Brevet FR2782394A1 — publié le 20000218

L'invention a trait au domaine des systèmes optiques destinés à la lecture de données, et en particulier à un système et un procédé de balayage rotatif. Habituellement, un dispositif de lecture de données tel qu'un dispositif de balayage de codes à barres illumine un codage à barres et capte la lumière réfléchie par le code pour détecter les barres et les espaces des symboles du code et en déduire ainsi des données codées. Dans un système courant, un faisceau optique de lumière, tel qu'un faisceau laser produit par une diode laser, est animé d'un mouvement de balayage sur un angle de balayage afin que le point laser balaye l'objet lu. Divers dispositifs mécaniques de balayage sont connus comme décrit, par exemple, dans les brevets des E.U.A. No 5 475 206, No 5 475 207 et No 5 629 510 ou dans la demande de brevet des E.U.A. NO 08/934 487. Ces mécanismes de balayage comportent un miroir polygonal tournant, un miroir vibrant ou oscillant, une source de lumière de balayage ou de diode laser, des prismes tournants/oscillants, des éléments holographiques et d'autres dispositifs. Ces structures de balayage possèdent généralement des caractéristiques mécaniques fixes pour générer un motif de balayage spécifique qui ne peut pas être modifié pendant le fonctionnement et elles nécessitent habituellement un changement des pièces optiques du mécanisme de balayage pour modifier les motifs de balayage. L'invention a trait à un ensemble de balayage ou un mécanisme de balayage et à un procédé de balayage dans lesquels la facette ou les facettes du miroir de balayage, en plus de l'action de rotation ou de pivotement, sont mobiles entre au moins deux positions pour établir des trajets multiples pour chaque facette du miroir. Dans une con- figuration avantageuse, les facettes de miroir d'un polygone tournant sont montées et agencées de façon que l'orientation angulaire de ces facettes change en réponse à une variation de vitesse de rotation du polygone. L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: la figure 1 est une vue de côté d'un dispositif de balayage tenu à la main tel qu'il peut être utilisé par une forme avantageuse de réalisation de l'invention; la figure 2 est une vue schématique de côté d'un exemple de module de balayage; la figure 3 est une vue en perspective éclatée d'un ensemble à roue à facettes selon une première forme avantageuse de réalisation; et la figure 4 est une vue en coupe schématique d'une roue polygonale réglable selon une seconde forme de réalisation. Pour plus de clarté de la description, toute référence numérique présente dans une figure désigne le même élément si celui-ci est utilisé dans toute autre figure. Les figures 1 et 2 illustrent un exemple d'un lecteur 10 de codes à barres ayant une configuration analogue à un dispositif en forme de pistolet tenu à la main, consti- tué d'un boîtier léger en matière plastique ayant une partie de tête 12 et une partie 14 formant poignée du type pistolet. La partie de tête 12 contient un module amovible de balayage qui renferme une source de lumière, un détecteur, l'optique et les circuits de traitement de signaux. Le dispositif de balayage 10 peut être relié à un ensemble hôte 5 par l'inter- médiaire d'un câble 20, connecté ou incorporé dans un terminal informatique portatif, ou bien peut être dépourvu de cordon, auquel cas il est alimenté par une batterie inté- rieure et communique avec l'ensemble hôte par une liaison sans fil, ou bien stocke des données dans une mémoire à des fins de téléchargement périodique, par exemple lorsqu'il est intégré dans un terminal informatique portatif. Une fenêtre 18 transmettant la lumière située dans l'extrémité avant de la partie de tête de balayage 12 permet à un faisceau lumineux émis 55 de sortir et à la lumière réfléchie, arrivant en retour, d'entrer. L'utilisateur pointe le lecteur sur un symbole de code à barres et actionne une détente 16 de la partie formant poignée 14 pour activer la source de lumière et le mécanisme de balayage afin de provoquer le balayage du symbole par le faisceau. La lumière réfléchie ou diffusée à partir de la cible est recueillie par un système collecteur convenable qui peut ne pas être réfléchissant parallèlement à l'axe d'inci- dence comme illustré par une lentille collectrice 63 et un détecteur, ou qui peut être incorporé dans un système réfléchissant parallèlement à l'axe d'incidence, tel que les systèmes décrits dans le brevet N 4 475 207 précité. L'ensemble de balayage 50 peut comporter un ou plusieurs mécanismes de balayage, par exemple, comme montré sur la figure 2, un ensemble à miroir vibrant 56 et un ensemble à miroir polygonal tournant 54. Sans l'addition de l'ensemble à miroir vibrant 54 (ou