Brevet FR2713786A1 — publié le 19950616

La présente invention concerne une roue d'édition ou de mise en forme et, plus précisément, un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise pour commander le mouvement du curseur sur l'écran de contrôle d'un ordinateur personnel (PC). Bien que le clavier comporte des touches de direction - en haut, en bas, à gauche et à droite - pour déplacer le curseur sur l'écran de contrôle, ce n'est pas encore suffisant. Evidemment, les touches de direction sont en mesure de remplir la fonction qui leur est assignée dans un ensemble matériel/logiciel de traitement de texte, mais dans certains ensembles, tels que des ensembles de conception et fabrication assistées par ordinateur, la vitesse de déplacement du curseur actionné par les touches de direction est trop lente pour répondre aux exigences relatives à l'exécution des commandes. Eu égard à cela, on a créé une souris pour déplacer le curseur. L'introduction de la souris résout effectivement le problème et il est possible de déplacer rapidement le curseur sur l'écran de contrôle. D'une manière générale, la souris comprend un boîtier dans lequel est incorporee une paire de codeurs. Chaque codeur comprend une source lumineuse, une roue de mise en forme, deux détecteurs et une boule de commande. Ladite roue de mise en forme comporte un nombre prédéterminé de fentes radiales espacées angulairement d'un angle prédéterminé et ayant chacune une largeur predéterminee. Ces fentes sont séparees par une partie opaque qui a la même largeur que celle des fentes. Par cette disposition, la lumière émise par ladite source lumineuse est détectée (ce qui est représenté par 1) par ledit détecteur lorsqu'elle est transmise par ladite fente, ou bien la lumière émise par ladite source lumineuse est masquée dans une autre direction. La précision/résolution du curseur, représentée en points par pouce (DPI), est déterminée par le nombre des fentes disposées sur la roue de mise en forme. Théoriquement, la souris est d'autant plus précise que les fentes sont plus nombreuses. Nais plus les fentes sont nombreuses, plus l'angle entre deux fentes est petit. Si l'angle entre deux fentes devient inférieur à une certaine limite, il se pose un problème de diffusion de la lumière et les détecteurs reçoivent de la lumière en permanence, de sorte que le codeur ne peut pas fonctionner correctement. Cela oblige à augmenter en conséquence le diamètre de la roue de mise en forme. Par exemple, la distance entre deux puces détectrices incorporées dans un détecteur est de 0,94 mm, et le rapport de la distance entre deux parties opaques, mesurée de milieu à milieu, à la distance entre deux puces est égal à 4:3. Si le diamètre de la roue de mise en forme est de sept 7 mm, le nombre des fentes peut être de quinze (15), selon la formule qui sera établie ultérieurement. Lorsque le nombre des fentes dépasse quinze (15), il se pose un problème de diffusion. C'est- à-dire que même lorsque la partie opaque est placée entre la puce détectrice et la source lumineuse, de la lumière passe à travers les deux fentes voisines de ladite partie opaque. Eu egard à cela, quel que soit le sens dans lequel la roue de mise en forme tourne, la puce détectrice détectera constamment de la lumière. Ainsi, les signaux série produits resteront les mêmes (11, 11, 11,...). Le circuit est dans l'impossibilité d'analyser ce signal, ce qui produit un fonctionnement défectueux de la souris. La présente invention a pour but de mettre à disposition un codeur qui assure une plus grande précision/résolution, tout en evitant le problème de diffusion. Un autre but de la présente invention est de mettre à disposition un codeur dans lequel la lumière est transmise auxdits moyens photodétecteurs en passant par des moyens de mise en forme. La présente invention a encore pour but de mettre à disposition un codeur dans lequel la lumière est focalisée en un point lumineux avant qu'elle n'atteigne les moyens photodetecteurs. Afin d'atteindre ces buts, le codeur réalisé selon la présente invention comprend une roue de mise en forme constituée par un corps de roue avec un trou dans sa partie centrale. Cette roue de mise en forme est faite d'une matière transparente telle que du verre, un