Brevet FR2449925A1 — publié le 19800919

La présente invention concerne un dispositif du type clavier alphanumérique,destiné à l'émission de signes typographiques,dans lequel le choix d'un signe parmi d'autres est obtenu en occultant un ou plusieurs faisceaux d'ondes électromagnétiques. Dans des dispositifs connus de ce genre,le choix d'un signe particulier est obtenu en enfonçant une touche déterminée qui permet d'intercepter un ou plusieurs faisceaux lumineux.Dans ces appareils,le ou les chemins lumineux empruntent des conduits de lumière,qui ont un support physique en matière transparente,et l'enfoncement d'une touche mécanique permet soit de dévier le rayon lumineux,soit de l'intercepter par un écran opaque.De tels dispositifs,bien qu'utilisant un faisceau de lumière,conservent donc pour son cheminement des conduits matériels,et pour son interception des éléments mécaniques.De plus,ces claviers qui emploient généralement une disposition des caractères suivant la présentation anglosaxonne (signes présentés selon l'ordre QWERTY...) ou européenne (disposition AZERTY...)possèdent au moins une quarantaine de touches et sont relativement encombrants. Le dispositif suivant l'invention permet d'éviter ces inconvénients.Dans celui-ci,en effet,les trajets lumineux n'utilisent pas de guide matériel dans la zone du clavier et les touches mobiles sont supprimées et remplacées par un tableau plan sur lequel les signes typographiques sont simplement inscrits à des emplacements déterminés, à l'intérieur de cases repérées par leurs frontières. L'obtention d'un signe typographique est faite par le doigt de l'opérateur,qui en venant se poser au centre de la case où se trouve l'inscription à émettre, intercepte des faisceaux lumineux,lesquels commandent des dispositifs photosensibles et des circuits électroniques fournissant l'émission du code correspondant au signe typographique choisi. Sur la figure 1 de la planche IB ,est représenté un clavier (1) ayant l'allure d'un tableau plan,de forme rectangulaire ou carrée, composé de deux types de cases carrées qui sont les touches du clavier. L'un des types de touche,tel que (2),possède des signes typographiques. La figure 2 de la planche I/3 montre une touche (2) qui est divisée en neuf régions identiques dont huit peuvent recevoir des signes typographiques (la région centrale pourrait également recevoir un signe, mais ce n'est pas indispensable pour l'explication).Le deuxième type de touche,représenté par (3) sur la figure 1 ,est une touche de sélection. La figure 3 de la planche 1/3 montre une touche (3) qui est également découpée en neuf régions dont huit peuvent recevoir individuellement une diode électroluminescente (4) qui,si elle est allumée,rayonne perpendiculairement au plan du clavier.Comrne pour la touche (2),la partie centrale est vide.En résumé donc,deux types de touches,des touches (2) portant des signes typographiques,des touches (3) dites touches de sélection. Le principe de sélection qui intervient dans l'utilisation du clavier consiste à choisir une région parmi les huit régions des touches typographiques,à l'aide de l'une des touches de sélection,avant d'appuyer sur la touche typographique portant le signe à émettre. Sur la figure 1 de la planche 1/3 sont disposées 16 touches typographiques et 8 touches de sélection.Comme nous avons indiqué que les touches typographiques peuvent porter chacune 8 signes,le nombre total de signes pouvant être émis par un tel clavier de 24 touches est : 8X16=128. Avec seulement 4 touches de sélection et 16 touches typographlques,soit 20 touches en tout,on pourrait avoir : 4X16=64 signes différents. On peut remarquer de même que l'application du principe de sélection à un clavier hexadécimal,permettrait de transmettre les 16 signes de ce type de clavier au moyen de 4 touches de commande et quatre touches typographiques. Une objection possible à l'emploi des claviers que nous venons de décrire est que l'on paye la réduction du nombre de touches par un temps plus long pour frapper un texte,puisqu'on sera amené en général à appuyer sur deux touches (une touche sélection et une touche typographique) pour émettre un code déterminé. Mais en fait,très souvent, on n'a pas besoin d'une grande vitesse de frappe. C'est notamment le cas lorsque l'on met