Brevet FR2768526A1 — publié le 19990319

Dispositif électro-optique, pour la lecture de caractères sur un support, en particulier un code à barres. L'invention concerne un dispositif électro-optique, applicable notamment à la lecture optique de caractères sur un support, en particulier à la lecture optique de codes à barres sur un support-papier. Les codes à barres sont bien connus de l'homme du métier et se caractérisent par une succession de barres noires plus ou moins larges. La largeur des différentes barres ainsi que les distances entre deux barres consécutives sont normalisées et permettent de coder des informations numériques, par exemple un code d'un article et/ou son prix. Le principe couramment utilisé pour lire ces codes à barres consiste à prévoir un dispositif électro-optique, par exemple un crayon, contenant un émetteur et un récepteur de lumière. Le crayon est alors déplacé sur le code à barres et la lumière effectivement perçue par le récepteur après diffusion par le papier est transformée en un signal électrique permettant d'en déduire les informations numériques contenues dans le code à barres. Or, la lumière qui retourne vers le récepteur est en fait la somme de la lumière réfléchie par la face d'extrémité du crayon optique et de la lumière diffusée par le support, par exemple le papier. Ce signal électrique global se compose en fait d'un signal utile, provenant de l'onde lumineuse diffusée par le papier, et contenant les informations numériques à décoder, ainsi que d'un signal bruité émanant de l'onde réfléchie. L'arnplitude du signal diffusé dépend généralement de la qualité de l'encre utilisée, de la vitesse de déplacement du crayon et de l'angle de celui-ci par rapport au papier. En pratique, le rapport signal sur bruit est très faible, ce qui nécessite généralement la mise en place, derrière le récepteur, d'une électronique performante permettant de discriminer très efficacement le signal utile du bruit afin d'extraire l'information utile. L'invention vise à apporter une solution radicalement différente à ce problème. Un but de l'invention est de diminuer le bruit de façon optique et de réaliser en quelque sorte un filtre optique de façon à diminuer l'onde réfléchie. Un autre but de l'invention est de proposer un dispositif électrooptique dont la tête optique soit très simple à réaliser à un coût industriellement raisonnable. L'invention propose donc un dispositif électro-optique, pour la lecture optique de caractères sur un support, comprenant un émetteur apte à émettre un rayonnement lumineux incident, un récepteur optique et une tête optique apte à focaliser le rayonnement incident vers une face d'extrémité de la tête et à focaliser un rayonnement entrant par ladite face d'extrémité au moins vers le récepteur optique. Selon une caractéristique générale de l'invention, la tête optique comprend une partie frontale contenant ladite face d'extrémité et, à l'opposé de cette face d'extrémité, un dôme tournant sa convexité vers l'émetteur et le récepteur, de façon à définir des première et deuxième lentilles convergentes ayant respectivement des premier et deuxième points de focalisation respectivement situés au niveau de l'émetteur et du récepteur, ainsi qu'un troisième point de focalisation commun situé au niveau de la face d'extrémité, ces deux lentilles convergentes étant en outre agencées de façon à ce que toute réflexion du rayonnement incident sur la face d'extrémité éblouisse uniquement l'émetteur. En d'autres termes, ces deux lentilles sont agencées de façon à ce que l'angle solide global du rayonnement lumineux reçu par le récepteur à travers la deuxième lentille convergente soit distinct de l'angle solide global du rayonnement lumineux émis par l'émetteur à travers la première lentille convergente. Ainsi, l'invention propose une tête optique à double point de focalisation du côté émetteur et récepteur, et à point de focalisation commun au niveau de la face d'extrémité de la partie frontale de cette tête optique. Le récepteur ne verra donc que la lumière diffusée par le support et focalisée vers le récepteur. Bien entendu, de la lumière diffusée par le support et entrant par ladite face d'extrémité pourra être focalisée vers l'émetteur. Mais la lumière réfléchie provenant du rayonnement incident émis par l'émetteur sera renvoyée vers l'émetteur et ne perturbera pas le récepteur. Bien que chaque lentille puisse être formée que d'un