de certains autres constituants optiques supplémentaires tels que des miroirs à configuration), le mécanisme de balayage typique à miroir polygonal tournant émet une seule ligne de balayage ou une série de lignes globalement parallèles et ne peut donc pas créer un motif complexe de balayage. La figure 3 est une vue éclatée d'un ensemble à roue à facettes 100 selon une première forme avantageuse de réalisation. L'ensemble à miroir polygonal 100 comporte un miroir polygonal 102 à facettes multiples monté sur un moteur par l'intermédiaire d'un mécanisme de fixation convenable tel qu'une vis 112 assujettissant l'embase polygonale 105 à la broche ou l'arbre 111 du moteur. Le miroir polygonal 102 présente trois facettes 104, 106 de miroir (la troisième facette n'étant pas visible sur la figure). Chacune des facettes 104, 106 du miroir n'est reliée que par l'une de ses extrémités à l'embase 105 du miroir polygonal 102. Le point de liaison de chaque facette 104, 106 avec la base 105 est suffisamment souple pour permettre à la facette 104, 106 de miroir de s'incliner ou de fléchir vers l'extérieur d'une quantité souhaitée lorsqu'elle est soumise à une force centrifuge à diverses vitesses de rotation. L'orientation angulaire de la facette varie donc en fonction de la vitesse de rotation de la roue 102 à facettes telle que réglée par un dispositif de commande 115 communiquant avec le moteur 110. L'amplitude de la flexion ou du pivotement des facettes 122 peut être réglée uniquement par la vitesse de rotation et les caractéristiques de flexion, ou bien peut être établie par des butées qui établissent une flexion maximale. Par exemple, une cage ou butée 114 peut être prévue aux angles ou tout autour du polygone 102 pour arrêter les facettes latérales 104, 106 à une flexion maximale. Les butées 114 peuvent également augmenter la résistance des facettes 104, 106 de miroir pour empêcher une flexion excessive. La figure 4 illustre un autre miroir polygonal 120, en coupe transversale. Ce polygone comporte quatre facettes de miroir, la figure ne représentant que deux des facettes 122, 124. Chaque facette 122, 124 comporte une section centrale de miroir et une partie de pied 126, 128. Les parties de pied 126, 128 apportent une masse supplémen- taire au périmètre extérieur pour aider à l'épanouissement des facettes pendant la rotation. La figure 4 illustre la facette 122 dans deux positions. A une première vitesse de rotation, par exemple 1000 tr/min, la facette 122 prend la première position (qui peut être également la position de repos) représentée en traits pleins. Un faisceau de lecture 142 produit par une source de lumière 140 est réfléchi par la facette 122 sous un angle a en suivant un trajet de sortie 144. Lorsque le moteur est attaqué à une vitesse plus élevée, par exemple 2000 tr/min, la facette latérale 122 fléchit vers l'extérieur jusque dans la seconde position représentée en traits tiretés. Dans la seconde position de la facette, le faisceau de lecture 142 est réfléchi par la facette 122 sous un angle 6 suivant un trajet 146 de sortie, permettant ainsi à la facette unique de produire au moins deux lignes de balayage différentes en fonction de la vitesse de rotation de la roue 120. Les facettes 122, 124 sont reliées à la partie de base 125 par leurs extrémités supérieures et sont agencées en étant légèrement évasées vers l'extérieur lorsqu'elles sont au repos, de manière que la gravité tende à maintenir les facettes latérales dans la première position. En variante, la position de repos des facettes latérales 122, 124 peut être établie uniquement par la flexion mécanique de la matière ou par l'addition d'une matière à ressort convenable. Les facettes latérales 122, 124 sont reliées à la base 125 par des liaisons 131, 133. La base 125, les points de liaison 131, 133 et les facettes latérales 122, 124 peuvent être constitués à partir de pièces séparées (c'est-à-dire non intégrées), formés de façon intégrée sous la forme d'une construction moulée en une seule pièce, ou formés par une autre construction convenable en une seule pièce. Les matières convenant aux facettes de miroir et à la base comprennent un métal, des alliages métalliques et certaines matières plastiques et combinaisons de ceux-ci. Le degré d'évasement ou d'épanouissement peut être continu, variant en continu et en fonction de la vitesse de rotation, ou peut être progressif. Dans une forme de réalisation, les points de liaison 131, 133 peuvent être disposés à proximité d'encoches 130, 132 dans la paroi latérale des facettes pour procurer la flexibilité souhaitée. Les encoches en entailles 130, 132, peuvent être dimension- nées de manière que, à une vitesse donnée, la facette 122 s'évase ou s'épanouisse vers l'extérieur