acrylique, etc. La roue de mise en forme est montée sur un arbre et peut être entrainée en rotation sur celui-ci par des moyens de commande appropriés. Plusieurs moyens focalisant la lumière sont disposés le long de la circonférence de la roue de mise en forme. Des moyens récepteurs de lumière sont prévus sur ledit corps de roue et répartis angulairement autour de son axe. Les moyens focalisant la lumière sont conjugués aux moyens récepteurs de lumière et capables de focaliser en une multiplicité de points lumineux la lumière transmise par lesdits moyens récepteurs de lumière. Une source lumineuse est orientée perpendiculairement à la roue de mise en forme. Cette source lumineuse est capable d'émettre de la lumière vers lesdits moyens récepteurs de lumière de la roue de mise en forme. Enfin, des moyens détecteurs sont disposés à proximité desdits moyens focalisant la lumière. Une paire de photocapteurs est prévue sur les moyens detecteurs. Ces photocapteurs sont capables d'émettre un signal actif lorsqu'ils reçoivent un point lumineux. Dans l'une des formes de réalisation préférées de ce codeur, lesdits moyens récepteurs comprennent une multiplicité de cellules réceptrices formées sur ou dans la roue de mise en forme et réparties angulairement autour de son axe. Chacune desdites cellules réceptrices est dans l'alignement d'un moyen focalisant la lumière. Dans l'une des formes de réalisation préférées du codeur, une source lumineuse est disposée au centre de la roue de mise en forme. Les caractéristiques de structure et de fonctionnement de la présente invention et les avantages qu'elle offre en comparaison de l'état connu de la technique pourront être bien compris à l'aide de la description qui suit, en référence aux dessins annexés qui représentent, à titre d'illustration mais non de limitation, des exemples d'un codeur & roue de mise en forme de la lumière émise. La fig. 1 est une vue en perspective d'un codeur classique. La fig. 2 est une vue en perspective d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la presente invention. La fig. 3a est une vue en plan de dessus d'une première forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. La fig. 3b est une vue en coupe de cette première forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière emise, réalisée selon la présente invention. La fig. 3c est une vue en plan de dessous de cette première forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. La fig. 3d est une vue schématique montrant le fonctionnement de cette première forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. La fig. 4a est une vue en plan de dessus d'une deuxième forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisee selon la présente invention. La fig. 4b est une vue en coupe de cette deuxième forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. La fig. 4c est une vue en plan de dessous de cette deuxième forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. La fig. 4d est une vue schématique montrant le fonctionnement de cette deuxième forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière emise, réalisée seion la présente invention. La fig. 5a est une vue en plan de dessus d'une troisième forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. La fig. 5b est une vue en coupe de cette troisième forme de realisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. La fig. 5c est une vue en plan de dessous de cette troisième forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière emise, réalisée selon la présente invention. La fig. 5d est une vue schématique montrant le fonctionnement de cette troisième forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. La fig. 6 montre les rapports entre les moyens focalisant la lumière et la puce photodétectrice. La fig. 7 est une vue en plan montrant le fonctionnement entre la roue de mise en forme et ledit détecteur. D'après la fig. 2, le codeur 1 réalisé selon la présente invention comprend une roue de mise en forme , une source lumineuse 20 et des moyens photodétecteurs 30. La direction de la lumière issue de la source lumineuse 20 est perpendiculaire a la roue de mise en forme 10 et les moyens photodétecteurs 30 sont disposés dans une direction radiale par rapport à la roue de mise en