FR2487551A1 - Opto-electronic code character reader - has light source with multiple photodetectors forming multi-linear or concentric array and light barrier for light path - Google Patents
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Abstract
Description
Appareil opto-électronique d'éclairement et de détection de marques sur un support. Opto-electronic device for illuminating and detecting marks on a support.
La présente invention concerne un appareil optoélectronique d'éclairement et de détection avec formation optique d'images linéaires et/ou ponctuelles pour la détection sans contact, par réflexion, de marques graphiques, notamment imprimées ou manuscrites ou encore matérialisées par perforation ou d'une autre façon sur des supports solides. The present invention relates to an optoelectronic lighting and detection device with optical formation of linear and / or point images for the non-contact, reflection reflection of graphic marks, in particular printed or handwritten or even materialized by perforation or of a another way on solid supports.
Les unités centrales actueles, à fort degré d'intégration et grand rendement, ainsi que les mémoires à forte capacité exigent l'utilisation d'unités auxiliaires évoluées qui permettent aux calculatrices une meilleure exploitation de quantités de données se présentant sous une forme compliquée. The current central units, with a high degree of integration and high efficiency, as well as the high capacity memories require the use of advanced auxiliary units which allow the calculators to better exploit quantities of data presented in a complicated form.
C'est à quoi servent les appareils auxiliaires pour l'introduction des données, qui, avec les différents lecteurs, forment un secteur problématique important du traitement des données. Les plus connus sont les appareils auxiliaires dits lents, comme par exemple le lecteur de bandes et cartes perforées, que l'on utilise pour introduire des informations constantes, variables ou spéciales dans la calculatrice. This is what the auxiliary devices for data entry are used for, which together with the various readers form an important problematic area of data processing. The best known are the so-called slow auxiliary devices, such as the tape and punch card reader, which are used to enter constant, variable or special information into the calculator.
Les différentes difficultés de réalisation qui se présentent dans le cas des supports de données perforés font rechercher de plus en plus des appareils auxiliaires d'introduction de données qui fonctionnent dans le système dit de lecture de marques et permettent de lire des signes de données portés par exemple par impression ou au crayon sur des supports usuels en papier. Les formes de réalisation compliquées qui se prêtent à la lecture intégrale de documents complets, par exemple de factures, forment un groupe spécial de tels appareils auxiliaires. Ces systèmes de détection, avec reconnaissance, des marques constituent les lecteurs de documents, dans lesquels on utilise de façon typique le procédé optique ou opto-électronique. The various production difficulties which arise in the case of perforated data carriers make it increasingly necessary to search for auxiliary data input devices which operate in the so-called brand reading system and make it possible to read signs of data carried by example by printing or in pencil on usual paper supports. The complicated embodiments which lend themselves to the complete reading of complete documents, for example invoices, form a special group of such auxiliary devices. These detection systems, with recognition, of marks constitute document readers, in which the optical or opto-electronic process is typically used.
Ces unités d'introduction de données se caractérisent par une complexité et une complication différentes selon qu'elles se prêtent à la lecture de types de données enregis tres soit par perforation, soit par marquage, soit par les deux procédés à la fois. These data entry units are characterized by a different complexity and complication depending on whether they lend themselves to reading types of data recorded either by perforation, or by marking, or by the two methods at the same time.
Aussi, la qualité et le caractère évolués, qui sont déterminants pour la sensibilité, la fiabilité, le prix, les dimensions et par conséquent aussi pour le succès, sont-ils extrêmement importants pour de tels lecteurs. Therefore, quality and advanced character, which are decisive for sensitivity, reliability, price, dimensions and therefore also for success, are extremely important for such readers.
