EP0978084A1 - Dispositif optoelectronique d'acquisition d'images, notamment de codes a barres - Google Patents

Dispositif optoelectronique d'acquisition d'images, notamment de codes a barres

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Publication number
EP0978084A1
EP0978084A1 EP98921577A EP98921577A EP0978084A1 EP 0978084 A1 EP0978084 A1 EP 0978084A1 EP 98921577 A EP98921577 A EP 98921577A EP 98921577 A EP98921577 A EP 98921577A EP 0978084 A1 EP0978084 A1 EP 0978084A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
lighting
optical
optoelectronic device
diodes
optical axis
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP98921577A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Louis Massieu
Jean-Michel Puech
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intermec Scanner Technology Center SAS
Original Assignee
Intermec Scanner Technology Center SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intermec Scanner Technology Center SAS filed Critical Intermec Scanner Technology Center SAS
Publication of EP0978084A1 publication Critical patent/EP0978084A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K7/00—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns
    • G06K7/10—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation
    • G06K7/10544—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum
    • G06K7/10821—Methods or arrangements for sensing record carriers, e.g. for reading patterns by electromagnetic radiation, e.g. optical sensing; by corpuscular radiation by scanning of the records by radiation in the optical part of the electromagnetic spectrum further details of bar or optical code scanning devices
    • G06K7/10831—Arrangement of optical elements, e.g. lenses, mirrors, prisms