forme 10. La source lumineuse 20 comporte une diode électroluminescente 21 qui émet de la lumière vers la roue de mise en forme 10. Les moyens photodétecteurs 30 contiennent une première puce détectrice 31 et une seconde puce détectrice 32. Les fig. 3a, 3b et 3c représentent la première forme de réalisation d'un codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. Ce codeur 1 comprend une roue de mise en forme 10 constituée par un corps de roue 11 et par un tube cylindrique 12 dans lequel est formé un cône 13. La roue de mise en forme est faite d'une matière transparente telle que du verre, un acrylique, etc. La roue de mise en forme 10 peut être montée sur un arbre (non represente sur les figures) et elle peut être mise en rotation sur cet arbre par des moyens de commande appropries. Le corps de roue 11 comprend en outre une partie en forme de disque 13' du côté opposé audit tube cylindrique 12. Cette partie en forme de disque 13' présente, au centre, une zone en creux 14 qui forme une lentille 15 en combinaison avec ledit cône 13 du tube cylindrique 12. Plusieurs moyens 16 focalisant la lumière sont disposés le long de la circonférence du corps de roue 11. Chacun de ces moyens 16 focalisant la lumière comprend une partie de tête arrondie 161, capable de focaliser la lumière en un point lumineux. Deux moyens 16 voisins focalisant la lumière sont séparés chaque fois par un creux 162. Lorsqu'un faisceau lumineux est émis par ladite source lumineuse 20 vers la roue de mise en forme 10, ladite lentille 15 et ledit cône 13 ont pour effet de le distribuer dans le corps de roue 11. Par l'effet de focalisation produit par lesdits moyens 16 focalisant la lumière, cette lumière est transformée en une multiplicité de points lumineux émis par ces moyens 16 focalisant la lumière. Ces points lumineux peuvent être détectés par la première puce détectrice 31 et la seconde puce détectrice 32 desdits moyens photodétecteurs 30. On se référera aux fig. 3d et 6 pour décrire les étapes successives de fonctionnement de la première forme de réalisation du codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. La distance entre deux moyens 16, 16' voisins focalisant la lumière est plus grande que la distance entre ladite première puce détectrice 31 et ladite seconde puce détectrice 32 des moyens photo- détecteurs 30. D'autre part, chaque point lumineux a une surface active; par cette disposition, lorsque le corps de roue 11 tourne dans le sens des aiguilles d'une montre, une serie de points lumineux passe à intervalle prédéterminé sur la première puce détectrice 31 et sur la seconde puce détectrice 32, et une série répétitive de signaux (11, 10, 00, 01) est alors émise. D'après la fig. 3d, a l'angle de 0', la première puce détectrice 31 détecte une zone illuminée et la seconde puce détectrice 32 est dans une zone d'ombre, ce qui fait que le signal est (0,1>; à l'angle de 2,25', le signal est l'angle de 18', le signal est (1,1). La souris a une précision/résolution d'autant plus grande que le nombre de moyens 16 focalisant la lumière est plus élevé. Pour l'analyse du signal produit par le codeur réalisé selon la présente invention, tel que représenté sur la fig. 6, on définira quelques paramètres. La distance entre les deux puces détectrices 31, 32 est représentée par L2 et la distance entre deux moyens 16, 16' focalisant la lumière est représentée par L1. Le rapport entre L2 et Ll est de 3:4. En référence à la fig. 7, le nombre des moyens 16 focalisant la lumière, c'est-à-dire le nombre total de points lumineux engendrés à chaque tour, est représenté par N. L'angle entre deux moyens 16, 16' voisins focalisant la lumière est représenté par A. La distance entre le centre de la puce détectrice 31 et le centre du corps de roue 11 est représentée par r. L'angle entre les deux puces détectrices 31, 32 est désigné par a. On peut alors établir les formules suivantes. N = 360/A A = 360/N L2: Ll = a: A = 3: 4 a = 3A/4 a = 270/N (1) a/2 = sin-' (L2/2r) a = 2sin-' (L2/2r) (2) A partir de (1) et (2), on obtient N = 135/sin-' (L2/2r) On supposera que le diamètre du corps de roue 11 est de 7 mm et que L2 mesure 0,94 mm. Pour un corps de roue classique, tel que représenté sur la fig. 1, on a: r = 7/2 - distance des deux puces