La structure et le principe de fonctionnement des lecteurs opto-électroniques de ce genre correspondent de façon générale au schéma suivant
On dirige sur un support de données porteur des marques un faisceau de rayons émis par un composant optoélectronique pour le visible ou l'invisible, par exemple par une diode électroluminescente. On observe ensuite ces marques à l'aide d'un détecteur, par exemple d'une cellule ou d'un transistor, photo-électrique, bref à l'aide d'un capteur, et on les détecte pendant le mouvement pas à pas ou continu.The structure and operating principle of opto-electronic readers of this kind generally correspond to the following diagram
A beam of rays emitted by an optoelectronic component for the visible or the invisible, for example by a light-emitting diode, is directed onto a data carrier carrying the marks. These marks are then observed using a detector, for example a photoelectric cell or transistor, in short using a sensor, and they are detected during the stepwise movement. or continuous.
C'est ainsi par exemple que, de façon usuelle
- avec des supports perforés, on détecte sur la face opposée du support les interruptions de la lumière passant à travers ce dernier, ce qui constitue le procédé par interruption, illustré par la figure 1;
- dans le procédé par lecture de marques, selon la figure 2, on détecte les variations de réflexion dues au signal sur la même face du support.For example, in the usual way
- With perforated supports, one detects on the opposite face of the support the interruptions of the light passing through the latter, which constitutes the process by interruption, illustrated by figure 1;
- In the method by reading marks, according to FIG. 2, variations in reflection due to the signal on the same face of the support are detected.
Les capteurs ainsi réalisés présentent cette carac téristique générale que leurs composants opto-électroniques, tels que diodes de rayonnement, phototransistors et autres, utilisés pour l'éclairement et la détection disposent déjà en propre de lentilles focalisantes. Ces lentilles concentrent d'emblée le faisceau lumineux que,lors de la construction de la tête de lecture, l'on limite dans le capteur du lecteur, dans une mesure différente et avec un angle solide différent (par formation d'écrans au moyen de masques) selon les conditions d'utilisation et le mode de fonctionnement prévus. The sensors thus produced have this general characteristic that their opto-electronic components, such as radiation diodes, phototransistors and others, used for illumination and detection already have their own focusing lenses. These lenses immediately concentrate the light beam which, during the construction of the read head, is limited in the reader sensor, to a different extent and with a different solid angle (by forming screens by means of masks) according to the conditions of use and the operating mode provided.
Mais, de l'examen approfondi des detecteurs optoélectroniques se prêtant au fonctionnement en lecture de marques connus et mentionnés sommairement ci-dessus, il ressort
que leur pouvoir de résolution est très limité, même avec
utilisation d'un système électronique compliqué et qu'ils ne
se prêtent qu'à la lecture de signes optiques avec des mesures macroscopiques et par réflexion.But, from a detailed examination of the optoelectronic detectors suitable for the reading operation of known brands and briefly mentioned above, it emerges
that their resolving power is very limited, even with
use of a complicated electronic system and they don't
lend themselves only to reading optical signs with macroscopic measurements and by reflection.
On a beaucoup de mal à remplir les différents exigen
ces de sensibilité de la détection de marques optiques
diverses; c'est pourquoi les réalisations de capteurs et
lecteurs sont multiples.It is very difficult to fulfill the different requirements
these optical mark detection sensitivity
various; that's why the sensor realizations and
there are multiple readers.
De nombreux problèmes sont évitables, même dans des
appareils, si le composant qui engendre le signal de base de
l'appareil, c'est-à-dire le capteur, est davantage perfectionné et rendu plus efficace. On peut y parvenir en interposant
entre l'émetteur et le récepteur un élément améliorant consi
dérablement le rendement. On utilise ainsi de façon meilleure,
ou plus favorable, une quantité de lumière disponible donnée.Many problems are preventable, even in
devices, if the component that generates the basic signal
the device, that is to say the sensor, is further improved and made more efficient. This can be achieved by interposing
between the transmitter and the receiver an improving element consi
devastatingly the yield. So we use it better,
or more favorable, a given amount of available light.