seul élément, il est avantageux notamment pour récupérer au niveau du récepteur une quantité plus importante de lumière diffusée par le support, que chacune des deux lentilles comporte au moins deux éléments de lentille formés dans le dôme, chacun de ces deux éléments de lentille étant situé entre les deux éléments de l'autre lentille. En d'autres termes, on fractionne dans le dôme les lentilles pour que l'angle solide du récepteur ne voit jamais l'émetteur. De cette manière, la lumière provenant de l'émetteur et réfléchie sur la face d'extrémité ne génèrera des réflexions parasites que dans l'angle solide vu par l'émetteur et ne génèrera pas de perturbations dans les angles solides du dôme vus par le récepteur. Chaque élément de lentille peut être asphérique (sensiblement sphérique) ou bien sphérique. Le dôme possède avantageusement un plan de symétrie perpendiculaire à ladite face d'extrémité ainsi qu'un plan médian perpendiculaire audit plan de symétrie et à ladite face d'extrémité. Le dôme est alors formé d'une première et d'une deuxième parties arrondies respectivement situées de part et d'autre du plan médian et possédant chacune une face latérale plane située dans ledit plan médian. La face latérale plane de la première partie du dôme a une surface plus petite que la surface de la face latérale plane de la deuxième partie du dôme. En outre, la face latérale plane de cette première partie du dôme est intégralement en contact avec la face latérale plane de la deuxième partie du dôme. Les projections respectives de l'émetteur et du récepteur sur le dôme se situent alors dans ledit plan médian de part et d'autre du plan de symétrie. Selon un mode de réalisation de l'invention, les première et deuxième parties du dôme comportent respectivement des première et deuxième faces inférieures parallèles à ladite face d'extrémité, ces première et deuxième faces inférieures définissant pour le dôme une face de base plane, parallèle à ladite face d'extrémité et s'appuyant sur la partie frontale de la tête. La deuxième partie de dôme présente deux sommets situés dans ledit plan médian de part et d'autre du plan de symétrie et reliés par une surface concave. La distance séparant les deux sommets est sensiblement le double de la largeur de débordement de la face latérale plane de la deuxième partie du dôme par rapport à la face latérale plane de la première partie, largeur de débordement comptée au niveau de la face de base. Dans un mode de réalisation, le dôme est formé de quatre portions issues sensiblement d'un même segment sensiblement sphérique à une base (ce segment sphérique à une base étant quasiment une demisphère) et la face de base du dôme est formée des faces inférieures respectives de ces quatre portions. La première partie du dôme est formée d'une première et d'une deuxième portions égales dudit segment sensiblement sphérique, respectivement situées d'un premier côté et d'un deuxième côté du plan de symétrie. Ces première et deuxième portions sont directement raccordées l'une à l'autre au niveau du plan de symétrie et ont chacune un volume inférieur à celui d'un quart du segment sensiblement sphérique. En fait, ces première et deuxième portions ont un volume inférieur à 1/8 de sphère. La deuxième partie du dôme est formée d'une troisième et d'une quatrième portions égales dudit segment sensiblement sphérique respectivement situées dudit premier côté et dudit deuxième côté du plan de symétrie. Ces troisième et quatrième portions sont également accordées l'une à l'autre au niveau du plan de symétrie et ont chacune un volume supérieur à celui d'un quart du segment sensiblement sphérique. Ces deux portions possèdent respectivement les deux sommets. En fait, ces deux portions ont un volume supérieur à 1/8 de sphère. Ainsi, les première et quatrième portions forment des premier et deuxième éléments de la première lentille, tandis que les deuxième et troisième portions forment des premier et deuxième éléments de la deuxième lentille. Aussi, dans un mode préféré de réalisation, les deux lentilles sont formées de quatre portions sphériques, deux à deux égales, mutuellement imbriquées, et issues d'un même segment sensiblement sphérique à une base qui est quasiment une demi-sphère. Dans une variante, la partie frontale de la tête optique comporte une face arrière plane sur laquelle s'appuie le dôme et une partie terminale cylindrique incorporant ladite face d'extrémité. Cette