques» Si les tensions produites par les différents transducteurs photoélectriques doivent être évaluées, '" dans un'circuit subséquent, en parallèle et en même temps, comme " 20 c'est" habituellement le cas, par exemple,-dans les lecteurs automatiques, il ne doit exister aucune différence de phase notable entre les tensions produites par les différents transducteurs,, îi* emploi de cellules de Kerr ou de la modulation directe de la "source de lumière pour surmonter ces difficultés sont exoluspour 25 " les raisons déjà mentionnées» . L'invention a pour but- de réaliser un dispositif pour l'illumination d'une surface d'image avec une lumière modulée qui ne'présente pas les inconvénients exposés ci-dessus ni d'autres analogues, n'utilisant pas de cellule de Kerr ni de sour-30 ce de lumière modulée directement, mais assurant, avec emploi d'un diaphragme mobile du type indiqué,- l'illumination uniforme de la surface d'image sur toute la surface, sans limite d'ombre traversant le champ, dispositif en même temps de construction très simple et bon marché. 35 Ce problème est résolu dans toute son étendue par l'invention. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour l'illumination d'une surface d'image en lumière modulée, comprenant une source lumineuse et"- un diaphragme mobile, avec des 40 zones transparentes et non transparentes se' succédant alternati- nAn ORIGINAL -VOiZ1 30022 • ' 2102361 v-ement -sur le - trajet- -lumi&eM^.eàïfce'e la source et la surface d'image ? .dispositif qui. est ."caractérisé en ce que, sur le trajet lu= mineux entre le diaphragme mobile et la surface.d"image, est prévu un conduit de.lumière longitudinal présentant une torsion au-5 tour de son axe longitudinale De préférence, le conduit de lumière présente des portions terminales de direction rectiligne et la partie en torsion se trouve, dans la portion médiane du conducteur de lumière. le conducteur de lumière est constitué avantageux 10 sement par un barreau de section polygonale, en particulier rectangulaire ou carrée, la torsion du conducteur de lumière étant formée par. rotation du barreau sur lui-même autour'' de son axe longitudinal, ou bien par un barreau de section circulaire, la torsion du conduit de lumière étant alors obtenue par la confor-15 mation du barreau en spirale autour de son axe longitudinal» L'extrémité d'entrée, du conduit de lumière est avantageusement en forme de surface plane de direction perpendiculaire à.l'axe longitudinal du conduit de lumière, conformée en lentille cylindrique dont l'axe cylindrique supposé est à angle 20 droit de l'axe du conducteur de lumière et à angle droit de la direction de déplacement du diaphragme mobile, tandis que la conformation préférée chaque fois est déterminée d'après les conditions existant dans le cas particulier,, entre autres le degré de torsion. 25 De préférence, le conduit.de lumière est en verre ou en plastique, éventuellement teinté, et présente des faces extérieures fortement réfléchissantes. L'invention est décrite ci-dessous en liaison a-veç les dessins annexés, en se référant à.des formes de réalisa-30 tion préférées. - la figure 1 montre un dispositif conformé selon les règles de l'invention, - la figure 2 montre en représentation schémati-. que une forme de réalisation avec un conduit de lumière qui est 3.5 tourné sur lui-même pour former la torsion et présente une face d'entrée de la lumière de forme plane, ainsi que le passage de la lumière à travers un conduit de lumière de ce genre. . = la figure 3 montre, en représentation schématique, une forme de réalisation avec un conduit de lumière sembla-40 ble à celui de la figure 2, qui est, cependant, conformé à 1'ex- Sad original 71 30022 5>. - 2102361 trémité d'entrée de la lumière en forme de lentille cylindrique9 ainsi que le changement de passage des rayons dû à la lentille cylindrique-, — .la figure 4 montre une forme de réalisation du 5 conduit de lumière avec une torsion en forme de spirale0 Selon la figure 1 le dispositif comprend, comme parties principales, une source lumineuse 10S un diaphragme mobile 11, avec zones transparentes 12 et zones opaques 13 se succédant alternativement, et un conduit de lumière longitudinal 14 10 qui présente une torsion 15 autour de son axe longitudinale. La surface d'image à éclairer 16 se trouve dans la direction du flux lumineux y à la suite du conduit de lumière,» Pour la source lumineuse 10 p èlle peut être une source ordinaire quelconque fournissant en