jusqu'à la position telle que représentée en traits tiretés, fermant la lacune à l'intérieur de l'entaille 130, ce qui empêche la poursuite de la flexion vers l'extérieur de la facette latérale 122. Les facettes latérales 122, 124 à positions multiples peuvent également convenir au fonctionnement d'un dispositif de balayage multifonctions tel que le dispositif de balayage décrit dans la demande de brevet des E.U.A. N 08/934 487 précitée. Le dispositif de balayage peut fonctionner dans un premier mode dans lequel le polygone est mis en rotation à une première vitesse de rotation pour produire un premier motif de balayage (tel qu'une ligne de balayage unique entrant directement dans le volume de balayage ou autrement sortant d'un premier ensemble à miroir ou miroirs 149 à motifs et entrant dans le volume de balaya- ge). Ce système permet de sélectionner à la fois le motif de balayage et la cadence de balayage en agissant sur la commande de vitesse du moteur. Un second mode de fonction- nement peut être obtenu en faisant tourner le polygone à une seconde vitesse (plus élevée) pour faire fléchir la facette latérale 122 vers l'extérieur jusque dans la seconde position (représentée en traits tiretés), réfléchissant ainsi le faisceau de lecture 142 le long d'un second trajet, par exemple en direction d'un miroir (ou de plusieurs miroirs) 148 à motifs pour produire un second motif de balayage à travers la même fenêtre ou à travers une fenêtre différente en direction du volume de balayage. De plus, le second motif et la seconde cadence de balayage peuvent être optimisés pour le second mode de fonctionnement. En variante, les miroirs à facettes peuvent être déplacés entre deux ou plus de deux positions par des mécanismes autres que celui utilisant une flexion. Dans une variante de réalisation, les miroirs à facettes peuvent être montés dans des chemins et peuvent coulisser radialement vers l'extérieur le long des chemins en réponse à la vitesse de rotation de la roue. Dans une autre variante de réalisation, les points de liaison 131, 133 peuvent produire un pivotement ou un mouvement des facettes 122, 124 par l'intermédiaire d'une liaison articulée. Le système peut donc utiliser des jeux multiples de faisceaux de balayage suivant, ou en réponse à, différen- tes vitesses du moteur. Un exemple de procédé comprend les étapes dans lesquelles on se procure un miroir polygonal 120 ayant plusieurs facettes 122, 124 de miroir, on fait tourner le miroir polygonal 120 à l'aide d'un moteur 110 à une première vitesse de rotation avec les facettes 122, 124 du miroir dans une première position (position en traits pleins sur la figure 4), on génère un faisceau optique 142 au moyen d'une source convenable telle qu'une diode laser 140 et on dirige le faisceau optique 142 sur le miroir polygonal 120, on fait exécuter au faisceau optique 142 un mouvement de balayage des facettes 122, 124 de miroir dans la première position pour produire un premier jeu de faisceaux balayés 144, on fait tourner plus vite le miroir polygonal 120 jusqu'à une seconde vitesse de rotation, on déplace les facettes des miroirs 122, 124 jusque dans une seconde position (représentée en traits tiretés sur la figure 4 pour les facettes 122', 124') correspondant à la seconde vitesse de rotation, on fait exécuter au faisceau optique 142 un mouvement de balayage des facettes 122', 124' de miroir dans la seconde position pour produire un second jeu de faisceaux balayés 146. La vitesse de la roue polygonale 100 peut être réglée par la manoeuvre d'un commutateur séparé sur le dispositif de balayage ou bien, en variante, par une commande à deux positions de la détente 16 ou par des actionnements multiples de la détente. Par exemple, le fait *de tirer la détente 16 jusqu'à une première position actionne le moteur à une première vitesse et le fait de tirer la détente jusqu'à une seconde position actionne le moteur à une seconde vitesse. En variante, le fait de tirer sur la détente une seule fois actionne le moteur à une première vitesse et le fait de tirer rapidement et deux fois sur la détente (double déclenchement) indique au dispositif de commande 115 de faire fonctionner le moteur 110 à une seconde vitesse. Le miroir polygonal peut être construit de façon intégrée en une seule pièce par plusieurs procédés. Par exemple, la base et le substrat du miroir à facettes peuvent être formés d'une pièce optique moulée, par exemple en résine acrylique, en polystyrène ou en polycarbonate. Des surfaces réfléchissantes sont formées sur les facettes par l'applica- tion d'un revêtement réfléchissant, par exemple en aluminium, en argent ou en or. En variante, des facettes de miroir séparées peuvent être fixées à une base polygonale en matière plastique. Un