au point un programme d'ordinateur,ou lorsque l'on veut entrer quelques données à partir d'un poste d'atelier. Une grande vitesse de frappe est surtout utile pour les travaux de secrétariat et la mise à jour de grands fichiers.L'objection est également réduite si l'on observe que fréquemment,on peut se contenter de 64 signes (pas de lettres minuscules) et qu'alors 4 touches de sélection suffisent. Au sujet des signes typographiques dessinés en vue d'illustrer l'exemple fourni sur la figure 1 de la planche I/3 ,on peut observer que ce sont pour la plupart des signes numériques et alphabétiques ainsi que les commandes que l'on trouve habituellement sur les claviers des machines imprimantes,avec en plus quelques signes spéciaux,mais cela ne doit pas être considéré comme une limitation : on pourrait mettre à la place de ces signes,des dessins ou des idéogrammes quelconques,graver éventuellement les signes de l'alphabet Braille,etc... Sur la figure 1 de la planche 1/3 ,les éléments tels que (5) sont des sources lumineuses,par exemple des diodes électroluminescentes placées au foyer de lentilles convexes telles que (6),de façon à émettre de faisceaux de lumière composés de rayons parallèles. Ces faisceaux forment deux familles qui se coupent à angle droit comme les rayons (7) et (8). Au lieu de plusieurs sources lulcineuses dans la largeur et dans la longueur du clavier,il serait 'ailleurs possible de se contenter de deux sources seulement,mais suffisamment intenses et placées derrière un verre dépoli.De-toute :-nanière,l'important est d'obtenir n+p faisceaux lumineux parallèles au plan du clavier,et tels que les n faisceaux parallèles entre eux qui correspondent aux n cases inscrites dans la largeur du clavier soient perpendiculaires aux p faisceaux qui correspondent aux p cases inscrites dans la longueur du clavier. Il faut de plus que les faisceaux des familles n et p se coupent deux par deux,à peu près dans le milieu des nXp cases telles que '2) et (3). Sur la figure 1 de la planche 1/3 ,les éléments tels que (9) sont des photodétecteurs qui reçoivent la lumière émise par les diodes (5). On observera sur cette même figure que les photodétecteurs (9) sont placés dans des tubes (10) de façon à éliminer des réflexions parasites éventuelles. Les tubes (10) sont solidaires d'une pièce (11), qui peut être réalisée en matière plastique moulée et opaque,et qui possède les tubes (12) où viennent se loger les diodes électroluminescentes (5). Le rôle de la pièce (11) est d'assurer un maintien mécanique rigide des pièces électro-optiques. Les parties tubulaires (10) sont fermées du côté clavier par des pièces transparentes (13).Comme les parties tubulaires (12) sont elles-mêmes fermées par les lentilles convexes (6),on voit que le dispositif est ainsi rendu étanche et que les éléments électroniques peuvent être protégés d'une façon satisfaisante. Les éléments tels que (14) représentent les broches de sortie des photodétecteurs,qui fournissent des signaux aux circuits électroniques destinés à traiter les informations issues du clavier. La figure 4 de la planche II/3 représente le schéma de principe des circuits associés au clavier. Lorsque l'utilisateur pose son doigt au centre d'une touche,deux cas peuvent se présenter : ou bien il s'agit d'une touche de sélection (3),ou bien il s'agit d'une touche typographique (2). Supposons que l'on soit dans le premier cas : alors, l'une au moins des deux broches (14) qui se trouvent aux extrémités du clavier (broche en haut à gauche ou broche entas à droite) fournit un signal électrique nul puisque le photodétecteur correspondant ne reçoit plus de lumière. Ce signal est inversé et mis en forme par le circuit d'adaptation (15). Un niveau logique 1 apparaît à la sortie du circuit (16) et provoque la remise à zéro des bascules bistables contenues dans le bloc (17).En même temps,le signal nul apparu sur l'une des autres broches (14) est inversé et nie en forme par les circuits d'adaptation (18) ou (19) et présenté aux circuits de codage du bloc (17) par l'un ou l'autre des bus (20) et (21). Lorsque l'utilisateur retire son doigt de la touche,les bascules bistables sélectionnées sont commandées et présentent à la mémoire (22) une combinaison d'adressage par l'intermédiaire des fils tels que (23). Cette