Brevet FR2561803A1 — publié le 19850927

DISPOSITIF LECTEUR OPTIQUE A DEUX FONCTIONS La présente invention se rapporte à un dispositif lecteur optique à deux fonctions. Les ordinateurs individuels sont pour la plupart, fabriqués en grandes séries, et de ce fait, leur prix devient de plus en plus abordable. Certains ordinateurs individuels comportent ou sont prévus pour coopérer avec, un lecteur optique, généralement appelé "crayon optique" que l'on pointe sur un endroit déterminé de l'écran du moniteur ou téléviseur auquel est relié l'ordinateur, afin de faire accomplir à l'ordinateur une tâche en relation avec ce qutil affiche audit endroit déterminé, sans que l'opérateur ait à effectuer des manoeuvres compliquées d'introduction d'ordres. Par ailleurs, les dispositifs lecteurs de codes à barres, encore peu répandus, sont onéreux et nécessitent des circuits de traitement spécifiques, alors que les marquages par codes à barres se généralisent, en particulier sur les produits de consommation courante. La présente invention a pour objet un dispositif lecteur optique, raccordé à un ordinateur en particulier un ordinateur individuel, qui puisse être utilisé aussi bien en crayon optique qu'en lecteur de code à barres. La présente invention a plus particulièrement pour objet un tel dispositif lecteur optique qui permette d'utiliser, en aval du transducteur optique un circuit de traitement le plus simple et le moins onéreux possible. Le dispositif lecteur optique conforme à la présente invention comporte un transducteur optique comprenant une diode émettrice de rayonnement infrarouge et un photorécepteur unique associé à un filtre de conversion de couleur adapté à la sensibilité spectrale de ce photorécepteur, ce transducteur étant relié à un circuit d'exploitation comprenant un générateur d'impulsions alimentant la diode émettrice, et un circuit de traitement recevant les signaux recueillis par le photorécepteur, les amplifiant et les mettant en forme pour les transmettre à un ordinateur, par exemple un ordi nateur individuel. Selon un mode de réalisation préférée de l'invention, le filtre de conversion de couleurs est un filtre à gélatine du type 80 A. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée d'un mode de réalisation pris comme exemple non limitatif et illustré par Je dessin annexe sur lequel: - la figure 1 est un diagramme des énergies relatives des émissions spectrales des phosphores bleu et vert d'un écran de télévision, en fonction de la longueur d'onde; - la figure 2 est un diagramme comportant: une courbe de la sensibilité relative du photorécepteur seul, une courbe de la transmission d'un filtre conforme à l'invention, et une courbe de la sensibilité relative du photorécepteur comportant un filtre conforme à l'invention, en fonction de la longueur d'onde; et - la figure 3 est un diagramme montrant la courbe de transmission d'un filtre conforme à l'invention pour des longueurs d'ondes du proche infrarouge. Le dispositif lecteur optique de l'invention comporte un transducteur optique, se présentant sous la forme d'un crayon, tout comme le "crayon optique" classique, à l'extrémité duquel on fixe un capteur optoélectronique du type à réflexion comportant un photo récepteur tel qu'un phototransistor et une diode photoémettrice émettant de préférence dans le proche infrarouge, ce capteur étant par exemple de marque "HONEYWELL", type SPX 1180-2, mais il est bien entendu que l'invention n'est pas limitée à un tel capteur. La diode émettrice et le phototransistor sont disposés de façon que lorsque le crayon lit un code à barres, les rayons émis par la diode soient réfléchis par le support du code à barres et arrivent sur la surface sensible du phototransistor. Ce capteur est alimenté par des moyens classiques non représentés. Le phototransistor est relié à un circuit de traitement de signaux similaire au circuit de traitement classique d'un lecteur de code à barres, mais devant être adapté à la fonction "crayon optique". En effet, le photorécepteur présente un fort déséquilibre entre sa sensibilité au rayonnement vert et sa sensibilité au rayonnement bleu, le rapport des sensibilités allant de 2 à 3, et de plus, I'énergie émise par les phosphores d'un écran du tube de télévision trichrome est deux à trois fois plus élevée que l'énergie émise par les phosphores bleus. Le circuit de traitement des signaux recueillis par le lecteur optique devrait donc, dans ces conditions, comporter un dispositif de contrôle automatique de gain pour éviter soit la saturation lorsque l'on passe du bleu au vert, soit une perte d'informations lorsque l'on passe du vert au bleu.Un tel dispositif de contrôle automatique de gain est un dispositif relativement critique, surtout en ce qui concerne les temps de réponse et ltimmunité au bruit. En outre, du fait que l'on utilise le même photorécepteur pour réaliser les deux fonctions, et qui plus est, dans des