On connaît, par le brevet allemand en publication
formelle nO 24 36 209 de la Computer Design Corp., Los Angeles,
Calif. USA, un lecteur de cartes dans lequel on utilise, pour
élever le rendement, une lentille sphérique ou cylindrique.We know, by the German patent in publication
Form No. 24 36 209 of Computer Design Corp., Los Angeles,
Calif. USA, a card reader in which we use, for
raise the yield, a spherical or cylindrical lens.
Cet appareil comporte plusieurs sources lumineuses et plusieurs
capteurs de lumière disposés de façon à former par couples, parallèlement à l'axe de la lentille cylindrique et perpendiculairement à la direction de déplacement du support de marques, c'est-à-dire de la carte, des groupes composés chacun
d'une source lumineuse et d'un capteur de lumière, les divers groupes étant séparés par des écrans. L'adoption de ces mesures
augmente réellement la sûreté de la détection.This device has several light sources and several
light sensors arranged so as to form in pairs, parallel to the axis of the cylindrical lens and perpendicular to the direction of movement of the mark carrier, that is to say of the map, of groups each composed
a light source and a light sensor, the various groups being separated by screens. The adoption of these measures
actually increases the security of detection.
L'invention a pour objet un appareil dans lequel
l'éclairement des marques soit encore augmenté et la sûreté
de détection des capteurs améliorée, la construction de la tête
de lecture pouvant en même temps être simplifiée et le pourvoir de résolution augmenté.The subject of the invention is an apparatus in which
the lighting of the brands is further increased and safety
improved sensor detection, head construction
reading can be simplified at the same time and provide increased resolution.
La simplification de la construction réside notamment dans le fait que l'on peut renoncer au fraisage de la lentille cylindrique et aux écrans entre les groupes. The simplification of the construction resides in particular in the fact that one can do without the milling of the cylindrical lens and the screens between the groups.
Cet appareil opto-électronique d'éclairement et de détection, du type annoncé, renfermant comme éléments opto électroniques au moins un élément d'éclairement (source lumineuse) et au moins un élément de détection lumineuse (capteur de lumière), un élément optique améliorant l'éclairement, par exemple une lentille cylindrique, sphérique ou hémisphérique,étant insérée sur le trajet du rayon issu de l'élément d'éclairement, réfléchi par la marque et intercepte par l'élément de détection lumineuse et le dispositif de maintien des éléments opto-électroniques (tête de lecture) et/ou le support de marques étant mobiles en face l'un de l'autre, est caractérisé par le fait qu'au moins un élément d'éclairement et au moins un élément de détection lumineuse sont disposés, en tant que couple d'éléments allant de pair ou qu'éléments d'un groupe, en direction essentiellement parallèle à celle du déplacement de la tête de lecture ou du support de marques ou qu'au moins un élément d'éclairement et plusieurs éléments de détection lumineuse ou, inversement, au moins un élément de détection lumineuse et plusieurs éléments d'éclairement forment, en une structure multiligne ou en une structure concentrique, un groupe d'éléments, l'appareil renfermant au moins un tel groupe d'éléments, et, dans le cas de plusieurs groupes, ceux-ci étant disposés essentiellement en une ligne perpendiculaire à la direction de déplacement du support de marques, une autre particularité voulant qu'entre le ou les éléments d'éclairement et le ou les éléments de détection lumineuse correspondants soient placés un ou des éléments de barrage de la lumière. This opto-electronic lighting and detection device, of the advertised type, containing as opto-electronic elements at least one lighting element (light source) and at least one light detection element (light sensor), an optical element improving the illumination, for example a cylindrical, spherical or hemispherical lens, being inserted in the path of the ray coming from the illumination element, reflected by the mark and intercepted by the light detection element and the element holding device opto-electronics (read head) and / or the brand support being movable opposite one another, is characterized in that at least one lighting element and at least one light detection element are arranged, as a pair of elements going hand in hand or as elements of a group, in a direction essentially parallel to that of the displacement of the read head or of the mark support or at least one lighting element and enjoyed several light detection elements or, conversely, at least one light detection element and several lighting elements form, in a multiline structure or in a concentric structure, a group of elements, the apparatus containing at least one such group of 'elements, and, in the case of several groups, these being arranged essentially in a line perpendicular to the direction of movement of the mark carrier, another feature that between the lighting element (s) and the or corresponding light detection elements are placed one or more light barrier elements.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, une partie au moins des éléments de barrage de la lumière sont insérés directement dans le ou les éléments d'éclairement et/ou dans le ou les éléments de détection lumineuse. In a preferred embodiment of the invention, at least part of the light barrier elements are inserted directly into the lighting element (s) and / or into the light detection element (s).
