CH656731A5 - APPARATUS FOR OPTICAL LOCATION OF POSITION. - Google Patents

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CH656731A5
CH656731A5 CH651883A CH651883A CH656731A5 CH 656731 A5 CH656731 A5 CH 656731A5 CH 651883 A CH651883 A CH 651883A CH 651883 A CH651883 A CH 651883A CH 656731 A5 CH656731 A5 CH 656731A5
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CH
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radiant energy
light
location
detector
optical
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Application number
CH651883A
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French (fr)
Inventor
Gordon Alan Barlow
Timothy Thomas Tutt
Richard Allen Karlin
John Raymond Krutsch
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Lowbar Inc
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    • G06F3/01Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
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    • G06F3/042Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
    • G06F3/0423Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen using sweeping light beams, e.g. using rotating or vibrating mirror
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Description

L'invention concerne un appareil de localisation optique de position destiné à localiser la position d'un objet suivant un ou plusieurs axes de coordonnées et à déterminer d'autres paramètres mesurables de l'objet. The invention relates to an optical position location apparatus for locating the position of an object along one or more coordinate axes and for determining other measurable parameters of the object.

Il existe, dans l'art antérieur, plusieurs dispositifs conçus pour localiser optiquement, ou par une combinaison d'éléments mécaniques et optiques, un objet dans un système de référence à une ou deux dimensions. Malheureusement, des essais plus récents dans le domaine des «télémètres» et/ou «localisateurs» électro-optiques ont souvent posé des problèmes limitant considérablement leur efficacité et leur utilisation à grande échelle. Deux de ces dispositifs sont décrits dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3.184.847 et dans l'article intitulé «Let Your Fingers to the Talking», volume III, N° 8, BYTE Magazine, août 1978, cet article portant sur un analyseur à effleurement sans contact. In the prior art, there are several devices designed to locate optically, or by a combination of mechanical and optical elements, an object in a one or two-dimensional reference system. Unfortunately, more recent tests in the field of electro-optical "rangefinders" and / or "locators" have often posed problems considerably limiting their effectiveness and their large-scale use. Two of these devices are described in US Patent No. 3,184,847 and in the article "Let Your Fingers to the Talking", Volume III, No. 8, BYTE Magazine, August 1978, this article on a touchless touch analyzer.

L'une des caractéristiques indésirables de la totalité de l'art antérieur réside dans les coûts élevés dus au nombre particulièrement grand de composants nécessaires pour assembler les dispositifs en un appareil de fonctionnement délicat. Le fait que l'on se repose sur pratiquement des douzaines de sources de lumière et de nombres équivalents de diodes photosensibles «accordées» limite notablement l'efficacité et la résolution des analyseurs optiques antérieurs tout en exigeant simultanément des dépenses importantes sous forme de composants électroniques coûteux, ce qui rend peu pratiques les utilisations et les applications des dispositifs. One of the undesirable features of all of the prior art is the high costs due to the particularly large number of components required to assemble the devices into a delicate operating apparatus. The fact that we rely on practically dozens of light sources and equivalent numbers of “tuned” photosensitive diodes significantly limits the efficiency and resolution of prior optical analyzers while simultaneously requiring significant expenditure in the form of electronic components. expensive, which makes the uses and applications of the devices impractical.

D'autres essais antérieurs ont nécessité la fixation de grilles, cellules photoélectriques ou autres accessoires spéciaux sur l'objet à localiser. Other previous tests required the attachment of grids, photocells or other special accessories to the object to be located.

De même, la conception de la plupart des dispositifs antérieurs pose souvent des difficultés en ce qui concerne la compatibilité avec des dispositifs d'affichage capables autrement de présenter les résultats de l'opération d'analyse ou d'exploration. De plus, lorsque de tels dispositifs d'affichage sont utilisés, ils exigent eux-mêmes une réinterprétation en raison du signal de sortie «non linéaire» invariable de ces dispositifs. Likewise, the design of most prior devices often poses difficulties with regard to compatibility with display devices capable of otherwise presenting the results of the analysis or exploration operation. In addition, when such display devices are used, they themselves require reinterpretation due to the invariable "non-linear" output signal of these devices.

Certains dispositifs antérieurs exigent des rétroréfiecteurs et font donc apparaître de grandes difficultés pour la localisation d'objets réfléchissants. Certain prior devices require retroreflectors and therefore reveal great difficulties in locating reflective objects.

Tous les dispositifs antérieurs reposent trop souvent sur des techniques optiques moins évoluées, tel que c'est le cas du dispositif décrit dans le brevet N° 3.184.847 précité dans lequel des miroirs paraboliques, du fait même de leur nature, imposent des paramètres d'encombrement importants. De plus, on rencontre une grande difficulté à étendre les possibilités des dispositifs de l'art antérieur au-delà d'une ou deux dimensions et peu d'appareils, s'il en est, sont capables de résoudre efficacement la localisation et d'autres paramètres d'un objet dans un «corridor» tridimensionnel ou suivant au moins trois axes de coordonnées disposés dans deux dimensions. De plus, les dispositifs antérieurs souffrent d'une résolution spatiale limitée et de faibles vitesses d'exploration, et donc d'une résolution temporelle limitée. All prior devices too often rely on less advanced optical techniques, as is the case of the device described in the aforementioned patent No. 3,184,847 in which parabolic mirrors, by the very nature of their nature, impose parameters d '' large dimensions. In addition, there is a great difficulty in extending the possibilities of the devices of the prior art beyond one or two dimensions and few devices, if any, are capable of effectively solving the localization and other parameters of an object in a three-dimensional "corridor" or along at least three coordinate axes arranged in two dimensions. In addition, the prior devices suffer from limited spatial resolution and low exploration speeds, and therefore from limited temporal resolution.

L'invention a donc pour but un appareil de localisation optique de position relativement peu coûteux, exigeant un minimum de composants, relativement compact et léger et qui peut donc être fabriqué aisément en grande série. L'appareil de localisation doit posséder de grandes possibilités de résolution spatiale et de résolution temporelle et il doit être conçu pour décrire rapidement et avec précision des paramètres d'un objet situé dans sa zone ou «fenêtre» de localisation. L'appareil doit permettre de décrire la position et d'autres paramètres d'objets qui ne sont normalement pas traités, tels que des doigts, des plumes ou des crayons. L'appareil de localisation optique de position doit être compatible avec divers visuels d'affichage et il doit être capable de décrire une information de localisation convenant à toute analyse effectuée par un utilisateur, ou bien devant être introduite dans d'autres systèmes, d'une manière souhaitable permettant d'éviter des conversions complexes, par exemple sous une forme linéaire afin d'éviter des programmes de conversion trigono-métrique. The object of the invention is therefore to provide a relatively inexpensive optical position locating device, requiring a minimum of components, which is relatively compact and light and which can therefore be easily mass produced. The localization device must have great possibilities of spatial resolution and temporal resolution and it must be designed to describe quickly and with precision parameters of an object located in its zone or “window” of localization. The device must make it possible to describe the position and other parameters of objects which are not normally processed, such as fingers, pens or pencils. The optical position location device must be compatible with various display visuals and it must be capable of describing location information suitable for any analysis carried out by a user, or else having to be introduced into other systems, a desirable way to avoid complex conversions, for example in a linear form in order to avoid trigonometric conversion programs.

Dans une variante à bon marché, un dispositif de localisation précise et efficace doit convenir à un très grand nombre d'applications s'étendant de l'entrée d'informations en ordinateur (à la place des photostyles et des claviers) aux jouets, aux commandes automatiques d'équipements industriels et à toutes autres utilisations telles que le choix de menus, où une détermination automatique accélérée de paramètres d'un objet tel que la position, la dimension et même la vitesse, est nécessaire. In an inexpensive variant, a precise and efficient localization device must be suitable for a very large number of applications ranging from computer input of information (instead of photostyles and keyboards) to toys, automatic controls of industrial equipment and for all other uses such as the choice of menus, where an accelerated automatic determination of parameters of an object such as position, size and even speed, is necessary.

Il doit de la même manière pouvoir être adapté à une analyse d'un «couloir» tridimensionnel ainsi que de la position et d'autres paramètres d'un objet situé dans cet espace tridimensionnel, par plusieurs réalisations différentes, y compris la superposition de plusieurs unités à deux dimensions et/ou l'utilisation de l'analyse du niveau d'intensité d'une énergie rayonnante dans une seule unité bidimen-sionnelle, capable de décrire une troisième dimension d'un objet dans sa zone ou fenêtre de localisation. In the same way, it must be able to be adapted to an analysis of a three-dimensional "corridor" as well as the position and other parameters of an object located in this three-dimensional space, by several different embodiments, including the superposition of several two-dimensional units and / or the use of the intensity level analysis of radiant energy in a single two-dimensional unit, capable of describing a third dimension of an object in its localization area or window.

Il doit pouvoir utiliser des distributeurs, des collecteurs et des explorateurs de visée sélective tridimensionnels. He must be able to use distributors, collectors and three-dimensional selective aiming explorers.

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L'invention a également pour but de demander un nombre minimal de sources d'émissions d'énergie rayonnante ou de lumière et d'éléments de photodétection, grâce à l'utilisation d'une seule source d'énergie rayonnante associée à un explorateur rotatif perfectionné de visée sélective et à un détecteur qui, en combinaison avec un circuit électronique perfectionné et un minimum de composants électroniques, décrit avec précision et rapidement l'information paramétrique indiquée précédemment. Another object of the invention is to request a minimum number of sources of radiant energy or light emissions and of photodetection elements, by using a single source of radiant energy associated with a rotary explorer. improved selective sighting and a detector which, in combination with an improved electronic circuit and a minimum of electronic components, accurately and quickly describes the parametric information indicated above.

L'invention a également pour but de convertir des mouvements complexes, tels que ceux des doigts humains en action, en signaux variant dans le temps afin de permettre à une personne de transmettre d'importantes quantités d'informations complexes à des machines ou à d'autres personnes. Un autre objet de l'invention est de remplacer les commutateurs. The invention also aims to convert complex movements, such as those of human fingers in action, into time-varying signals in order to allow a person to transmit large amounts of complex information to machines or to other devices. 'other people. Another object of the invention is to replace the switches.

L'invention a également pour but un explorateur ou analyseur rotatif perfectionné qui, de par sa nature, est équilibré de façon à pouvoir fonctionner à vitesse élevée, et qui permet l'utilisation d'un détecteur fixe afin d'éviter d'avoir à utiliser des connecteurs de bagues collectrices. L'invention a également pour but d'effectuer un balayage optique le long d'un axe linéaire au moyen d'un explorateur ou analyseur rotatif simple, produisant un balayage linéaire non sinusoïdal dans lequel des incréments de déplacement linéaire, de dimensions égales, le long de l'axe linéaire correspondant à des incréments de déplacement angulaire, de dimensions égales, de l'explorateur. Another object of the invention is an improved rotary explorer or analyzer which, by its nature, is balanced so as to be able to operate at high speed, and which allows the use of a fixed detector in order to avoid having to use slip ring connectors. Another object of the invention is to perform an optical scan along a linear axis by means of a simple rotary explorer or analyzer, producing a non-sinusoidal linear scan in which increments of linear displacement, of equal dimensions, the along the linear axis corresponding to increments of angular displacement, of equal dimensions, of the explorer.

L'invention concerne donc un appareil de localisation optique de position destiné à localiser la position d'un ou plusieurs objets dans une zone ou «fenêtre» de localisation, suivant un ou plusieurs axes de coordonnées disposés dans une ou plusieurs dimensions, et destiné également à déterminer d'autres paramètres mesurables de ce ou ces objets localisés tels que leurs dimensions; cet appareil est défini par la revendication 1 et les buts mentionnés ci-dessus. The invention therefore relates to an optical position location device intended to locate the position of one or more objects in a location area or "window", along one or more coordinate axes arranged in one or more dimensions, and also intended determining other measurable parameters of this or these localized objects such as their dimensions; this apparatus is defined by claim 1 and the objects mentioned above.

L'appareil comporte un dispositif d'émission d'énergie rayonnante, ainsi que plusieurs distributeurs qui coopèrent avec l'émetteur d'énergie rayonnante et qui distribuent l'énergie rayonnante émise sur la zone de localisation, à partir d'une position située à côté d'une partie de cette zone. Un ou plusieurs collecteurs intégrés, qui correspondent respectivement au ou aux distributeurs, sont disposés le long d'une seconde partie de la zone de localisation, sensiblement opposée à la première partie, de manière à coopérer avec le ou les distributeurs correspondants. Les collecteurs intégrés reçoivent et transfèrent l'énergie rayonnante qui parvient à traverser la zone de localisation, ainsi que des indications de modification ou d'altération de cette énergie, au dispositif de détection, de préférence situé en une position unique vers laquelle converge l'énergie rayonnante transférée. L'appareil comporte en outre un dispositif destiné à viser sélectivement des parties, rapportées à des coordonnées de position, de l'énergie rayonnante distribuée par les distributeurs, afin de détecter et de décrire des propriétés de l'énergie rayonnante qui ont été modifiées par suite de la présence de l'objet à ces coordonnées de position dans la zone de localisation pour déterminer, par suite, la position de l'objet dans la zone de localisation, ainsi que d'autres paramètres de l'objet. The device comprises a device for emitting radiant energy, as well as several distributors which cooperate with the emitter of radiant energy and which distribute the radiant energy emitted on the location area, from a position located at side of part of this area. One or more integrated collectors, which correspond respectively to the distributor or distributors, are arranged along a second part of the location zone, substantially opposite to the first part, so as to cooperate with the corresponding distributor or distributors. The integrated collectors receive and transfer the radiant energy which manages to pass through the localization zone, as well as indications of modification or alteration of this energy, to the detection device, preferably located in a single position towards which the radiant energy transferred. The apparatus further comprises a device for selectively targeting parts, related to position coordinates, of the radiant energy distributed by the distributors, in order to detect and describe properties of the radiant energy which have been modified by following the presence of the object at these position coordinates in the location area to determine, consequently, the position of the object in the location area, as well as other parameters of the object.

Les dispositifs distributeurs, les dispositifs collecteurs et le dispositif de visée sélective assurent ensemble que, à un moment donné, pratiquement la totalité du rayonnement atteignant le détecteur, en l'absence d'objet dans la zone de localisation, traverse cette zone de localisation sur une étendue correspondant à une seule coordonnée de position, cette étendue étant au moins aussi petite que le plus petit objet à localiser. The distributing devices, the collecting devices and the selective aiming device together ensure that, at a given moment, practically all of the radiation reaching the detector, in the absence of an object in the location area, crosses this location area on a range corresponding to a single position coordinate, this range being at least as small as the smallest object to be located.

Par conséquent, l'appareil distribue l'énergie rayonnante d'une source dans une zone, de manière ordonnée, collecte et transfère ou transmet cette énergie, ayant traversé la zone, à un détecteur, et vise sélectivement certaines parties, rapportées à des coordonnées de position, de cette énergie rayonnante, toutes ces opérations étant desti- Consequently, the apparatus distributes radiant energy from a source in an area, in an orderly fashion, collects and transfers or transmits this energy, having passed through the area, to a detector, and selectively targets certain parts, related to coordinates. of position, of this radiant energy, all these operations being intended

Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, l'énergie rayonnante émise par le dispositif d'émission comprend de la lumière électromagnétique non polarisée et le dispositif d'émission comprend une lampe à incandescence. In a preferred embodiment of the invention, the radiant energy emitted by the emission device comprises non-polarized electromagnetic light and the emission device comprises an incandescent lamp.

Dans une forme préférée de réalisation, le dispositif d'émission d'énergie rayonnante est associé à un élément rotatif de projection 5 qui transmet un faisceau lumineux successivement le long du distributeur de chaque axe respectif. Les distributeurs font parcourir aux faisceaux des segments étroits adjacents, et de préférence parallèles, de la zone de localisation, d'abord le long d'un axe, puis le long de l'autre axe, de façon répétée. Ces faisceaux d'exploration sont reçus io par les collecteurs qui les dirigent vers un détecteur. Le dispositif de détection comprend de préférence un élément photosensible unique sur lequel on fait converger finalement tous les faisceaux, ou bien, en variante, un petit nombre de détecteurs individuels groupés à proximité du point de convergence. La cellule de détection coopère avec 15 un dispositif de traitement de signaux qui détecte si le faisceau d'exploration est interrompu à tout instant donné, et dans quelle mesure il est interrompu, information à partir de laquelle la position et la dimension d'un objet situé dans une plage de localisation peuvent être déterminées. Le dispositif d'émission de rayon peut comprendre 20 avantageusement un laser, ou bien une optique à colonne convenable associée à une source de lumière. In a preferred embodiment, the device for emitting radiant energy is associated with a rotary projection element 5 which transmits a light beam successively along the distributor of each respective axis. The distributors cause the beams to pass adjacent narrow, and preferably parallel, segments of the location zone, first along one axis, then along the other axis, repeatedly. These exploration beams are received by the collectors who direct them towards a detector. The detection device preferably comprises a single photosensitive element on which all the beams are finally made to converge, or alternatively, a small number of individual detectors grouped near the point of convergence. The detection cell cooperates with a signal processing device which detects whether the scanning beam is interrupted at any given time, and to what extent it is interrupted, information from which the position and dimension of an object located within a location range can be determined. The beam emitting device can advantageously comprise a laser, or else a suitable column optic associated with a light source.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention, la source d'énergie rayonnante comprend plusieurs sources individuelles de lumière telles que des diodes électroluminescentes ou des diodes à in-25 frarouge, espacées le long de la première partie de la zone de localisation pour former également, en même temps, le dispositif de distribution. Dans cette forme particulière de réalisation, chacune des sources de lumière comprend de préférence une diode électroluminescente placée derrière une série de déflecteurs et/ou d'autres élé-30 ments optiques qui produisent un groupe de faisceaux sensiblement parallèles traversant la zone de localisation. Des dispositifs collecteurs sont alignés respectivement sur eux. En outre, dans cette forme de réalisation, le dispositif de détection peut comprendre un ou deux éléments photosensibles qui coopèrent avec le dispositif collecteur de 35 façon à recevoir l'énergie transmise. Une exploration de la surface de visée pour viser sélectivement certaines parties de la zone peut être effectuée par la commande par impulsions de chacune des diodes électroluminescentes, en séquence. En variante, l'explorateur-détecteur décrit ci-dessous peut être utilisé, que les diodes électrolu-40 minescentes soient allumées en continu ou allumées en synchronisme avec l'explorateur-détecteur. In another embodiment of the invention, the radiant energy source comprises several individual light sources such as light emitting diodes or infrared diodes, spaced along the first part of the location area for also form, at the same time, the distribution device. In this particular embodiment, each of the light sources preferably comprises a light-emitting diode placed behind a series of deflectors and / or other optical elements which produce a group of substantially parallel beams passing through the localization zone. Collector devices are aligned respectively on them. Furthermore, in this embodiment, the detection device can comprise one or two photosensitive elements which cooperate with the collecting device so as to receive the transmitted energy. An exploration of the aiming surface to selectively target certain parts of the area can be carried out by pulse control of each of the light-emitting diodes, in sequence. As a variant, the explorer-detector described below can be used, whether the light-emitting diodes 40 are lit continuously or lit in synchronism with the explorer-detector.