domaines spectraux différents, le circuit d'exploitation des signaux du lecteur optique devrait comporter un amplificateur à très large dynamique d'entrée, et donc à gain variable. En effet, en fonction crayon optique, le photorécepteur fonctionne dans le domaine du spectre visible, et le flux lumineux fourni par les phosphores est variable selon la couleur de l'écran et selon le réglage de luminosité effectué par l'utilisateur, alors qu'en fonction lecteur de code à barres, le même photorécepteur reçoit un flux lumineux émis par un photoémetteur dans le domaine du proche infrarouge puis réfléchi par le support du code à barres.Le flux lumineux provenant de l'écran du tube cathodique est nettement supérieur au flux lumineux provenant du photoémetteur et réfléchi par le support du code à barres. Sur le diagramme de la figure 1, on a représenté, pour des longueurs d'ondes allant de 400 à 700 nanomètres, les courbes d'émission spectrale des phosphores bleu et vert d'un écran de télévision classique. On constate que l'énergie émise par le phosphore vert, pour une longueur d'onde d'environ 535 nanomètres est plus de deux fois plus élevée que l'énergie émise par le phosphore bleu à la longueur d'onde de 450 nanomètres environ. D'autre part, comme on le voit d'après la courbe A du diagramme de la figure 2, représentant la sensibilité relative du photorécepteur utilisé précité, pour des longueurs d'ondes allant de 400 à 700 nanomètres environ, ce photorécepteur présente également un déséquilibre chromatique entre le vert et le bleu, le rapport des sensibilités pour ces deux couleurs étant d'environ 2, et pouvant aller jusqu'à environ 3 pour d'autres types de capteurs. Par conséquent, le photorécepteur d'un lecteur optique utilisé en crayon optique produit des signaux d'amplitudes très différentes en fonction de la longueur d'onde à cause d'un déséquilibre chromatique global (dû à la fois au déséquilibre chromatique des phosphores èt au déséquilibre chromatique du photorécepteur), les différences d'amplitudes de ces signaux étant telles qu'il faut faire appel à un dispositif de contrôle automatique de gain pour éviter soit la saturation lorsque l'on passe du bleu au vert, soit une perte d'informations lorsque l'on passe du vert au bleu.Le fonctionnement dun tel dispositif de contrôle automatique de gain n'est pas toujours satisfaisant, en particulier lorsque l'on déplace très rapidement le crayon optique sur l'écran de télévision, ou lorsque la zone de l'écran sur laquelle est placé le crayon optique change tres rapidement de couleur. Dans de tels cas, le temps de réponse de ce dispositif peut être supérieur au temps mis par la zone observée par le crayon optique à changer de couleur, ce qui fait que l'on retrouve les défauts précités du lecteur optique sans dispositif de contrôle automatique de gain. En outre, ce dispositif de contrôle automatique de gain peut être sensible aux bruits, aussi bien ceux captés directement par le photorécepteur, que ceux pouvant se produire dans les circuits situés en amont de ce dispositif de contrôle automatique. En fonction lecteur de code à barres, le même photorécepteur reçoit des signaux situés dans le domaine du proche infrarouge (830 à 950 nanomètres), ces signaux étant ceux émis par le photoémetteur du lecteur optique puis réfléchis par le support du code à barres. Ces signaux sont nettement plus faibles que ceux recueillis en fonction crayon optique, et par conséquent, le circuit de traitement des signaux de photorécepteur devrait comporter un amplificateur à très large dynamique d'entrée, et donc à gain variable. Un tel amplificateur est relativement onéreux, et sa mise au point n'est pas toujours aisée. Pour éliminer ou réduire ces inconvénients, la présente invention propose de disposer devant le photorécepteur du lecteur optique un filtre de conversion de couleurs adapté à sa sensibilité spectrale. Un tel filtre optique doit répondre aux conditions suivantes: - tout d'abord il doit améliorer l'équilibre chromatique du photorécepteur dans le domaine visible, c'est-à-dire rendre aussi uniforme que possible la caractéristique spectrale de l'ensemble photorécepteur-filtre, surtout en ce qui concerne les rayonnements bleu et vert. Ce filtre doit également assurer dans le domaine du proche infrarouge une transmission aussi élevée que possible, de façon à ne pas nuire à l'efficacité du dispositif lecteur dans sa fonction lecteur de code à barres. Enfin, ce filtre doit compenser la différence d'amplitude du signal entre les deux fonctions précitées par une différence adéquate de transmission globale entre le domaine visible et celui du proche infrarouge. Ces trois conditions sont remplies par un filtre optique de conversion de couleur en gélatine. Un tel type de filtre permet de changer la température de couleur d'une source lumineuse, c'est-àdire de transformer ou adapter la répartition spectrale d'une source