partie terminale cylindrique peut comporter un premier cylindre incorporant ladite face d'extrémité et un deuxième cylindre raccordé au premier cylindre et ayant un diamètre plus grand que celui du premier cylindre. Dans une autre variante, la partie frontale de la tête optique comporte une face arrière plane sur laquelle s'appuie le dôme et une partie terminale conique aboutissant à ladite face d'extrémité. Dans l'une ou l'autre de ces variantes, la partie frontale de la tête optique comporte avantageusement une partie intermédiaire cylindrique possédant une face postérieure formant ladite face arrière plane sur laquelle s'appuie le dôme et une face antérieure sur laquelle s'appuie ladite partie terminale. Cette partie intermédiaire cylindrique déborde radialement du dôme et de la partie terminale. Le dispositif comporte un corps logeant l'émetteur et le récepteur, la tête optique est alors fixée dans le corps au niveau de ladite partie cylindrique intermédiaire. Dautres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation, nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels les figures 1 à 5 illustrent, sous différentes vues, une tête optique d'un dispositif selon l'invention; et les figures 6 et 7 illustrent d'autres vues de la tête optique, montrant notamment le cheminement des faisceaux optiques ainsi que la localisation des points de focalisation. Sur les figures, la référence 1 désigne d'une façon générale une tête optique d'un dispositif électro-optique selon l'invention. Cette tête optique 1, composée d'un matériau translucide, par exemple du plastique transparent, laissant passer les rayonnements lumineux, est essentiellement formée de deux lentilles et comporte trois points de focalisation. L'un des points de focalisation se situe au niveau de la face d'extrémité 3 de la tête optique. Les deux autres points de focalisation FE et FR (figure 6) se situent de l'autre côté de la tête optique. Au niveau de ces deux autres points de focalisation FE et FR, sont respectivement disposés un émetteur apte à émettre un rayonnement lumineux incident délimité sur la figure 6 par deux rayons lumineux R1 et R2, ainsi qu'un récepteur optique recevant un rayonnement entrant par ladite face d'extrémité 3 et matérialisé sur la figure 6 par deux rayons lumineux R3 et R4. A titre indicatif, l'émetteur peut être une diode électroluminescente infrarouge, tandis que le récepteur peut comporter un phototransistor. La tête optique, l'émetteur, le récepteur et l'électronique de traitement (connue en soi et non représentée à des fins de simplification), sont logés dans un corps 5 schématiquement représenté sur la figure 6 en tireté. La tête optique 1 comprend une partie frontale 2 contenant ladite face d'extrémité 3. La tête optique comporte également à l'opposé de cette face d'extrémité 3, un dôme 4 tournant sa convexité vers l'émetteur et le récepteur. Sur les figures, le dôme a été volontairement représenté avec des traits de forme et de construction afin de mieux mettre en évidence la construction et la configuration géométrique des parties arrondies du dôme. Ce dôme 4 possède un plan de symétrie PS perpendiculaire à la face d'extrémité 3, ainsi qu'un plan médian PM perpendiculaire audit plan de symétrie et à ladite face d'extrémité. Plus précisément, le dôme 4 est formé d'une façon générale d'une première et d'une deuxième partie arrondies, portant respectivement les références 41 et 40, et respectivement situées de part et d'autre du plan médian PM. Chacune de ces première et deuxième parties possède une face latérale plane 410, 400 située dans ledit plan médian. Plus précisément, la face latérale plane 410 de la première partie 41 du dôme est de surface plus petite que la surface de la face latérale plane 400 de la deuxième partie 40 du dôme. En outre, la face latérale plane 410 de la première partie 41 du dôme est intégralement en contact avec la face latérale plane 400 de la deuxième partie 40 du dôme. En d'autres termes, la deuxième partie 40 du dôme déborde de la première partie 41. La référence D2 (figure 1) désigne ici la largeur de débordement de la face latérale plane 400 de la deuxième partie du dôme par rapport à la face latérale plane 401 de la première partie, cette largeur D2 étant comptée au niveau de la face de base du dôme qui s'appuie sur la face postérieure 200 de la partie frontale 2 de la tête optique. Par ailleurs, la première partie 