Dans une forme préférée de réalisation de l'invention, le dispositif d'émission d'énergie rayonnante comprend une source de lumière continue et sensiblement fixe et il comporte plusieurs écrans qui in-45 terceptent et absorbent les rayons dirigés vers des positions autres que celles situées le long des distributeurs respectifs. Dans cette forme particulière de réalisation, le dispositif de détection est associé à un dispositif de visée sélective qui comprend un explorateur ou analyseur rotatif destiné à analyser sélectivement certaines parties de 50 l'énergie rayonnante continue distribuée simultanément sur l'étendue de la zone de localisation. L'analyseur et le détecteur reçoivent l'énergie rayonnante soit directement, soit sous une forme modifiée et, en réponse à cette énergie, ils produisent un signal électrique proportionnel à la quantité d'énergie rayonnante mesurée, l'énergie 55 rayonnante étant modifiée à un degré juste mesurable par tout objet bloquant l'énergie rayonnante distribuée sur l'étendue de la zone de localisation. In a preferred embodiment of the invention, the device for emitting radiant energy comprises a continuous and substantially stationary light source and it comprises several screens which intercept and absorb rays directed towards positions other than those located along the respective distributors. In this particular embodiment, the detection device is associated with a selective aiming device which comprises a rotary explorer or analyzer intended to selectively analyze certain parts of the continuous radiant energy distributed simultaneously over the extent of the location area. . The analyzer and the detector receive the radiant energy either directly or in a modified form and, in response to this energy, they produce an electrical signal proportional to the quantity of radiant energy measured, the radiant energy being modified to a degree just measurable by any object blocking the radiant energy distributed over the extent of the location area.

Dans cette forme préférée de réalisation, l'analyseur et le détecteur associés comportent en outre des écrans absorbant l'énergie 60 rayonnante qui n'est pas transmise du collecteur intégré respectif au détecteur. L'analyseur et le détecteur comprennent eux-mêmes un moteur relié à un élément optique de manière à le faire tourner. Un masque à fente est fixé à l'élément optique avec lequel il tourne, ce masque présentant une fente dimensionnée pour décrire la «partie» 65 d'énergie rayonnante transmise et détectée à un instant donné de la rotation de l'ensemble analyseur-détecteur. Cet ensemble comprend de préférence un élément photodétecteur unique placé fonctionnelle-ment en alignement avec l'élément et le masque à fente. In this preferred embodiment, the associated analyzer and detector further comprise screens absorbing radiant energy 60 which is not transmitted from the respective integrated collector to the detector. The analyzer and the detector themselves comprise a motor connected to an optical element so as to rotate it. A slit mask is attached to the optical element with which it rotates, this mask having a slit sized to describe the “part” 65 of radiant energy transmitted and detected at a given instant in the rotation of the analyzer-detector assembly. . This set preferably includes a single photodetector element placed functionally in alignment with the element and the slit mask.

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L'énergie rayonnante est ainsi transmise du collecteur intégré respectif, passe dans l'élément optique, est réfléchie et focalisée à travers le masque à fente, et arrive sur la surface de l'élément de photodétection. L'élément optique rotatif et le masque permettent à l'ensemble à analyseur d'explorer ou d'analyser, position par position, en passant par un axe de coordonnées de la plage de localisation et, par suite, par les axes de coordonnées restants de la plage de localisation. En faisant tourner l'élément optique et en lui faisant exécuter la fonction d'exploration, on peut rendre immobile le photodétecteur proprement dit en le montant sensiblement sur l'axe de l'élément optique. Les propriétés de réfraction et de réflexion de l'élément optique projettent alors la lumière reçue de la position de rayonnement particulière, qui est instantanément en alignement sur l'élément optique, axialement sur le détecteur fixe. Ce dernier est de préférence un phototransistor, bien que tout transducteur photoélectrique puisse être utilisé. Radiant energy is thus transmitted from the respective integrated collector, passes through the optical element, is reflected and focused through the slit mask, and arrives on the surface of the photodetection element. The rotating optical element and the mask allow the analyzer assembly to explore or analyze, position by position, passing through a coordinate axis of the location range and, consequently, through the remaining coordinate axes from the location range. By rotating the optical element and making it perform the exploration function, the photodetector itself can be made immobile by mounting it substantially on the axis of the optical element. The refractive and reflecting properties of the optical element then project the light received from the particular radiation position, which is instantly aligned with the optical element, axially on the fixed detector. The latter is preferably a phototransistor, although any photoelectric transducer can be used.

L'élément optique rotatif peut comprendre une sphère optique de réfraction contenant un plan de coupe diagonale. Une réflexion peut résulter des indices de réfraction différents de la matière de la sphère (de préférence acrylique), et de sa surface qui peut être argentée. Le masque à fente est monté en alignement optique axial entre la sphère optique et l'élément détecteur. The rotating optical element may include an optical refraction sphere containing a diagonal section plane. A reflection can result from different refractive indices of the material of the sphere (preferably acrylic), and of its surface which can be silver. The slit mask is mounted in axial optical alignment between the optical sphere and the detector element.

D'une manière plus générale, l'élément optique peut être un ellipsoïde biradial, présentant un rayon horizontal et une largeur de fente qui établissent ensemble la largeur de visée, ainsi qu'un rayon vertical et une hauteur de fente qui établissent ensemble la hauteur de visée. More generally, the optical element may be a biradial ellipsoid, having a horizontal radius and a slit width which together establish the viewing width, as well as a vertical radius and a slit height which together establish the height of sight.

Des éléments de blocage peuvent être utilisés avec le dispositif d'émission d'énergie rayonnante dans la forme de réalisation décrite ci-dessus, afin d'intercepter et d'absorber un rayonnement dirigé vers des positions autres que celles se trouvant le long du distributeur. De même, des moyens de blocage équivalents ou des écrans peuvent être utilisés avec l'ensemble analyseur-détecteur, comme mentionné précédemment, aux trois fins suivantes: empêcher la réception par l'analyseur d'un rayonnement parasite accidentel; Blocking elements can be used with the radiant energy emitting device in the embodiment described above, in order to intercept and absorb radiation directed towards positions other than those located along the distributor. . Similarly, equivalent blocking means or screens can be used with the analyzer-detector assembly, as mentioned above, for the following three purposes: preventing the analyzer from receiving accidental spurious radiation;

établir un système de référence de positions tel que des signaux d'entrée différents, provenant de collecteurs différents, puissent être séparés et analysés pour déterminer les paramètres dimensionnels d'un objet se trouvant dans la plage de localisation; et établir une référence de niveau de noir. establishing a position reference system such that different input signals from different collectors can be separated and analyzed to determine the dimensional parameters of an object in the location range; and establish a black level reference.

L'élément optique peut être réalisé de manière à tourner et à effectuer le balayage ou l'exploration sous l'action d'un moteur électrique. Le moteur peut être raccordé par un circuit électrique au dispositif d'émission d'énergie rayonnante ainsi qu'à l'élément détecteur et à un amplificateur. Dans une forme de réalisation, un condensateur est monté en parallèle avec le moteur afin de réduire les parasites du collecteur. Les résistances peuvent être réalisées pour abaisser la tension de commande et, par suite, faire tourner le moteur à une vitesse souhaitée. Il convient de noter que la résolution temporelle est en relation inverse avec la vitesse de rotation. De plus, un circuit de commande connu dans la technique peut être utilisé pour commander et stabiliser la vitesse de rotation du moteur. The optical element can be made so as to rotate and perform scanning or exploration under the action of an electric motor. The motor can be connected by an electrical circuit to the radiating energy emission device as well as to the detector element and to an amplifier. In one embodiment, a capacitor is mounted in parallel with the motor to reduce noise from the collector. Resistors can be made to lower the control voltage and, therefore, run the motor at a desired speed. It should be noted that the temporal resolution is in inverse relation to the speed of rotation. In addition, a control circuit known in the art can be used to control and stabilize the speed of rotation of the motor.

Une autre forme de réalisation de l'ensemble analyseur-détecteur utilise un analyseur ou explorateur optique électronique avec un ou plusieurs photodétecteurs. Par exemple, on peut utiliser un masque filtrant à bandes à cristaux liquides, du type à transmission, comprenant un grand nombre d'éléments à cristaux liquides individuels disposés à proximité les uns des autres sous forme de «bandes». Lorsqu'ils sont introduits sur le trajet des faisceaux lumineux convergents, on peut déterminer les faisceaux particuliers que l'on autorise à atteindre le détecteur en rendant transparente la «bande» placée sur le trajet optique d'un certain faisceau. De façon similaire, la lumière provenant de positions indêsirées peut être arrêtée en rendant opaques les «bandes» correspondantes. Si une seule ou quelques bandes adjacentes sont transparentes à un instant donné, le détecteur ne voit alors sélectivement que la lumière reçue de la partie réduite correspondante de la zone de localisation. En rendant transparente pendant une courte période chacune des bandes successives tandis que les autres bandes sont opaques, on réalise une «exploration» du champ de localisation. Another embodiment of the analyzer-detector assembly uses an electronic optical analyzer or explorer with one or more photodetectors. For example, one can use a filter mask with liquid crystal bands, transmission type, comprising a large number of individual liquid crystal elements arranged close to each other in the form of "bands". When they are introduced on the path of converging light beams, we can determine the particular beams that are allowed to reach the detector by making transparent the "strip" placed on the optical path of a certain beam. Similarly, light from unwanted positions can be stopped by making the corresponding "bands" opaque. If only one or a few adjacent bands are transparent at a given time, the detector then selectively sees only the light received from the corresponding reduced part of the localization area. By making each of the successive bands transparent for a short period while the other bands are opaque, an “exploration” of the localization field is carried out.

Bien que de tels obturateurs électroniques puissent être placés en une position quelconque sur le trajet de la lumière, dans une forme 5 préférée de réalisation, le filtre à bandes est placé à proximité du détecteur afin que les dimensions du filtre puissent être réduites en raison de la convergence des faisceaux lumineux. Although such electronic shutters can be placed in any position on the light path, in a preferred embodiment, the band filter is placed near the detector so that the dimensions of the filter can be reduced due to the convergence of light beams.

Bien que l'explorateur ou analyseur électronique puisse être utilisé avec le détecteur rotatif décrit, par synchronisation des deux 10 éléments, il n'est pas nécessaire d'utiliser un élément optique tournant. Par contre, les données de position peuvent être dérivées directement d'après l'indication de la bande rendue transparente et correspondant à un signal de sortie donné. Par conséquent, une configuration totalement électronique, convenant idéalement à l'émission 15 de signaux numériques de sortie, est ainsi obtenue. On évite ainsi les éléments mécaniques de l'explorateur rotatif. Although the electronic explorer or analyzer can be used with the rotary detector described, by synchronization of the two elements, it is not necessary to use a rotating optical element. On the other hand, the position data can be derived directly according to the indication of the band made transparent and corresponding to a given output signal. Consequently, a fully electronic configuration, ideally suited for the transmission of digital output signals, is thus obtained. This avoids the mechanical elements of the rotary explorer.

Etant donné que, dans la forme de réalisation de l'explorateur à masque à bandes à cristaux liquides, il n'est pas nécessaire que l'élément optique tourne, d'autres procédés pour collecter les faisceaux 20 lumineux reçus et pour les présenter au détecteur peuvent être utilisés. Bien qu'il soit possible de permettre simplement à la lumière de converger sur un détecteur, une forme préférée de réalisation utilise un élément optique à réfraction et réflexion comprenant une sphère claire de laquelle une partie conique est retirée pour former un ré-25 flecteur de forme conique. Le détecteur est alors monté au-dessus de l'élément, sur son axe, de manière à recevoir la lumière qui arrive à l'élément optique à partir de toute direction radiale. En variante, d'autres éléments de concentration à réfraction ou réflexion connus dans la technique peuvent être utilisés. Since in the embodiment of the liquid crystal strip mask explorer there is no need for the optical element to rotate, other methods for collecting the received light beams and for presenting them to the detector can be used. Although it is possible to simply allow light to converge on a detector, a preferred embodiment uses a refractive and reflecting optical element comprising a clear sphere from which a conical portion is removed to form a reflector. conical shape. The detector is then mounted above the element, on its axis, so as to receive the light which arrives at the optical element from any radial direction. Alternatively, other refractive or reflective focusing elements known in the art can be used.

30 Un amplificateur peut être connecté de façon fonctionnelle à l'élément détecteur dudit ensemble analyseur-détecteur. L'amplificateur réagit au signal de sortie du détecteur. Dans une forme de réalisation dans laquelle une photodiode à polarisation inverse est utilisée comme détecteur, l'amplificateur proprement dit comprend un 35 premier élément d'amplification de tension destiné à convertir le courant variable de la diode photosensible en un signal résultant de tension variable. Des suppresseurs de parasites peuvent également être incorporés. Un second élément d'amplification de tension est relié par un couplage capacitif au premier élément d'amplification de 40 tension. Dans une forme de réalisation, ce second élément d'amplification de tension est en outre connecté à un rétablisseur de courant continu et à une bascule de Schmitt afin de quantifier le signal résultant en un chiffre binaire. Dans la forme de réalisation de l'invention dans laquelle l'intensité du signal est mesurée, la bascule de Schmitt 45 est remplacée par un amplificateur tampon ayant un gain fini, afin que le signal de sortie soit un signal analogique qui dépend de l'intensité de la lumière arrivant au détecteur. An amplifier can be operatively connected to the detector element of said analyzer-detector assembly. The amplifier reacts to the detector output signal. In one embodiment in which a reverse bias photodiode is used as a detector, the amplifier proper comprises a first voltage amplifier element for converting the variable current of the photosensitive diode into a signal resulting from variable voltage. Pest suppressants can also be incorporated. A second voltage boosting element is connected by capacitive coupling to the first voltage boosting element. In one embodiment, this second voltage boosting element is further connected to a DC restorer and a Schmitt toggle in order to quantify the resulting signal into a binary digit. In the embodiment of the invention in which the signal strength is measured, the Schmitt flip-flop 45 is replaced by a buffer amplifier having a finite gain, so that the output signal is an analog signal which depends on the intensity of light arriving at the detector.

Dans une forme préférée de réalisation, l'appareil à analyseur-détecteur peut être connecté fonctionnellement, par l'intermédiaire de moyens de traitement de signaux, à un visuel d'affichage permettant une interprétation visuelle de l'énergie rayonnante analysée et détectée par cet appareil. Par exemple, la forme d'onde du signal de sortie peut être affichée au moyen d'un oscilloscope qui est déclenché de façon appropriée au même point de chacun des balayages successifs. Des mesures de la forme d'onde ainsi affichées peuvent être effectuées afin de déterminer la position, la dimension et d'autres paramètres d'un objet en interférence. En variante, un moniteur de télévision peut être utilisé pour afficher un signal de sortie suivant l'existence et la position d'un objet. Il est évident qu'une interface appropriée peut être nécessaire pour dériver du signal de sortie de l'appareil de localisation lui-même le signal approprié d'excitation du moniteur de télévision. In a preferred embodiment, the analyzer-detector apparatus can be functionally connected, by means of signal processing means, to a display visual allowing a visual interpretation of the radiant energy analyzed and detected by this apparatus. For example, the waveform of the output signal can be displayed using an oscilloscope which is triggered appropriately at the same point on each of the successive scans. Waveform measurements thus displayed can be made to determine the position, size and other parameters of an interference object. Alternatively, a television monitor can be used to display an output signal depending on the existence and position of an object. It is obvious that an appropriate interface may be necessary to derive from the output signal of the localization device itself the appropriate excitation signal from the television monitor.