Definitions

  • the invention relates to an optoelectronic device for acquiring images, in particular of bar codes.
  • the arrangement of the light-emitting diodes of these devices is such that the beams of the different diodes overlap only very partially.
  • the brightness of the conventionally used diodes is very disparate, the brightness class of these diodes being able, in fact, to vary from 1 to 4. Owing to this disparity, during aging of the diodes, it is therefore observed local attenuations of the light intensity which are not distributed and correlated over the width of the reading field, which can lead to non-recognition of the bar codes resulting from the extraction of binary signals not emerging from the noise threshold of l processing electronics. Secondly, this arrangement of the diodes leads to a reduction in the performance of the device when any one of the said diodes burns out.
  • the optoelectronic device described in patent application FR-2 673 738 overcomes one of the drawbacks of the aforementioned devices, namely the drawback relating to parallax errors.
  • this device comprises light-emitting diodes disposed substantially in the optical plane, outside the optical reading field, and adapted to generate beams covering a strip of height between one and six millimeters on either side of the optical plane.
  • the diodes of which are arranged in the optical plane makes it possible to avoid parallax errors, and therefore allows remote reading of bar codes.
  • it has the other aforementioned drawbacks relating to the non-overlapping of the diode beams and to the lighting of areas outside the reading field.
  • Other optoelectronic devices as described in international patent application WO-14471 and patent EP-524349 also make it possible to overcome the drawback relating to parallax errors.
  • the lighting means are arranged downstream of the optical means and arranged so that the axis of the lighting beam is intersecting with respect to the optical axis,
  • - reflection means suitable for letting the image beam pass and for reflecting the lighting beam are arranged so as to intercept said lighting beam, - said reflection means being inclined, relative to the axis optical, at an angle suitable for the lighting beam to be focused on said optical axis,
  • the present invention aims to overcome all of the aforementioned drawbacks of current optoelectronic devices and has the main objective of providing an optoelectronic device combining the following advantages: large depth of field, uniform reduction of the light beam over the width of the useful field of reading, clear delimitation of the edges of the lit area, and low consumption of electrical energy.
  • the invention relates to an optoelectronic device for acquiring images of objects, in particular of bar codes, comprising a housing provided with a reading window and containing an electronic scanning sensor, lighting means , and optical means allowing the formation of images on the sensor and comprising a lens, the sensor and the optical means defining an optical axis with respect to which the reading window is centered, said sensors, reading window and optical means delimiting a useful reading optical field.
  • This optoelectronic device comprises the characteristics recalled above (by WO-14471 and EP-524349) and, in accordance with the invention, the following characteristics: - the lighting means comprise a lighting source suitable for illuminating the useful optical field over the entire depth of field. the angle ⁇ at which the light source, seen from the plan
  • object of the light source is such that ⁇ ⁇ Arc tg -
  • depth of field C is understood to define, in a conventional manner, the reading range delimited by the maximum and minimum working distances of the device, functions of the performance of the optical means and of the processing electronics),
  • the apex of the angle underlying the reading optical field is on the entrance pupil of the objective
  • the light source the main axis of which is co-axial with the optical axis, has an emission angle whose virtual image of the apex, seen from the object, substantially coincides with the entrance pupil of the objective.
  • the reflection means comprise a reflecting surface provided with a slit centered on the optical axis, and arranged so as to intercept the light beam, said reflecting surface being inclined, with respect to the optical axis, by an angle adapted so that the reflected light beam is focused on said optical axis.
  • the reflection means are provided with an opening taken by the optical path. It should however be noted that such lighting means produce a slightly vertically convergent beam.
  • the reflection means decompose the lighting beam into two secondary lighting beams which are not coplanar with the optical plane.
  • the slit is sufficiently narrow to introduce a very small parallax error such that the illuminated area corresponding to the depth of field is sufficient.
  • the reflecting surface has vertically in its middle portion the shape of an S provided with a substantially vertical wing in which the slot is formed.
  • this reflecting surface is preferably articulated on a fixed support by means of an axial hinge system, and adjustment means are arranged above said reflecting surface so as to come to bear on the latter and at allow to adjust its inclination and / or to rotate it.
  • adjustment means also advantageously consist in two screws arranged perpendicular to each of the longitudinal ends of the reflecting surface.
  • the reflecting surface has an upper stiffening rim.
  • the lighting means comprise at least two diodes arranged near one (or some) of (or) other (s) so as to obtain a substantially total overlap of the beams of each diode over the entire depth of field.
  • the point source is approached using at least two point sources, arranged so as to obtain a relatively uniform light beam, leading, as previously specified, to a uniform reduction in the illumination during aging of the diodes .
  • the device according to the invention makes it possible to overcome the disparities in brightness of the diodes due to the substantially total overlap of the diode beams.
  • the device can remain operational because the loss of intensity is reflected, not locally, but substantially uniformly over the entire lighting field.
  • the lighting means comprise diodes having a diffusion angle greater than the optical angle, and associated optical means arranged so as to intercept the lighting beam of said diodes, and adapted for converging said lighting beam in the direction of reduction of the emission angles, so as to reduce them to a value combined with that of the optical angle.
  • This preferred embodiment makes it possible to obtain an optoelectronic device combining the aforementioned advantages by means of light-emitting diodes of conventional type, therefore of a low cost price.
  • Such an optoelectronic device is particularly suitable for allowing the reading of images at distances of the order of 5 to 50 centimeters, and has an increased sensitivity due to the presence of the optical means associated with the focusing diodes. the maximum light energy on the reading optical field.
  • the optical means associated with the diodes comprise a convex focusing lens adapted to intercept the lighting beam of all the diodes.
  • this focusing lens preferably comprises a convex diopter of toroidal shape.