Suivant d'autres particularités possibles de l'invention : les différents groupes d'éléments comportent une monture mécanique, les différents groupes se composent de plusieurs éléments disposés parallèlement à la direction de déplacement du support de marques; I'élément optique améliorant l'eclai- rement se compose d'une partie de lentille sphérique et d'un prisme accolé. According to other possible particularities of the invention: the different groups of elements comprise a mechanical mount, the different groups consist of several elements arranged parallel to the direction of movement of the mark support; The optical element improving the illumination consists of a spherical lens part and an attached prism.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description détaillée de plusieurs modes de réalisation pris comme exemples non limitatifs et illustrés schématiquement par le dessin annexé, sur lequel
les figures 1 et 2 représentent, pour mémoire, des réalisations connues de systèmes opto-électroniques de détection lumineuse de marques perforées ou rapportées;
les figures 3 à 7 représentent différents dispositifs selon ladite invention.The invention will be better understood using the detailed description of several embodiments taken as nonlimiting examples and illustrated schematically by the appended drawing, in which
Figures 1 and 2 show, for the record, known embodiments of opto-electronic systems for the light detection of perforated or added marks;
Figures 3 to 7 show different devices according to said invention.
Les références numériques utilisées sur ce dessin ont les significations suivantes
1. Monture mécanique (non absolument nécessaire) des groupes d'éléments de l'ensemble de détection;
2. Nervure formant écran pour des capteurs de lumière;
3. Source lumineuse (diode électroluminescente infrarouge);
4. Capteur lumineux (phototransistor);
5. Lentille optique (cylindrique, sphérique ou autre);
6. Support de marques (bande de papier, carte ou autre);
7. Marque (inscription portée à la main ou imprimée, perforation, etc.);
8. Plaque-support (substrat);
9. Prisme déviateur.The reference numbers used in this drawing have the following meanings
1. Mechanical mounting (not absolutely necessary) of the groups of elements of the detection assembly;
2. Rib forming screen for light sensors;
3. Light source (infrared light emitting diode);
4. Light sensor (phototransistor);
5. Optical lens (cylindrical, spherical or other);
6. Support of marks (strip of paper, card or other);
7. Brand (hand or printed inscription, perforation, etc.);
8. Support plate (substrate);
9. Diverter prism.
Comme on l'a déjà mentionné, les figures 1 et 2 représentent des solutions banales dans lesquelles le rayon lumineux émis par la source 3 est dirigé vers ou à travers la marque 7 pour aboutir au capteur de lumière 4. Dans le cas de la figure 1 aussi, on peut utiliser une réflexion du rayon si la source lumineuse 3 et le capteur de lumière sont du même côté du support de marques 6 et si, du côté opposé dudit support de marques, une surface par exemple noircie modifie notablement la réflexion lors du passage de la trajectoire du rayon à travers un trou qui représente ici la marque 7. Dans le cas du brevet allemand nO 24 36 209 précité, on utilise en outre une lentille cylindrique 28 (figures 1 et 2) qui augmente l'intensité de l'éclairement.Comme on l'a déjà mentionné aussi, les éléments 26 et 34 des couples sont ici disposés, les uns à côte des autres, en direction de l'axe de la lentille cylindrique et perpendiculairement à la direction de déplacement du support de marques. As already mentioned, Figures 1 and 2 show commonplace solutions in which the light ray emitted by the source 3 is directed towards or through the mark 7 to reach the light sensor 4. In the case of the figure 1 also, it is possible to use a reflection of the ray if the light source 3 and the light sensor are on the same side of the mark support 6 and if, on the opposite side of said mark support, a surface, for example blackened, modifies the reflection considerably during of the passage of the ray trajectory through a hole which here represents the mark 7. In the case of the aforementioned German patent No. 24 36 209, a cylindrical lens 28 is also used (Figures 1 and 2) which increases the intensity of As already mentioned, the elements 26 and 34 of the pairs are here arranged, side by side, in the direction of the axis of the cylindrical lens and perpendicular to the direction of movement of the support. brands.
