Brevet FR2536185A1 — publié le 19840518

DISPOSITIF OPTIQUE D'ENTREE DE DONNEES. La présente invention est un dispositif d'entrée de données pour machines utilisant les fibres optiques. Elle rapplique notamment aux claviers que l'on rencontre en informatique ou en bureautique. L'invention se rapporte donc aux systèmes d'introduction de données mettant en oeuvre la frappe d'un clavier muni de touches. Il existe plusieurs techniques pour transmettre des informations codées à partir des touches d'un clavier. On peut citer notamment: - les touches à contact mécanique: deux lames métalliques sont alors mises en contact lorsque l'on appuie sur la touche. Mais ces touches présentent l'inconvénient de ne pas être étanches et de nécessiter l'utilisation de métaux précieux pour éviter les oxydations, et des circuits antirebonds pour éviter les parasites; - les touches à contact "Reed" : les contacts sont alors enfermés dans une ampoule de verre scellée et sont manoeuvrés par le déplacement d'un petit aimant le long ou sur l'ampoule.Mais ces touches présentent l'inconvénient d'un déplacement imprécis, car le point de déclenchement varie d'une touche à l'autre; - les touches à effet Hall l'électronique de commutation comporte un transducteur à effet Hall. En pressant sur la touche, un petit aimant permanent est introduit dans la zone active de Hall. Mais ces touches entrainent une grande consommation de courant et un coût élevé; - les touches à effet capacitif: une plaque solidaire de la touche augmente la capacité mutuelle de deux plaques adjacentes lors de l'appui. Mais ces touches nécessitent de nombreux circuits au sein même du clavier. Ce dernier inconvénient n'est pas spécifique aux touches à effet capacitif, mais à tous les autres types de claviers; Ceci rend les claviers sensibles aux rayonnements et aux parasites électromagnétiques de toutes sortes. On connait aussi des touches utilisant un effet optique, ce qui permet de pallier ce défaut. En général dans un clavier utilisant de telles touches il y a une relation biunivoque entre la position de touches et le code correspondant à chacune de ces touches ; par exemple en utilisant le balayage d'un faisceau lumineux ou en considérant une architecture du type ligne-colonne dans un système comportant autant d'organes d'émetteurs que d'organes récepteurs. L'invention se propose de remédier à ces inconvénients. Le dispositif de l'invention utilise aussi la transmission optique d'informations. Un interface extérieur au clavier convertit les informations sous forme électrique. On obtient un codage direct de l'information à partir de chaque touche. Le principal avantage obtenu est l'absence de circuits électriques au niveau du clavier et sa simplicité de mise en oeuvre. Le fonctionnement du dispositif de l'invention consiste à créer en appuyant sur une touche, un affaiblissement détectable de l'intensité de lumière se propageant dans plusieurs guides optiques distincts passant sous chaque touche. Ainsi le dispositif de l'invention est un dispositif de structure simple dont la position des touches importe peu. L'invention a pour objet un dispositif optique d'entrée de données comportant au moins une touche mobile entre deux positions et des moyens élastiques associé à chaque touche, caractérisé en ce qu'il comprend un faisceau de n fibres disposées dans un plan, n étant un nombre prédéterminé, ce faisceau étant disposé sous chaque touche à laquelle correspond un code particulier, des moyens de pression associés à chaque touche, des moyens émissifs de lumière étant couplées aux premières extrémités des fibres de ce faisceau pour injecter dans chaque fibre un rayonnement lumineux, les moyens de pression associés à chaque touche permettant une pression sélective sur une partie des fibres du faisceau de manière à entrainer un affaiblissement du rayonnement lumineux transmis dans ces fibres, des moyens détecteurs disposés à la deuxième extrémité de chacune des fibres permettant de détecter le dit affaiblissement, des moyens transformateurs permettant la transformation des rayonnements lumineux véhiculés par ces fibres en signaux électriques et le décodage de ces signaux électriques. L'invention sera mieux comprise au moyen de la description ci-après et des figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 représente schématiquement le dispositif de l'invention; - les figures 2 à 4 illustrent le fonctionnement du dispositif de l'invention; - la figure 5 illustre une variante du dispositif de l'invention; - la