41 du dôme comporte une première face inférieure 411 parallèle à la face d'extrémité 3, tandis que la deuxième partie 40 du dôme comporte une deuxième face inférieure 401 parallèle à la face d'extrémité 3. Ces deux faces inférieures parallèles 411 et 401 définissent pour le dôme ladite face de base plane, parallèle à la face d'extrémité 3, qui s'appuie sur la face postérieure 200 de la partie frontale 2 de la tête optique 1. La deuxième partie 40 du dôme présente deux sommets S1 et S2 situés dans le plan médian PM, de part et d'autre du plan de symétrie PS. Ces deux sommets sont reliés par une surface concave 402 et la distance D1 séparant ces deux sommets est, dans le mode de réalisation décrit ici, sensiblement le double de la largeur de débordement D2. En fait, dans le mode de réalisation préférentiel illustré sur les figures, ce dôme 4 est formé de quatre portions 403,404,413 et 414 issues d'un même segment sensiblement sphérique à une base. Ce segment sensiblement sphérique à une base à partir duquel sont formées les quatre portions, est sensiblement une demi-sphère. On remarquera donc que la face de base du dôme qui s'appuie sur la face postérieure 200 de la tête optique, est formée des faces inférieures respectives de ces quatre portions. La première partie 41 du dôme est formée d'une première portion 413 située d'un premier côté du plan de symétrie PS et ayant un volume inférieur à celui d'un quart du segment sphérique de base, c'est-à-dire en l'espèce ayant un volume inférieur à 1/8 de sphère. La première partie 41 du dôme comporte également une deuxième portion 414, située d'un deuxième côté du plan de symétrie, et égale en volume à la première portion 413. Ces deux portions 413 et 414 sont directement raccordées l'une à l'autre au niveau du plan de symétrie PS. Par ailleurs, la deuxième partie 40 du dôme comporte une troisième portion 403 située du premier côté du plan de symétrie, ainsi qu'une quatrième portion 404 située du deuxième côté du plan de symétrie, ces deux portions étant directement raccordées l'une à l'autre au niveau du plan de symétrie. Ces troisième et quatrième portions sont égales en volume et ont chacune un volume supérieur à celui d'un quart du segment sensiblement sphérique, c'est-à-dire en l'espèce supérieur à 1/8 de sphère. Ces troisième et quatrième portions possèdent respectivement les deux sommets S1 et S2. Afin de mieux matérialiser le fait que les portions 413 et 414 sont en fait inférieures à 1/8 de sphère, on a représenté sur la figure 1 les traces fictives L3 et L4 des quarts de segments asphériques complets, qui passent bien évidemment par les sommets S1 et S2. De même, pour illustrer le fait que les portions 403 et 404 sont supérieures en volume à 1/8 de sphère, on a représenté les traces fictives L1 et L2 de ces quarts de segments asphériques complets. Ainsi, la première portion 413 et la quatrième portion 404 forment respectivement des premier et deuxième éléments d'une première lentille convergente, tandis que la deuxième portion 414 et la troisième portion 403 forment des premier et deuxième éléments d'une deuxième lentille convergente. L'homme du métier remarque donc que selon l'invention, les deux lentilles sont fractionnées pour que l'angle solide du récepteur ne voit jamais l'émetteur en ce qui concerne les ondes lumineuses réfléchies au niveau de l'interface matière-air de la face d'extrémité 3. Plus précisément, le rayonnement lumineux généré par l'émetteur et focalisé au moyen de la portion de lentille 403 va générer des réflexions parasites au niveau de l'interface matière-air de la face d'extrémité 3, mais ces réflexions parasites seront focalisées par l'autre portion 414 de la lentille d'émission, et retourneront vers l'émetteur sans générer de perturbation dans les fractions 413 et 404 des lentilles de réception. Le rayonnement diffusé entrant par la face d'extrémité 3 de la tête optique, et vu au niveau des angles solides 404 ou 413, sera focalisé vers le récepteur. Bien évidemment, le rayonnement diffusé vu au niveau des angles solides 403 et 413 sera focalisé vers l'émetteur et ne sera pas pns en compte pour le taitement électronique aval. En ce qui concerne maintenant plus particulièrement la partie frontale 2 de la tête optique, celle-ci comporte une face arrière plane 200 sur laquelle s'appuie le dôme et une partie terminale cylindrique incorporant ladite face d'extrémité 3. Plus précisément, selon