Brevet FR2487551A1 — publié le 19820129

Appareil opto-électronique d'éclairement et de détection de marques sur un support. La présente invention concerne un appareil optoélectronique d'éclairement et de détection avec formation optique d'images linéaires et/ou ponctuelles pour la détection sans contact, par réflexion, de marques graphiques, notamment imprimées ou manuscrites ou encore matérialisées par perforation ou d'une autre façon sur des supports solides. Les unités centrales actueles, à fort degré d'intégration et grand rendement, ainsi que les mémoires à forte capacité exigent l'utilisation d'unités auxiliaires évoluées qui permettent aux calculatrices une meilleure exploitation de quantités de données se présentant sous une forme compliquée. C'est à quoi servent les appareils auxiliaires pour l'introduction des données, qui, avec les différents lecteurs, forment un secteur problématique important du traitement des données. Les plus connus sont les appareils auxiliaires dits lents, comme par exemple le lecteur de bandes et cartes perforées, que l'on utilise pour introduire des informations constantes, variables ou spéciales dans la calculatrice. Les différentes difficultés de réalisation qui se présentent dans le cas des supports de données perforés font rechercher de plus en plus des appareils auxiliaires d'introduction de données qui fonctionnent dans le système dit de lecture de marques et permettent de lire des signes de données portés par exemple par impression ou au crayon sur des supports usuels en papier. Les formes de réalisation compliquées qui se prêtent à la lecture intégrale de documents complets, par exemple de factures, forment un groupe spécial de tels appareils auxiliaires. Ces systèmes de détection, avec reconnaissance, des marques constituent les lecteurs de documents, dans lesquels on utilise de façon typique le procédé optique ou opto-électronique. Ces unités d'introduction de données se caractérisent par une complexité et une complication différentes selon qu'elles se prêtent à la lecture de types de données enregis tres soit par perforation, soit par marquage, soit par les deux procédés à la fois. Aussi, la qualité et le caractère évolués, qui sont déterminants pour la sensibilité, la fiabilité, le prix, les dimensions et par conséquent aussi pour le succès, sont-ils extrêmement importants pour de tels lecteurs. La structure et le principe de fonctionnement des lecteurs opto-électroniques de ce genre correspondent de façon générale au schéma suivant On dirige sur un support de données porteur des marques un faisceau de rayons émis par un composant optoélectronique pour le visible ou l'invisible, par exemple par une diode électroluminescente. On observe ensuite ces marques à l'aide d'un détecteur, par exemple d'une cellule ou d'un transistor, photo-électrique, bref à l'aide d'un capteur, et on les détecte pendant le mouvement pas à pas ou continu. C'est ainsi par exemple que, de façon usuelle - avec des supports perforés, on détecte sur la face opposée du support les interruptions de la lumière passant à travers ce dernier, ce qui constitue le procédé par interruption, illustré par la figure 1; - dans le procédé par lecture de marques, selon la figure 2, on détecte les variations de réflexion dues au signal sur la même face du support. Les capteurs ainsi réalisés présentent cette carac téristique générale que leurs composants opto-électroniques, tels que diodes de rayonnement, phototransistors et autres, utilisés pour l'éclairement et la détection disposent déjà en propre de lentilles focalisantes. Ces lentilles concentrent d'emblée le faisceau lumineux que,lors de la construction de la tête de lecture, l'on limite dans le capteur du lecteur, dans une mesure différente et avec un angle solide différent (par formation d'écrans au moyen de masques) selon les conditions d'utilisation et le mode de fonctionnement prévus. Mais, de l'examen approfondi des detecteurs optoélectroniques se prêtant au fonctionnement en lecture de marques connus et mentionnés sommairement ci-dessus, il ressort que leur pouvoir de résolution est très limité, même avec utilisation d'un système électronique compliqué et qu'ils ne se prêtent qu'à la lecture de signes optiques avec des mesures macroscopiques et par réflexion. On a beaucoup de mal à remplir les différents exigen ces de sensibilité de la détection de marques optiques diverses; c'est pourquoi les réalisations de capteurs et lecteurs sont multiples. De nombreux problèmes sont évitables, même dans des appareils, si le composant qui engendre le signal de base de l'appareil, c'est-à-dire le capteur, est davantage perfectionné et rendu plus efficace. On peut y parvenir en interposant entre l'émetteur et le récepteur un élément améliorant consi dérablement le rendement. On utilise ainsi de façon meilleure, ou plus favorable, une quantité de lumière disponible donnée. On connaît, par le brevet allemand en publication formelle nO 24 36 209 de la Computer Design Corp., Los Angeles, Calif. USA, un lecteur de cartes dans lequel on utilise, pour élever le rendement, une lentille sphérique ou cylindrique. Cet appareil comporte plusieurs sources lumineuses et plusieurs capteurs de lumière