figure 6 illustre une chaine de réception qui peut être associée au dispositif de l'invention; - la figure 7 illustre le fonctionnement de la chaine de réception illustrée à la figure G - la figure 8 illustre le dispositif de l'invention associé à une telle chaine de réception. La figure 1 illustre schématiquement le dispositif de l'invention. Il se compose de 3 parties: - un clavier (1) comportant des touches (10) sous chacune desquelles passe un faisceau plat de plusieurs fibres optiques (11); - des circuits d'émission (12) de lumière; - des circuits de réception et de conversion optique-électrique (13). Le faisceau de fibres optiques peut comporter par exemple 7 fibres ce qui permet un codage ASCII de chaque touche, ou même 8 fibres ce qui permet d'avoir un contrôle de parité en plus du codage ASCII. Les figures 2 et 3 représentent en coupe et en perspective la structure du clavier au niveau de chaque touche. La touche 20 est encastrée dans le plan supérieur rigide 22 du clavier. Elle est munie à sa partie inférieure de protubérances 21 dont le nombre et la position est fonction du code choisi pour la touche. Par exemple dans le cas considéré à la figure 3, on peut obtenir un codage 1001100. Les fibres numérotées 3 à 9 correspondent donc aux différents bits de l'informations codées en allant du bit de poids le plus faible au bit de poids le plus fort. Sous le plan du clavier se trouve un film d'étanchéité 23 et une epaisseur de matériau élastique 24 permettant à la touche de revenir à son état de repos. Chaque protubérance 21 dépasse l'épaisseur du matériau 24. Le faisceau de fibres optiques 25 est positionné en dessous de la touche de manière à ce que chaque protubérance puisse toucher une fibre et une seule. Ce faisceau de fibres se trouve inséré entre la couche 24 et le socle du clavier 26 rigide. Sous chaque touche, ce socle est évidé sur une largeur un peu supérieure à celle du faisceau de fibres. A l'intérieur de cet évidement est placé un matériau mou, transparent 27 dont l'indice est égal à celui de la libre. Avantageusement il est du même matériau que la fibre, par exemple en Silice. Dans le sens des fibres les bords de l'évidement sont légèrement relevés de manière à obtenir une légère prédéformation de la fibre vers le haut. Chaque fibre est maintenue rigidement de part et d'autre de l'évidement en 28. Lorsque la touche est appuyée, chaque fibre en regard de chaque protubérance est légèrement déformée et vient au contact du matériau 27 comme indiqué sur la figure 4. Une partie de la lumière passe dans le matériau 27 entraînant une perte lumineuse détectable à l'extrémité de la fibre. De plus, la déformation de la fibre provoque une diminution de son coefficient de transmission: cet effet peut être exploité seul ou en combinaison avec celui de la conduction lumineuse. Chaque protubérance 21 peut être constituée d'un matériau de même indice que la fibre, de manière à faire apparaître une perte par conduction lumineuse lorsque la touche est appuyée. Bien entendu cet effet peut être combiné avec le précédent. Le nombre de fibres optiques du faisceau dépend du nombre de P touches: s'il y a 2 touches il y a au moins P fibres. Les-fibres utilisées sont des fibres monomodes ou multimodes. Comme représenté sur la figure 1, le faisceau de fibres dl circule sous toutes les touches de façon que les rayons de courbure ne soient pas trop petits pour éviter les pertes lumineuses. Pour coder l'information à entrer on peut aussi séparer les fibres optiques par ligne de touches. Au lieu d'utiliser une touche comportant plusieurs protubérances qui permettent de coder l'information par appui sélectif sur un certain nombre de fibres du faisceau, il est aussi possible de considérer, comme représenté à la figure 5, des protubérances disposées sur le plan de fond du clavier, la touche correspondante lors de son appui permettant donc d'agir seulement sur les fibres n'étant pas situées au dessus de saignées. Le matériau mou et de même indice que les fibres a été déposé par exemple avant la création des saignées car ii n'existe qu'au dessus des protubérances. Les fibres situées au dessus de ces protubérances viennent donc alors en contact avec ce matériau. Pour éclairer en entrée ces fibres optiques on utilise par exemple des diodes électroluminescentes ou des diodes "laser". Le couplage de ces sources avec des fibres optiques est techniquement connu. Il y a autant de sources que de fibres ou bien une seule source peut être couplée à plusieurs