Brevet FR2703770A3 — publié le 19941014

FR 2703770 A3 19941014 FR 9314397 A 19931201 CODEUR OPTIOUE DE ROTATION POUR UN DISPOSITIF D'ENTREE DE DIRECTION X-Y La présente invention concerne, d'une façon générale, un codeur optique de rotation pour un dispositif d'entrée de direction X-Y et, plus particulièrement, un codeur optique de rotation pour un dispositif d'entrée de direction X-Y ayant une résolution relativement élevée. L'un des codeurs optiques de rotation classiques pour un dispositif d'entrée de direction X-Y comprend un appareil photoélectrique de direction X et un appareil photoélectrique de direction Y. Chaque appareil photoélectrique comprend une roue de code circulaire ayant une pluralité d'ouvertures réparties équiangulairement, deux diodes émettrices de lumière montées séparément sur un côté de la roue de code circulaire, et deux éléments sensibles à la lumière montés séparément sur l'autre côté de la roue de code circulaire. Par conséquent, la lumière émise par les diodes émettrices de lumière peut passer à travers les ouvertures jusque vers les éléments sensibles à la lumière quand la roue circulaire tourne, de sorte que les éléments sensibles à la lumière peuvent recevoir la lumière par intermittence et générer alors une série de signaux à impulsions.Quand on fait translater le dispositif d'entrée le long d'une surface, une bille du dispositif d'entrée appuie contre la surface et roule alors si bien que la roue de code dont l'arbre appuie contre la bille est mise en rotation de façon synchrone et on obtient les signaux pulsés qui correspondent au déplacement angulaire de la bille dans les directions X et Y et qui correspondent en outre au mouvement souhaité du curseur sur l'écran d'un ordinateur. Le principal inconvénient du codeur optique de rotation mentionné ci-dessus pour un dispositif d'entrée de direction X-Y est que son assemblage est relativement complexe à cause du nombre relativement important de composants impliqués. En outre, les distances entre les diodes émettrices de lumière et les éléments sensibles à la lumière doivent être soigneusement calculées de façon précise afin de garantir un fonctionnement précis du codeur optique de rotation. I1 existe un autre codeur optique de rotation classique pour un dispositif d'entrée de direction X-Y dont l'appareil photoélectrique contient une roue de code circulaire avec une pluralité d'ouvertures réparties équiangulairement, une source de lumière plane comme une diode émettrice de lumière montée sur un côté de la roue de code circulaire et une paire d'éléments sensibles à la lumière, verticalement alignés (par exemple une paire de phototransistors alignés verticalement). Son principe de base et son fonctionnement sont semblables à ceux du codeur optique de rotation précédemment décrit mais cette technique classique utilise une paire d'éléments sensibles à la lumière alignés verticalement à la place de deux diodes émettrices de lumière situées séparément.En outre, le nombre de composants impliqués est diminué et l'assemblage et l'installation de ceux-ci sont relativement faciles grâce à l'utilisation de la paire d'éléments sensibles à la lumière alignés verticalement. Les éléments sensibles à la lumière peuvent générer des signaux pulsés "00", "01", "10" et "11", à savoir : quand les deux éléments sensibles à la lumière sont cachés par la roue de code et ne peuvent pas recevoir la lumière émise par la source lumineuse, c'est le signal pulsé "00" qui est produit ; quand les deux éléments sensibles à la lumière sont exactement en correspondance avec les ouvertures et peuvent recevoir la lumière émise par la source de lumière, c'est le signal pulsé "11" qui est généré.Si la largeur combinée de la paire d'éléments sensibles à la lumière vaut 2W, la taille des ouvertures de la roue de code doit être légèrement plus grande que 2W. Du fait que la résolution est directement affectée par la taille des ouvertures et que la taille des éléments sensibles à la lumière ne peut pas être diminuée (une taille réduite des éléments sensibles à la lumière résulterait en un fonctionnement erroné du dispositif d'entrée), si l'on veut augmenter la résolution du dispositif d'entrée il faut augmenter la taille de la roue de code pour permettre une