  • toroidal shape it is meant to define a diopter conventionally having a radius of curvature in a first plane parallel to the lighting beam, and a radius of curvature much less along a plane orthogonal to said foreground).
  • This toroidal shape of the diopter allows, in addition to focusing the light beam along a plane orthogonal to the bar codes, as mentioned above, to focus this beam in a direction parallel to the bar codes, and therefore to obtain a brush d '' thin lighting focused on the optical axis.
  • the focusing lens is a plano-convex lens, and comprises a planar diopter equipped with a recess adapted to accommodate the light-emitting diodes.
  • the recess of the planar diopter of this lens is preferably filled with a resin having the same refractive index as said lens.
  • This arrangement has the advantage of obtaining a general overall lighting angle, defined by the additional diopter, substantially equivalent to the lighting angles of the diodes.
  • the light beams delivered by the diode chips do not undergo any deviation upstream of the convex diopter of the lens.
  • FIG. 1 is a perspective view of a device optoelectronics according to the invention
  • FIG. 2 is a longitudinal section thereof through an axial plane A
  • FIG. 3 is a perspective view, in exploded mode, of the main elements enclosed in the housing of this optoelectronic device
  • - Figures 4a and 4b are views respectively in perspective and cross section through a plane B of the reflecting surface of the objective according to the invention
  • FIGS. 5 a and 5 b are diagrams representing in orthogonal planes the distances respectively between the object and the light source, and between the object and the diaphragm
  • FIG. 6 is a graph showing the lighting profile obtained respectively with 4 diodes and 3 diodes arranged in accordance with the invention.
  • the optoelectronic device shown in FIGS. 1 and 2 consists of a bar code reader in the form of a longitudinally bent box, composed of two shells 1, 2 able to be assembled by any means known per se, and a removable rear end piece 3 providing access to a housing 4 for a battery 5.
  • this box further comprises a skylight 6 closed by a transparent window 7.
  • This box also includes a longitudinal trigger 8 extending through an opening in the lower shell 2, and articulated towards the rear end of said shell.
  • an electronic card 9 to which are connected, firstly, a linear CCD sensor 10 and conventional electronic components for processing and decoding allowing the control of said sensor and the processing of signals from this last.
  • This electronic card 9 On this electronic card 9, is also connected a switch 11, arranged so as to be actuated by the trigger 8.
  • the optical means of this reader are arranged inside a housing 12, closed by a cover 13 secured to said housing by means of screws 14.
  • This housing 12 further comprises four latching tabs such as 15, 16 projecting from its front and rear front walls, arranged to snap into slots such as 17, 18 in the electronic card 9.
  • the housing 12 further comprises, on the underside, and juxtaposed to its rear front wall, a housing 19 for the CCD sensor 10, separated from the interior of said housing by a flat wall 20 pierced with a transverse slot 20a.
  • the optical means comprise, first of all, a so-called cylindrical lens 21, that is to say having a semi-cylindrical diopter, disposed transversely in a housing 22 of the housing 12 superimposed on the housing 19 of the CCD sensor 10
  • This lens 21 has a focal length of 6 mm and is located at a distance from the CCD reader 10 of the order of 2.5 mm.
  • Such a lens does not generate deflection of light rays in a plane parallel to the optical plane, and is convergent in a plane perpendicular to the optical plane.
  • the optical means further comprise a mirror 23 inclined by 45 ° relative to the lens 21, secured below the wall of the cover 13, itself inclined by 45 °.
  • optical means comprise a second lens 24, called acylindrical, having a section in the shape of a warhead.
  • This lens 24 is inserted in grooves arranged opposite in the housing 12 and the cover 13. It has a focal length of 20 mm and is arranged at a distance of 29 mm from the CCD sensor 10.
  • Such a lens does not cause deflection of light rays in a plane perpendicular to the optical plane, and is convergent in the optical plane.
  • the optical means finally comprise a diaphragm 25 provided with a circular entrance pupil with a diameter of 4.5 mm, arranged at a distance of 5 mm from the lens 24, and inserted in grooves arranged opposite in the housing 12 and the cover 13.
  • the reader lighting means are, for their part, directly downstream of the housing 12. They firstly comprise four contiguous light-emitting diodes, such as 26, having a diffusion angle of between 120 ° and 130 °. These four diodes 26 are connected to the electronic card 9 and aligned along an axis orthogonal to the optical axis.
  • These lighting means further comprise a convex lens 27 for focusing the lighting beam in planes respectively parallel and perpendicular to the optical axis.
  • This lens 27 comprises, firstly, a plane diopter provided with a recess 28 of a shape adapted to accommodate the diodes 26.
  • this recess 28 is filled with a resin having the same refractive index as the lens 27.
  • This lens 27 further comprises two pins, such as 29, projecting from its plane diopter allowing it to be plugged into the electronic card.
  • This lens 27 finally comprises a convex diopter of toroidal shape having two respective radii of curvature of 20 mm and 3.25 mm.
  • the lighting means comprise, finally, reflection means arranged so as to intercept the lighting beams of the diodes 26, and inclined at an angle of 45 °, adapted so that said lighting beams are focused on the optical axis.
  • reflection means consist of a mirror 30 having an upper stiffening edge 30a, and provided with a transverse slot.
  • This mirror 30 is, moreover, connected to a support plate 32 by a tongue 33 acting as an axis of articulation between said mirror and support plate.
  • This support plate is adapted to be housed in spaces formed between the front wall of the housing 12 and the latching tabs 16, so that the slit 31 of the mirror 30 is centered on the optical axis, position in which said slit is as close as possible to the diaphragm.
  • two screws such as 34, each arranged in a tapped bore formed in an arm such as 35 extending projecting from the front wall of the housing 12, are adapted to bear on the mirror 30, so as to allow to adjust the inclination of the latter and / or to rotate it relative to the support plate 32, in order to superimpose the lighting beam with the optical plane.
  • the presence of the stiffening edge 30a makes it possible to prevent the mirror 30 from veiling.
  • the mirror 30, the diodes 26 and the diaphragm 25 are arranged so that the virtual image of the light source, seen from the object, coincides with the entrance pupil of the diaphragm 25.
  • Such lighting means have several advantages: - firstly, the arrangement of the diodes 26 joined together makes it possible to obtain a lighting profile which, as shown in FIG. 5, decreases uniformly if one of the diodes burns out, or if the brightness of the light source decreases over time,
  • the optical zone is perfectly delimited, - finally, the depth of the reader field is increased, due to the virtual absence of parallax error.