combinaison d'adressage reste validée tant que l'utilisateur n'appuie pas sur une autre touche de sélection (3). L'une des huit diodes électroluminescentes (4),correspondant à la touche de sélection choisie,s'allume,indiquant la région des touches typographiques qui est validée. Lorsque l'on est dans le deuxième cas,c'est à dire lorsque l'utilisateur a posé son doigt sur l'une des touches typographiques (2), les circuits (15) et (16) ne sont pas commandés et par conséquent le code d'adresse fourni par (17) n'est pas modifié. En revanche,les signaux issus de (18) et (19) sont présentés aux entrées de deux ulti- plexeurs (24) et (25). Le multiplexeur (24) suit l'exploration des lignes du clavier et le llaultiplexeur (25) suit l'exploration des colonnes. Les entrées de ces deux multiplexeurs sont examinées et leurs sorties donnent simultanément un signal lorsque l'on passe sur la que éme che où l'utilisateur a posé son doigt (intersection de la i ligne et ème de la j colonne).Le circuit (26) commande alors une bascule bistable (27) qui envoie vers l'extérieur,en (28),un signal indiquant l'émission d'un carattère,et bloque l'oscillateur (30) ainsi que les compteurs (31) par l'intermédiaire du fil (29). La mémoire (22) est adressée,d'une part au moyen de la combinaison d'adressage reçue par les fils tels que (23),et d'autre part au moyen des bus (32) et (33) qui transmettent l'état des compteurs (31). Lorsque le signal de commande de sortie des données arrive de l'extérieur en (34),la mémoire est validée et les données sont présentées au bus de sortie sur les huit fils tels que (35),car la mémoire passe de l'état "haute impédance" à l'état "données disponibles".Le front arrière de l'impulsion déclenche le circuit monostable (36) qui remet à zéro la bascule bistable (27),laquelle débloque l'oscillateur (30) et les compteurs (31),ce qui permet de reprendre l'exploration des touches du clavier jusqu'à ce que l'appui sur une touche typographique (2) soit à nouveau détecté. Au sujet des circuits électroniques associés au clavier,tels que représentés sur la figure 4 de la planche II/3,il y a lieu de remarquer que ces circuits correspondent à une réalisation câblée,sous forme de circuits intégrés disposés sur un circuit imprimé,mais que l'on pourrait fort bien condenser ces circuits en un seul bloc,par exemple, ayant le nêrne schéma fonctionnel,sans sortir du cadre de l'invention. De mêrne,il est possible de réaliser une version programmée du dispositif,mais le montage dépend alors du type de microprocesseur utilisé. Dans le cas le plus général d'emploi d'un microprocesseur, les sorties des circuits (18) et (199 sont reliées au bus "données" du microprocesseur et la sortie du circuit (16) ainsi que la broche (34) sont reliées aux entrées "interruptions" du dit microprocesseur. La sortie (28)-signal émission d'un caractère"-est reliée à une broche "information" appartenant au microprocesseur. Les instructions de celui-ci,qui permettent d'effectuer les opérations de comptage avec leurs servitudes pour la gestion du clavier,sont contenues dahs une mémoire programmée. La figure 5 de la planche ICI/3 montre un exemple de réalisation où le dispositif,objet de l'invention,est monté dans un coffret étanche pour un poste d'atelier.L'élément (37) est la partie du coffret qui contient les circuits électroniques,(41) est le couvercle du coffret, servant sn même temps de support au clavier. Les éléments tels que (38) sont des oreilles de fixation,(39) est un câble muni d'une prise (40) pour l'alimentation en énergie du coffret et la transmission des infor mations. Sur cette même figure,on voit également les touches typographiques (2) et les touches de sélection (3),les diodes électroluminescentes (4) placées sous des fenêtres transparentes (42),et les extrémités des tubes (10) et (12). Le clavier alphanumérique compact à commande'optique,objet de l'invention avec ses circuits électroniques associés,peut être utilisé dans tous les cas où l'on veut transmettre des informations avec des caractères typographiques ou des signes quelconques. Des champs d'application particulièrement intéressants pour ce type de clavier sont ceux de l'informatique industrielle,et de la commande d'organes périphériques divers. REVENDICATIONS 1-Dispositif du type clavier alphanumérique compact à commande optique, destiné à l'émission de caractères typographiques ou de signes quelconques,caractérisé par le fait qu'il comporte au moins deux familles de faisceaux d'ondes électromagnétiques dont les rayons se coupent,de manière à former un tableau de n lignes et de p colonnes. 