disposés de façon à former par couples, parallèlement à l'axe de la lentille cylindrique et perpendiculairement à la direction de déplacement du support de marques, c'est-à-dire de la carte, des groupes composés chacun d'une source lumineuse et d'un capteur de lumière, les divers groupes étant séparés par des écrans. L'adoption de ces mesures augmente réellement la sûreté de la détection. L'invention a pour objet un appareil dans lequel l'éclairement des marques soit encore augmenté et la sûreté de détection des capteurs améliorée, la construction de la tête de lecture pouvant en même temps être simplifiée et le pourvoir de résolution augmenté. La simplification de la construction réside notamment dans le fait que l'on peut renoncer au fraisage de la lentille cylindrique et aux écrans entre les groupes. Cet appareil opto-électronique d'éclairement et de détection, du type annoncé, renfermant comme éléments opto électroniques au moins un élément d'éclairement (source lumineuse) et au moins un élément de détection lumineuse (capteur de lumière), un élément optique améliorant l'éclairement, par exemple une lentille cylindrique, sphérique ou hémisphérique,étant insérée sur le trajet du rayon issu de l'élément d'éclairement, réfléchi par la marque et intercepte par l'élément de détection lumineuse et le dispositif de maintien des éléments opto-électroniques (tête de lecture) et/ou le support de marques étant mobiles en face l'un de l'autre, est caractérisé par le fait qu'au moins un élément d'éclairement et au moins un élément de détection lumineuse sont disposés, en tant que couple d'éléments allant de pair ou qu'éléments d'un groupe, en direction essentiellement parallèle à celle du déplacement de la tête de lecture ou du support de marques ou qu'au moins un élément d'éclairement et plusieurs éléments de détection lumineuse ou, inversement, au moins un élément de détection lumineuse et plusieurs éléments d'éclairement forment, en une structure multiligne ou en une structure concentrique, un groupe d'éléments, l'appareil renfermant au moins un tel groupe d'éléments, et, dans le cas de plusieurs groupes, ceux-ci étant disposés essentiellement en une ligne perpendiculaire à la direction de déplacement du support de marques, une autre particularité voulant qu'entre le ou les éléments d'éclairement et le ou les éléments de détection lumineuse correspondants soient placés un ou des éléments de barrage de la lumière. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, une partie au moins des éléments de barrage de la lumière sont insérés directement dans le ou les éléments d'éclairement et/ou dans le ou les éléments de détection lumineuse. Suivant d'autres particularités possibles de l'invention : les différents groupes d'éléments comportent une monture mécanique, les différents groupes se composent de plusieurs éléments disposés parallèlement à la direction de déplacement du support de marques; I'élément optique améliorant l'eclai- rement se compose d'une partie de lentille sphérique et d'un prisme accolé. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel les figures 1 et 2 représentent, pour mémoire, des réalisations connues de systèmes opto-électroniques de détection lumineuse de marques perforées ou rapportées; les figures 3 à 7 représentent différents dispositifs selon ladite invention. Les références numériques utilisées sur ce dessin ont les significations suivantes 1. Monture mécanique (non absolument nécessaire) des groupes d'éléments de l'ensemble de détection; 2. Nervure formant écran pour des capteurs de lumière; 3. Source lumineuse (diode électroluminescente infrarouge); 4. Capteur lumineux (phototransistor); 5. Lentille optique (cylindrique, sphérique ou autre); 6. Support de marques (bande de papier, carte ou autre); 7. Marque (inscription portée à la main ou imprimée, perforation, etc.); 8. Plaque-support (substrat); 9. Prisme déviateur. Comme on l'a déjà mentionné, les figures 1 et 2 représentent des solutions banales dans lesquelles le rayon lumineux émis par la source 3 est dirigé vers ou à travers la marque 7 pour aboutir au capteur de lumière 4. Dans le cas de la figure 1 aussi, on peut utiliser une réflexion du rayon si la source lumineuse 3 et le capteur de lumière sont du même côté du support de marques 6 et si, du côté opposé dudit support de marques, une surface par exemple noircie modifie notablement la réflexion lors du passage de la trajectoire du rayon à travers un trou qui représente ici la marque 7. Dans le cas du brevet allemand nO 24 36 209 précité, on utilise en outre une lentille cylindrique 28 (figures 1 et 2) qui augmente l'intensité de l'éclairement.Comme on l'a déjà mentionné aussi, les éléments 26 et 34 des couples sont ici disposés, les uns à côte des autres, en direction de l'axe de la lentille cylindrique et perpendiculairement à la direction de déplacement du support de marques. Les figures 3 à 7 représentent, à titre d'exemples, des réalisations de l'invention. On peut voir sur la figure 3 une construction dans laquelle une source lumineuse 3 et un capteur de lumière 4 séparés par une nervure 2 formant écran sont logés dans une monture mécanique 1. Dans le trajet du rayon est insérée une