Il convient de noter que le dispositif de localisation de position peut être monté, par exemple, directement sur un moniteur de télévision de manière qu'un opérateur touchant à l'écran de télévision produise simultanément un signal, en sortie de l'appareil de localisation, correspondant à la position du doigt ou du stylet. De cette manière, on peut obtenir une entrée interactive de données et un dis It should be noted that the position location device can be mounted, for example, directly on a television monitor so that an operator touching the television screen simultaneously produces a signal, at the output of the location device , corresponding to the position of the finger or the stylus. In this way, one can obtain an interactive data entry and a dis

5 5

656 731 656,731

positif de visualisation pouvant être utilisés avec, par exemple, des ordinateurs. positive visualization that can be used with, for example, computers.

Dans une forme de réalisation de l'appareil selon l'invention, des filtres d'énergie rayonnante sont interposés entre le dispositif de distribution et le dispositif collecteur afin d'éliminer pratiquement toute l'énergie rayonnante n'ayant pas les longueurs d'onde que le filtre laisse passer, de manière à réduire à la fois les rayonnements parasites internes et externes. Le filtre sert également à fermer l'enceinte et à protéger les composants des débris et de la poussière. Dans une telle forme de réalisation, le dispositif de filtrage comprend un filtre laissant passer les infrarouges, intercalé entre la zone de localisation et l'appareil de localisation de position. In one embodiment of the apparatus according to the invention, radiant energy filters are interposed between the distribution device and the collecting device in order to eliminate practically all the radiant energy not having the wavelengths that the filter lets through, so as to reduce both internal and external stray radiation. The filter is also used to close the enclosure and protect the components from debris and dust. In such an embodiment, the filtering device comprises a filter allowing the infrared to pass, interposed between the location area and the position location device.

Le dispositif de distribution peut de préférence distribuer de l'énergie rayonnante dans des positions situées en avant et au-delà de sa partie respective de la plage de localisation afin de décrire une trajectoire initiale et finale d'énergie rayonnante ne pouvant être altérée ni interrompue par des objets, quelle que puisse être leur position dans la plage de localisation. Cela correspond donc à des points de référence destinés à faciliter l'analyse de l'énergie rayonnante détectée sur cette partie de la plage qui peut être interrompue par un objet localisé. Cela peut également servir à éviter une confusion en facilitant une discrimination entre un objet placé aux extrémités de la plage de localisation et les écrans associés à l'ensemble analyseur-détecteur. Enfin, le signal non coupé peut servir de signal d'essai lorsqu'une information d'intensité doit être utilisée pour déterminer la profondeur de pénétration, afin de permettre une commande automatique de gain et une compensation des variations d'intensité de l'énergie rayonnée, en opposition à l'énergie reçue, The distribution device can preferably distribute radiant energy in positions situated in front of and beyond its respective part of the location range in order to describe an initial and final trajectory of radiant energy which cannot be altered or interrupted by objects, whatever their position in the location range. This therefore corresponds to reference points intended to facilitate the analysis of the radiant energy detected on this part of the range which can be interrupted by a localized object. This can also be used to avoid confusion by facilitating discrimination between an object placed at the ends of the location range and the screens associated with the analyzer-detector assembly. Finally, the uncut signal can be used as a test signal when intensity information is to be used to determine the penetration depth, to allow automatic gain control and compensation for variations in energy intensity. radiated, in opposition to the energy received,

ainsi que d'autres paramètres variables présents. as well as other variable parameters present.

Dans la forme préférée de réalisation de l'invention, le dispositif distributeur comporte un miroir à échelons en gradins destiné à recevoir le rayonnement du dispositif d'émission d'énergie rayonnante pour le distribuer sur la zone de localisation. De même, la forme préférée de réalisation du collecteur intégré utilise un miroir équivalent à échelons en gradins destiné à recevoir l'énergie rayonnante répartie sur la zone de localisation et à la transmettre ensuite vers une position sensiblement ponctuelle dans laquelle le dispositif de détection est placé. In the preferred embodiment of the invention, the dispensing device comprises a step ladder mirror intended to receive the radiation from the device for emitting radiant energy in order to distribute it over the location area. Likewise, the preferred embodiment of the integrated collector uses an equivalent step ladder mirror intended to receive the radiant energy distributed over the location area and then transmit it to a substantially point position in which the detection device is placed. .

Le distributeur ou le collecteur, quel que soit celui qui est le plus proche d'un analyseur rotatif, est réalisé de manière à établir la relation fonctionnelle entre la coordonnée de localisation et l'angle de rotation de l'analyseur. En particulier, le distributeur ou le collecteur (quel que soit celui qui commande la relation fonctionnelle) peut être conçu pour établir une relation sensiblement linéaire entre la coordonnée de position et l'angle de rotation de l'analyseur. L'ensemble à échelons en gradins se prête lui-même avantageusement à l'établissement de diverses relations fonctionnelles arbitraires, car il permet de spécifier localement et indépendamment à la fois la position du miroir et la pente du miroir (angle de réflexion). Par exemple, une forme avantageuse de réalisation utilise un ensemble à échelons en gradins à 29 facettes comme collecteur qui établit une relation linéaire entre les coordonnées de localisation et les angles d'analyse en rotation, tout en maintenant l'intensité lumineuse sensiblement constante. Dans la forme de réalisation à 29 facettes, les crêtes des facettes sont espacées de 5,08 mm et les facettes s'étendent, suivant un profil curviligne, d'une profondeur de 41,07 mm à une profondeur de 4,34 mm. The distributor or collector, whichever is closest to a rotary analyzer, is designed to establish the functional relationship between the location coordinate and the angle of rotation of the analyzer. In particular, the distributor or the collector (whoever controls the functional relationship) can be designed to establish a substantially linear relationship between the position coordinate and the angle of rotation of the analyzer. The step set in steps lends itself advantageously to the establishment of various arbitrary functional relationships, because it makes it possible to locally and independently specify both the position of the mirror and the slope of the mirror (angle of reflection). For example, an advantageous embodiment uses a stepped 29 facet step assembly as a collector which establishes a linear relationship between the location coordinates and the rotating analysis angles, while keeping the light intensity substantially constant. In the 29-facet embodiment, the ridges of the facets are spaced 5.08 mm apart and the facets extend, in a curved profile, from a depth of 41.07 mm to a depth of 4.34 mm.

La conception du distributeur et du collecteur établit la relation fonctionnelle entre l'intensité relative du rayonnement transmis, en l'absence d'objets, et les coordonnées de localisation. En particulier, il est possible de concevoir le distributeur et le collecteur considérés comme un système destiné à établir une relation souhaitée entre l'intensité relative et les coordonnées de localisation. L'ensemble à échelons en gradins se prête de nouveau, lui-même, à l'établissement d'une telle relation, car les diverses facettes réfléchissantes peuvent présenter des aires de réflexion utiles différentes. L'aire de réflexion utile est l'aire qui s'étend dans le plan souhaité et qui n'est pas masquée ou recouverte par d'autres parties de l'ensemble à échelons et qui peut donc transmettre efficacement le rayonnement vers la zone de localisation ou en provenance de cette zone. La largeur de l'ombre la plus large doit être inférieure à la largeur de l'objet le plus petit à localiser. Le miroir à gradins peut être incliné afin d'éliminer 5 pratiquement les ombres, les facettes devenant des parallélogrammes. The design of the distributor and the collector establishes the functional relationship between the relative intensity of the radiation transmitted, in the absence of objects, and the location coordinates. In particular, it is possible to design the distributor and the collector considered as a system intended to establish a desired relationship between the relative intensity and the location coordinates. The tiered step set again lends itself to establishing such a relationship, since the various reflective facets may have different useful reflection areas. The useful reflection area is the area which extends in the desired plane and which is not masked or covered by other parts of the rung assembly and which can therefore effectively transmit the radiation to the area of location or from this area. The width of the widest shadow should be less than the width of the smallest object to locate. The tiered mirror can be tilted to virtually eliminate shadows, the facets becoming parallelograms.

Dans le cas de zones de localisation plus grandes, les faces individuelles des facettes des miroirs à échelons en gradins peuvent être des surfaces de focalisation configurées afin d'assurer une transmis-io sion maximale du rayonnement et une focalisation. In the case of larger localization areas, the individual faces of the facets of the stepped step mirrors may be focusing surfaces configured to ensure maximum radiation transmission and focusing.

Dans d'autres formes de réalisation, les ensembles à distributeurs et collecteurs présentent des surfaces réfléchissantes ne comprenant pas de gradins, comme c'est le cas, par exemple, des formes de réalisation dans lesquelles les ensembles à collecteurs et distributeurs is comportent des sections paraboliques, bien que des problèmes de dimensions et de coûts puissent apparaître. In other embodiments, the manifold and manifold assemblies have reflective surfaces that do not include steps, as is the case, for example, of embodiments in which the manifold and manifold assemblies have sections parabolic, although problems of size and cost may arise.

Dans d'autres formes de réalisation, les ensembles à distributeurs et/ou collecteurs sont réfringents ou sont constitués d'une combinaison d'éléments réfléchissants et réfringents. Des lentilles ou des 20 prismes sont des exemples d'ensembles réfringents, tandis qu'un exemple d'une combinaison d'éléments réfléchissants et réfringents peut être constitué par une structure à échelons en gradins en matière optique transparente dont la surface arrière porte un revêtement réfléchissant de manière que la lumière soit à la fois réfractée et 25 réfléchie. In other embodiments, the distributor and / or manifold assemblies are refractive or consist of a combination of reflective and refractive elements. Lenses or prisms are examples of refractive assemblies, while an example of a combination of reflective and refractive elements may be constituted by a step structure in steps of transparent optical material with a coated rear surface reflecting so that the light is both refracted and reflected.

Dans la forme de réalisation du miroir à échelons en gradins à 18 facettes, l'encombrement demandé est moindre par suite d'une réalisation plus mince qui compense l'intensité lumineuse moins constante ainsi que la nécessité d'utiliser un programme de convergo sion trigonométrique du fait de la relation non linéaire entre les coordonnées et l'angle d'analyse. Les crêtes de cette forme de réalisation à 18 facettes sont espacées de 9,52 mm et s'étendent, suivant un profil curviligne, d'une profondeur de 35,36 mm à une profondeur de 20,70 mm. In the embodiment of the stepped mirror with 18 facets, the space requirement is reduced due to a thinner construction which compensates for the less constant light intensity as well as the need to use a trigonometric convergence program. due to the non-linear relationship between the coordinates and the analysis angle. The ridges of this 18-faceted embodiment are spaced 9.52 mm apart and extend, in a curvilinear profile, from a depth of 35.36 mm to a depth of 20.70 mm.

35 L'invention sera décrite plus en détail en regard des dessins annexés à titre d'exemples nullement limitatifs et sur lesquels: The invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings by way of non-limiting examples and in which:

la fig. 1 est une vue de dessus d'une forme préférée de réalisation de l'appareil d'analyse selon l'invention dans lequel un ensemble à 40 analyseur et détecteur est utilisé avec des distributeurs et des collecteurs à échelons en gradins pour localiser un objet dans une plage de localisation à deux dimensions; fig. 1 is a top view of a preferred embodiment of the analysis apparatus according to the invention in which an assembly with 40 analyzer and detector is used with distributors and step rung collectors to locate an object in a two-dimensional location range;

la fig. 2 est une vue schématique en perspective de dessus de l'ensemble à analyseur et détecteur de la forme de réalisation représen-45 tèe sur la fig. 1 ; fig. 2 is a schematic perspective view from above of the analyzer and detector assembly of the embodiment shown in Fig. 45. 1;

la fig. 3 est une vue de dessus de l'élément optique de l'ensemble à analyseur et détecteur; fig. 3 is a top view of the optical element of the analyzer and detector assembly;

la fig. 4 est une élévation de l'élément optique représenté sur la fig- 3; fig. 4 is an elevation of the optical element shown in FIG. 3;

50 la fig. 5 est un schéma d'un circuit et des composants utilisés dans l'analyseur de la forme de réalisation de la fig. 1 ; 50 fig. 5 is a diagram of a circuit and components used in the analyzer of the embodiment of FIG. 1;

la fig. 6 est un schéma du circuit de l'amplificateur montré sur la fig- 5; fig. 6 is a diagram of the amplifier circuit shown in FIG. 5;

la fig. 7 est un diagramme de l'affichage de sortie sur lequel la 55 zone de localisation est vide ou libre de tout obstacle; fig. 7 is a diagram of the output display on which the location area 55 is empty or free of any obstacle;

la fig. 8 est un diagramme de l'affichage de sortie sur lequel un objet se trouve dans la plage de localisation; fig. 8 is a diagram of the output display on which an object is in the location range;

la fig. 9 est un diagramme de l'affichage de sortie montrant le signal de sortie avant la mise en circuit du rêtablisseur de courant fig. 9 is a diagram of the output display showing the output signal before switching on the current restorer

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continu; continued;

la fig. 10 est un diagramme montrant l'affichage de sortie après la mise en circuit du rêtablisseur de courant continu; fig. 10 is a diagram showing the output display after switching on the DC rectifier;

la fig. 11 est une vue de dessus d'une forme de réalisation d'un miroir à échelons en gradins; fig. 11 is a top view of an embodiment of a step ladder mirror;

65 la fig. 12 est une vue de dessus d'une seconde forme de réalisation d'un miroir à échelons en gradins; 65 fig. 12 is a top view of a second embodiment of a step ladder mirror;

la fig. 13 est une vue de dessus d'une autre forme de réalisation de l'appareil d'analyse optique selon l'invention, dans lequel des col fig. 13 is a top view of another embodiment of the optical analysis apparatus according to the invention, in which necks

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lecteurs intégrés sont utilisés avec plusieurs sources de lumière qui servent simultanément de distributeurs; integrated readers are used with several light sources which serve simultaneously as distributors;

la fig. 14 est une vue en perspective d'une forme de réalisation de l'appareil de localisation optique de position selon l'invention utilisé avec un moniteur de télévision servant de dispositif d'introduction de données; fig. 14 is a perspective view of an embodiment of the optical position location apparatus according to the invention used with a television monitor serving as a data entry device;

la fig. 15 est une vue en perspective montrant l'utilisation d'un moniteur de télévision pour afficher des données de position dérivées de l'appareil de localisation de position; fig. 15 is a perspective view showing the use of a television monitor to display position data derived from the position location apparatus;

la fig. 16 représente schématiquement l'utilisation d'un oscilloscope pour afficher le signal de sortie de l'appareil de localisation optique de position; fig. 16 schematically shows the use of an oscilloscope to display the output signal from the optical position locator;

la fig. 17 est un schéma du circuit d'extraction de signaux de synchronisation de la fig. 16; fig. 17 is a diagram of the synchronization signal extraction circuit of FIG. 16;

la fig. 18 montre l'introduction d'un objet opaque à diverses profondeurs dans la zone de détection de l'appareil; fig. 18 shows the introduction of an opaque object at various depths into the detection zone of the device;

la fig. 19 est une vue schématique de l'affichage d'un signal de sortie pour diverses profondeurs de pénétration, comme montré sur la fig. 18; fig. 19 is a schematic view of the display of an output signal for various penetration depths, as shown in FIG. 18;

la fig. 20 est un schéma d'une variante d'une partie du circuit amplificateur de la fig. 6; fig. 20 is a diagram of a variant of part of the amplifier circuit of FIG. 6;

les fig. 21 A, 21B et 21C sont des élévations partielles montrant l'effet d'un objet opaque intervenant dans l'espace défini par des miroirs orientés sous trois angles d'inclinaison différents; fig. 21 A, 21B and 21C are partial elevations showing the effect of an opaque object intervening in the space defined by mirrors oriented at three different angles of inclination;

la fig. 22 est une vue partielle en plan d'une autre forme de réalisation de l'appareil d'analyse utilisant des dispositifs d'analyse à masques à bande à cristaux liquides avec un détecteur optique; fig. 22 is a partial plan view of another embodiment of the analysis apparatus using liquid crystal tape mask analysis devices with an optical detector;

la fig. 23 est une élévation d'une variante de l'élément optique montré sur la fig. 22; fig. 23 is an elevation of a variant of the optical element shown in FIG. 22;

la fig. 24 est une vue partielle en perspective du masque à bande à cristaux liquides et du circuit électronique associé; fig. 24 is a partial perspective view of the mask with liquid crystal band and the associated electronic circuit;

la fig. 25 est une vue en plan d'une autre forme de réalisation de l'appareil d'analyse selon l'invention comportant des distributeurs et des collecteurs paraboliques continus; et la fig. 26 est une vue partielle en plan de l'appareil d'analyse, montrant l'utilisation d'éléments réfringents. fig. 25 is a plan view of another embodiment of the analysis apparatus according to the invention comprising distributors and continuous parabolic collectors; and fig. 26 is a partial plan view of the analysis apparatus, showing the use of refractive elements.

L'appareil 20 de localisation optique de position, montré sur la fig. 1, comporte une source 28 d'émission d'énergie rayonnante, constituée dans ce cas d'une lampe à incandescence fixe, allumée en continu et disposée dans un coffret 20a, de même que des écrans 27 et 29 et un ensemble 48 à analyseur et détecteur et ses écrans 18 et 19. Les écrans 27 et 29 empêchent l'émission de faisceaux lumineux vers des positions autres que celles situées le long de dispositifs 32 et 40 de distribution. The apparatus 20 for optical position localization, shown in FIG. 1, comprises a source 28 of radiating energy emission, in this case consisting of a fixed incandescent lamp, lit continuously and placed in a box 20a, as well as screens 27 and 29 and an assembly 48 with analyzer and detector and its screens 18 and 19. The screens 27 and 29 prevent the emission of light beams to positions other than those located along distribution devices 32 and 40.