autre polygone d'une seule pièce peut être réalisé en un métal tel que l'aluminium, formé par estampage ou usinage. Les surfaces réfléchissantes des facettes du miroir peuvent être formées par revêtement, polissage ou tournage au diamant du métal. En variante, des facettes de miroir séparées peuvent être fixées à la base polygonale métallique. Les facettes et la base peuvent donc être formées d'un seul bloc ou bien, en variante, par toute combinaison convenable de différents constituants. Bien que le dispositif de balayage 10 de la figure 1 soit illustré sous la forme d'un dispositif de balayage tenu à la main, les formes de réalisation de facettes de miroir à angle variable décrites peuvent être aisément étendues à des applications à des dispositifs de balayage fixes comme décrit dans le brevet des E.U.A. N 5 475 207 précité, ou à des applications combinées fixes/tenues à la main comme décrit dans la demande de brevet des E.U. A. N 08/792 829. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au procédé et au système décrits et représentés sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Procédé de balayage, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes dans lesquelles on se procure un miroir polygonal (102; 120) ayant une base (105, 125) et plusieurs facettes de miroir (104, 106; 122; 124), on fait tourner le miroir polygonal à une première vitesse de rotation avec les facettes de miroir dans une première position, on génère un faisceau optique (142) et on le dirige sur le miroir polygo- nal, on anime le faisceau optique d'un mouvement de balayage des facettes de miroir dans la première position pour produire un premier jeu de faisceaux balayés (144), on fait tourner le miroir polygonal à une seconde vitesse de rota- tion, on amène les facettes de miroir dans une seconde position correspondant à la seconde vitesse de rotation, et on fait exécuter au faisceau optique un mouvement de balayage des facettes de miroir dans la seconde position pour produire un second jeu de faisceaux balayés (146). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le montage de chacune des facettes de miroir par l'une de leurs extrémités sur la base afin que l'orientation angulaire de la facette de miroir change sous l'effet de la force centrifuge en fonction de la vitesse de rotation du miroir polygonal pour amener ainsi les facettes de miroir dans la seconde position. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le montage des facettes de miroir sur la base par l'intermédiaire d'une liaison ar- ticulée. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le montage de la facette de miroir sur la base par l'intermédiaire d'une liaison flexible (131, 133) entre la facette de miroir et la base. 5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'empêchement des facettes de miroir de fléchir au-delà de la seconde position. 6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'utilisation de butées (114) pour empêcher les facettes de miroir de fléchir au-delà de la seconde position. 7. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre le fait de relier de façon flexible chacune des facettes de miroir par l'une de ses extrémités à une base (105; 125) du miroir polygonal, et le fait de faire varier l'orientation angulaire des facettes de miroir sous l'effet de la force centrifuge dépendant de la vitesse de rotation du miroir polygonal. 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que la base et les facettes de miroir sont construites de façon intégrée en une seule pièce avec une liaison flexible (131, 133) entre elles, constituée d'une épaisseur de paroi réduite (130, 132) au niveau de la liaison. 9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape consistant à amener les facettes de miroir dans une seconde position comprend en outre le montage de la facette de miroir sur une base (105, 125) du miroir polygonal afin que la position de la facette de miroir par rapport à la base change sous l'effet de la force centrifuge dépendant de la vitesse de rotation du miroir polygonal. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape consistant à amener les facettes de miroir dans une seconde position comprend un réglage incrémentiel de la vitesse de rotation du miroir polygonal pour déplacer les facettes de miroir entre la première position et la seconde position. 11. Procédé selon la revendication 1,.caractérisé en ce que l'étape consistant à amener les facettes de miroir dans une seconde position consiste à faire varier l'orienta- tion angulaire des facettes de miroir en faisant varier la vitesse de rotation du miroir polygonal. 