lentille optique 5 sphérique, hémisphérique ou cylindrique, et, fait important, la direction du déplacement relatif du groupe d'éléments et du support de marques 6 est parallèle au plan du dessin. Sur la figure 4, le groupe d'éléments se compose de deux sources lumineuses 3 et d'un capteur de lumière 4 en position médiane entre ces deux sources. On pourrait aussi utiliser aussi bien, dans le même dispositif, deux capteurs de lumière 4 et, entre eux, une source lumineuse. De cette façon, si l'on utilise plusieurs groupes d'éléments, on les dispose en une rangée de direction parallèle à l'axe de la lentille cylindrique, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction de la rangée des éléments, ou du déplacement du support de marques. I1 n'est pas absolument nécessaire d'utiliserdes montures mécaniques. Les écrans peuvent aussi être insérés directement dans les éléments 3 et 4, ce qui permet de supprimer également les nervures 2. Dans les appareils présentant cette structure, les sources lumineuses 3 et les capteurs de lumière 4 sont disposés, selon la figure 3, en deux rangées distinctes parallèles entre elles et à l'axe de la lentille cylindrique 5, laquelle peut dans ce cas être réalisée sans fraisages. Dans le cas de la figure 4, on forme trois rangées, dont deux renferment les capteurs de lumière et une les sources lumineuses ou bien deux les sources lumineuses et une les capteurs de lumière. On obtient avec cette structure non seulement de meilleurs éclairements, mais aussi une disposition plus compacte des marques. Le dispositif selon la figure 5 ne diffère du précé dent que par l'addition d'une plaque-support transparente 8 sous les sources lumineuses 3 et les capteurs de lumière 4. La figure 6 représente un dispositif dans lequel les rayons sont réfléchis par un prisme déviateur 9 et les source. lumineuses 3 et capteurs de lumière 4 sont placés sur le côté. Le dispositif selon la figure 7 permet de lire, de façon très avantageuse, des marques ponctuelles 7; il peut être dit "concentrique". Comme on le voit, on peut obtenir, par la multiplication des sources lumineuses et/ou capteurs de lumière ainsi que par leur disposition spéciale conforme à l'invention, une nouvelle amélioration des appareils opto-électoniques d'éclairement et de détection. I1 est bien entendu que la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits ci-dessus et que l'on pourra leur apporter de nombreuses modifications en variantes sans s'écarter pour autant du cadre de ladite invention. REVEMDICATIONS 1. Appareil opto-électronique d'éclairement et de détection avec formation optique d'images linéaires et/ou ponctuelles pour la détection sans contact, par réflexion, de marques graphiques, notamment imprimées ou écrites ou encore matérialisées par perforation ou d'une autre façon sur des supports solides, ledit appareil renfermant, comme éléments opto-électroniques, au moins un élément d'éclairement (source lumineuse) et au moins un élément de détection lumineuse (capteur de lumière) avec insertion d'un élément optique, par exemple une lentille cylindrique, sphérique, hémisphérique ou autre, améliorant l'éclairement, dans le trajet du rayon issu de l'élément d'éclairement, réfléchi par la marque et intercepté par l'élément de détection lumineuse et le dispositif de maintien des éléments opto-électroniques (tête de lecture) et/ou le support de marques étant mobiles en face l'un de l'autre, appareil caractérisé par le fait qutil comporte au moins un élément d'éclairement (3) et au moins un element de détection lumineuse (4) disposés, en tant que couple d'éléments allant de pair ou qu'éléments d'un groupe, en direction essentiellement parallèle à celle du déplacement de la tête de lecture ou du support de marques (6) ou qu'au moins un élément d'éclairement (3) et plusieurs éléments de détection lumineuse (4) ou, inversement, au moins un élément de détection lumineuse (4) et plusieurs éléments d'éclairement (3) forment, en une structure multiligne ou une structure concentrique, un groupe d'éléments, l'appareil renfermant au moins un tel groupe d'éléments et, dans le cas de plusieurs groupes, ceux-ci étant disposés essentiellement en une ligne perpendiculaire à la direction de déplacement du support de marques et un ou des éléments de barrage de lumière (2) étant en outre intercalés entre le ou les éléments d'éclairement (3) et le ou les éléments de détection lumineuse (4) correspondants. 2. Appareil selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'au moins une partie des éléments de barrage de lumière (2) sont insérés directement dans le ou les éléments d'éclairement (3) et/ou le ou les éléments de détection lumineuse (4). 3. Appareil selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les divers groupes d'éléments comportent une monture mécanique (1). 4. Appareil selon la revendication 1 caractérisé par le fait que les divers groupes d'éléments se composent de plusieurs éléments (3,4) disposés parallèlement à la direction de déplacement du support de marques. 5. Appareil selon la revendication 1 caractérisé par le fait que l'élément optique améliorant l'éclairement se compose d'une partie de lentille sphérique (5) et d'un prisme (9) accolé.