fibres. Pour capter les informations codées, on peut utiliser une chaîne de réception telle que représentée sur la figure 6. Elle comporte un circuit 30 de conversion du signal optique en un signal électrique. Il est composé par exemple d'une diode PIN qui peut détecter des signaux modulés à plusieurs Gigahertz. Bien entendu, il y a autant de chaînes de réception que de fibres optiques. La chaîne comporte ensuite un détecteur -à seuil 31 à faible constante de temps 6 1 s typiquement dont le seuil variable est défini par un détecteur 32 à forte constante de temps ô 1 s suivis d'un circuit de mise en forme 33 permettant d'obtenir un signal représentatif d'un bit. Ainsi le dispositif de l'invention utilise la transmission optique des informations. Un interface extérieur au clavier convertit les informations sous forme électrique. On obtient un codage direct de l'information à partir de la touche, par exemple pour les claviers alphanumériques sous la forme ASCII. Le principal avantage obtenu est l'absence de circuits électriques au niveau du clavier et sa simplicité de mise en oeuvre. En appuyant sur une touche, un affaiblissement détectable de l'intensité de lumière se propage dans plusieurs guides optiques distincts passant sous chaque touche. Sur la figure 7 est représenté l'affaiblissement du signal lumineux résultant de l'appui d'une touche sur l'une des fibres du faisceau. A l'entrée de l'ensemble des fibres des moyens photoémetteurs injectent un faisceau lumineux dans chacune des fibres. A l'autre extrémité de ces fibres, des moyens photodétecteurs qui peuvent être par exemple des diodes photoréceptrices permettant de capter ce signal V1, qui après mise en forme par exemple dans un dispositif comportant un seuil de basculement Vs permet d'obtenir le signal V2 dont le niveau logique 1 correspond à l'appui d'une touche sur la fibre à laquelle il correspond. La figure 8 représente le dispositif de l'invention comportant le faisceau de fibre 11 qui permet de véhiculer les faisceaux lumineux des organes émetteurs de lumière 12 aux organes récepieurs de lumière 13 en traversant le clavier 1. Le dispositif de l'invention peut s'appliquer aussi à un réseau local de repérage: le faisceau de fibres est disposé de manière à couvrir la zone à surveiller et un certain nombre de touches formant capteurs sont placés le long du faisceau, on peut alors détecter la position recherchée en fonction du code obtenu. REVENDICATIONS 1. Dispositif optique d'entrée de données comprenant au moins une touche mobile entre deux positions et des moyens élastiques associé à chaque touche, caractérisé en ce qu'il comprend un faisceau de n fibres disposées dans un plan, n étant un nombre prédéterminé, ce faisceau étant disposé sous chaque touche à laquelle correspond un code particulier, des moyens de pression étant associés à chaque touche, des moyens émissifs de lumière (12) étant couplés aux premières extrémités des fibres de ce faisceau (11) pour injecter dans chaque fibre un rayonnement lumineux, les moyens de pression associés à chaque touche permettant une pression sélective sur une partie de fibres du faisceau de manière à entrainer un affaiblissement des rayonnements lumineux transmis dans ces fibres, des moyens détecteurs (13) disposés à la deuxième extrémité de chacune des fibres permettant de détecter le dit affaiblissement, des moyens transformateurs permettant la transformation des rayonnements lumineux véhiculés par. ces fibres en signaux électriques et le décodage de ces fibres électriques. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de pression comportent deux barettes la première liée à la touche et la seconde fixe située de l'autre coté du faisceau (11) de fibres par rapport à la touche. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'une des deux barettes comporte à sa surface un matériau (27) de même indice que les fibres. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'une des deux barettes comporte des protubérances permettant un pincement sélectif de certaines fibres, et donc la creation d'un affaiblissement sélectif des signaux lumineux véhiculés par ces fibres. 5. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le faisceau de fibres comporte sept fibres ce qui permet de faire correspondre un code ASCII à chacune des touches. 6. Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que fe faisceau de fibres comporte huit fibres ce qui permet de faire correspondre un codage ASCII, comportant un bit de parité, à chacune des touches.