détectrices/2 = 3,5 - 0,8/2 = 3,1 En introduisant cette valeur dans (2), on obtient N = 135/sin-1(0,94/6, 2) = 15,48 = [15] Dans le dispositif de la presente invention, 2r = 7 + (0,5 x 2) = 8 mm En introduisant cette valeur dans (2), on obtient N = 135/sin-1(0,94/8) = 20,01 = [20]. Il est visible, d'après ce qui precède, que le nombre maximal de fentes dans le dispositif classique est de quinze (15) pour qu'il ne se produise pas de diffusion. En revanche, avec le même diamètre du corps de roue 11, le nombre maximal de moyens 16 focalisant la lumière est de vingt (20) selon l'invention. On peut constater que la précision d'un codeur classique est égale à 75% de celle du codeur réalisé selon la présente invention. D'après la formule (2), on voit que la distance L2 entre les deux puces détectrices doit être réduite pour accroître la résolution. Le diamètre du corps de roue classique doit être diminué lui aussi. Si le diamètre franchit la limite inférieure, le problème de diffusion interviendra et il ne sera produit qu'un seul signal (1,1). En revanche, selon la présente invention, par la focalisation de la lumière de la source dans le corps de disque 11, puis par sa distribution dans chacun des moyens 16 focalisant la lumière, la limite de diffusion peut être facilement franchie et la résolution est améliorée de 25%. Dans une forme de réalisation préférée de la présente invention, la partie de tête 161 desdits moyens 16 focalisant la lumière a une forme rectangulaire, afin d'émettre un point lumineux rectangulaire vers les deux puces détectrices 31, 32. Les fig. 4a, 4b et 4c représentent une deuxième forme de réalisation du codeur contenant une roue de mise en forme de la lumière émise, réalisée selon la présente invention. Cette roue de mise en forme 110 est constituée par un corps de roue 111 et par un tube cylindrique 112 au centre. La roue de mise en forme 110 est faite d'une matière transparente, telle que le verre, un acrylique, etc. La roue de mise en forme 110 peut être montée sur un arbre (non représenté sur les il figures) et elle peut être mise en rotation sur celui-ci par des moyens de commande appropriés. Plusieurs lentilles 113 sont disposées sur la face inférieure dudit corps de roue 111, pour recevoir et focaliser la lumière dans le corps de roue 111. Plusieurs évidements 114 ayant une section trapézoïdale sont formés dans le corps de roue 111 et répartis angulairement autour de son axe. Leur surface inclinée 115 est dirigée vers l'extérieur pour réfléchir la lumière reçue vers la périphérie du corps de roue 111. Etant donné que ce corps de roue 111 est muni de plusieurs moyens 116 focalisant la lumière à sa circonférence, comme dans la première forme de réalisation représentée sur la fig. 3, le même effet peut être obtenu avec la forme de réalisation représentée sur la fig. 4. Dans la troisième forme de réalisation de la présente invention, la roue de mise en forme 210 est constituée par un corps de roue 211 et par un tube cylindrique 212 dans sa partie centrale. La roue de mise en forme 210 est faite d'une matière transparente, telle que le verre, un acrylique, etc. La roue de mise en forme 210 peut être montée sur un arbre (non représenté sur les figures) et elle peut être mise en rotation sur celui-ci par des moyens de commande appropriés. Ledit corps de roue 211 comprend en outre une partie en forme de disque 213 du côté oppose audit tube cylindrique 212. Plusieurs moyens 216 focalisant la lumière sont formés le long de la circonférence du corps de roue 211. Chacun de ces moyens 216 focalisant la lumière présente une partie de tête arrondie 161, capable de focaliser la lumière en un point lumineux ou en une autre forme donnant lieu à une surface effectivement illuminée. Une partie évidée annulaire 214, ayant une section triangulaire, est formée concentriquement dans le corps de roue 211. La surface inclinée 215 de cette partie évidée est dirigée vers les moyens focalisant la lumière 216. Par cette disposition, une multiplicité de points lumineux peuvent être produits par ce corps de roue 211 lorsque celui-ci reçoit de la lumière de la source. Les formes de réalisation décrites ci-dessus sont basées sur le codeur appliqué a une souris, mais il est bien entendu que le codeur selon l'invention peut être appliqué à n'importe quel dispositif de codage, tel qu'un dispositif explorateur à balayage ou une bille de localisation. La présente invention a éte décrite au moyen de formes de réalisation preférées, mais de nombreuses variantes et modifications viendront à l'esprit de l'homme de l'art, sans qu'il s'écarte pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1.