augmentation du nombre d'ouvertures. Toutefois, l'augmentation de taille de la roue de code va augmenter de façon correspondante la taille du dispositif d'entrée de direction X-Y.Donc, ce dispositif d'entrée classique ne peut pas satisfaire à la fois aux exigences de résolution accrue et de taille réduite. Le demandeur a donc essayé de résoudre la situation ci-dessus rencontrée avec la technique antérieure. Un objet de la présente invention est de proposer un codeur optique de rotation pour un dispositif d'entrée de direction X-Y ayant une résolution relativement importante. Un autre objet de la présente invention est de proposer un codeur optique de rotation pour un dispositif d'entrée de direction X-Y qui utilise une source lumineuse ponctuelle. Selon un premier aspect de la présente invention, le présent codeur optique de rotation pour un dispositif d'entrée de direction X-Y comprend une source de lumière destinée à envoyer de la lumière, une paire d'éléments sensibles à la lumière sensiblement alignés verticalement et destinés à recevoir la lumière et une roue de code circulaire montée entre la source de lumière et les éléments sensibles à la lumière, munie de plusieurs ouvertures réparties équiangulairement avec toujours une région en secteur d'arc formant écran entre deux ouvertures adjacentes, et se trouvant à une première distance souhaitée de la source de lumière et à une seconde distance souhaitée des éléments sensibles à la lumière afin de pouvoir obtenir un déplacement X-Y du dispositif d'entrée grâce à plusieurs impulsions résultant de la lumière qui est destinée à être reçue par les éléments sensibles à la lumière et qui passe par les ouvertures pour être projetée de façon intermittente sur les éléments sensibles à la lumière quand la roue de code circulaire tourne, codeur dans lequel l'amélioration consiste en ce que la source de lumière est une source de lumière ponctuelle et que soit ladite ouverture, soit ladite région en secteur d'arc formant écran a une largeur inférieure à celle de ladite paire d'éléments sensibles à la lumière afin d'obtenir facilement une résolution relativement élevée pour le dispositif d'entrée. Evidemment, les distances souhaitées peuvent être réglables pour obtenir facilement une résolution souhaitée par réglage des distances souhaitées. La source de lumière ponctuelle peut être montée sur un support de source de lumière. Les éléments sensibles à la lumière peuvent être montés sur un support d'éléments sensibles à la lumière. La source de lumière ponctuelle, les éléments sensibles à la lumière, le support de source de lumière et le support des éléments sensibles à la lumière peuvent constituer conjointement un transducteur photoélectrique. La source de lumière ponctuelle peut avoir une surface émettrice de lumière concave. La source de lumière ponctuelle peut avoir une largeur qui n'est pas supérieure à 0,3 mm.Evidemment, le dispositif d'entrée peut en outre comprendre un circuit de commande intégré, relié électriquement aux éléments sensibles à la lumière pour commander les signaux pulsés. Bien sûr, des signaux hauts et bas de décision logique destinés au circuit de commande intégré peuvent être réglés pour empêcher que les signaux pulsés ne soient produits de façon distordue. Bien sûr, le présent circuit d'entrée peut en outre comprendre un circuit de commande de compensation relié électriquement au circuit de commande intégré pour empêcher que les signaux pulsés ne soient produits de façon distordue. Le circuit de commande de compensation peut comprendre une résistance de charge. La présente invention sera mieux comprise si l'on se réfère à la description suivante et aux dessins annexés qui constituent une partie intégrante de la présente demande et dans lesquels la figure 1 est une vue en perspective d'un mode préféré de réalisation d'un codeur optique de rotation pour un dispositif d'entrée de direction X-Y selon la présente invention les figures 2 à 5 montrent schématiquement comment des éléments sensibles à la lumière d'un codeur optique de rotation pour un dispositif d'entrée de direction X-Y peuvent produire, en accord avec la rotation de la roue de code, les signaux pulsés "00", "01", "10" et "11" selon la présente invention ;; la figure 6 est un schéma