Dans cette forme particulière et préférée de réalisation, le dispositif 32 de distribution comprend plusieurs surfaces réfléchissantes formant des échelons en gradins, par exemple des surfaces réfléchissantes 33, 34 et 35 pouvant réfléchir les faisceaux lumineux divergents provenant de la source 28 de lumière en un réseau de faisceaux lumineux sensiblement parallèles s'étendant sur la zone 21 de localisation. Deux collecteurs 41 et 42 sont conçus spécialement pour permettre à l'ensemble 48 à détecteur-analyseur de tourner sur un angle radial d'analyse, sensiblement équivalent, pour contrôler une distance linéaire équivalente correspondante sur la zone 21 de localisation. Par conséquent, lorsque l'ensemble 48 à détecteur et analyseur tourne, un angle équivalent de rotation permet à cet ensemble de contrôler une partie équivalente de la zone ou «fenêtre» 21 de localisation, quel que soit le trajet suivi par un faisceau lumineux particulier réfléchi de manière à parcourir la fenêtre. Cette forme particulière de réalisation met sous forme linéaire la coordonnée de localisation de l'affichage de sortie en fonction de l'angle radial de balayage et, par conséquent, en fonction du temps dans les appareils montrés sur les fig. 7 à 10. In this particular and preferred embodiment, the distribution device 32 comprises several reflecting surfaces forming stepped steps, for example reflecting surfaces 33, 34 and 35 capable of reflecting the diverging light beams coming from the light source 28 in an array. substantially parallel light beams extending over the location zone 21. Two collectors 41 and 42 are specially designed to allow the detector-analyzer assembly 48 to rotate over a substantially equivalent radial analysis angle, to control a corresponding equivalent linear distance over the location zone 21. Consequently, when the assembly 48 with detector and analyzer rotates, an equivalent angle of rotation allows this assembly to control an equivalent part of the localization zone or "window" 21, whatever the path followed by a particular light beam. reflected so as to browse the window. This particular embodiment puts in linear form the location coordinate of the output display as a function of the radial scanning angle and, consequently, as a function of time in the apparatuses shown in FIGS. 7 to 10.

Des surfaces réfléchissantes 50, 51 et 44, 45 sont situées, respectivement, sur les distributeurs 32 et 40 afin de répartir des faisceaux d'énergie rayonnante sur des zones extérieures à la zone de localisation 21. La transmission de la lumière d'une lampe 28 vers l'emplacement 44 situé à l'extrémité A du distributeur 40 s'effectue par transmission d'un faisceau par le bord 24 d'un filtre 23 permettant le passage des rayonnements rouges et infrarouges, ce faisceau étant ensuite sensiblement collecté et reçu par une surface réfléchissante 47 et réfléchi vers l'ensemble 48 à analyseur et détecteur. Etant donné qu'aucun objet n'est placé extérieurement à la fenêtre 21 afin de gêner ce faisceau, un signal résultant de la présence d'un objet au bord même de la zone de localisation, comme montré sur la fig. 8, ne peut être confondu avec la représentation affichée des écrans 18, 19. Ainsi, des objets, même à la périphérie de la zone de localisation 21, sont aisément distingués de l'effet des écrans, comme indiqué en 124 sur la fig. 8. Reflective surfaces 50, 51 and 44, 45 are located, respectively, on the distributors 32 and 40 in order to distribute beams of radiant energy over areas outside the location area 21. The transmission of light from a lamp 28 towards location 44 situated at the end A of the distributor 40 is effected by transmission of a beam through the edge 24 of a filter 23 allowing the passage of red and infrared radiation, this beam then being substantially collected and received by a reflecting surface 47 and reflected towards the assembly 48 with analyzer and detector. Since no object is placed outside the window 21 in order to interfere with this beam, a signal resulting from the presence of an object at the very edge of the location zone, as shown in FIG. 8, cannot be confused with the displayed representation of the screens 18, 19. Thus, objects, even on the periphery of the location zone 21, are easily distinguished from the effect of the screens, as indicated at 124 in FIG. 8.

La forme de réalisation décrite correspond à un appareil 20 d'analyse destiné à la localisation et à la mesure de paramètres d'un objet dans deux dimensions, appareil dans lequel les deux distributeurs 32 et 40 sont placés de manière à être opposés à des collecteurs respectifs 41 et 42. Etant donné que la source 28 de lumière est une source continue et fixe d'énergie électromagnétique rayonnante, un réseau de faisceaux continus est produit, comme indiqué par des faisceaux 30 et 31 suivant l'axe de coordonnées X, et des faisceaux 14 et 15 sont répartis du distributeur 32 vers le collecteur 41 suivant l'axe de coordonnées Y. Par conséquent, la présence d'un objet tel qu'indiqué en 52 (représenté en traits mixtes) bloque ou modifie autrement le faisceau 14 d'énergie rayonnante réfléchi de la surface 33 vers la surface 36. Ainsi, lorsque l'ensemble 48 à analyseur et détecteur tourne afin de revoir la partie de l'énergie rayonnante qui serait autrement réfléchie par la surface 36, l'affichage de sortie, comme indiqué sur la fig. 8, montre un objet 52 situé à une distance Y1 par rapport à la distance temporelle radiale de l'écran 18. The embodiment described corresponds to an analysis apparatus 20 for locating and measuring parameters of an object in two dimensions, apparatus in which the two distributors 32 and 40 are placed so as to be opposite to collectors 41 and 42 respectively. Since the light source 28 is a continuous and stationary source of radiating electromagnetic energy, a network of continuous beams is produced, as indicated by beams 30 and 31 along the axis of coordinates X, and beams 14 and 15 are distributed from distributor 32 to collector 41 along the axis of coordinates Y. Consequently, the presence of an object as indicated at 52 (shown in dashed lines) blocks or otherwise modifies beam 14 radiant energy reflected from surface 33 towards surface 36. Thus, when the analyzer and detector assembly 48 rotates in order to review the part of the radiant energy that would otherwise be reflected by surface 36, the display exit age, as shown in fig. 8 shows an object 52 located at a distance Y1 from the radial time distance from the screen 18.

Bien que la disposition des distributeurs et des collecteurs de la forme de réalisation de la fig. 1 soit sensiblement orthogonale, l'appareil peut utiliser, de manière équivalente, des réseaux de faisceaux de balayage non orthogonaux ou inclinés. Le filtre 23 permettant le passage des rayonnements rouges et infrarouges est utilisé afin de ne permettre le passage que des longueurs d'ondes correspondant à la lumière rouge et aux infrarouges à travers la plage de localisation de positions, et afin d'empêcher tous les rayonnements parasites non rouges ou non infrarouges de pénétrer dans l'appareil. Cela réduit la sensibilité de l'appareil aux rayonnements parasites indésirables, et ferme hermétiquement le coffret sensiblement toroïdal pour empêcher l'entrée d'impuretés. D'autres moyens de filtrage de l'énergie rayonnante peuvent être utilisés de manière équivalente, y compris une fenêtre passe-tout (transparente). Although the arrangement of distributors and collectors of the embodiment of FIG. 1 is substantially orthogonal, the apparatus can use, in an equivalent manner, networks of non-orthogonal or inclined scanning beams. The filter 23 allowing the passage of red and infrared radiation is used in order to allow the passage only of wavelengths corresponding to red light and infrared through the range of location of positions, and in order to prevent all radiation non-red or non-infrared parasites entering the device. This reduces the sensitivity of the device to unwanted stray radiation, and hermetically seals the substantially toroidal enclosure to prevent entry of impurities. Other means of filtering radiant energy can be used in an equivalent manner, including a all-purpose window (transparent).

Des ensemles réfléchissants tels que des miroirs paraboliques représentés en 282-285 sur la fig. 25, sans gradins, peuvent être utilisés. Cependant, de telles configurations peuvent exiger des formes réfléchissantes curvilignes sensiblement profondes qui accroissent notablement la dimension et le coût de l'appareil, problèmes qui sont résolus par l'utilisation des miroirs à échelons en gradins de conception particulière. De plus, des éléments réfringents tels que des lentilles ou des lentilles du type de Fresnel, ou encore des éléments réfrin-gents-réflêchissants tels qu'un prisme réfléchissant, peuvent être utilisés à la place des distributeurs 32 et 40 et/ou des collecteurss 41 et 42 pour transmettre la lumière divergente de la source 28, par réfraction et/ou réfraction-réflexion, sous forme de faisceaux sensiblement parallèles passant par la fenêtre 21 ou, en variante, vers un dispositif de détection. La fig. 26 illustre l'utilisation de lentilles 290 de focalisation avec le distributeur 40, où le faisceau réfléchi 291 est en outre canalisé en un faisceau collimaté 292 par ces lentilles 290. Reflective beams such as parabolic mirrors shown in 282-285 in FIG. 25, without steps, can be used. However, such configurations may require substantially deep curvilinear reflecting shapes which significantly increase the size and cost of the apparatus, problems which are resolved by the use of stepped step mirrors of particular design. In addition, refractive elements such as lenses or Fresnel-type lenses, or even refractive-reflective elements such as a reflective prism, can be used in place of distributors 32 and 40 and / or collectors 41 and 42 for transmitting the diverging light from the source 28, by refraction and / or refraction-reflection, in the form of substantially parallel beams passing through the window 21 or, as a variant, towards a detection device. Fig. 26 illustrates the use of focusing lenses 290 with the distributor 40, where the reflected beam 291 is further channeled into a collimated beam 292 by these lenses 290.

L'analyseur optique 48 est montré sur la fig. 2 comme comprenant un moteur 53 dont l'arbre 54 est relié à un élément optique 56-57 par l'intermédiaire d'un organe 55 de fixation. Un élément de réduction de visée 61, fixé à l'élément optique 56-57 afin de tourner avec lui, présente une fente 62 qui permet la transmission de «parties» de lumière analysées vers le détecteur 60 duquel partent des fils électriques 63. The optical analyzer 48 is shown in FIG. 2 as comprising a motor 53 whose shaft 54 is connected to an optical element 56-57 by means of a fixing member 55. An aiming reduction element 61, fixed to the optical element 56-57 in order to rotate with it, has a slot 62 which allows the transmission of "parts" of analyzed light to the detector 60 from which electrical wires 63 start.

Comme montré sur les fig. 1 et 2, l'analyseur 48 tourne de manière à recevoir l'énergie rayonnante provenant de collecteurs tels que le collecteur 41. bien que seule une partie des faisceaux transmis s As shown in fig. 1 and 2, the analyzer 48 rotates so as to receive radiant energy from collectors such as the collector 41. although only part of the transmitted beams

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

7 7

656 731 656,731

puisse atteindre un détecteur 60, cette partie étant limitée par la fente 62. Dans la forme préférée de réalisation, la longueur de l'ouverture 62 est choisie de manière que la profondeur de la région visée par le détecteur 60 soit légèrement supérieure à l'épaisseur des éléments réfléchissants des collecteurs 41, 42. De cette manière, de légers défauts d'alignement axial de l'analyseur 43 sont tolérés sans perte du signal souhaité, alors que les rayonnements étrangers sont pratiquement arrêtés. can reach a detector 60, this part being limited by the slot 62. In the preferred embodiment, the length of the opening 62 is chosen so that the depth of the region targeted by the detector 60 is slightly greater than the thickness of the reflecting elements of the collectors 41, 42. In this way, slight axial misalignments of the analyzer 43 are tolerated without loss of the desired signal, while the foreign radiation is practically stopped.

A une vitesse constante de rotation, la lumière réfléchie par le collecteur 41 est d'abord revue par le détecteur qui tourne dans le sens des aiguilles d'une montre. Arrive ensuite une période d'obscurité correspondant à la présence de l'écran 19 qui arrête la lumière. L'analyseur revoit ensuite la lumière réfléchie de la rangée de collecteurs 42, ce qui est finalement suivi de l'absence de lumière correspondant à la présence de l'écran 18. Ce cycle est ensuite répété en continu. Les écrans 18 et 19 sont de préférence noirs et opaques afin d'absorber plus efficacement les rayons indésirables. Le photodétecteur 60 est maintenu en position fixe au-dessus du masque rotatif 61. At a constant speed of rotation, the light reflected by the collector 41 is first reviewed by the detector which rotates clockwise. Then comes a period of darkness corresponding to the presence of the screen 19 which stops the light. The analyzer then reviews the light reflected from the row of collectors 42, which is finally followed by the absence of light corresponding to the presence of the screen 18. This cycle is then repeated continuously. The screens 18 and 19 are preferably black and opaque in order to more effectively absorb unwanted rays. The photodetector 60 is held in a fixed position above the rotary mask 61.

L'élément optique 56-57 comprend une sphère optiquement transparente, réalisée de préférence en matière acrylique et découpée en deux hémisphères. L'hémisphère inférieur 56 est utilisé pour une fonction d'équilibrage afin de favoriser une rotation régulière du dispositif optique sous la commande du moteur 53 et de l'arbre 54. L'hémisphère 57 présente une surface arrière plane 57a qui possède, de préférence, un poli optique. La surface exposée vers l'extérieur de l'hémisphère 57 qui, comme montré sur la fig. 2, reçoit les faisceaux 58 d'énergie rayonnante à travers l'élément 60, se comporte comme une surface de lentille convergente. La réfraction interne totale a lieu à la surface 57b en raison de l'indice nominal de réfraction de la matière utilisée (une matière acrylique ayant un indice de 1,5), alors que l'indice de l'espace d'air maintenu par des ergots 64 et 65 d'en-tretoisement, situés sur la surface arrière plane 57a, est de 1,0. The optical element 56-57 comprises an optically transparent sphere, preferably made of acrylic material and cut into two hemispheres. The lower hemisphere 56 is used for a balancing function in order to promote regular rotation of the optical device under the control of the motor 53 and of the shaft 54. The hemisphere 57 has a flat rear surface 57a which preferably has , an optical polish. The surface exposed towards the outside of the hemisphere 57 which, as shown in FIG. 2, receives the beams 58 of radiant energy through the element 60, behaves like a converging lens surface. The total internal refraction takes place at the surface 57b due to the nominal index of refraction of the material used (an acrylic material having an index of 1.5), while the index of the air space maintained by lugs 64 and 65 of troisement, located on the flat rear surface 57a, is 1.0.

La fig. 3 montre le dispositif optique avant que la partie supérieure 68 (fig. 4) ait été retirée, et les fig. 3 et 4 montrent la réalisation du dispositif optique qui comprend des ergots d'entretoisement 64 et 65 et des hémisphères 56 et 57. Des calottes sphériques 66 et 67 sont opacifiées. En variante, elles peuvent être éliminées par découpage et les surfaces ainsi mises à découvert peuvent être alors opacifiées. Fig. 3 shows the optical device before the upper part 68 (fig. 4) has been removed, and figs. 3 and 4 show the embodiment of the optical device which comprises spacer pins 64 and 65 and hemispheres 56 and 57. Spherical caps 66 and 67 are opacified. Alternatively, they can be removed by cutting and the surfaces thus exposed can then be opacified.

Dans la forme préférée de réalisation de l'ensemble à analyseur et détecteur, on utilise une matière du type «Acrylite 210-0» ou du type «Plexiglas 2423» pour former le filtre 23 laissant passer les rayonnements rouges et infrarouges et assurant l'étanchéité de l'intérieur de l'appareil de forme «torique». Une sphère en matière acrylique de 19 mm de diamètre peut constituer l'élément optique 56-57, bien que du verre puisse être utilisé de manière équivalente. La largeur de la fente 62 est de 0,356 mm. La largeur de la «lentille convergente» frontale de l'hémisphère 57 étant d'environ 7,6 mm, un faisceau lumineux d'environ 7,6 mm de largeur, provenant du filament de la lampe 28 (du type G.E. N° 194) traverse la zone de localisation et arrive par la fente 62 sur le photodétecteur 60 qui peut être compatible, du point de vue spectral, avec la source 28 de rayonnement. Dans la forme préférée de réalisation, le photodétecteur 60 comprend une photodiode au silicium du type «VACTEC VTS-4085H». In the preferred embodiment of the analyzer and detector assembly, a material of the “Acrylite 210-0” type or of the “Plexiglas 2423” type is used to form the filter 23 allowing red and infrared radiation to pass through and ensuring the tightness of the interior of the device in the "toric" shape. An acrylic sphere 19 mm in diameter may constitute the optical element 56-57, although glass may be used in an equivalent manner. The width of the slot 62 is 0.356 mm. The width of the frontal “converging lens” of the hemisphere 57 being approximately 7.6 mm, a light beam approximately 7.6 mm wide, coming from the filament of the lamp 28 (of the GE type No. 194 ) crosses the localization zone and arrives via the slot 62 on the photodetector 60 which can be compatible, from the spectral point of view, with the radiation source 28. In the preferred embodiment, the photodetector 60 comprises a silicon photodiode of the "VACTEC VTS-4085H" type.