permanence une lu-15 inière d'intensité constante, c'est-à-dire'qu'il n'est pas nécessaire de prévoir une modulation de la source lumineusea le diaphragme mobile 11 est, dans l'exemple de réalisation représenté, en forme de disque tournants On peut employer également,comme diaphragme mobile , l'un quelconque des 20 autres dispositifs indiqués ci-dessuss par exemple tambour tournant, bande sans fins pendule à mouvement alternatif, ou analogue, du moment que le découpage voulu de la lumière venant de la ■ source est assurée Le diaphragme mobile 11 est placé" sur le trajet 25 lumineux entre la source 10 et la surface d'image 16„devant le conduit de lumière 14, de telle façon que les zones transparentes et opaques, 12'et 13 respectivement, se trouvent sur le trajet lumineux ën succession alternées Dans la forme de réalisation représentée, ces zones sont à-la périphérie du disque tournante 30 Mais peuvent aussi être placées plus loin vers'le centre pourvu qu'ils se trouvent sur le trajet lumineux, c5 est=à=dire qu'elles produisent un chemin lumineux rectiligne de la source vers la surface d'image à travers le disquep en passant dans le conduit de lumière. Le disque 11 peut tourner autour de son axe 17a 35 Pour une modulation de la lumière dans laquelle là'durée d'éclairement est égale à la durée d'obscurité, comme il est souhaité dans la plupart des cas, les zones transparentes 12 ont la même largeur que les zones opaques .1-3* Bien entendu, en changeant le rapport de grandeur entre les zones transparentes et les zones "40 opaques, on peut produire des variations-de la durée dJéclaire- 1 BADOFUGiNAL 71 30022 6,_ 2102361 ment par rapport à la durée d'obscurité. . - -Le conduit de lumière 14pplacé entre le diaphragme mobile 11 et la surface d'image à illuminer 16, conduit la lumière passant.à travers, les zones transparentes 12 du diaphrag-5 me. de l'extrémité d'entrée de lumière tournée vers le diaphragme mobile 18 vers l'extrémité de sortie de lumière tournée vers la surface d'image 19, qui illumine ainsi la surface d'image 16, Le conduit de lumière est torduy soit par rotation sur lui-même autour de son axe (formes de réalisation des 10 figures 1 à 3), soit par constitution en spirale autour de son axe-médian supposé (forme de réalisation de la figure 4)» De la sorte, on obtient un mélange complet de la lumière traversante. La torsion peut s'étendre sur toute la longueur du conduit de lumière ou être limitée à une portion du conduit de lumière, a-15 lors q.uefdans le dernier cas, la torsion est située habituellement dans la portion centrale du conduit de lumière0 La torsion devrait être d'au moins 180°. Dans la forme de réalisation représentée à la figure 1, le conduit de lumière 14 consiste en un barreau.de sec-20 tion rectangulaire ou carrée. La torsion 15 se trouve entre les portions d'extrémité rectilignes 27 et 28„ L'extrémité d'entrée de la lumière 18 du conduit de lumière présente avantageusement à peu près la même largeur que les zones transparentes 12 du diaphragme mobile 1,1. Sur l'extrémité de sortie.de lumière 19, la 25 section du conduit de lumière 14 est adaptée à la forme de la surface d'image à 'illuminer 16. La section à l'extrémité de sortie de lumière 19 peut être égale à la section d'entrée de lumière 18, mais cela n'est pas obligatoire. Par exemple, pour illuminer un champ d'image rectangulaire, on donne avantageusement 30 à l'extrémité de sortie de lumière 19 du conduit de lumière également une section rectangulaire, ayant à peu près le même rapport des côtés que la surface d'image à illuminer* Alors, toute la surface d'image est illuminée unif ormément. La figure 2 illustre le flux lumineux sur l'exem-35 pie d'un conduit de lumière du type représenté dans la figure 1f sous forme de barreau de section rectangulaire, ou carrée, ayant une torsion formée par la rotation du barreau sur lui-même autour de son axe longitudinal. Ici, et dans les autres figures, les parties identiques ou correspondantes sont munies des mêmes 40 signes de référence. Les rayons lumineux sont marqués par des li- 71 30022 2102361 gnes munies de pointes de flèches. Dans la figure 2, le diaphragme mobile 11 est représenté dans une position; dans laquelle5 devant l'extrémité d'entrée de lumière 18 du conduit de lumière 14, . se trouve, én partie?une zone transparente 12 ; et?en partie,une 5 zone opaque 13 du diaphragme 11=. Ccpme il est illustré par les rayons en forme de flèches* seule est illuminée une partie en forme