Brevet FR2761178A1 — publié le 19980925

DISPOSITIF DE LECTURE DE MARQUES FLUORESCENTES, TELLES PAR EXEMPLE QUE DES CODES BARRES SUR DES PLIS POSTAUX. L'invention concerne un dispositif de lecture de marques fluorescentes, telles par exemple que des codes barres sur des plis postaux, permettant un tri automatique des plis postaux pour leur acheminement et leur distribution. On a déjà proposé (demande internationale WO 95 19605 de la demanderesse) un dispositif de lecture de ces codes barres, comprenant des diodes électroluminescentes d'éclairage des codes barres en lumière bleue, une optique de captation et de concentration de la lumière ré-émise par les codes barres et des photodétecteurs qui reçoivent la lumière issue de l'optique et génèrent des signaux électriques de sortie correspondant à la lumière reçue. Ces signaux sont ensuite traités par des circuits électroniques de reconnaissance des codes barres. La faible quantité de lumière ré-émise par les codes barres, due à la faible intensité d'éclairage en lumière bleue des diodes électroluminescentes, à la faible intensité de réémission lumineuse des marques fluorescentes et à la grande vitesse de défilement des plis postaux (plusieurs mètres par secondes) devant le dispositif de lecture, impose d'utiliser une optique à haut rendement de captation et de concentration de la lumière, qui est très coûteuse et encombrante. Le développement du tri automatique des plis postaux amène actuellement à multiplier les capteurs optiques sur les machines de tri, ce qui impose de diminuer beaucoup leur encombrement et, autant que possible, leur prix. La présente invention a pour but de répondre à ce besoin. Elle a donc pour objet un dispositif de lecture automatique de marques fluorescentes, telles que des codes barres sur des plis postaux ou analogues, qui soit beaucoup moins coûteux et encombrant que les dispositifs connus tout en assurant une qualité de détection des codes barres au moins équivalente. Elle propose, à cet effet, un dispositif de lecture de marques fluorescentes, telles par exemple que des codes barres sur des plis postaux, comprenant des moyens d'éclairage desdites marques, des photodétecteurs recevant la lumière ré-émise par ces marques et générant des signaux électriques correspondants, et des moyens optiques interposés entre les marques et les photodétecteurs pour capter la lumière ré-émise par les marques et la concentrer sur les photodétecteurs, caractérisé en ce que ces moyens optiques comprennent une barrette ou matrice de lentilles cylindriques à gradient d'indice, disposées perpendiculairement auxdites marques et ayant une dimension relativement très faible parallèlement à l'axe optique du dispositif de lecture. Cette barrette ou matrice de lentilles cylindriques à gradient d'indice peut être disposée au voisinage immédiat desdites marques fluorescentes (ou de leur plan de défilement devant le dispositif de lecture) et ainsi capter l'essentiel de la lumière ré-émise par ces marques en réponse à leur éclairage par la source lumineuse. Les lentilles cylindriques à gradient d'indice de réfraction permettent d'assurer, non une propagation rectiligne des rayons lumineux, mais une courbure progressive de ces rayons au fur et à mesure que les rayons progressent vers les périphéries cylindriques de ces lentilles. Ainsi, en fonction des longueurs des lentilles, on peut avoir des optiques de collimation, de focalisation, de déplacement du plan image, etc.. Lorsque ces lentilles cylindriques ont par exemple une longueur axiale d'une quinzaine de millimètres, cela permet de réduire d'un facteur 4 à 5 l'encombrement axial de l'ensemble du dispositif de lecture, en reduisant par exemple sa longueur axiale de 180 mm environ. De plus, leur prix est inférieur à une centaine de francs, alors que le prix de l'optique de très haut rendement utilisée jusque-là pour capter et concentrer la lumière ré-émise par les marques fluorescentes est 30 à 50 fois supérieur. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - un filtre spectral transparent à la lumière ré-émise par les marques et opaque à la lumière d'éclairage est interposé entre les lentilles cylindriques et les photodétecteurs, - un diaphragme à fente rectiligne est interposé entre les lentilles cylindriques et les photodédecteurs, - on peut utiliser des diodes électroluminescentes ayant une intensité d'éclairage de 0,6 à 1,5 candéla environ et émettant une lumière bleue, - la distance parallèlement à l'axe optique entre les marques ou leur plan de défilement et la surface sensible des photodétecteurs est d'environ 30 à 40 mm, - la dimension du dispositif de lecture le long de l'axe optique est d'environ 50 à 80 mm. Un autre avantage notable du dispositif selon l'invention est son bilan photométrique, le niveau du courant de sortie des photodétecteurs étant au moins 3 à 4 fois supérieur à celui que l'on obtenait auparavant. En particulier, l'ouverture du système optique est supérieure à cause de la proximité des marques fluorescentes à détecter, et le rendement photométrique est considérablement amélioré, ce qui est particulièrement intéressant dans le cas où on éclaire les marques en lumière bleue. Le contraste obtenu est de plus excellent en raison de la qualité du système optique. De façon générale, l'invention s'applique à la détection des marques fluorescentes apposées sur des objets que l'on fait défiler plus ou moins vite devant le dispositif de lecture, ou sur des objets immobiles quand on associe le dispositif de lecture à des moyens de déplacement ou de balayage optique. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique de dessus d'un dispositif de lecture selon l'invention - la figure 2 est une vue schématique partielle de face de ce dispositif - la figure 3 est une vue schématique en perspective éclatée d'une partie du dispositif selon l'invention. Dans la vue schématique de dessus de la figure 1, la référence 10 désigne un objet tel qu'un pli postal que l'on fait passer à grande vitesse (plusieurs mètres/seconde) le long d'une paroi de guidage 12 comportant un hublot ou une fenêtre de lecture 14. La face de l'objet 10 située du côté de la paroi de guidage 12 porte des marques fluorescentes telles que des codes barres d'acheminement, de tri ou de chronomarquage, qui sont visibles dans la fenêtre de lecture 14 et détectées au moyen d'un dispositif de lecture placé de l'autre côté de la paroi de guidage 12 par rapport à l'objet 10. Ce dispositif de lecture comprend des moyens 16 d'éclairage des marques fluorescentes à travers la fenêtre de lecture, des moyens 18 de captation et de transmission de la lumière ré-émise par les marques fluorescentes à travers la fenêtre de lecture 14 et des photodétecteurs 20 recevant la lumière captée et transmise par les moyens 18 et générant des signaux électriques de sortie correspondants. Les moyens d'éclairage 16 sont ici constitués par des diodes électroluminescentes 22 associées à des moyens optiques 24 de concentration de la lumière sur une partie centrale de la fenêtre de lecture 14, celle-ci étant formée d'une plaque mince d'une matière transparente à la lumière émise par les diodes 22 et à la lumière ré-émise par les marques fluorescentes de l'objet 10. Comme on l'a représenté schématiquement en figure 2, les diodes 22 sont agencées en deux lignes verticales de part et d'autre de la fenêtre de lecture 14 et sont décalées en quinconce d'une ligne à l'autre pour éclairer de façon relativement uniforme la fenêtre de lecture 14 sur toute sa hauteur et sur au moins une partie de sa largeur. Les moyens 18 de captation et de transmission de la lumière ré-émise par les marques fluorescentes comprennent, comme représenté schématiquement en figure 3, une barrette 26 de lentilles cylindriques à gradient d'indice, ces lentilles réalisées en verre ayant un diamètre de 1 à 2 mm environ et une longueur de quelques millimètres à quelques dizaines de millimètres et étant agencées en une ou en deux rangées par exemple dans la barrette 26. Ces lentilles cylindriques 28 ont un indice de réfraction ayant une valeur relativement élevée sur l'axe d'une lentille et diminuant en direction de sa périphérie cylindrique, de sorte que les rayons lumineux ne se propagent pas de façon rectiligne dans ces lentilles cylindriques mais selon des trajectoires comparables à des sinusoïdes. Connaissant les caractéristiques d'une lentille, on peut donc déterminer sa longueur pour réaliser une collimation de la lumière, une focalisation, un déplacement du plan image, etc... La barrette 26 de lentilles cylindriques 28 est associée aux photodétecteurs 20 par l'intermédiaire d'un filtre spectral transparent à la lumière ré-émise par les marques fluorescentes de l'objet 10 et opaque a la lumière d'éclairage des diodes électroluminescentes 22, et d'un diaphragme à fente rectiligne dont les dimensions sont déterminées en fonction de la largeur des marques fluorescentes, de la hauteur de la zone d'inscription de ces marques et du grandissement de la barrette 26 de lentilles cylindriques 28. Les