Dans le circuit 70 représenté sur la fig. 5, l'énergie d'entrée appliquée aux bornes +V et 0V est sous la forme d'un courant continu sous tension de 12 volts, d'une intensité nominale de 0,35 ampère, régulée à 5%. Une lampe 71 est branchée directement sur la tension de 12 volts. Un condensateur 74 est monté en parallèle avec un moteur 75 afin de supprimer les parasites. Ce condensateur est de préférence du type à dérivation haute fréquence et bande large, par exemple un condensateur métallisé au polyester, de 0,1 à 0,01 microfarad. Des résistances 72 et 73 réduisent la tension continue de 12 volts à une tension continue positive nominale de 5,7 volts pour établir la vitesse de rotation souhaitée du moteur 75. Cette vitesse est assez élevée pour établir la fréquence d'analyse souhaitée, tout en étant suffisamment basse pour assurer une longue durée de vie au moteur et pour faciliter le traitement des données. Une large plage de vitesses de rotation peut être obtenue au moyen d'un moteur ap-5 proprié à courant continu ou à courant alternatif, commandé par une source appropriée de tension continue ou alternative. Dans certaines applications, un moteur synchrone est préféré, alors que, dans d'autres applications, on préfère un moteur pas à pas. Le premier assure une fréquence constante d'analyse, alors que le second quanto tifie la plage de localisation sans qu'il soit nécessaire de procéder à des calculs de logiciel. Un moteur approprié à courant continu, convenant à la forme préférée de réalisation montrée sur la fig. 1, peut être du type «MABUCHI RF-510T-12620» ayant une vitesse nominale de rotation de 2400 tours par minute. Un capteur photosensible 15 76 est connecté à un ensemble amplificateur 77. In the circuit 70 shown in FIG. 5, the input energy applied to the terminals + V and 0V is in the form of a direct current under voltage of 12 volts, with a nominal current of 0.35 amperes, regulated at 5%. A lamp 71 is connected directly to the 12 volt voltage. A capacitor 74 is mounted in parallel with a motor 75 in order to suppress interference. This capacitor is preferably of the high frequency and broadband bypass type, for example a metallized polyester capacitor, from 0.1 to 0.01 microfarad. Resistors 72 and 73 reduce the direct voltage from 12 volts to a nominal positive direct voltage of 5.7 volts to establish the desired speed of rotation of the motor 75. This speed is high enough to establish the desired analysis frequency, while being low enough to ensure a long engine life and to facilitate data processing. A wide range of rotational speeds can be obtained by means of a suitable DC or AC motor, controlled by an appropriate source of DC or AC voltage. In some applications, a synchronous motor is preferred, while in other applications, a stepper motor is preferred. The first ensures a constant frequency of analysis, while the second quantifies the location range without the need to perform software calculations. A suitable DC motor, suitable for the preferred embodiment shown in FIG. 1, may be of the “MABUCHI RF-510T-12620” type having a nominal speed of rotation of 2400 rpm. A photosensitive sensor 76 is connected to an amplifier assembly 77.

L'amplificateur 77 représenté sur la fig. 6 comprend cinq sections distinctes d'un inverseur à six parties du type «74C04» à semiconducteur oxyde-métal à symétrie complémentaire. La broche 7 de l'inverseur 74C04 est connectée à la ligne 0V et la broche 14 de l'in- The amplifier 77 shown in FIG. 6 comprises five separate sections of a six-part inverter of the “74C04” type with an oxide-metal semiconductor with complementary symmetry. Pin 7 of the inverter 74C04 is connected to line 0V and pin 14 of the in-

20 20

verseur 74C04 est connectee a la ligne positive, plus particulièrement à la cathode d'une diode 81, de manière que l'inverseur 74C04 soit soumis à une tension de 12 volts, diminuée de la chute de tension produite par la diode, ce qui établit une tension Vcc d'environ 25 11,3 volts. En variante, on peut utiliser des amplificateurs opérationnels 86, 91, 92, 99 et 100, avec des modifications de circuits appropriées, constitués chacun d'un composant Texas Instruments «TL081 », d'une partie d'un composant Texas Instruments «TL084» ou d'un amplificateur National Semiconductor «LM308». La pre-30 mière partie de l'amplificateur 77 est un étage d'amplification de tension dans lequel une résistance 85 de 2,2 mégohms établit le gain entre le courant d'entrée et la tension de sortie. Un condensateur 84 de 10 picofarads élimine les hautes fréquences afin de réduire les parasites. Une résistance 85 maintient également la tension de polarisa-35 tion inverse de la cellule photosensible. La sortie de cet étage est connectée à une résistance 89 d'entrée d'un deuxième étage par des condensateurs polarisés 87-88 de 10 microfarads, montés dos à dos ou, en variante, par un condensateur non polarisé de 10 microfarads. Un second amplificateur opérationnel 91 est connecté à une 40 résistance 90 de réaction de 1 mégohm et, avec une résistance 89 de cent kilohms, il réalise un gain nominal de tension égal à 10. La sortie de cet amplificateur est reliée par un condensateur 95 de 0,1 microfarad à une résistance 96 de 10 kilohms, à un amplificateur opérationnel 92 et à une diode 97 (1N914). L'amplificateur opêra-45 tionnel 92 et la diode 97 sont destinés à bloquer le signal afin qu'il ne puisse devenir positif au point de polarisation de l'amplificateur (Vcc/2 nominale). La résistance 93 de 470 kilohms maintient la sortie du condensateur 95 contre le niveau de blocage. Les éléments 92, 93, 96 et 97 constituent un rêtablisseur de courant continu. Le 50 signal rétabli de courant continu (dont le niveau de courant continu le plus positif est au potentiel Vcc/2) est appliqué à une bascule de Schmitt 98-101. Des amplificateurs opérationnels 99 et 100 sont connectés, dans la bascule de Schmitt, à une résistance 101 de réaction de 4,7 mégohms et à une résistance 98 d'entrée de 220 kilohms. Unè 55 résistance 94 de 1,5 mégohm polarise le point de la bascule de Schmitt en regard de l'entrée de la résistance 98 à une valeur légèrement négative par rapport à la ligne de base de courant continu établie par le rêtablisseur de courant continu. La résistance 101 établit l'hystérésis avec la résistance 98 de 220 kilohms qui affecte 60 également la sensibilité d'entrée. Deux résistances 102 et 103 de 470 ohms, ainsi que des diodes 104 et 106 (1N914), protègent la sortie contre les décharges d'électricité statique ou d'autres sollicitations accidentelles. Un condensateur électrolytique 105 de 10 microfarads sert de filtre d'alimentation. pourer 74C04 is connected to the positive line, more particularly to the cathode of a diode 81, so that the inverter 74C04 is subjected to a voltage of 12 volts, reduced by the voltage drop produced by the diode, which establishes a voltage Vcc of approximately 25 11.3 volts. Alternatively, operational amplifiers 86, 91, 92, 99 and 100 can be used, with appropriate circuit modifications, each consisting of a Texas Instruments component “TL081”, of a part of a Texas Instruments component “TL084 Or a National Semiconductor "LM308" amplifier. The first part of amplifier 77 is a voltage amplification stage in which a resistor 85 of 2.2 megaohms establishes the gain between the input current and the output voltage. A capacitor 84 of 10 picofarads eliminates high frequencies in order to reduce noise. A resistor 85 also maintains the reverse bias voltage of the photosensitive cell. The output of this stage is connected to an input resistance 89 of a second stage by polarized capacitors 87-88 of 10 microfarads, mounted back to back or, alternatively, by a non-polarized capacitor of 10 microfarads. A second operational amplifier 91 is connected to a reaction resistor 90 of 1 megohm and, with a resistance 89 of one hundred kilohms, it achieves a nominal voltage gain equal to 10. The output of this amplifier is connected by a capacitor 95 of 0.1 microfarad at a 10 kilohm resistor 96, an operational amplifier 92 and a diode 97 (1N914). The operational amplifier 92 and the diode 97 are intended to block the signal so that it cannot become positive at the point of polarization of the amplifier (nominal Vcc / 2). Resistor 93 of 470 kilohms maintains the output of capacitor 95 against the blocking level. Elements 92, 93, 96 and 97 constitute a direct current restorer. The 50 restored DC signal (the most positive DC level of which is at potential Vcc / 2) is applied to a Schmitt 98-101 flip-flop. Operational amplifiers 99 and 100 are connected, in the Schmitt flip-flop, to a reaction resistor 101 of 4.7 megaohms and to an input resistor 98 of 220 kilohms. Unè 55 resistor 94 of 1,5 megohm polarizes the point of the Schmitt rocker opposite the input of resistance 98 at a slightly negative value compared to the baseline of direct current established by the direct current restorer. Resistor 101 establishes hysteresis with resistor 98 of 220 kilohms which also affects 60 the input sensitivity. Two resistors 102 and 103 of 470 ohms, as well as diodes 104 and 106 (1N914), protect the output against discharges of static electricity or other accidental stresses. An electrolytic capacitor 105 of 10 microfarads serves as a supply filter.

65 La diode 81 assure une protection contre les détériorations dues à une inversion accidentelle de la polarité, et elle peut en outre assumer la fonction de redresseur dans des formes de réalisation alimentées en courant alternatif. 65 The diode 81 provides protection against deterioration due to accidental reversal of the polarity, and it can also assume the function of rectifier in embodiments supplied with alternating current.

656 731 656,731

8 8

Dans le circuit représenté sur la fig. 6, la diode 76 se comporte comme une source de courant commandée par la lumière. In the circuit shown in fig. 6, the diode 76 behaves like a current source controlled by light.

Pendant le fonctionnement, lorsque l'ensemble 48 à analyseur et détecteur de la fig. 1 est dirigé ou focalisé sur des écrans 18 et 19, le rêtablisseur de courant continu bloque le signal à Vcc/2. Cette tension correspond à l'entrée la plus positive appliquée à la bascule de Schmitt du circuit. La résistance 94 de polarisation de 1,5 mégohm a pour effet d'appliquer à l'entrée de la bascule de Schmitt une tension nette positive dans cette condition, et la sortie est donc proche de la ligne +12 volts (sortie maximale) de la fig. 7. Lorsque l'analyseur parcourt la plage sans obstacle, sous la lumière directe ou réfléchie de la lampe 28, le niveau du signal de photodiode oscille de façon relativement négative. Le signal de sortie proche des condensateurs 87 et 88 devient relativement positif et le signal de sortie du condensateur 95 devient relativement négatif. Le signal de sortie du rêtablisseur de courant continu devient donc négatif au niveau nominal Vcc du rêtablisseur. Le signal d'entrée net appliqué à la bascule de Schmitt 98-101 devient négatif du niveau inférieur de déclenchement et le signal final de sortie devient égal à la ligne 0 volt (valeur de tension minimale, position de base) de sortie, comme montré sur la fig. 7. Dans le cas où un objet tel que l'objet 52 apparaît et absorbe ou bloque le rayonnement pendant une partie de l'analyse, comme montré sur la fig. 1 où un faisceau 14 de rayons est bloqué, pour cette partie de l'analyse, la sortie du photodétecteur revient alors à son niveau de «noir», le signal de sortie du premier étage d'amplification devient relativement négatif, le signal de sortie du deuxième étage d'amplification devient relativement positif, et le rêtablisseur de signaux revient à la ligne de base Vcc/2, comme montré sur la fig. 7, le signal de sortie passant dans sa première position logique (position de sortie maximale) comme montré en 200, 201 surla fig. 8. During operation, when the assembly 48 with analyzer and detector of FIG. 1 is directed or focused on screens 18 and 19, the direct current restorer blocks the signal at Vcc / 2. This voltage corresponds to the most positive input applied to the Schmitt rocker of the circuit. The 1.5 megaohm bias resistor 94 has the effect of applying a positive net voltage to the input of the Schmitt trigger in this condition, and the output is therefore close to the line +12 volts (maximum output) of fig. 7. When the analyzer traverses the range without obstacle, under direct or reflected light from the lamp 28, the level of the photodiode signal oscillates in a relatively negative manner. The output signal near capacitors 87 and 88 becomes relatively positive and the output signal of capacitor 95 becomes relatively negative. The output signal from the DC rectifier therefore becomes negative at the nominal level Vcc of the rectifier. The net input signal applied to the Schmitt 98-101 flip-flop becomes negative from the lower trigger level and the final output signal becomes equal to the 0 volt line (minimum voltage value, basic position) of the output, as shown in fig. 7. In the event that an object such as object 52 appears and absorbs or blocks the radiation during part of the analysis, as shown in FIG. 1 where a beam 14 of rays is blocked, for this part of the analysis, the output of the photodetector then returns to its “black” level, the output signal of the first amplification stage becomes relatively negative, the output signal of the second amplification stage becomes relatively positive, and the signal restorer returns to the baseline Vcc / 2, as shown in fig. 7, the output signal passing into its first logic position (maximum output position) as shown in 200, 201 in FIG. 8.

Par conséquent, la fig. 7 montre les positions des écrans 18 et 19 lorsque aucun objet ne gêne la distribution de l'énergie rayonnante sur la zone de localisation. Les parties 113 et 111 d'écran de la fig. 7 sont simplement des prolongements du même écran 19 relativement grand, tandis que la représentation 112 du signal correspond à l'affichage de la valeur logique 1 (position maximale de sortie) de l'écran 18 qui est plus petit, autour de l'ensemble 48 à analyseur et détecteur. La position le long de l'axe X ou Y de coordonnée, lorsqu'un objet est en alignement, déterminée par modification de la lumière arrivant à la photodiode 60, est indiquée respectivement par la variable X (115) et par la variable Y (114). Therefore, fig. 7 shows the positions of the screens 18 and 19 when no object interferes with the distribution of the radiant energy over the location area. The screen parts 113 and 111 of FIG. 7 are simply extensions of the same relatively large screen 19, while the representation 112 of the signal corresponds to the display of the logic value 1 (maximum exit position) of the screen 18 which is smaller, around the assembly 48 with analyzer and detector. The position along the X or Y coordinate axis, when an object is in alignment, determined by modification of the light arriving at the photodiode 60, is indicated respectively by the variable X (115) and by the variable Y ( 114).

La fig. 8 représente une forme d'onde typique du signal de sortie de l'appareil lorsqu'un objet est placé dans la fenêtre 21 de la zone de localisation, par exemple l'objet 52 montré sur la fig. 1. Des signaux de sortie 119 à 121, de niveau logique un, correspondent au blocage de la lumière par les écrans 18 et 19, comme décrit précédemment. D'autres signaux de sortie 200 et 201, de niveau logique 1, sont représentés comme étant situés respectivement dans les zones d'analyse X et Y 115 et 116. Ces signaux de sortie correspondent au blocage de la lumière par un objet se trouvant dans la fenêtre 21 de la zone de localisation. Fig. 8 represents a waveform typical of the output signal of the device when an object is placed in the window 21 of the location area, for example the object 52 shown in FIG. 1. Output signals 119 to 121, of logic level one, correspond to the blocking of light by the screens 18 and 19, as described above. Other output signals 200 and 201, of logic level 1, are represented as being located respectively in the analysis zones X and Y 115 and 116. These output signals correspond to the blocking of light by an object located in window 21 of the location area.

En raison de la relation entre l'angle de rotation et l'analyseur et la position dans la plage le long des axes de coordonnées X et Y, il est possible de déduire de la position et de la largeur de ces signaux de sortie 200 et 201 de niveau logique 1, la position et la dimension de l'objet interfèrent 52 dans la fenêtre 21 de localisation. En particulier, le décalage entre le flanc montant du signal de sortie 200 et le zéro ou point de commencement de l'analyse X 115, décalage qui est la distance désignée en XI sur la fig. 8, correspond à la position du bord de l'objet interfèrent 52 le plus proche du point zéro sur l'axe X de la fenêtre 21 de la zone de localisation. Par conséquent, en connaissant la relation fonctionnelle entre l'angle d'analyse, en degrés, représenté par ce décalage XI, et le déplacement linéaire correspondant le long de l'axe X de la fenêtre 21 de la zone de localisation, on peut déterminer la position réelle de l'objet 52. De façon similaire, la position de l'objet 52 le long de l'axe Y peut être déduite du décalage Y1 du flanc montant du signal 201 par rapport au zéro ou à la position nulle d'analyse Y 114. Due to the relationship between the angle of rotation and the analyzer and the position in the range along the X and Y coordinate axes, it is possible to deduce from the position and width of these output signals 200 and 201 of logic level 1, the position and the dimension of the object interfere 52 in the location window 21. In particular, the offset between the rising edge of the output signal 200 and the zero or starting point of the analysis X 115, offset which is the distance designated in XI in FIG. 8, corresponds to the position of the edge of the interfering object 52 closest to the zero point on the X axis of the window 21 of the location area. Consequently, by knowing the functional relationship between the analysis angle, in degrees, represented by this offset XI, and the corresponding linear displacement along the axis X of the window 21 of the location zone, it is possible to determine the actual position of the object 52. Similarly, the position of the object 52 along the Y axis can be deduced from the offset Y1 of the rising edge of the signal 201 relative to the zero or the zero position of analysis Y 114.

Une information supplémentaire peut être obtenue de la forme d'onde du signal de sortie montrée sur la fig. 8, concernant la dimension de l'objet interfèrent 52 par rapport aux axes X et Y. En particulier, la largeur du signal 200, indiquée en delta X sur la fig. 8, correspond à la largeur de l'objet 52 par rapport à l'axe X. De façon similaire, la largeur du signal 201, indiquée en delta Y, correspond à la dimension de l'objet 52 par rapport à l'axe Y. Par conséquent, en connaissant la relation entre le déplacement angulaire représenté par delta X et delta Y et le déplacement linéaire correspondant le long des axes X et Y, on peut déterminer la dimension de l'objet 52. Additional information can be obtained from the waveform of the output signal shown in fig. 8, concerning the dimension of the interfering object 52 with respect to the X and Y axes. In particular, the width of the signal 200, indicated in delta X in FIG. 8, corresponds to the width of the object 52 relative to the X axis. Similarly, the width of the signal 201, indicated in delta Y, corresponds to the dimension of the object 52 relative to the Y axis Consequently, by knowing the relation between the angular displacement represented by delta X and delta Y and the corresponding linear displacement along the axes X and Y, one can determine the dimension of the object 52.