de bande 18a de l'extrémité d'entrée de lumière 18{ tandis que la partie résiduelle 18b de l'extrémité dsentrée de lumière - ; ne reçoit pas de lumièrec La lumière incidente passe à peu près ,1.0 en ligue droite à travers la portion initiale de direction rectiligne 27 du conduit-de lumières et. entre ensuite dans la tor-. sion 15* Dans la torsion 15,," la lumière est réfléchie plusieurs fois sur différents plans de réflexionDe la sortej, il se produit, dans la torsion5 un mélange pratiquement complet de la lu-15 mière venant de divers points de l'extrémité d'entrée 18- donc avant la sortie de l'extrémité de sortie 19» Cela conduit au résultat que la lumière tombant sur les bandes illuminées 18a est répartie de façon pratiquement uniforme sur toute la section du conduit de lumière 14= A lsextrémité de sortie 19s il y a donc 20- un flux lumineux réparti uniformément sur toute la surface de la section, dont l'intensité est proportionnelle à la superficie de la bande 18a illuminée sur 1iextrémité de sortie 18* Si la largeur de la bandé illuminée 18a varie à l'extrémité d'entrée de lumière, comme c'est le cas dans le mouvement du diaphragme 25 11, ici'rotation du disques 1'intensité lumineuse à l'extrémité de sortie^19î -varie en proportionj tandis ques cependant5 la répartition uniforme du flux lumineux sur toute la surface de la section, à l'extrémité de sortie 19? est toujours conservée* Doncj si la limite d'ombre produite par les zones transparentes 30 et opaques 12 et 13, respectivements du diaphragme mobile, passe sur l'extrémité d'entree de lumière t8 • Avec une surface d'entrée de lumière de forme pla-40 ne à l'extrémité 18 et un angle de rotation du barreau de 180°, BÂD ORfC^KAL1 .71 30022 g__ 2102361 dans la zone chantournée "15, on obtient un-déphasage ne dépas-. sant pas. 5° entre les points les. plus écartés les 'ans des autres de la surface d'image, donc dans l'exemple, d'application aux transducteurs photoélectriques, derrière la surface d'image, un 5 déphasage ne dépassant pas 5° entre les transducteurs photoélectriques les plus éloignés les uns des autres» Des déphasages aussi petits sont faciles à corriger,, si toutefois cela est nécessaire, par emploi de déphaseurs dans le circuit électronique subséquent, par exemple par un dimensionnement approprié de compo-10 sants, tels que résistances, ou analogues. Dans la forme de réalisation selon-la figure 3, l'extrémité d'entrée 20 du conduit de lumière 21, qui correspond, pour le reste au conduit de lumière 14 des figures 1 et 2, est conformée en lentille cylindrique, dont.l'axe, cylindrique suppo-15 sé est à angle droit ce l'axe du conduit de lumière et à angle droit de la direction de déplacement du diaphragme mobile 11. De la sorte, l'angle de déphasage entre les points de la surface d'image les plus éloignés les uns des autres est encore diminué. Dans cette forme de réalisation, il se produit dès la portion 20 initiale- 22 du conduit de lumière, un mélange intense, car la lumière provenant de différents points de l'extrémité d'entrée pénètre avec des angles différents dans la portion rectiligne 22 du conduit de lumière et y est donc réfléchie avec des angles différents, comme cela est indiqué par les lignes tiretées. Ain-25 si, on obtient, déjà dans cette portion rectiligne 22, une égalisation de phase importante, de sorte qu'en liaison avec le mélange de lumière subséquent dans la portion chantournée 15 du conduit de lumière, on obtient une diminution de l'angle de déphasage d'environ 1°. 30 Dans la forme de réalisation de la figure 4 le , conduit de lumière 23 consiste en un barreau de section circulaire. la torsion 24 est formée par un enroulement du barreau en forme de spirale autour de l'axe central supposé du conduit de lumière. Ici aussi, exactement comme dans les formes de réalisa-35 tion exposées précédemment, la lumière incidente sur l'extrémité d'entrée 25 est réfléchie plusieurs fois sur différents plans de réflexion, de sorte qu'à l'extrémité de sortie 26, il existe une répartition uniforme de la lumière sur toute la surface de sortie, tandis que l'intensité de la lumière émergente est propor-40 tionnelle à la grandeur de la bande illuminée sur l'extrémité oeumt^jL 71 30022 9.