Brevet FR2779815A1 — publié le 19991217

MOYENS DE CALCUL DE TYPE A FOCALISATION DESCRIPTION La présente invention concerne des moyens de calcul de type à focalisation, plus particulièrement un codeur qui peut empêcher le phénomène d'interférence lorsque la lumière est émise vers le photodétecteur à travers la roue à réseau de diffraction. Le codeur optique classique est un codeur de type à blocage, comme représenté sur la figure 1. Le codeur comprend une roue à réseau de diffraction 60, une source de lumière 70, et un photodétecteur 80. La source de lumière 70 est agencée à proximité de la roue à réseau de diffraction 60 pour émettre de la lumière sur la roue à réseau de diffraction 60. La roue à réseau de diffraction 60 est centrée au niveau d'un axe 50 et est mise en rotation par des moyens d'entraînement (non représentés). La roue à réseau de diffraction 60 est munie d'une pluralité de fentes 61 le long de sa partie distale. De plus, il existe une pièce opaque 62 agencée entre deux fentes 61 adjacentes. Le photodétecteur 80 est placé à proximité de la roue à réseau de diffraction 60 et comprend une puce photosensible 81 pour recevoir la lumière émise depuis la fente 60. La lumière émise depuis la source 70 est découpée par la fente 61 et la pièce opaque 62 de la roue à réseau de diffraction 60, et devient un faisceau utilisable, lorsque la roue à réseau de diffraction 60 tourne. Le faisceau utilisable est détecté par le photodétecteur 80 et converti en un signal sinusoidal sur un oscilloscope. Le signal est traité par un redresseur pour former quatre signaux (0,0), (0,1), (1,1), (1,0). Cependant, selon l'optique ondulatoire, les lumières émises depuis deux fentes peuvent interférer entre elles, comme représenté sur la figure 2. De plus, les interférences entraînent le mauvais fonctionnement du photodétecteur 80. Afin d'éliminer les interférences de deux fentes adjacentes, une approche est d'amener la puce photosensible 81 du photodétecteur 80 près de la fente 61, une autre approche est de rendre la surface de la fente 61 plus grande que celle de la puce photosensible 81 (environ plus grande d'un tiers). Cependant, la première approche rend la fabrication compliquée et la seconde approche dégrade la résolution. Comme représenté sur la figure 3A, D est la source de lumière, C est le réseau de diffraction, A, B sont les fentes et S est le photodétecteur qui peut se déplacer dans la direction T. La figure 3B représente la distribution d'intensité lumineuse dans laquelle N est la probabilité moyenne, et H est la probabilité. Comme représenté sur la figure 3B, N1=(H) 2 est la distribution d'intensité moyenne détectée par le photodétecteur S, lorsque la fente B est bloquée. De plus, N2=(H2)2 est la distribution d'intensité moyenne détectée par le photodétecteur S, lorsque la fente A est bloquée. Si la lumière traversant la fente A et la fente B n'a pas d'interférences, la distribution d'intensité lumineuse détectée par le photodétecteur S est N12=Ni+N2, comme représenté sur la figure 3C. Cependant, selon le principe de l'optique ondulatoire, la distribution d'intensité lumineuse détectée par le photodétecteur S est celle représentée sur la figure 4 du fait des interférences entre les deux fentes. Pour éliminer les interférences, une méthode consiste à permettre à la lumière d'atteindre le photodétecteur, mais non pas au moyen des fentes; une autre méthode consiste à focaliser la lumière avant qu'elle n'atteigne le photodétecteur. Comme représenté sur la figure 5, le photodétecteur peut être placé entre la lentille et le point focal f de la lentille pour éliminer les interférences. Le but de la présente invention est de proposer des moyens de calcul de type à focalisation caractérisés en ce qu'une lentille annulaire est agencée sur le plan d'entrée de la roue à réseau de diffraction pour focaliser la lumière émise depuis la source de lumière, et une pluralité de lentilles en forme de dents, chacune perpendiculaire à la lentille annulaire sont agencées sur le plan de sortie de la roue à réseau de diffraction pour focaliser le faisceau utilisable après que le faisceau utilisable a traversé le plan de sortie, le problème des interférences étant par conséquent minimisé. L'autre but de la présente invention est de proposer des moyens de calcul de type à focalisation par lesquels la puce photosensible peut être placée à un emplacement plus éloigné du plan de sortie de la roue à réseau de diffraction sans le problème d'augmentation de la complexité de fabrication et sans réduire la résolution. Les divers buts et avantages de la présente invention vont être mieux compris à partir de la description détaillée suivante lorsqu'elle est lue conjointement