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape consistant à amener les facettes de miroir dans une seconde position consiste à translater les facettes de miroir radialement vers l'extérieur le long d'un chemin en réponse à la force centrifuge qui dépend de la vitesse de rotation du miroir polygonal. 13. Système de balayage, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble (100) à miroir polygonal tournant ayant une base (105; 125) et plusieurs facettes de miroir (104, 106; 122, 124), le miroir étant relié de façon mobile à la base entre une première position et une seconde position qui dépendent de la vitesse de rotation de l'ensemble à miroir polygonal. 14. Système de balayage selon la revendication 13, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moteur (110) relié fonctionnellement à l'ensemble à miroir polygonal tournant pour le faire tourner, un dispositif de commande (115) relié fonctionnellement au moteur pour en régler la vitesse, et une source de lumière (140) dirigeant un faisceau de lecture (142) sur les facettes du miroir. 15. Système de balayage selon la revendication 13, caractérisé en ce que les facettes du miroir et la base sont formées en une construction intégrée en une seule pièce. 16. Système de balayage caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble (100) à miroir polygonal tournant ayant une base (105; 125) et plusieurs facettes de miroir (104, 106; 122, 124) reliées, par l'une de leurs extrémités, à la base, les facettes de miroir pouvant être déplacées par rapport à la base en réponse à la vitesse de rotation de l'ensemble à miroir polygonal. 17. Système de balayage selon la revendication 16, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moteur (110) lié fonctionnellement à l'ensemble à miroir polygonal tournant pour le faire tourner, un dispositif de commande (115) relié fonctionnellement au moteur pour en régler la vitesse entre au moins une première vitesse de rotation et une seconde vitesse de rotation, une source de lumière (140) dirigeant un faisceau de lecture (142) sur les facettes du miroir, les facettes du miroir se déplaçant jusqu'à la première position lorsque le miroir polygonal est mis en rotation à la première vitesse de rotation et les facettes du miroir se déplaçant jusqu'à la seconde position lorsque le miroir polygonal est mis en rotation à la seconde vitesse. 18. Système de balayage selon la revendication 16, caractérisé en ce que la base et les facettes du miroir sont construites de façon intégrée en une pièce avec une liaison flexible (131, 133) entre elles, laquelle liaison est constituée d'une épaisseur de paroi réduite (130, 132). 19. Système de balayage, caractérisé en ce qu'il comporte un ensemble (100) à miroir polygonal tournant ayant une base (105; 125) et plusieurs facettes de miroir (104, 106; 122, 124) disposées le long de la périphérie extérieure de la base, chaque facette de miroir ayant une extrémité fixe reliée à la base et une extrémité libre éloignée de la base, la facette de miroir étant disposée en formant un premier angle à la base lorsque l'ensemble à miroir polygonal est mis en rotation à une première vitesse de rotation et s'évasant radialement vers l'extérieur en formant un second angle avec la base lorsque le miroir polygonal est mis en rotation à une seconde vitesse de rotation plus élevée. 20. Système de balayage selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un moteur (110) relié fonctionnellement à l'ensemble à miroir polygonal tournant pour le faire tourner, un dispositif de commande (115) relié fonctionnellement au moteur pour en régler la vitesse entre au moins la première vitesse de rotation et la seconde vitesse de rotation, une source de lumière (140) dirigeant un faisceau de lecture (142) sur les facettes du miroir, un premier jeu de faisceaux de balayage (144) étant produit par le balayage du faisceau de lecture à partir des facettes de miroir lorsque le moteur est en rotation à la première vitesse de rotation avec les facettes de miroir disposées en formant le premier angle, et un second jeu de faisceaux de balayage (146) étant produit par le balayage du faisceau de lecture à partir des facettes de miroir lorsque l'ensemble à miroir polygonal est mis en rotation à la seconde vitesse de rotation avec les facettes de miroir disposées en formant le second angle. 21. Système de balayage selon la revendication 19, caractérisé en ce que chacune des facettes de miroir est reliée à la base par l'intermédiaire d'une liaison flexible (131, 133). 22. Système de balayage selon la revendication 19, caractérisé en ce que chacune des facettes de miroir est reliée à la base par l'intermédiaire d'une liaison articulée. 23. Système de balayage selon la revendication 19, caractérisé en ce que la base et les facettes de miroir sont formées en une construction intégrée en une seule pièce.