La fig. 8 montre en outre une partie décalée 210 située entre le flanc descendant du signal de sortie 119 et le point de commencement représenté de l'analyse X 115. De façon similaire, une zone décalée 211 est représentée entre le point extrême de l'analyse X 115 et le flanc montant du signal 120, une zone décalée 212 étant située entre le flanc descendant du signal 120 et le point de commencement de l'analyse Y 114. Enfin, une zone décalée 213 est représentée entre le point de fin de l'analyse Y 114 et le flanc montant du signal 121. Fig. 8 also shows an offset part 210 situated between the falling edge of the output signal 119 and the represented start point of the analysis X 115. Similarly, an offset zone 211 is represented between the end point of the analysis X 115 and the rising edge of signal 120, an offset area 212 being located between the falling edge of signal 120 and the start point of the analysis Y 114. Finally, an offset area 213 is shown between the end point of the analysis Y 114 and the rising edge of signal 121.

Ces zones décalées 210 à 213 correspondent à des signaux lumineux ininterrompus qui sont transmis extérieurement à la fenêtre 21 de la zone de localisation, par exemple le long d'une partie immédiatement extérieure à sa périphérie, de la source de lumière 28 vers l'analyseur-détecteur 48. L'existence de ces signaux lumineux résulte d'un signal de sortie de niveau logique zéro, de durée fixe, précédant immédiatement et suivant immédiatement les analyses X et Y. Ces signaux peuvent donc être utilisés pour étalonner le circuit de détection et/ou d'interprétation, par exemple pour définir l'existence et la dimension exacte des analyses X et Y 115, 116. Il convient de noter que, bien que ces signaux ne pouvant être interrompus soient prévus pour les points de commencement et de fin des deux analyses X et Y dans la forme de réalisation dont le signal de sortie est montré sur la fig. 8, d'autres formes de réalisation permettent d'utiliser un nombre inférieur à la totalité de ces signaux possibles d'étalonnage, comme souhaité. These offset zones 210 to 213 correspond to uninterrupted light signals which are transmitted externally to the window 21 of the localization zone, for example along a part immediately external to its periphery, from the light source 28 towards the analyzer -detector 48. The existence of these light signals results from an output signal of logic zero level, of fixed duration, immediately preceding and immediately following the X and Y analyzes. These signals can therefore be used to calibrate the detection circuit and / or interpretation, for example to define the existence and the exact dimension of the X and Y analyzes 115, 116. It should be noted that, although these signals which cannot be interrupted are provided for the starting and ending points. end of the two analyzes X and Y in the embodiment whose output signal is shown in fig. 8, other embodiments allow a number less than all of these possible calibration signals to be used, as desired.

La fig. 9 représente les niveaux de tension relatifs existants dans un signal typique de sortie avant la mise en marche de la partie du circuit constituant le rêtablisseur de courant continu. En particulier, le niveau logique un de sortie 141 est représenté comme étant inférieur à la tension V d'alimentation (131) et supérieur à la moitié, 1/2 V, de la tension d'alimentation (132). Le niveau logique zéro 140 est représenté comme étant supérieur à 0V, mais inférieur à la moitié 1/2 V de la tension d'alimentation (132). De cette manière, le signal peut être considéré comme «chevauchant» la demi-tension d'alimentation. Fig. 9 represents the relative voltage levels existing in a typical output signal before the start-up of the part of the circuit constituting the direct current restorer. In particular, the logic level one of output 141 is represented as being lower than the supply voltage V (131) and greater than half, 1/2 V, of the supply voltage (132). The zero logic level 140 is shown to be greater than 0V, but less than half 1/2 V of the supply voltage (132). In this way, the signal can be considered as "overlapping" the supply half-voltage.

Après que le circuit rêtablisseur de courant continu a été mis en action, le niveau logique zéro 145 du signal résultant est proche de la tension de référence zéro, comme indiqué sur la fig. 10. De plus, le niveau logique un résultant 135 est sensiblement égal à la moitié de la tension d'alimentation, 1/2 V (132). After the DC restoring circuit has been activated, the zero logic level 145 of the resulting signal is close to the zero reference voltage, as shown in fig. 10. In addition, the resulting logic level 135 is substantially equal to half of the supply voltage, 1/2 V (132).

Ce signal résultant peut donc être traité par la bascule de Schmitt du circuit, comme décrit précédemment. La fig. 10 représente les niveaux relatifs de tension C et D par rapport aux points de coupure d'un étage typique à bascule de Schmitt. Ainsi qu'on peut le voir, cette forme d'onde résultante peut être traitée par de tels dispositifs à bascule de Schmitt afin d'indiquer avec précision les points de transition concernant l'information de position souhaitée. This resulting signal can therefore be processed by the circuit's Schmitt flip-flop, as described above. Fig. 10 shows the relative voltage levels C and D with respect to the cut-off points of a typical Schmitt rocker stage. As can be seen, this resulting waveform can be processed by such Schmitt toggle devices in order to accurately indicate the transition points regarding the desired position information.

La fig. 11 montre un miroir 187 à échelons en gradins à 29 facettes, de conception spéciale, dans lequel les crêtes des miroirs ont une dimension constante d'un miroir à l'autre, à savoir, dans ce cas, 5,08 mm. Fig. 11 shows a mirror 187 with stepped steps with 29 facets, of special design, in which the crests of the mirrors have a constant dimension from one mirror to another, namely, in this case, 5.08 mm.

Dans la forme de réalisation de la fig. 11, on relève les relations angulaires suivantes: In the embodiment of FIG. 11, the following angular relationships are noted:

s s

10 10

15 15

20 20

25 25

30 30

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

65 65

9 9

656 731 656,731

Tous les anges bêta sont égaux à 90 All beta angels are 90

alpha degrés minutes alpha degrés minutes alpha degrés minutes alpha degrees minutes alpha degrees minutes alpha degrees minutes

1. 1.

27 27

15 15

11. 11.

34 34

10 10

21. 21.

41 41

10 10

2. 2.

28 28

00 00

12. 12.

34 34

55 55

22. 22.

41 41

50 50

3. 3.

28 28

40 40

13. 13.

35 35

35 35

23. 23.

42 42

30 30

4. 4.

29 29

20 20

14. 14.

36 36

20 20

24. 24.

43 43

15 15

5. 5.

30 30

00 00

15. 15.

37 37

00 00

25. 25.

43 43

55 55

6. 6.

30 30

45 45

16. 16.

37 37

40 40

26. 26.

44 44

35 35

7. 7.

31 31

25 25

17. 17.

38 38

20 20

27. 27.

45 45

20 20

8. 8.

32 32

05 05

18. 18.

39 39

05 05

28. 28.

46 46

00 00

9. 9.

32 32

50 50

19. 19.

39 39

45 45

29. 29.

46 46

40 40

10. 10.

33 33

30 30

20. 20.

40 40

25 25

La figure 12 représente un miroir ! 51 à échelons en gradins à 18 facettes dont les crêtes sont espacées de 9,52 mm. Sur la figure 12, les angles sont les suivants : Figure 12 shows a mirror! 51 with steps in steps with 18 facets whose crests are spaced 9.52 mm apart. In Figure 12, the angles are as follows:

Tous les angles bêta sont égaux à 90 All beta angles are 90

alpha degrés minutes alpha degrés minutes alpha degrés minutes alpha degrees minutes alpha degrees minutes alpha degrees minutes

1. 1.

16 16

56 56

7. 7.

32 32

44 44

13. 13.

40 40

34 34

2. 2.

20 20

56 56

8. 8.

34 34

20 20

14. 14.

41 41

34 34

3. 3.

24 24

05 05

9. 9.

35 35

47 47

15. 15.

42 42

30 30

4. 4.

26 26

42 42

10. 10.

37 37

08 08

16. 16.

43 43

23 23

5. 5.

38 38

58 58

11. 11.

38 38

22 22

17. 17.

44 44

12 12

6. 6.

30 30

57 57

12. 12.

39 39

30 30

18. 18.

45 45

00 00

Il convient de noter que les facettes telles que celles indiquées en 191 sur la fig. 11 ou en 155 et 156 sur la fig. 12 peuvent être sensiblement planes ou incurvées, comme représenté en traits mixtes, afin de focaliser la lumière qu'elles réfléchissent. De plus, le nombre de surfaces utilisées dans une application particulière peut être optimisé en fonction des possibilités de production, des coûts, des pertes aux bords, de la résolution et de la profondeur des échelons. Cependant, la conception particulière de la fig. 11 rend possible un affichage de sortie linéaire en raison de la possibilité, pour l'ensemble à détecteur et analyseur, de «revoir» ou focaliser sur des distances équivalentes respectives dans la fenêtre de la zone de localisation, en fonction des angles d'analyse radiale, sensiblement équivalents, respectifs. La forme particulière de réalisation de ce miroir à échelons en gradins rend également possible le réglage de l'intensité, de sorte que cette intensité est sensiblement équivalente sur toute l'étendue de la fenêtre 21, quelle que soit la position de coordonnées revue. Dans le cas de miroirs moins profonds que celui montré sur la fig. 11, par exemple comme montré sur la fig. 12, une fonction trigonométrique ou autre doit être utilisée avec le dispositif d'affichage, car la position d'un objet devient alors une fonction non linéaire des angles radiaux d'analyse sous lesquels l'objet est détecté. It should be noted that facets such as those indicated in 191 in fig. 11 or in 155 and 156 in fig. 12 may be substantially flat or curved, as shown in phantom, in order to focus the light they reflect. In addition, the number of surfaces used in a particular application can be optimized according to production possibilities, costs, edge losses, resolution and depth of the rungs. However, the particular design of FIG. 11 makes it possible to display a linear output due to the possibility, for the detector and analyzer assembly, of "reviewing" or focusing on respective equivalent distances in the window of the location zone, as a function of the analysis angles radial, substantially equivalent, respective. The particular embodiment of this mirror with stepped steps also makes it possible to adjust the intensity, so that this intensity is substantially equivalent over the entire extent of window 21, whatever the position of the coordinates reviewed. In the case of mirrors that are less deep than that shown in fig. 11, for example as shown in FIG. 12, a trigonometric or other function must be used with the display device, because the position of an object then becomes a non-linear function of the radial angles of analysis under which the object is detected.

En ce qui concerne la résolution, il est nécessaire d'établir un pas d'espacement entre les facettes d'un miroir particulier, inférieur au plus petit objet que l'on souhaite définir. En variante, les facettes du miroir peuvent être inclinées pour former un parallélogramme afin d'éliminer les ombres. En particulier, comme montré sur les fig. 21A à 21C, des zones d'ombres mineures 253 peuvent apparaître entre les zones réflectrices 254. Ces zones d'ombres peuvent résulter de l'obscurcissement mutuel des facettes individuelles du miroir ou d'effets de bords de la configuration en miroir de Fresnel. Aucune énergie rayonnante n'est émise ou reçue dans ces zones d'ombres. Bien que les zones d'ombres 253 soient de peu de conséquence vis-à-vis des objets ayant des dimensions notablement supérieures à la largeur desdites zones d'ombres 253, il est possible que de petits objets tombent en totalité dans une telle zone d'ombre et ne soient donc pas détectés. Par exemple, si l'objet 52 pénètre dans la zone rêflec-trice 254a du miroir à échelons en gradins normal représenté en élévation sur la fig. 21 A, il en résulte un blocage de la lumière correspondant à une zone ombrée 263, et cela est détecté. Cependant, si With regard to resolution, it is necessary to establish a spacing step between the facets of a particular mirror, less than the smallest object that one wishes to define. Alternatively, the facets of the mirror can be tilted to form a parallelogram to eliminate the shadows. In particular, as shown in figs. 21A to 21C, minor shadow areas 253 may appear between the reflective areas 254. These shadow areas may result from the mutual obscuration of the individual facets of the mirror or from edge effects of the Fresnel mirror configuration. No radiant energy is emitted or received in these gray areas. Although the shaded areas 253 are of little consequence vis-à-vis objects having dimensions significantly greater than the width of said shaded areas 253, it is possible that small objects fall entirely in such an area d shadow and are therefore not detected. For example, if the object 52 enters the reflective zone 254a of the mirror with steps in normal steps shown in elevation in FIG. 21 A, this results in blockage of light corresponding to a shaded area 263, and this is detected. However, if

30 l'objet pénètre dans l'une des zones d'ombres 253, il ne résulte aucun blocage de la lumière, comme indiqué en 264, et l'objet n'est pas détecté. 30 the object enters one of the shaded areas 253, no blockage of light results, as indicated at 264, and the object is not detected.

Pour éviter le risque d'une absence de détection d'objets qui sont perpendiculaires à la zone 21 de localisation, les miroirs individuels 35 peuvent être inclinés afin que les surfaces des facettes forment des parallélogrammes comme représenté en élévation sur la fig. 21B. En choisissant un angle d'inclinaison approprié, il est possible d'établir une configuration telle que des objets même étroits produisent un blocage au moins partiel d'une ou plusieurs aires réflectrices 253b, 40 comme indiqué par la zone ombrée 265, même si d'autres parties de l'objet tombent dans les zones d'ombres 254b, par exemple une zone 266. Cependant, une inclinaison excessive peut avoir pour résultat une diminution de la précision et de la résolution, car tous les objets insérés peuvent alors intercepter deux zones adjacentes. Cela est il-45 lustré sur la fig. 21C où un objet 52 est détecté dans deux zones adjacentes par suite de la présence d'aires 267, une zone 268 n'étant pas en alignement. Enfin, bien que dans la forme préférée de réalisation l'inclinaison des facettes des miroirs des détecteurs soit conçue de façon à être l'image réfléchie équivalente de l'inclinaison des facettes 50 des distributeurs afin que des faisceaux lumineux de section en parallélogramme soient distribués et reçus, d'autres configurations sont possibles. Par exemple, il est possible de donner une inclinaison relative opposée aux facettes du collecteur afin d'assurer un mélange supplémentaire. To avoid the risk of an absence of detection of objects which are perpendicular to the location zone 21, the individual mirrors 35 can be tilted so that the surfaces of the facets form parallelograms as shown in elevation in FIG. 21B. By choosing an appropriate angle of inclination, it is possible to establish a configuration such that even narrow objects produce at least partial blockage of one or more reflecting areas 253b, 40 as indicated by the shaded area 265, even if d other parts of the object fall into the shaded areas 254b, for example an area 266. However, excessive tilting can result in decreased accuracy and resolution, since all inserted objects can then intercept two adjacent areas. This is glossy in FIG. 21C where an object 52 is detected in two adjacent zones as a result of the presence of areas 267, a zone 268 not being in alignment. Finally, although in the preferred embodiment the inclination of the facets of the mirrors of the detectors is designed so as to be the equivalent reflected image of the inclination of the facets 50 of the distributors so that light beams of parallelogram section are distributed and received, other configurations are possible. For example, it is possible to give a relative inclination opposite to the facets of the collector in order to ensure additional mixing.

55 Dans une autre forme de réalisation de l'invention, un élément optique 57 est orienté fixement vers l'écran 29 et l'écran 18 est éliminé. Le masque 61 n'est pas nécessaire. Le détecteur 60 est un détecteur d'images linéaires CCD110 de la firme Fairchild Semiconductor, ou un composant équivalent, et il forme, en combinaison 60 avec un circuit approprié et l'élément 57, à la fois un dispositif de visée sélective et un dispositif de détection. In another embodiment of the invention, an optical element 57 is fixedly oriented towards the screen 29 and the screen 18 is eliminated. Mask 61 is not necessary. Detector 60 is a CCD110 linear image detector from Fairchild Semiconductor, or an equivalent component, and it forms, in combination 60 with an appropriate circuit and element 57, both a selective aiming device and a device detection.

Dans une autre forme de réalisation de l'invention, le dispositif de visée sélective de certaines parties de l'énergie rayonnante transmise est disposé en d'autres points le long du trajet de transmission 65 de l'énergie rayonnante. Par exemple, au lieu d'utiliser un ensemble «analyseur-détecteur» rotatif, comme décrit précédemment, on peut utiliser un détecteur fixe avec un analyseur-émetteur-projecteur. Comme montré sur la fig. 2, dans la forme de réalisation à analyseur In another embodiment of the invention, the device for selective targeting of certain parts of the transmitted radiant energy is arranged at other points along the transmission path 65 of the radiant energy. For example, instead of using a rotary “analyzer-detector” assembly, as described above, a fixed detector can be used with an analyzer-emitter-projector. As shown in fig. 2, in the analyzer embodiment

656731 656731

10 10

et émetteur, la cellule photosensible 60 utilisée précédemment devient une source de lumière 60, les éléments 61, 62 et 53 à 57 ayant la même structure que celle décrite précédemment. and emitter, the photosensitive cell 60 used previously becomes a light source 60, the elements 61, 62 and 53 to 57 having the same structure as that described above.