aux trois dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 représente le photocodeur de type à blocage classique; la figure 2 représente la distribution d'intensité lumineuse provoquée par les interférences de deux fentes; la figure 3A représente le montage d'interférences à deux fentes; la figure 3B représente la distribution de l'intensité lumineuse mesurée par le montage sur la figure 3A; la figure 3C est un graphique fictif représentant la distribution de l'intensité lumineuse mesurée par le montage sur la figure 3A lorsque les deux fentes sont ouvertes; la figure 4 est le graphique réaliste représentant la distribution de l'intensité lumineuse mesurée par le montage sur la figure 3A lorsque les deux fentes sont ouvertes; la figure 5 représente la focalisation du faisceau utilisable selon la présente invention; la figure 6 représente le diagramme schématique de la présente invention; la figure 7 représente la vue avant et la vue latérale de la présente invention; la figure 8 représente les quatre signaux (0,0), (0,1), (1,1), (1,0) apparaissant sur un oscilloscope lorsque la roue de la présente invention tourne; la figure 9 représente la vue avant et la vue latérale d'un autre mode de réalisation de la présente invention; la figure 10 représente la vue avant et les deux vues latérales d'encore un autre mode de réalisation de la présente invention; et la figure 11 représente la vue avant et la vue latérale d'encore un autre mode de réalisation de la présente invention; la figure 12 est un diagramme schématique représentant la lentille en forme de dent qui est remplacée par une lentille convexe en forme de dent; la figure 13 est un diagramme schématique représentant la lentille en forme de dent qui est remplacée par une lentille en forme de bande; et la figure 14 est un diagramme schématique représentant la lentille en forme de dent remplacée par une lentille de forme effilée. Comme représenté sur la figure 6 et la figure 7, les moyens de calcul de type à focalisation selon la présente invention comprennent une source de lumière 1, une roue à réseau de diffraction 2 et un photodétecteur 3. La source de lumière 1 est agencée à proximité de la roue à réseau de diffraction 2 et par conséquent la lumière émise depuis la source de lumière 1 tombe sur le plan d'entrée 22 de la roue à réseau de diffraction 2. La roue à réseau de diffraction 2 est agencée de manière rotative sur un axe 21 à travers le centre de celui-ci, et tourne à l'aide de moyens d'entraînement (moyens de bille de traçage). La roue à réseau de diffraction 2 tourne lorsque les moyens de bille de traçage (" tracing bail ") se déplacent. Une lentille annulaire 24 avec un rayon de courbure Ri est agencée sur le plan d'entrée 22 pour focaliser la lumière émise depuis la source de lumière 1. Une pluralité de lentilles 25 en forme de dent ayant chacune un rayon de courbure R2 sont agencées sur le plan de sortie 23 de la roue à réseau de diffraction 2. La lentille 25 en forme de dent possède un angle de réflexion interne total inférieur à 41,8 et est perpendiculaire à la lentille annulaire 24. Selon la formule de la lentille 1/f=(1/R1+1/R2)(n- 1), la longueur focale f dépend de Ri et R2. Le photodétecteur 3 est fabriqué en matériaux transparents, et placé entre la lentille 25 en forme de dent et le foyer de la lentille 25 en forme de dent, et à l'opposé de la source 1. Le photodétecteur 3 comprend des puces photosensibles 31 supérieure et inférieure pour recevoir les faisceaux utilisables émis depuis le plan de sortie 23. Lorsque le faisceau utilisable tombe sur le plan d'entrée 22 de la roue 2, la lentille annulaire 24 focalise le faisceau. Après que le faisceau utilisable a traversé le plan de sortie 23, la lentille 25 en forme de dent focalise de nouveau le faisceau. Par conséquent, le problème d'interférences est minimisé lorsque le faisceau utilisable atteint la puce photosensible 31 du photodétecteur 3 car il a été focalisé. Lorsque la roue à réseau de diffraction 2 tourne, la lumière émise depuis la source de lumière 1 est découpée par la roue à réseau de diffraction 2 et forme un faisceau utilisable. Le faisceau utilisable est détecté par le photodétecteur 30 et converti en un signal sinusoïdal sur un oscilloscope. Le signal est traité par un redresseur pour former quatre signaux (0,0), (0,1), (1,1), (1,0), comme représenté sur la figure 1. Comme représenté sur la figure 9, le plan d'entrée peut être de forme plane, et le travail de focalisation est réalisé par la lentille 25 en forme de dent. Comme représenté sur la figure 10, le plan de sortie 25 peut être muni d'une pluralité de surfaces en forme de dents et la lumière émise depuis la source de lumière 1 est focalisée