le mode de réalisation illustré sur les figures, cette partie terminale cylindrique comporte un premier cylindre 22 incorporant ladite face d'extrémité 3 ainsi qu'un deuxième cylindre 21 raccordé au premier cylindre 22 et ayant un diamètre plus grand que celui du premier cylindre. I1 a été observé qu'une telle configuration à deux cylindres était optiquement plus efficace qu'une configuration dans laquelle la partie frontale de la tête optique comporterait une partie terminale conique aboutissant à ladite face d'extrémité 3. En outre, cette partie terminale de la tête optique est prolongée par une partie intermédiaire cylindrique 20 possédant une face postérieure 200 formant ladite face arrière plane sur laquelle s'appuie le dôme et une face antérieure 201 sur laquelle s'appuie ladite partie terminale. Cette partie intermédiaire cylindrique 20 déborde radialement du dôme et de la partie terminale, la tête optique étant fixée dans le corps 5 au niveau de cette partie cylindrique intermédiaire 20. L'invention permet donc d'obtenir une tête optique facile à réaliser et d'un encombrement réduit. A titre indicatif, la longueur entre le sommet du dôme et la face antérieure 210 du deuxième cylindre 21 est de l'ordre de 10 mm. La distance entre la face postérieure 200 et la face antérieure 210 du deuxième cylindre 21 est égale à 6,12 mm, tandis que la longueur du deuxième cylindre 21 est de 2 mm. La longueur du premier cylindre 22 qui incorpore la face d'extrémité 3 est de l'ordre de 0,1 mm et son diamètre est de l'ordre de 0,6 mm. Le diamètre du deuxième cylindre 21 est égal à 5 mm, tandis que le diamètre de la partie intermédiaire cylindrique 20 est égal à 9 mm. La distance entre la face antérieure du deuxième cylindre 21 et les points focaux FE et FR est de l'ordre de 20 mm. L'écartement de ces points focaux, et par conséquent l'écartement de leurs projections respectives PFE et PFR situées dans le plan médian est égal à 1,75 mm, l'angle d'ouverture a entre ces deux points de focalisation FE et FR étant égal à 5,012". Dans l'exemple décrit, les éléments de lentilles ont été formés à partir de portions asphériques. Ceci étant, ces éléments de lentilles pourraient être sphériques et formés à partir de portions d'une même demisphère. En outre, le dôme peut ne pas présenter de plan de symétrie, notamment si l'on supprime certains éléments des lentilles, par exemple la portion 413 et la portion 414. Enfin, les lentilles peuvent être fractionnées en plus de deux éléments, chaque élément d'une lentille restant situé entre deux éléments de l'autre lentille. REVENDICATIONS 1. Dispositif électro-optique, pour la lecture optique de caractères sur un support, comprenant un émetteur apte à émettre un rayonnement lumineux incident (R1, R2), un récepteur optique et une tête optique apte à focaliser le rayonnement incident vers une face d'extrémité (3) de la tête (1) et à focaliser un rayonnement (R3, R4) entrant par ladite face d'extrémité au moins vers le récepteur optique, caractérisé par le fait que la tête optique (1) comprend une partie frontale (2) contenant ladite face d'extrémité (3) et, à l'opposé de cette face d'extrémité, un dôme (4) tournant sa convexité vers l'émetteur et le récepteur, de façon à définir des première (403, 414) et deuxième (404, 413) lentilles convergentes ayant respectivement des premier (FE) et deuxième (FR) points de focalisation respectivement situés au niveau de l'émetteur et du récepteur et un troisième point de focalisation commun situé au niveau de la face d'extrémité (3), ces deux lentilles convergentes étant en outre agencées de façon à ce que toute réflexion du rayonnement incident sur la face d'extrémité éblouisse uniquement l'émetteur. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que chacune des deux lentilles comporte au moins deux éléments de lentille (403,414; 404,413) formés dans le dôme (4), chacun de ces deux éléments (403, 414) d'une lentille étant situé entre les deux éléments (404, 413) de l'autre lentille. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé par le fait que chaque lentille ou élément de lentille peut être asphérique ou sphérique. 