- 2102361 d'entrée. Ici aussi, l'extrémité d'entrée peut être, éventuellement, conformée en lentille cylindrique. Le degré de torsion spi-ralée représentée doit être considéré seulement comme un exemple, la torsion peut être plus grande ou plus petite, et plus raide 5 ou plus plate. Dans toutes les formes de réalisation de la tor-sion, la. rotation doit être établie de telle façon que la lumière entrant dans la zone chantournée soit de nouveau réfléchie sur les faces tournées de la zone chantournée dans le conduit de 10 lumière vers l'extrémité de sortie, -et ne soit pas renvoyée vers l'extrémité d'entrée, le conduit de lumière est avantageusement en verre ou en matière plastique transparente et présente des surfaces extérieures fortement réfléchissantes. Cela peut être obtenu , 15 dans la- plupart des cas9à un degré suffisant., par exemple par polissage des faces extérieures. Bien entendu, le conduit de lumière peut être aussi métallisé à 18 extérieur dans des cas particuliers. - ■ Le conduit de lumière n'a pas besoin d'avoir une 20 section de-même type sur toute sa longueur. Par exemple, il peut présenter des portions de section rectangulaire et des portions de sèction circulaire/ Cependant, la fabrication la plus simple s'obtient avec un conduit de'lumière de aectioÉ. identique. De •même, un barreau polygonal peut*présenter une torsion enroulée 25 en spirale. • En employant-un conduit de lumière en verre teinté' ou en matière plastique transparente teintée, on peut obtenir une adaptation à des images de présentation"différente, par exemple dans l'application à la lecture automatique des signes 30 d'écriture, l'adaptation à des surfaces d'image à signes colorés et/ou à-fond coloré, de même-qu'une adaptation à la répartition speetrale de là lumière émise par la source et/ou la sensibilité chromatique" des capteurs qui reçoivent la'lumière provenant de ■ la surface d'image, par exemple des transducteur photoélectri-35 queSp sans nécessiter-de filtres supplémentaires, La fabrication des conducteurs de lumièreP selon 1»invention•$ est très simple et bon mar shé, "comme il ressort immédiatement de 1" exposé-précédent. ' -, ; Bien entendu,. l'invention-n'est pas. limitée aux exemples de réalisation ci-dessus décrits et représentés, à par-; 'tir desquels on pourra prévoir'd'autres modes et da autre s formes 40 de réalisation, sans pour cela sertir du cadre de l'invention. bad original ^ 71 30022 10 2102361 REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour l'illumination d'une surface d'image en lumière modulée, comprenant une source de lumière et un diaphragme mobile contenant des zones transparentes et non 5 transparentes se succédant alternativement sur le chemin de la lumière entre la source lumineuse et la surface d'image, procédé caractérisé en ce que, sur le trajet lumineux entre le diaphragme mobile et la surface d'image, est placé un conduit de lumière longitudinal présentant une torsion autour de son axe longitudi-10 nal. 2.- Dispositif-selon la- revendication 1, caractérisé en ce que le conducteur de lumière présente des portions terminales de direction rectiligne,et la torsion se trouve dans la portion centrale du conduit de lumière, 15 3*-' Dispositif selon la revendication 1 0u 2, ca ractérisé en ce que le conduit de lumière est formé par un barreau de section polygonale, en particulier rectangulaire ou carrée, et la torsion du conduit de lumière est formée par rotation du barreau sur lui-même autour de son axe longitudinal, 20 4.- Dispositif selon la revendication 1 ou. 2, ca ractérisé en ce que le conduit de lumière consiste en un barreau de section circulaire,et la torsion du conduit de lumière est formée par une conformation du barreau, en spirale autour de son axe longitudinal, 25 5.- Dispositif selon une quelconque des revendica tions de 1 à 4, caractérisé en ce .que l'extrémité d'entrée de lumière du conduit de lumière, est en forme d'une face plane perpendiculaire à l'axe longitudinal du conduit de lumière, 6,- Dispositif selon l'une quelconque des revendi-30 cations 1 à 4, caractérisé en ce que l'extrémité d'entrée de lumière du conduit de lumière est en forme de lentille cylindrique, dont l'axe cylindrique supposé est à angle droit de l'axe du conduit de lumière et à angle droit de la direction de déplacement du diaphragme mobile, 35 7.- Dispositif selon l'une quelconque des revendi cations 1 à 6, caractérisé en ce que le conduit de lumière est en verre ou en matière plastique, transparente, et présente des surfaces extérieures fortement réfléchissantes, 8,- Dispositif selon l'une quelconque des revendi- 40 cations 1 à 7» caractérisé en ce que le conduit de lumière est en verre teinté ou en matière plastique transparente teintée.