photodétecteurs 20 comprennent au moins une photodiode élementaire et, dans l'exemple représenté, une barrette de photodiodes 32 verticalement alignées et disposées le plus près possible des extrémités de sortie des lentilles cylindriques 28. Dans un exemple de réalisation particulier, les batonnets fluorescents 34 des codes barres imprimés sur un pli postal 10 ont une largeur de 0,4 mm et une hauteur de 4 mm et ils forment deux codes barres verticalement superposés sur le pli postal 10, l'un pour l'acheminement et l'autre pour la distribution du pli, comme représenté schématiquement en figure 2. La fenêtre de lecture 14 a alors une hauteur correspondant à celle de la zone portant l'ensemble des deux codes barres. Les diodes électroluminescentes ont une intensité lumineuse comprise entre 0,6 et 1,5 candéla et émettent une lumière bleue qui est ré-émise par les bâtonnets fluorescents 34 dans le rouge ou l'orangé, à des longueurs d'ondes comprises entre 530 et 690 nm environ. La barrette 26 de lentilles cylindriques 28 à gradient d'indice a un grandissement transverse de 1 et une longueur d'onde centrale de transmission de 570 nm. La partie optique de la barrette 26 a une largueur (dimension horizontale perpendiculaire à l'axe optique) de 2 mm, une hauteur (dimension verticale) correspondant à celle de la fenêtre de lecture 14 et une longueur (le long de l'axe optique) de 15 mm environ. La barrette de photodiodes 32 a une hauteur correspondant à celle de la fenêtre de lecture 14 et est située à une trentaine de millimètres environ de cette fenêtre. Les photodiodes 32 recevant la lumière ré-émise par les bâtonnets fluorescents 34 et transmise par les lentilles cylindriques 28 ont un niveau de sortie (après préamplification d'environ 5.108) de 9 volts quand les photodiodes des dispositifs antérieurs ont un niveau de sortie de 3 volts, pour les mêmes conditions d'éclairement des bâtonnets 34. De plus, les signaux des photodiodes du dispositif selon l'invention ont une amplitude de modulation de 90%, alors qu'elle est de 60% au maximum dans les signaux de sortie des photodiodes des dispositifs antérieurs. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de lecture de marques fluorescentes, telles par exemple que des codes barres sur des plis postaux, comprenant des moyens (22) d'éclairage desdites marques, des photodétecteurs (20,32) recevant la lumière ré-émise par ces marques et générant des signaux électriques correspondants, et des moyens optiques (18) interposés entre les marques et les photodétecteurs pour capter la lumière ré-émise par les marques et la concentrer sur les photodétecteurs, caractérisé en ce que lesdits moyens optiques (18) comprennent une barrette ou matrice (26) de lentilles cylindriques (28) à gradient d'indice, disposées perpendiculairement auxdites marques (34) et ayant une dimension relativement très faible parallèlement à l'axe optique. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les extrémités des lentilles (28) à gradient d'indice sont au voisinage immédiat desdites marques (34) ou de leur plan de défilement, d'une part, et des photodétecteurs (32), d'autre part. 3 - Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé en ce qu'un hublot (14) transparent à la lumière d'éclairage et à la lumière ré-émise par les marques (34) est interposé entre ces marques et les lentilles cylindriques (28). 4 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un filtre spectral (30) transparent à la lumière ré-émise par les marques (34) et opaque à la lumière d'éclairage est interposé entre les lentilles cylindriques (28) et les photodétecteurs (32). 5 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un diaphragme à fente rectiligne est interposé entre les lentilles cylindriques (28) et les photodétecteurs (32). 6 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage sont des diodes électroluminescentes. 7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les diodes électroluminescentes (22) ont une intensité d'éclairage de 0,6 à 1,5 candéla environ. 8 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les marques fluorescentes (34) sont éclairées en lumière bleue. 9 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la distance, parallèlement à l'axe optique, entre les marques (34) ou leur plan de défilement et la surface sensible des photodétecteurs 32 est d'environ 30 à 35 millimètres. 10 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que sa dimension parallèlement à l'axe optique est d'environ 50 à 80 millimètres.