L'analyseur-émetteur 48 peut remplacer l'ensemble (48) à analy-seur-détecteur entre les rangées 41 et 42 afin de transmettre l'énergie rayonnante à travers la «fenêtre» 21, dans une direction opposée à celle indiquée par les flèches sur la fig. 1. Les transmissions et ou modifications de l'énergie ainsi transmise sont captées par un ensemble fixe 28 à cellule photo-électrique situé à l'intérieur des écrans 27 et 29. Dans cette forme de réalisation, les ensembles collecteurs deviennent des ensembles distributeurs, et vice versa. The analyzer-transmitter 48 can replace the assembly (48) with analyzer-detector between rows 41 and 42 in order to transmit the radiant energy through the “window” 21, in a direction opposite to that indicated by the arrows in fig. 1. The transmissions and or modifications of the energy thus transmitted are captured by a fixed assembly 28 with a photocell situated inside the screens 27 and 29. In this embodiment, the manifold assemblies become distributor assemblies, and vice versa.

En variante, un obturateur électrochimique, électromécanique, mécanique ou électronique, par exemple des éléments d'affichage à cristaux liquides ou des fentes déplacées par un haut-parleur, une bobine ou des transducteurs piézo-électriques, peuvent être interposés en des points appropriés le long du trajet de transmission de l'énergie rayonnante afin de permettre une visée sélective des émissions d'énergie rayonnante transmises. La fig. 22 illustre une telle variante utilisant un dispositif d'analyse électronique coopérant avec le détecteur. Des filtres 270 à bandes à cristaux liquides sont placés sur le trajet des faisceaux d'énergie rayonnante. Comme montré sur la fig. 24, les filtres à bandes comprennent plusieurs éléments parallèles adjacents 271 à cristaux liquides, du type à transmission. Ces bandes individuelles sont orientées de manière à s'étendre en alignement optique entre le détecteur d'énergie rayonnante et les collecteurs 42, 41 afin que chaque facette de miroir individuelle des collecteurs 42, 41 soit en alignement sur une ou plusieurs des bandes 271 du filtre. Alternatively, an electrochemical, electromechanical, mechanical or electronic shutter, for example liquid crystal display elements or slots displaced by a loudspeaker, a coil or piezoelectric transducers, can be interposed at suitable points on the along the radiant energy transmission path to allow selective targeting of the transmitted radiant energy emissions. Fig. 22 illustrates such a variant using an electronic analysis device cooperating with the detector. Liquid crystal band filters 270 are placed in the path of the beams of radiant energy. As shown in fig. 24, the band filters comprise several adjacent parallel liquid crystal elements 271, of the transmission type. These individual bands are oriented so as to extend in optical alignment between the radiant energy detector and the collectors 42, 41 so that each individual mirror facet of the collectors 42, 41 is in alignment with one or more of the bands 271 of the filtered.

En fonctionnement, un seul élément, par exemple l'élément 272, est rendu transparent à l'énergie rayonnante, tandis que d'autres éléments 271 sont rendus opaques à cette énergie. Ainsi, l'énergie rayonnante transmise est absorbée par le filtre 270 à bandes, sauf la partie de l'énergie qui correspond à un faisceau 273 situé dans un emplacement unique. En rendant ainsi successivement et séquentiellement transparents les éléments individuels 271, on obtient une analyse électronique de l'énergie rayonnante reçue. In operation, a single element, for example the element 272, is made transparent to the radiant energy, while other elements 271 are made opaque to this energy. Thus, the transmitted radiant energy is absorbed by the band filter 270, except the part of the energy which corresponds to a beam 273 located in a single location. By successively and sequentially making the individual elements 271 transparent, an electronic analysis of the received radiant energy is obtained.

Dans la forme préférée de réalisation illustrée sur la fig. 22, des filtres à bandes 270 sont placés à proximité du détecteur, de façon à être proches du point de convergence des faisceaux lumineux. De cette manière, les dimensions linéaires du filtre à bandes 270 peuvent être maintenues à un minimum, ce qui réduit les coûts de fabrication. De plus, comme illustré sur les fig. 22, dans la forme préférée de réalisation, le filtre 270 à bandes à cristaux liquides porte un revêtement métallique afin de pouvoir être inséré dans une douille correspondante 273. Un dispositif électronique 274 de commande est monté à proximité de la douille 273 et connecté à un circuit imprimé 276 appliqué sur le substrat 275 de montage, ce qui a pour résultat une réalisation peu coûteuse d'un seul bloc. Les filtres 270 à bandes à cristaux liquides peuvent être des types multiplexes ou à commande directe. In the preferred embodiment illustrated in FIG. 22, band filters 270 are placed near the detector, so as to be close to the point of convergence of the light beams. In this way, the linear dimensions of the band filter 270 can be kept to a minimum, which reduces manufacturing costs. In addition, as illustrated in figs. 22, in the preferred embodiment, the liquid crystal band filter 270 carries a metallic coating so that it can be inserted into a corresponding socket 273. An electronic control device 274 is mounted near the socket 273 and connected to a printed circuit 276 applied to the mounting substrate 275, which results in an inexpensive production in one piece. The liquid crystal band filters 270 can be multiplex or direct control types.

Le dispositif électronique de commande 274 de la forme préférée de réalisation provoque une analyse d'élément par élément, d'abord du filtre 270 à bandes à cristaux liquides placé dans le champ d'énergie rayonnante d'axe x, puis du filtre correspondant 270 placé dans le champ d'axe y. Cette opération peut être répétée en continu, permettant à la lumière d'une seule position relative d'axe x ou d'axe y d'atteindre le détecteur à un instant donné. De cette manière, il suffit d'utiliser un seul élément de détection de l'énergie rayonnante. En variante, les filtres à bandes 270 peuvent être analysés simultanément, des détecteurs individuels étant utilisés avec chacun d'eux pour déterminer simultanément les positions dans les coordonnées x et y. Des cadences d'analyse égales au double de la fréquence sont ainsi possibles. The electronic control device 274 of the preferred embodiment causes an element-by-element analysis, first of the liquid crystal band filter 270 placed in the x-axis radiating energy field, then of the corresponding filter 270 placed in the y-axis field. This can be repeated continuously, allowing light from a single x-axis or y-axis relative position to reach the detector at a given time. In this way, it suffices to use a single radiant energy detection element. Alternatively, the band filters 270 can be analyzed simultaneously, individual detectors being used with each of them to simultaneously determine the positions in the x and y coordinates. Analysis rates equal to twice the frequency are thus possible.

La fig. 23 représente une forme préférée de réalisation pour une configuration à détecteur unique à utiliser avec, par exemple, l'analyseur électronique montré sur la fig. 22. Un élément optique 56 intercepte l'énergie rayonnante qui passe à travers les éléments transparents des filtres à bandes 270 et transmet cette énergie par réflexion et réfraction à un détecteur 277. L'élément optique 56 est de préférence réalisé en matière plastique, par exemple une matière plastique acrylique ayant un indice de réfraction d'environ 1,5. D'autres matières plastiques ou du verre peuvent être utilisés. L'élément optique 56 comprend une sphère 281 dans laquelle un cône 280 de 45 est réalisé par fraisage. La surface conique résultante du cône 280 présente avantageusement un poli optique. Fig. 23 shows a preferred embodiment for a single detector configuration for use with, for example, the electronic analyzer shown in FIG. 22. An optical element 56 intercepts the radiant energy which passes through the transparent elements of the band filters 270 and transmits this energy by reflection and refraction to a detector 277. The optical element 56 is preferably made of plastic, by example an acrylic plastic having a refractive index of about 1.5. Other plastics or glass can be used. The optical element 56 comprises a sphere 281 in which a cone 280 of 45 is produced by milling. The conical surface resulting from the cone 280 advantageously has an optical polish.

La lumière transmise par les filtres à bandes 270 arrive à l'élément 56 et est réfractée par l'élément sphêrique 281, atteignant la surface du cône fraisé 280. En raison des différences entre les indices de réfraction de la matière de la sphère 281 et de l'air ambiant, une réfraction totale se produit à la surface du cône 280, dirigeant ainsi la lumière à peu près axialement à travers la sphère 281. Cette lumière est en outre réfractée par la sphère 281 et est focalisée par cette dernière sur l'élément de détection 277. En raison de la symétrie radiale de l'élément optique 56, la lumière provenant de toute direction radiale est réfractée de la même façon, réfléchie axialement et détectée par l'élément 277. En variante, d'autres procédés connus dans la technique peuvent être utilisés pour collecter et détecter l'énergie rayonnante transmise par les filtres à bandes 270. The light transmitted by the band filters 270 arrives at the element 56 and is refracted by the spherical element 281, reaching the surface of the countersunk cone 280. Due to the differences between the refractive indices of the material of the sphere 281 and ambient air, a total refraction occurs on the surface of the cone 280, thus directing the light approximately axially through the sphere 281. This light is further refracted by the sphere 281 and is focused by the latter on the sensing element 277. Due to the radial symmetry of the optical element 56, light from any radial direction is similarly refracted, reflected axially and detected by the element 277. Alternatively, other methods known in the art can be used to collect and detect the radiant energy transmitted by the band filters 270.

La fig. 13 représente une autre forme de réalisation de l'appareil selon l'invention dans lequel plusieurs diodes électroluminescentes sont prévues afin d'assumer à la fois la fonction d'éléments d'émission d'énergie rayonnante et d'éléments de distribution. En particulier, un grand nombre de diodes électroluminescentes sont disposées le long de chacun de deux des axes de la fenêtre 186 de zone de localisation de manière que l'énergie rayonnante qu'elles émettent soit transmise en faisceaux sensiblement parallèles traversant la fenêtre 186 de localisation. Ces diodes électroluminescentes sont indiquées sur la fig. 13 par les références numériques 163, 164, 165, 166, 167 et 168, par exemple. Les faisceaux ainsi produits peuvent être canalisés par l'utilisation d'un cadre à claire-voie 181 présentant plusieurs ouvertures 180. Des rangées 161 et 162 de collecteurs intégrés sont destinées à réfléchir de façon équivalente la lumière transmise (ou les absences de cette lumière) vers un dispositif de détection 182 qui comprend des photodétecteurs 183 et 184 montés dos à dos. En variante, on peut utiliser la configuration de détecteurs représentée sur la fig. 23. Des cadres à claire-voie 181, qui peuvent être des macro-ou micro-persiennes et qui entourent complètement la zone 186 de localisation, sont destinés à limiter la transmission de la lumière sous forme de faisceaux parallèles. Fig. 13 shows another embodiment of the apparatus according to the invention in which several light-emitting diodes are provided in order to assume both the function of radiating energy emission elements and distribution elements. In particular, a large number of light-emitting diodes are arranged along each of two of the axes of the location area window 186 so that the radiant energy that they emit is transmitted in substantially parallel beams passing through the location window 186 . These light-emitting diodes are indicated in fig. 13 by the reference numerals 163, 164, 165, 166, 167 and 168, for example. The beams thus produced can be channeled by the use of a skeleton frame 181 having several openings 180. Rows 161 and 162 of integrated collectors are intended to reflect in an equivalent manner the transmitted light (or the absence of this light ) to a detection device 182 which includes photodetectors 183 and 184 mounted back to back. As a variant, it is possible to use the configuration of detectors shown in FIG. 23. Skeleton frames 181, which can be macro or micro-shutters and which completely surround the location area 186, are intended to limit the transmission of light in the form of parallel beams.

Pour viser sélectivement ou analyser des parties de l'énergie rayonnante et établir un cadre de référence par rapport auquel l'un des faisceaux des diodes électroluminescentes est arrêté dans le cas où un objet apparaît dans la fenêtre 186, les diodes électroluminescentes sont elles-mêmes alimentées par des impulsions, en ordre successif, à une cadence souhaitée, afin de produire un signal d'étalonnage dans le temps analogue à celui de la forme de réalisation de la fig. 1. Grâce à cette technique ainsi que par l'utilisation, en variante, d'un analyseur-émetteur ou d'analyseurs à masque à filtres à bandes, un ou deux dispositifs photodétecteurs, seulement, sont nécessaires pour «interpréter» les caractéristiques de transmission et d'altération résultant de la position d'un objet dans la zone 186 de localisation. To selectively target or analyze parts of the radiant energy and establish a frame of reference with respect to which one of the beams of light emitting diodes is stopped in the event that an object appears in window 186, the light emitting diodes are themselves supplied by pulses, in successive order, at a desired rate, in order to produce a calibration signal in time similar to that of the embodiment of FIG. 1. Thanks to this technique as well as by the use, as a variant, of an analyzer-transmitter or of mask filter mask analyzers, only one or two photodetector devices are necessary to “interpret” the characteristics of transmission and alteration resulting from the position of an object in the localization area 186.

La fig. 14 représente l'utilisation de l'appareil 20 de localisation optique de position avec un moniteur 201 de télévision pour former un dispositif d'entrée d'information interactive. En particulier, l'appareil 20 est monté directement sur la surface avant du moniteur 201 de manière que le boîtier toroïdal 20a entoure l'écran 209 de télévision. La sortie 204 de l'appareil est connectée, dans une forme de réalisation, au moyen d'un conducteur 207 directement à l'entrée 205 d'un système 202 à microprocesseur. En variante, une minuterie d'intervalles programmable peut être insérée entre des points A et B. indiqués sur la fig. 14, de manière que la sortie 204 du dispositif soit reliée à la minuterie programmable 203 et que la sortie de cette minuterie 203 soit elle-même reliée à l'entrée 205 du microprocesseur. Enfin, la boucle interactive est complétée par l'application au moniteur 201 de télévision d'un signal de sortie approprié 206 produit par le microprocesseur 202. Fig. 14 shows the use of the apparatus 20 for optical position localization with a television monitor 201 to form an interactive information input device. In particular, the apparatus 20 is mounted directly on the front surface of the monitor 201 so that the toroidal housing 20a surrounds the television screen 209. The output 204 of the device is connected, in one embodiment, by means of a conductor 207 directly to the input 205 of a microprocessor system 202. Alternatively, a programmable interval timer can be inserted between points A and B. indicated in fig. 14, so that the output 204 of the device is connected to the programmable timer 203 and that the output of this timer 203 is itself connected to the input 205 of the microprocessor. Finally, the interactive loop is completed by the application to the television monitor 201 of an appropriate output signal 206 produced by the microprocessor 202.

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35 35

40 40

45 45

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Lors de l'utilisation, le microprocesseur 202 présente, par exemple, un choix de sélections au moniteur 201. Ces sélections apparaissent sous forme de régions identifiées 208, 211 sur l'écran 209 de télévision. L'utilisateur peut alors choisir parmi ces options et indiquer son choix à l'aide d'un doigt 210. En variante, un stylet convenable peut être utilisé. During use, the microprocessor 202 presents, for example, a choice of selections to the monitor 201. These selections appear in the form of regions identified 208, 211 on the television screen 209. The user can then choose from these options and indicate his choice using a finger 210. Alternatively, a suitable stylus can be used.

Lorsque le doigt 210 de l'utilisateur touche l'écran 209 de télévision, il pénètre également dans la zone 21 de localisation de l'appareil 20 de localisation de position. Des données correspondant à la position de cet objet intervenant 210 sont transmises à un circuit approprié d'analyse. Dans une forme de réalisation, le signal de sortie est transmis directement au microprocesseur 202. Dans une autre forme de réalisation, une minuterie d'intervalles programmables 203 est intercalée. La minuterie 203 d'intervalles produit des signaux de sortie correspondant aux longueurs respectives des parties «travail» et «repos» du signal reçu. Comme décrit précédemment, ces périodes de temps «travail» et «repos» correspondent à la position et la dimension de l'objet intervenant 210. Bien que le microprocesseur 202 puisse effectuer lui-même les interprétations de synchronisation nécessaires, l'utilisation d'une minuterie d'intervalles programmables 203 peut être préférable pour réduire la charge de calcul du microprocesseur 202. When the user's finger 210 touches the television screen 209, it also enters the location area 21 of the position location device 20. Data corresponding to the position of this intervening object 210 are transmitted to an appropriate analysis circuit. In one embodiment, the output signal is transmitted directly to the microprocessor 202. In another embodiment, a programmable interval timer 203 is interposed. The interval timer 203 produces output signals corresponding to the respective lengths of the "work" and "rest" parts of the received signal. As described above, these periods of time “work” and “rest” correspond to the position and the size of the intervening object 210. Although the microprocessor 202 can itself perform the necessary synchronization interpretations, the use of a programmable interval timer 203 may be preferable to reduce the computational load of the microprocessor 202.

En mettant en corrélation les données reçues concernant la position de l'objet 210 et les sélections affichées 208, 211, le microprocesseur peut déterminer la sélection qui a été choisie et une réponse appropriée peut être déclenchée. Dans une forme préférée de réalisation, la sélection choisie peut être mise en évidence comme indiqué par un élément 211 de choix afin de fournir une réponse visuelle à l'opérateur, lui indiquant qu'une sélection a été ou sera d'ici peu reconnue par le microprocesseur 202. De cette manière, on obtient un dispositif de programmation ou d'introduction de données peu coûteux, tout en étant extrêmement souple et facilement utilisable, qui évite à l'utilisateur d'avoir à procéder à une entrée par clavier, cette opération pouvant être gênante, confuse ou intimidante. By correlating the received data regarding the position of the object 210 with the displayed selections 208, 211, the microprocessor can determine which selection has been chosen and an appropriate response can be triggered. In a preferred embodiment, the selected selection can be highlighted as indicated by a choice element 211 in order to provide a visual response to the operator, indicating to him that a selection has been or will soon be recognized by the microprocessor 202. In this way, an inexpensive programming or data entry device is obtained, while being extremely flexible and easily usable, which saves the user from having to enter by keyboard, this operation can be embarrassing, confusing or intimidating.