Les figures 3 à 7 représentent, à titre d'exemples, des réalisations de l'invention. Figures 3 to 7 show, by way of examples, embodiments of the invention.
On peut voir sur la figure 3 une construction dans laquelle une source lumineuse 3 et un capteur de lumière 4 séparés par une nervure 2 formant écran sont logés dans une monture mécanique 1. Dans le trajet du rayon est insérée une lentille optique 5 sphérique, hémisphérique ou cylindrique, et, fait important, la direction du déplacement relatif du groupe d'éléments et du support de marques 6 est parallèle au plan du dessin. We can see in Figure 3 a construction in which a light source 3 and a light sensor 4 separated by a rib 2 forming a screen are housed in a mechanical mount 1. In the ray path is inserted a spherical, hemispherical optical lens 5 or cylindrical, and, importantly, the direction of relative movement of the group of elements and the mark support 6 is parallel to the plane of the drawing.
Sur la figure 4, le groupe d'éléments se compose de deux sources lumineuses 3 et d'un capteur de lumière 4 en position médiane entre ces deux sources. On pourrait aussi utiliser aussi bien, dans le même dispositif, deux capteurs de lumière 4 et, entre eux, une source lumineuse. In Figure 4, the group of elements consists of two light sources 3 and a light sensor 4 in the middle position between these two sources. One could also use as well, in the same device, two light sensors 4 and, between them, a light source.
De cette façon, si l'on utilise plusieurs groupes d'éléments, on les dispose en une rangée de direction parallèle à l'axe de la lentille cylindrique, c'est-à-dire perpendiculaire à la direction de la rangée des éléments, ou du déplacement du support de marques. In this way, if several groups of elements are used, they are arranged in a row of direction parallel to the axis of the cylindrical lens, that is to say perpendicular to the direction of the row of elements, or moving the brand support.
I1 n'est pas absolument nécessaire d'utiliserdes montures mécaniques. Les écrans peuvent aussi être insérés directement dans les éléments 3 et 4, ce qui permet de supprimer également les nervures 2. It is not absolutely necessary to use mechanical mounts. The screens can also be inserted directly into elements 3 and 4, which also makes it possible to remove the ribs 2.
Dans les appareils présentant cette structure, les sources lumineuses 3 et les capteurs de lumière 4 sont disposés, selon la figure 3, en deux rangées distinctes parallèles entre elles et à l'axe de la lentille cylindrique 5, laquelle peut dans ce cas être réalisée sans fraisages. In devices having this structure, the light sources 3 and the light sensors 4 are arranged, according to FIG. 3, in two separate rows parallel to each other and to the axis of the cylindrical lens 5, which can in this case be produced without milling.
Dans le cas de la figure 4, on forme trois rangées, dont deux renferment les capteurs de lumière et une les sources lumineuses ou bien deux les sources lumineuses et une les capteurs de lumière. In the case of FIG. 4, three rows are formed, two of which contain the light sensors and one the light sources or else two the light sources and one the light sensors.
On obtient avec cette structure non seulement de meilleurs éclairements, mais aussi une disposition plus compacte des marques. With this structure, we obtain not only better lighting, but also a more compact arrangement of the marks.
Le dispositif selon la figure 5 ne diffère du précé The device according to FIG. 5 does not differ from the previous one.
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