de signal qui montre des signaux pulsés distordus produits par l'un des éléments sensibles à la lumière d'un mode préféré de réalisation d'un codeur optique de rotation selon la présente invention ; et la figure 7 montre schématiquement un circuit de compensation du signal destiné à un codeur optique de rotation selon la présente invention. Un mode préféré de réalisation d'un codeur optique de rotation pour un dispositif d'entrée de direction X-Y selon la présente invention est décrit dans les figures 1 à 5. Le présent codeur est installé dans le dispositif d'entrée et comprend un transducteur photoélectrique incluant une source de lumière 51 pour envoyer de la lumière, un support 41 de source de lumière sur lequel sera montée la source de lumière ponctuelle 51, une paire d'éléments sensibles à la lumière 53, 55 sensiblement alignés verticalement qui sont une paire de phototransistors sensiblement alignés verticalement, destinés à recevoir la lumière, un support 43 d'éléments sensibles à la lumière sur lequel seront montés les éléments 53, 55 sensibles à la lumière, et une roue de code circulaire 42 montée entre la source de lumière ponctuelle 51 et les éléments sensibles à la lumière 53, 55 et munie de plusieurs ouvertures 47 réparties équiangulairement, avec toujours une région en secteur d'arc 46 formant écran entre deux ouvertures adjacentes, sachant que ladite source de lumière 51 est une source de lumière ponctuelle et que soit ladite ouverture 47, soit la région en secteur d'arc 46 formant écran a une largeur Y ou X plus petite que celle de ladite paire d'éléments sensibles à la lumière 53, 55 sensiblement alignés verticalement pour permettre d'obtenir facilement une résolution relativement élevée pour le dispositif d'entrée. Il faut remarquer que la source de lumière ponctuelle 51 a une surface émettrice de lumière concave et une largeur qui n'est pas supérieure à 0,3 mm. Si l'on se réfère de nouveau à la figure 2, si la largeur combinée des éléments sensibles à la lumière 53, 55 vaut 2W, si la distance entre la roue de code 42 et la source de lumière 51 vaut D1 et si la distance entre la roue de code 42 et les éléments sensibles à la lumière 53, 55 vaut D2, alors la largeur Y des ouvertures 47 sera (2W) * Dl/(Dl + D2). Bien que la largeur totale des éléments sensibles à la lumière 53, 55 soit fixe, on peut encore régler la largeur Y de l'ouverture en faisant varier la distance D1 ou D2 sans augmenter la taille de la roue de code 42. La roue de code 42 interrompt de façon intermittente la lumière émise par la source de lumière ponctuelle 51 en direction des éléments sensibles à la lumière 53, 55 de sorte que des signaux pulsés peuvent être générés quand la roue de code 42 tourne. Si la distance entre la source de lumière 51 et la roue de code 42 ne peut pas être maîtrisée avec précision, une fuite de lumière vers les éléments sensibles à la lumière 53, 55 va se produire facilement et alors les signaux pulsés de sortie des éléments sensibles à la lumière 53, 55 seront distordus (comme représenté à la figure 6). Il existe deux procédés pour compenser la distorsion de signal des signaux pulsés de sortie, à savoir 1) Les éléments sensibles à la lumière sont reliés électriquement à un circuit de commande intégré destiné à commander les signaux pulsés de sortie. En réglant simplement les niveaux de décision logique haut et bas pour le circuit de commande intégré, on peut empêcher que les signaux pulsés de sortie qui sont transmis dans le circuit de commande intégré soient produits de façon distordue et, de ce fait, on peut résoudre le problème mentionné cidessus. 2) Comme représenté à la figure 7, un circuit de compensation de signal peut être relié à la borne d'entrée du circuit de commande intégré 7. Le circuit de compensation de signal est une résistance R1 de charge qui sert à régler la tension de grille d'entrée dans le circuit de commande intégré 7. Le présent codeur optique de rotation pour un dispositif d'entrée de direction X-Y présente les avantages suivants A) En réglant la distance entre la roue de code 42 et la source de lumière 51 et la distance entre la roue de code 42 et les éléments sensibles à la lumière 53, 55, on peut augmenter le nombre des ouvertures 47 (puisque Y = (2W) * Dl/(Dl + D2)), et on peut donc augmenter de façon correspondante la résolution du présent dispositif d'entrée de direction X-Y contenant le présent codeur. B) On peut facilement compenser la distorsion du signal de la sortie pulsée des éléments sensibles à la lumière 53, 55 en réglant les niveaux de décision logique haut et bas pour le circuit de commande intégré ou en reliant électriquement à celui-ci un circuit de compensation de signal à la borne d'entrée du circuit intégré. REVENDICATIONS 1. Codeur optique de rotation pour un dispositif d'entrée de direction X-Y qui comprend une source de lumière (51) destinée à envoyer de la lumière, une paire d'éléments sensibles à la lumière (53, 55) sensiblement alignés verticalement et destinés à recevoir ladite lumière et une roue de code circulaire (42) montée entre ladite source de lumière (51) et lesdits éléments sensibles à la lumière (53, 55), munie de plusieurs ouvertures (47) réparties équiangulairement avec toujours une région en secteur d'arc (46) formant écran entre deux ouvertures adjacentes, et se trouvant à une première distance souhaitée (D1) par rapport à ladite source de lumière (51) et à une seconde distance souhaitée (D2) par rapport auxdits éléments sensibles à la lumière (53, 55) afin d'obtenir un déplacement X-Y dudit dispositif d'entrée grâce à plusieurs signaux pulsés résultant de ladite lumière qui est destinée à être reçue par lesdits éléments sensibles à la lumière (53, 55) et qui traverse par lesdites ouvertures (47) pour être projetée de façon intermittente sur lesdits éléments sensibles à la lumière (53, 55) quand ladite roue de code circulaire (42) tourne, caractérisé en ce que ladite source de lumière (51) est une source de lumière ponctuelle et en ce que soit ladite ouverture (47), soit ladite région en secteur d'arc (46) formant écran a une largeur (Y ou X) inférieure à la largeur combinée de ladite paire d'éléments sensibles à la lumière (53, 55) sensiblement alignés verticalement pour obtenir facilement une résolution relativement élevée pour le dispositif d'entrée. 2. Codeur optique de rotation selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdites distances souhaitées (D1, D2) sont réglables pour obtenir facilement une résolution souhaitée par réglage desdites distances souhaitées (D1, D2). 3. Codeur optique de rotation selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite source de lumière ponctuelle (51) est montée sur un support (41) de source de lumière. 4. Codeur optique de rotation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que lesdits éléments sensibles à la lumière (53, 55) sont montés sur un support (43) d'éléments sensibles à la lumière. 5. Codeur optique de rotation selon la revendication 4, caractérise en ce que ladite source de lumière ponctuelle (51), lesdits éléments sensibles à la lumière (53, 55), ledit support (41) de source de lumière et ledit support (43) d'éléments sensibles à la lumière constituent conjointement un transducteur photoélectrique. 6. Codeur optique de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérise en ce que ladite source de lumière ponctuelle (51) a une surface émettrice de lumière concave. 7. Codeur optique de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite source de lumière ponctuelle (51) a une largeur qui n'est pas supérieure à 0,3 mm. 8. Codeur optique de rotation selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il y a un circuit de commande intégré (7) relié électriquement auxdits éléments sensibles à la lumière (53, 55) pour commander lesdits signaux pulsés. 9. Codeur optique de rotation selon la revendication 8, caractérisé en ce que les niveaux de décision logique haut et bas pour ledit circuit de commande intégré (7) sont réglés pour empêcher que lesdits signaux pulsés ne soient générés de façon distordue. 10. Codeur optique de rotation selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il y a un circuit de commande de compensation, relié électriquement audit circuit de commande intégré, pour empêcher que lesdits signaux pulsés ne soient générés de façon distordue. 11. Codeur optique de rotation selon la revendication 10, caractérise en ce que ledit circuit de commande de compensation comprend une résistance de charge (R1).