Dans certaines conditions, il peut être souhaitable de pouvoir disposer d'un visuel correspondant à la position d'un objet intervenant autre que celle décrite précédemment. Dans une forme de réalisation montrée sur la fig. 15, une interface 220 produit un signal de sortie sur un moniteur 201 de télévision, ce signal correspondant à la localisation d'un objet intervenant 210. Par exemple, la partie 212 de l'image de télévision correspondant à la position de tout objet intervenant 210 peut être mise en évidence. De cette manière, on obtient une représentation graphique directe à la fois de la dimension et de la position de tous objets intervenants. Under certain conditions, it may be desirable to be able to have a visual corresponding to the position of an intervening object other than that described above. In an embodiment shown in FIG. 15, an interface 220 produces an output signal on a television monitor 201, this signal corresponding to the location of a intervening object 210. For example, the part 212 of the television image corresponding to the position of any intervening object 210 can be highlighted. In this way, we obtain a direct graphic representation of both the size and the position of all intervening objects.

La fig. 16 représente d'autres moyens destinés à afficher visuellement l'information de sortie du dispositif de localisation optique 20 de position. En particulier, les signaux de sortie du dispositif, tels que ceux montrés sur la fig. 5, peuvent être appliqués à l'entrée d'un oscilloscope 222 au moyen de lignes d'entrée 225. Pour obtenir un affichage stable et constamment mis à jour, il est nécessaire de déclencher de façon répétitive l'oscilloscope 222 au même point lors de l'affichage de chacune des formes d'ondes successives de sortie. Cela peut être réalisé à l'aide d'un circuit extracteur de signaux de synchronisation 221 dont la sortie est reliée au moyen de lignes 224 de synchronisation à l'entrée du signal de synchronisation de l'oscilloscope 222. Une représentation stable 223 de la forme d'onde du signal de sortie est ainsi affichée sur la face du tube à rayons cathodiques de l'oscilloscope, représentation à partir de laquelle les données souhaitées peuvent être mesurées. Fig. 16 shows other means for visually displaying the output information from the optical position location device 20. In particular, the output signals of the device, such as those shown in FIG. 5, can be applied to the input of an oscilloscope 222 by means of input lines 225. To obtain a stable and constantly updated display, it is necessary to repeatedly trigger the oscilloscope 222 at the same point during the display of each of the successive output waveforms. This can be achieved using a synchronization signal extractor circuit 221, the output of which is connected by means of synchronization lines 224 to the input of the oscilloscope synchronization signal 222. A stable representation 223 of the The waveform of the output signal is thus displayed on the face of the cathode ray tube of the oscilloscope, a representation from which the desired data can be measured.

Une forme préférée de réalisation du circuit extracteur de signaux de synchronisation 221 de la fig. 16 est montrée sur la fig. 17. Le circuit comprend un intégrateur négatif comportant un amplificateur 230, une résistance 233 de réaction en parallèle avec un condensateur 232 de réaction, et une résistance d'entrée 231. L'intégrateur négatif est connecté à un circuit d'écrêtage et de détection comprenant un transistor 234, un condensateur 236 de mémorisation et une résistance de fuite 237. Le signal de sortie est produit aux bornes d'une résistance collectrice 235. A preferred embodiment of the synchronization signal extractor circuit 221 of FIG. 16 is shown in fig. 17. The circuit includes a negative integrator comprising an amplifier 230, a reaction resistor 233 in parallel with a reaction capacitor 232, and an input resistance 231. The negative integrator is connected to a clipping and detection circuit comprising a transistor 234, a storage capacitor 236 and a leakage resistance 237. The output signal is produced across a collecting resistor 235.

En fonctionnement, la sortie de l'amplificateur 230 est initialement à un niveau positif haut. Lors de l'application d'un signal d'entrée positif, l'intégrateur négatif effectue une intégration moyenne de temps négative du signal d'entrée, ce qui a pour résultat 5 une diminution de la tension de sortie de l'amplificateur 230. Les valeurs de la résistance d'entrée 231, de la résistance 233 de réaction et du condensateur 232 de réaction, ainsi que le gain de l'amplificateur 230, sont choisis de manière que le temps de saturation de l'intégrateur négatif résultant soit quelque peu supérieur à la durée du io plus long signal d'entrée de niveau haut prévu. Comme montré sur la fig. 8, ces signaux d'entrée de niveau haut apparaissent lorsque la lumière est arrêtée par l'élément détecteur, par exemple l'écran 18 de la fig. 1. Dans la forme préférée de réalisation, le signal d'entrée de niveau haut ayant la plus longue durée correspond au blocage de la 15 lumière par l'un des écrans d'arrêt de la lumière, par exemple l'écran 18 de la fig. 1. In operation, the output of amplifier 230 is initially at a high positive level. Upon application of a positive input signal, the negative integrator performs an average negative time integration of the input signal, which results in a decrease in the output voltage of amplifier 230. The values of the input resistance 231, the reaction resistance 233 and the reaction capacitor 232, as well as the gain of the amplifier 230, are chosen so that the saturation time of the resulting negative integrator is some little longer than the duration of the longest expected high level input signal. As shown in fig. 8, these high level input signals appear when the light is stopped by the detector element, for example the screen 18 of FIG. 1. In the preferred embodiment, the longest high level input signal corresponds to the blocking of the light by one of the light shutdown screens, for example the screen 18 of the fig. 1.

Un condensateur 236 d'emmagasinage de charge de pointe est chargé positivement par une résistance de fuite 237. La constante de temps du circuit résultant est choisie de façon à être sensiblement su-20 périeure à la durée d'une rotation complète de l'analyseur optique. Dans la forme préférée de réalisation, cette constante de temps peut être égale à dix foix la durée d'une rotation unique. De cette manière, ta résistance de fuite 237 ne provoque pas une variation notable de la tension du condensateur 236 d'emmagasinage pendant 25 un cycle unique de fonctionnement du circuit. A peak charge storage capacitor 236 is positively charged by a leakage resistance 237. The time constant of the resulting circuit is chosen so as to be substantially greater than the duration of a full rotation of the analyzer optical. In the preferred embodiment, this time constant can be equal to ten times the duration of a single rotation. In this way, the leakage resistance 237 does not cause a noticeable change in the voltage of the storage capacitor 236 during a single cycle of circuit operation.

Outre qu'il sert de circuit de maintien de crête avec le condensateur 236 et la résistance 237, un transistor 234 assume une fonction de détecteur. En particulier, le circuit extracteur du signal de synchronisation est conçu pour reconnaître la plus longue durée 30 d'entrée de niveau haut corresondant, comme indiqué, à l'un des écrans d'arrêt de la lumière. Ce signal d'entrée de la plus longue durée porte à son niveau le plus bas le signal de sortie de l'amplificateur 230 de l'intégrateur négatif. A ce moment, le transistor 234 devient brièvement conducteur, rétablissant le niveau de crête du 35 condensateur 236. De plus, le courant de collecteur résultant, Besides serving as a peak hold circuit with the capacitor 236 and the resistor 237, a transistor 234 assumes a detector function. In particular, the synchronization signal extractor circuit is designed to recognize the longest high level input time corresponding, as indicated, to one of the light shutdown screens. This longest lasting input signal brings the output signal of the amplifier 230 of the negative integrator to its lowest level. At this time, transistor 234 briefly becomes conductive, restoring the peak level of capacitor 236. In addition, the resulting collector current,

passant à travers la résistance 235 de collecteur, a pour effet de faire apparaître un signal de tension de sortie pouvant être utilisé pour déclencher l'oscilloscope 222. De cette manière, on établit un point de référence identique dans chacune des formes d'ondes successives. passing through the collector resistor 235, has the effect of producing an output voltage signal which can be used to trigger the oscilloscope 222. In this way, an identical reference point is established in each of the successive waveforms .

En plus de déterminer la position et la dimension d'un objet par rapport aux axes de coordonnées du dispositif, une forme de réalisation de l'invention est capable de donner une approximation de la profondeur de pénétration d'un objet opaque ou, en variante, de la hauteur d'objets dont la longueur est inférieure à la profondeur du 45 champ de mesure lui-même. Ces déterminations peuvent être extrapolées de données concernant l'intensité des signaux reçus. Comme montré sur la fig. 18', les rayons lumineux individuels, qui comprennent les rayons de détermination de position indiqués précédemment, peuvent avoir une «épaisseur» ou profondeur fixe et notable 50 perpendiculairement à un plan décrit par les axes de mesure eux-mêmes. Dans la forme préférée de réalisation, cette valeur peut être de l'ordre de 7,6 à 12,7 mm, bien qu'il apparaisse que d'autres profondeurs sont possibles. La lumière qui est répartie, par exemple, par les distributeurs 40 et 32 de la fig. 1, peut avantageusement avoir 55 sensiblement la même intensité sur toute la profondeur des faisceaux résultants. De cette manière, dans le cas d'objets opaques plus larges que le faisceau lumineux particulier, l'intensité de la lumière non arrêtée, reçue par le détecteur, est en relation inverse avec la profondeur moyenne de pénétration de l'objet. Par exemple, un objet 52b, 60 introduit approximativement à mi-distance dans la région 21 de localisation, intercepte environ la moitié des rayons lumineux incidents 242 et il permet donc à la moitié restante des rayons lumineux 243 d'atteindre le détecteur. Comme montré sur la fig. 19, les signaux de sortie résultants 200b, 201b, correspondant à la partie 65 non interceptée 243 de la lumière incidente 242, possèdent un niveau correspondant réduit par rapport aux signaux de sortie 200a, 201a qui résulteraient d'un arrêt complet de la lumière, par exemple par l'objet 52d. In addition to determining the position and the dimension of an object relative to the coordinate axes of the device, an embodiment of the invention is capable of giving an approximation of the penetration depth of an opaque object or, as a variant , the height of objects whose length is less than the depth of the measurement field itself. These determinations can be extrapolated from data concerning the strength of the signals received. As shown in fig. 18 ', the individual light rays, which include the position determination rays indicated above, can have a fixed and significant “thickness” or depth 50 perpendicular to a plane described by the measurement axes themselves. In the preferred embodiment, this value can be of the order of 7.6 to 12.7 mm, although it appears that other depths are possible. The light which is distributed, for example, by the distributors 40 and 32 of FIG. 1, can advantageously have 55 substantially the same intensity over the entire depth of the resulting beams. In this way, in the case of opaque objects wider than the particular light beam, the intensity of the non-stopped light received by the detector is in inverse relation to the average depth of penetration of the object. For example, an object 52b, 60 introduced approximately halfway into the localization region 21, intercepts about half of the incident light rays 242 and therefore allows the remaining half of the light rays 243 to reach the detector. As shown in fig. 19, the resulting output signals 200b, 201b, corresponding to the non-intercepted part 65 243 of the incident light 242, have a corresponding reduced level compared to the output signals 200a, 201a which would result from a complete shutdown of the light, for example by object 52d.

656 731 656,731

12 12

Pour utiliser une telle information de profondeur de pénétration, il est nécessaire de retenir le niveau analogique en courant continu des signaux 200 et 201. Dans le circuit représenté sur la fig. 6, ces niveaux intermédiaires sont éliminés par la bascule de Schmitt décrite précédemment. Par conséquent, dans la forme préférée de réalisation à utiliser avec une indication de profondeur de pénétration, la bascule de Schmitt est remplacée par le circuit représenté sur la fig. 20. En particulier, les inverseurs 99 et 100 sont configurés en étages amplificateurs linéaires au moyen de résistances d'entrée 98, 251 et de résistance de réaction 250, 252, respectivement. La résistance de sortie 102 est conservée, bien que la résistance 94 de dérivation soit supprimée. Le circuit linéaire résultant est monté entre les nœuds 260 et 261 de la fig. 6 à la place de la bascule de Schmitt. To use such penetration depth information, it is necessary to retain the analog DC level of signals 200 and 201. In the circuit shown in fig. 6, these intermediate levels are eliminated by the Schmitt rocker described above. Consequently, in the preferred embodiment to be used with an indication of penetration depth, the Schmitt rocker is replaced by the circuit shown in FIG. 20. In particular, the inverters 99 and 100 are configured in linear amplifier stages by means of input resistors 98, 251 and reaction resistance 250, 252, respectively. The output resistor 102 is retained, although the bypass resistor 94 is suppressed. The resulting linear circuit is mounted between nodes 260 and 261 in fig. 6 in place of the Schmitt seesaw.

Enfin, il peut être souhaitable d'utiliser des techniques connues s de l'homme de l'art pour la commande automatique de gain et la compensation de l'information linéaire de sortie, afin d'effectuer des corrections tenant compte des variations de l'énergie rayonnante émise par l'élément 28. Les faisceaux d'étalonnage indiqués précédemment, passant à l'extérieur de la région 21 de localisation corres-îo pondant aux régions décalées 210-213 de la fig. 8, peuvent être avantageusement utilisés à cet effet. Finally, it may be desirable to use techniques known to those skilled in the art for automatic gain control and compensation of the linear output information, in order to make corrections taking account of variations in the l radiant energy emitted by the element 28. The calibration beams indicated above, passing outside the location region 21 corresponding to the offset regions 210-213 of FIG. 8, can advantageously be used for this purpose.

8 feuilles dessins 8 sheets of drawings

Claims (2)

656731 2 REVENDICATIONS656731 2 CLAIMS 1. Appareil de localisation optique de position destiné à localiser la position d'un ou plusieurs objets (52) le long d'un ou plusieurs axes de coordonnées d'une zone définie de localisation, ainsi qu'à déterminer d'autres paramètres mesurables du ou des objets tels que leurs dimensions par rapport à un ou plusieurs axes de coordonnées, l'appareil comprenant des moyens (28) émettant de l'énergie rayonnante, des moyens (48) de détection de l'énergie rayonnante, des moyens destinés à distribuer l'énergie rayonnante émise par les moyens d'émission sur une zone de localisation, à partir d'une position située le long d'une première partie de ladite zone, des moyens collecteurs (41, 42) placés le long d'une seconde partie de la zone de localisation, sensiblement opposée à la première partie, et coopérant avec les moyens de distribution de façon à recevoir l'énergie rayonnante qu'ils distribuent et à la rediriger vers les moyens de détection, et des moyens destinés à viser sélectivement certaines parties de ladite énergie rayonnante distribuée et reçue afin de décrire les propriétés de l'énergie rayonnante qui ont été modifiées par suite de la présence de l'objet dans la zone de localisation, lesdites propriétés correspondant à la position de l'objet dans cette zone de localisation ainsi qu'à d'autres paramètres dudit objet, les moyens destinés à viser sélectivement certaines parties de l'énergie rayonnante distribuée et reçue comprenant un analyseur électronique (48) interposé sur le trajet d'émission de l'énergie rayonnante et pouvant exposer les moyens de détection d'énergie rayonnante à l'énergie rayonnante transmise à travers des parties choisies individuelles de la zone de localisation, l'appareil étant caractérisé en ce que l'analyseur électronique comprend un filtre à bandes (23) à cristaux liquides, du type à transmission, comprenant plusieurs éléments filtrants parallèles adjacents (270) qui peuvent être rendus individuellement sensiblement opaques ou sensiblement transparents par des moyens électroniques associés de commande. 1. Optical position location apparatus for locating the position of one or more objects (52) along one or more coordinate axes of a defined location area, as well as determining other measurable parameters of the object or objects such as their dimensions with respect to one or more coordinate axes, the apparatus comprising means (28) emitting radiant energy, means (48) for detecting radiant energy, means intended distributing the radiant energy emitted by the emission means over a location area, from a position located along a first part of said area, collecting means (41, 42) placed along a second part of the location zone, substantially opposite to the first part, and cooperating with the distribution means so as to receive the radiant energy which they distribute and to redirect it towards the detection means, and means intended for selectively target certa ines parts of said radiant energy distributed and received in order to describe the properties of radiant energy which have been modified as a result of the presence of the object in the localization area, said properties corresponding to the position of the object in this location area as well as other parameters of said object, the means intended to selectively target certain parts of the radiant energy distributed and received comprising an electronic analyzer (48) interposed on the emission path of the radiant energy and capable of exposing the radiant energy detection means to the radiant energy transmitted through individual selected parts of the location area, the apparatus being characterized in that the electronic analyzer comprises a band filter (23) with crystals liquids, of the transmission type, comprising several adjacent parallel filter elements (270) which can be made individually substantially opaque or sensiblemen t transparent by associated electronic control means. 2. Appareil selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un élément optique fixe (281) qui comprend une section transparente, sensiblement hémisphérique, et qui présente une partie conique (280) retirée de son centre et dont l'axe correspond à l'axe de la section hémisphérique, la surface conique résultante de l'élément optique présentant un poli optique de manière que l'énergie rayonnante incidente, arrivant à cet élément optique de diverses positions radiales, et réfractée et redirigée par ledit élément optique, sorte de ce dernier sensiblement suivant ledit axe, les moyens (277) de détection d'énergie rayonnante étant disposés le long de l'axe de l'élément optique afin de recevoir l'énergie rayonnante redirigée. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that it further comprises a fixed optical element (281) which comprises a transparent section, substantially hemispherical, and which has a conical part (280) removed from its center and whose axis corresponds to the axis of the hemispherical section, the conical surface resulting from the optical element having an optical polish so that the incident radiant energy, arriving at this optical element from various radial positions, and refracted and redirected by said element optical, sort of the latter substantially along said axis, the means (277) for detecting radiant energy being arranged along the axis of the optical element in order to receive the redirected radiant energy.
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