4. Dispositif selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé par le fait que le dôme (4) possède un plan de symétrie (PS) perpendiculaire à ladite face d'extrémité (3) ainsi qu'un plan médian (PM) perpendiculaire audit plan de symétrie et à ladite face d'extrémité, par le fait que le dôme (4) est formé d'une première (41) et d'une deuxième (40) parties arrondies respectivement situées de part et d'autre du plan médian et possédant chacune une face latérale plane (410; 400) située dans ledit plan médian, la face latérale plane (410) de la première partie (41) du dôme, de surface plus petite que la surface de la face latérale plane (400) de la deuxième partie (40) du dôme, étant intégralement en contact avec la face latérale plane (400) de la deuxième partie (40) du dôme, et par le fait que les projections respectives de l'émetteur (PFE) et du récepteur (PFR) sur le dôme se situent dans ledit plan médian (PM) de part et d'autre du plan de symétrie (PS). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que les première (41) et deuxième (40) parties du dôme comportent respectivement des première (411) et deuxième (401) faces inférieures parallèles à ladite face d'extrémité et définissant pour le dôme une face de base plane, parallèle à ladite face d'extrémité (3) et s'appuyant sur la partie frontale de la tête, par le fait que la deuxième partie (40) du dôme présente deux sommets (S1, S2) situés dans ledit plan médian de part et d'autre du plan de symétrie et reliés par une surface concave (402), la distance (D1) séparant les deux sommets étant sensiblement le double de la largeur de débordement (D2) de la face latérale plane (400) de la deuxième partie du dôme par rapport à la face latérale plane de la première partie, comptée au niveau de la face de base. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par le fait que le dôme (4) est formé de quatre portions (403, 404; 413, 414) issues sensiblement d'un même segment sensiblement sphérique à une base, la face de base du dôme étant formée des faces inférieures respectives des quatre portions, par le fait que la première partie (41) du dôme est formée d'une première (413) et d'une deuxième (414) portions égales dudit segment sensiblement sphérique respectivement situées d'un premier côté et d'une deuxième côté du plan de symétrie, directement raccordées l'une à l'autre au niveau dudit plan de symétrie et ayant chacune un volume inférieur à celui d'un quart du segment sensiblement sphérique, par le fait que la deuxième partie (40) du dôme est formée d'une troisième (403) et d'une quatrième (404) portions égales dudit segment sensiblement sphérique respectivement situées dudit premier côté et dudit deuxième côté du plan de symétrie, directement raccordées l'une à l'autre au niveau du plan de symétrie, ayant chacune un volume supérieur à celui d'un quart du segment sensiblement sphérique et possédant respectivement les deux sommets (51, S2). 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé par le fait que les première (413) et quatrième (404) portions forment des premier et deuxième éléments de la première lentille, et par le fait que les deuxième (414) et troisième (403) portions forment des premier et deuxième éléments de la deuxième lentille. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par le fait que la partie frontale de la tête optique comporte une face arrière plane (200) sur laquelle s'appuie le dôme et une partie terminale cylindrique incorporant ladite face d'extrémité. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé par le fait que la partie terminale cylindrique comporte un premier cylindre (22) incorporant ladite face d'extrémité (3) et un deuxième cylindre (21) raccordé au premier cylindre (22) et ayant un diamètre plus grand que celui du premier cylindre. 10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé par le fait que la partie frontale de la tête optique comporte une face arrière plane (200) sur laquelle s'appuie le dôme et une partie terminale conique aboutissant à ladite face d'extrémité. 11. Dispositif selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé par le fait que la partie frontale de la tête optique comporte une partie intermédiaire cylindrique (20) possédant une face postérieure (200) formant ladite face arrière plane (200) sur laquelle s'appuie le dôme et une face antérieure (201) sur laquelle s'appuie ladite partie terminale, cette partie intermédiaire cylindrique (20) débordant radialement du dôme et de la partie terminale, et par le fait que le dispositif comporte un corps (5) logeant l'émetteur et le récepteur, la tête optique étant fixée dans le corps au niveau de ladite partie cylindrique intermédiaire (20).