2-Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait qu'il possède deux types de touches : des touches (2) dites touches typographiques et des touches (3) dites touches de sélection,chacune de ces touches étant découpée en neuf régions distinctes. 3-Dispositif selon les revendications 1 et 2,caractérisé par le - fait que les actions pour émettre un caractère typographique ou un signe peuvent être exécutées sans avoir à déplacer une pièce mécanique,mais simplement au moyen du doigt de l'opérateur,venant se poser au centre des cases (2) et des cases (3) et occultant ainsi chaque fois deux des faisceaux d'ondes électromagnétiques. 4-Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait que chaque faisceau d'ondes électromagnétiques est composé de rayons rendus parallèles au moyen d'au moins une lentille convexe (6). 5-Dispositif selon la revendication 1,caractérisé par le fait que les photodétecteurs (9) sont placés dans des tubes (10) de manière à s'affranchir des réflexions parasites. 6-Dispositif selon les revendications 1 et 2,caractérisé par le fait que les touches de sélection (3) possèdent chacune une source lumineuse (4),par exemple du genre diode électroluminescente,afin d'indiquer la région des touches typographiques qui est validée. 7-Dispositif selon les revendications 1,4 et 5,caractérisé par le fait qu'il possède une pièce (11) permettant d'assurer un maintien rigide des pièces électro-optiques telles que (5) et (9),cette pièce (11) étant réalisée d'un seul tenant et incorporant les tubes tels que (10) et (12). 8-Dispositif selon la revendication (7),caractérisé par le fait qu'il possède des pièces transparentes (6),(13) et (42) permettant de rendre la pièce (11) étanche par rapport au tableau des touches (2) et (3) et de protéger ainsi les circuits électro-optiques et les circuits électroniques. 9-Dispositif selon les revendications 1,2 et 3,caractérisé par le fait que les circuits électroniques destinés à la gestion du clavier comportent des circuits multiplexeurs (24) et (25) qui reçoivent les informations venant du tableau des touches typographiques (2) à travers les circuit "'Inversion et de ftsc en forme (18) et (19),et permettent cte commander une oscule obstacle (27),lorsque les compteurs (31) ournissent aux dits multiplexeurs le numéro de la touche typographique où 'opérateur a rosé son uoigt,laquelle bascule bistable (27) envoie = extérieur,par la oroche (28),un signal indiquant qu'un caractère est préparé, qui sera éaiss lorsque le signal de commande de sortie des données arrIvera sur la broche (34),entraînant alors la validation de la mémoire (22),qui passe de l'état "haute impédance" à l'état "données disponibles" et présente sur le bus de données (35) le contenu de la case néwoire de (2) adressée par les fils (23),porteurs du code fourni par l'une des touches de sélection (3),et par les ous (32) et (33) qui contiennent l'état des compteurs (31),lesquels copteurs ont été bloqués ainsi que l'oscillateur (30) lorsque la bascule (27) a été commandée par le signal issu du circuit (26). 10-Dispositif selon les revendications 1,2 et 3,caractérisé par le fait que les circuits électroniques aestinés à la validation des régions es touches typographiques (2) possèdent un circuit (17) qui enregistre,à l'aide de circuits de codage et de bascules bistables,les informations fournies par les ous (20) ou (21),provenant des touches de sélection (3),pour donner à la mémoire (22) une combinaison d'adressage ortée par les fils (23),laquelle combinaison d'adressage reste validée tant que l'utilisateur n'appuie pas sur une autre touche de sélection (3),auquel cas le circuit (16) permet de remettre à zéro les bascules bistables de (17) avant d'enregistrer le nouveau code de sélection. 11-Dispositif selon les revendications 6 et 10,caractérisé par le fait que les bascules bistables du circuit (17) permettent å'allu- mer les sources lumineuses (4) qui indiquent la région validée des touches typographiques (2).