par la lentille annulaire 24. Comme représenté sur la figure 11, le plan d'entrée peut être de forme plane, et le plan de sortie peut être muni d'une pluralité de surfaces en forme de dents. Comme représenté sur les figures 12 à 14, la lentille 25 en forme de dent peut être remplacée par une lentille convexe en forme de dent (figure 12), une lentille en forme de bande (figure 13) ou une lentille de forme effilée (figure 14) pour focaliser le faisceau utilisable après que le faisceau utilisable a traversé le plan de sortie et par conséquent le problème d'interférences est minimisé. La portion convexe 251 ou la portion concave 252 de la lentille en forme de bande et de la lentille de forme effilée peut être revêtue d'un milieu réfléchissant, d'un milieu opaque, ou dépolie pour former un verre dépoli afin de réfléchir la lumière non souhaitée lorsque le faisceau utilisable fonctionne. Pour résumer, la présente invention est capable de minimiser le problème d'interférences lorsque le faisceau utilisable atteint la puce photosensible du photodétecteur car il a été focalisé. Bien que la présente invention ait été décrite en référence à ses deux modes de réalisation préférés, on comprendra que l'invention n'est pas limitée à ses détails. Diverses substitutions et modifications ont été suggérées dans la description qui précède, et d'autres apparaîtront à l'homme du métier. Toutes ces substitutions et modifications sont prévues pour être englobées dans le domaine de l'invention tel que défini dans les revendications annexées. REVENDICATIONS 1. Moyens de calcul de type à focalisation comprenant une source de lumière (1), une roue à réseau de diffraction (2) et un photodétecteur (3), la lumière émise depuis ladite source de lumière (1) tombant sur le plan d'entrée (21) de ladite roue à réseau de diffraction (2), ledit photodétecteur (3) comprenant un ensemble de puces photosensibles (31) afin de recevoir les faisceaux utilisables émis depuis ladite roue à réseau de diffraction (2), les moyens de calcul de type à focalisation étant caractérisés en ce que: le plan d'entrée (21) de ladite roue à réseau de diffraction possède une lentille (24) annulaire pour focaliser la lumière émise depuis ladite source de lumière (1), le plan de sortie (23) de ladite roue à réseau de diffraction (2) possède une pluralité de lentilles (25) en forme de dents chacune étant perpendiculaire à ladite lentille (24) annulaire et capable de focaliser ledit faisceau utilisable après que ledit faisceau utilisable a traversé ledit plan de sortie (23), le problème d'interférence étant par conséquence minimisé. 2. Moyens de calcul de type à focalisation selon la revendication 1, dans lesquels ledit photodétecteur (3) est placé entre ladite lentille (25) en forme de dent et le point focal de ladite lentille (25) en forme de dent. 3. Moyens de calcul de type à focalisation selon la revendication 1, dans lesquels l'angle de réflexion interne total de ladite lentille (25) en forme de dent est inférieur à 41,80. 4. Moyens de calcul de type à focalisation selon la revendication 1, dans lesquels ledit plan d'entrée (22) de ladite roue à réseau de diffraction (2) est de forme plane. 5. Moyens de calcul de type à focalisation selon la revendication 1, dans lesquels ledit plan de sortie (23) de ladite roue à réseau de diffraction est muni d'une pluralité de surfaces en forme de dents. 6. Moyens de calcul de type à focalisation selon la revendication 1, dans lesquels ledit plan d'entrée (22) de ladite roue à réseau de diffraction (2) est de forme plane, et ledit plan de sortie (23) de ladite roue à réseau de diffraction (2) est muni d'une pluralité de surfaces en forme de dents. 7. Moyens de calcul de type à focalisation selon la revendication 1, dans lesquels ladite lentille (25) en forme de dent est remplacée par une lentille convexe en forme de dent. 8. Moyens de calcul de type à focalisation selon la revendication 1, dans lesquels ladite lentille (25) en forme de dent est remplacée par une lentille en forme de bande. 9. Moyens de calcul de type à focalisation selon la revendication 8, dans lesquels une partie de la portion convexe ou de la portion concave de ladite lentille en forme de bande est revêtue d'un milieu photoréfléchissant, d'un milieu opaque, ou dépolie. 10. Moyens de calcul de type à focalisation selon la revendication 1, dans lesquels ladite lentille (25) en forme de dent est remplacée par une lentille de forme effilée. 11. Moyens de calcul de type à focalisation selon la revendication 10, dans lesquels une partie de la portion convexe ou de la portion concave de ladite lentille de forme effilée est revêtue d'un milieu photoréfléchissant, d'un milieu opaque, ou dépolie.