- Codeur à roue de mise en forme de la lumière émise, comprenant une roue de mise en forme (10, 110, 210) constituée par un corps de roue (11, 111, 211) qui présente un trou au milieu, cette roue de mise en forme étant montée sur un arbre et étant mise en rotation sur celui-ci par des moyens de commande appropriés, plusieurs moyens (16; 113; 216) focalisant la lumière étant disposés le long de la circonférence de la roue de mise en forme, des moyens récepteurs de lumière (13-15; 114, 115; 214, 215) étant prévus sur le corps de roue et répartis angulairement autour de son axe, lesdits moyens focalisant la lumière étant conjugués auxdits moyens récepteurs de lumière et étant capables de focaliser en une multiplicité de points lumineux la lumière transmise par les moyens récepteurs de lumière; une source lumineuse (20) orientée perpendiculairement à ladite roue de mise en forme, cette source lumineuse étant capable d'émettre de la lumière vers lesdits moyens récepteurs de lumière de ladite roue de mise en forme; et des moyens détecteurs (30), disposés à proximité des moyens focalisant la lumière, deux moyens photocapteurs (31, 32) étant prévus sur ces moyens détecteurs et étant capables d'émettre un signal actif lorsqu'ils reçoivent un point lumineux. 2.- Codeur selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens récepteurs de lumière sont constitués par une partie conique (13) disposée au centre de ladite roue de mise en forme (10). 3.- Codeur selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens récepteurs de lumière comprennent plusieurs évidements (114) de section trapézoïdale, formés dans ladite roue de mise en forme (110) et répartis angulairement autour de son axe. 4.- Codeur selon la revendication 3, dans lequel les surfaces inclinées (115) desdits évidements (114) sont dirigées vers la périphérie dudit corps de roue (111). 5.- Codeur selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens récepteurs de lumière sont constitués par une partie annulaire en creux (214) ayant une section triangulaire et formée concentriquement dans ledit corps de roue (211). 6.- Codeur selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens (16; 216) focalisant la lumière présentent une partie de tête arrondie 7.- Codeur selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens (16) focalisant la lumière présentent une partie de tête rectangulaire. 8.- Codeur selon la revendication 1, dans lequel ladite roue de mise en forme (10, 110, 210) est faite d'une matière transparente, telle qu'un acrylique ou le verre. 9.- Codeur selon la revendication 1, dans lequel ladite source lumineuse (20) est orientée perpendiculairement à ladite roue de mise en forme (10). 10.- Codeur à roue de mise en forme de la lumière émise, comprenant une roue de mise en forme (10 constituée par un corps de roue (11), cette roue de mise en forme étant montée sur un arbre et étant mise en rotation sur celui-ci par des moyens de commande appropriés, plusieurs moyens (16) focalisant la lumière étant disposés le long de la circonférence de la roue de mise en forme, des moyens récepteurs de lumière (13) étant disposés concentriquement sur le corps de roue, lesdits moyens focalisant la lumière étant conJugués auxdits moyens récepteurs de lumière et étant capables de focaliser en une multiplicité de points lumineux la lumière transmise par les moyens récepteurs de lumière; une source lumineuse un point lumineux. 11.- Codeur selon la revendication 10, dans lequel lesdits moyens (16) focalisant la lumière présentent une partie de tête arrondie (161). 12.- Codeur selon la revendication 10, dans lequel lesdits moyens (16) focalisant la lumière présentent une partie de tête rectangulaire. 13.- Codeur selon la revendication 10, dans lequel ladite roue de mise en forme (10) est faite d'une matière transparente, telle qu'un acrylique ou le verre.