en fonction de la courbe de sensibilité du détecteur. On utilise généralement de tels filtres dans le domaine du spectre visible. Lorsque le matériau de base est la gélatine photographique, on observe une très bonne transmission dans le domaine du proche infrarouge, le coefficient de transmission étant compris 85 et 95 % environ. La courbe B du diagramme de la figure 2 représente la variation de la transmission d'un filtre de type 80A en fonction de la longueur d'onde dans le domaine du spectre visible, entre 400 et 700 nanomètres environ. La courbe B montre que le coefficient de transmission du filtre précité est environ deux fois plus élevé pour le bleu que pour le vert. La courbe C du diagramme de la figure 2, qui se rapporte à la sensibilité relative de l'ensemble capteur-filtre, montre que le rapport entre la sensibilité au vert et la sensibilité au bleu est d'environ 0,85, cette courbe étant relativement plane sur l'ensemble du spectre visible. Dans le domaine du proche infrarouge, c'est-à-dire pour des longueurs d'ondes allant de 830 à 950 nanomètres environ, le coefficient de transmission du filtre précité est très élevé, de l'ordre de 90 % environ, comme on le voit d'après le diagramme de la figure 3, ce qui assure un fonctionnement normal du dispositif lecteur dans sa fonction lecteur de code à barres. Il faut toutefois remarquer que le capteur étant du type à réflexion, le coefficient de transmission du filtre doit être pris en compte deux fois (mais bien entendu une seule fois s'il était du type à transmission). En outre, on peut observer que la sensibilité moyenne de l'ensemble capteur-filtre a été réduite d'un facteur d'environ 3 dans le domaine visible et d'un facteur 1,1 environ dans le proche infrarouge, ce qui permet de compenser la différence de flux lumineux entre les deux fonctions du lecteur optique, et donc, comme précisé ci-dessus, de réduire la dynamique d'entrée dudit amplificateur du circuit de traitement. Ainsi, le circuit de traitement classique d'un lecteur de code à barres n'a pas à être fondamentalement modifié: il sufit qu'il ait une largeur de bande allant de 100 Hz à 20 kHz environ, et que son circuit d'entrée ait une impédance faible pour ne pas influencer défavorablement la rapidité du photorécepteur en fonction "lecteur d'écran" ("crayon optique"). En effet, il faut mesurer avec précision le temps écoulé entre le début d'une ligne de balayage de l'écran correspondant à l'endroit de l'écran vers lequel est pointé le crayon optique, et l'instant de passage du spot devant ce crayon, or une bonne précision de mesure d'un laps de temps aussi court ne peut être obtenue que si l'impédance d'entrée dudit circuit d'entrée est suffisamment faible pour ne pas diminuer le temps de réponse du photorécepteur. Les modifications éventuelles dudit circuit de traitement classique étant évidentes pour l'homme de l'art, ne seront pas décrites plus en détail. Le circuit de traitement des signaux recueillis par le photorécepteur est logé, de préférence dans le corps du crayon optique et alimenté en énergie par une source disposée dans le coffret de l'ordinateur par exemple. Les modifications de l'ordinateur nécessaires pour lui permettre d'exploiter les signaux produits -par le circuit de traitement en fonction "lecteur de code à barres" étant évidentes pour l'homme du métier, ne seront pas décrites. Au cours d'expériences effectuées avec le matériel précité, les résultats suivants ont été obtenus: 1) en fonction lecteur d'écran de télévision, avec des couleurs qui n'étaient pas parfaitement pures. L'amplitude du signal relevée à la sortie du lecteur optique, en volts était, pour le capteur seul : 6,6 pour le vert et 3,0 pour le bleu soit un rapport vertubleu de 2,2. Pour le capteur muni de son filtre 80A, les valeurs étaient respectivement de 2,8 et 2,0, soit un rapport vert/bleu de 1,4. 2) En fonction lecteur de code à barres, l'amplltude du signal relevé avant mise en forme était de 1,0 pour le capteur seul, et de 0,75 pour le capteur muni de son filtre 80A, soit une variation de 25 %. REVENDICATIONS 1. Dispositif lecteur optique, caractérisé par le fait qu'il est à deux fonctions, à savoir lecteur d'écran de télévision et lecteur de code à barres, et qu'il comporte un transducteur optique comprenant une diode émettrice de rayonnement infrarouge et un photorécepteur unique associé à un filtre de conversion de couleur adapté à la sensibilité spectrale de ce photorécepteur, ce transducteur étant relié à un circuit d'exploitation comprenant un générateur d'impulsions alimentant la diode émettrice, et un circuit de traite ment recevant les signaux recueillis par le photorécepteur, les amplifiant et les mettant en forme pour les transmettre à un ordinateur, par exemple un ordinateur individuel. 2. Dispositif correcteur selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le filtre est un filtre à gélatine du type 80A.