Abstract

L'invention concerne un dispositif optoélectronique d'acquisition d'images, d'objets, notamment de codes à barres comportant des moyens d'éclairage (26) disposés en aval de moyens optiques (21, 24, 25), et agencés de façon que l'axe de faisceau d'éclairage soit sécant par rapport à l'axe optique. De plus, des moyens de réflexion (30), aptes à laisser passer le faisceau image et à réfléchir le faisceau d'éclairage, sont disposés de façon à intercepter ledit faisceau d'éclairage, et inclinés, par rapport à l'axe optique, d'un angle adapté pour que ledit faisceau d'éclairage soit axé sur ledit axe optique. Selon l'invention, les moyens d'éclairages (26) sont adaptés pour éclairer le champ optique utile sur l'intégralité de la profondeur du champ, et l'angle alpha dans lequel la source d'éclairage vue du plan objet est tel que alpha </= Arc tg L/5P avec L largeur du plan objet et P distance entre l'objet et la source d'éclairage.

Description

DISPOSITIF OPTOELECTRONIQUE D'ACQUISITION D'IMAGES, NOTAMMENT DE CODES A BARRES.
L'invention concerne un dispositif optoélectronique d'acquisition d'images, notamment de codes à barres.
Les dispositifs optoélectroniques actuels destinés à la lecture de codes à barres comprennent classiquement un boîtier renfermant un capteur à balayage électronique, des moyens optiques, permettant de former des images sur le capteur et définissant avec celui-ci un plan optique, et des diodes électroluminescentes destinées à éclairer les codes à barres et à permettre l'acquisition des images sur le capteur. Ces dispositifs comportent enfin une électronique de traitement permettant le pilotage du capteur et le traitement des signaux issus de ce dernier.
La plupart des dispositifs optoélectroniques actuels sont dotés de diodes électroluminescentes décalées par rapport au plan optique, de façon à ne pas interférer avec les faisceaux réfléchis par le code à barres. De tels dispositifs, notamment décrits dans les brevets US 5 397 885, US 4 408 120 et EP 101 939, présentent l'inconvénient de présenter des erreurs de parallaxe qui, dans la pratique, conduisent à des limitations de leur possibilité d'emploi, et notamment à une distance autorisée de lecture très faible.
De plus, la disposition des diodes électroluminescentes de ces dispositifs est telle que les faisceaux des différentes diodes ne se recouvrent que très partiellement.
Or, et en premier lieu, la brillance des diodes classiquement utilisées est très disparate, la classe de brillance de ces diodes pouvant, en effet, varier de 1 à 4. Du fait de cette disparité, lors du vieillissement des diodes, on constate donc des atténuations locales de l'intensité lumineuse non réparties et corrélées sur la largeur de champ de lecture, qui peuvent conduire à des non- reconnaissances des codes à barres résultant de l'extraction de signaux binaires n'émergeant pas du seuil de bruit de l'électronique de traitement. En second lieu, cette disposition des diodes conduit à réduire les performances du dispositif lorsque l'une quelconque desdites diodes grille.
Enfin, pour la plupart des dispositifs optoélectroniques actuels, la disposition des diodes conduit à éclairer des zones de part et d'autre des codes à barres qui se trouvent hors du champ utile de lecture. De ce fait, il s'ensuit un problème ergonomique résidant dans la difficulté de positionner de façon adéquate le dispositif en regard des codes à barres, notamment si ces derniers sont relativement longs. Il s'ensuit également un problème de perte d'énergie.
Le dispositif optoélectronique décrit dans la demande de brevet FR-2 673 738 permet de pallier l'un des inconvénients des dispositifs précités, à savoir l'inconvénient relatif aux erreurs de parallaxe. En effet, ce dispositif comporte des diodes électroluminescentes disposées sensiblement dans le plan optique, à l'extérieur du champ optique de lecture, et adaptées pour engendrer des faisceaux couvrant une bande de hauteur comprise entre un et six millimètres de part et d'autre du plan optique. Comme indiqué ci-dessus, un tel dispositif dont les diodes sont disposées dans le plan optique, permet d'éviter les erreurs de parallaxe, et par conséquent, autorise une lecture à distance des codes à barres. Par contre, il présente les autres inconvénients précités relatifs au non-recouvrement des faisceaux des diodes et à l'éclairage de zones hors du champ de lecture. D'autres dispositifs optoélectroniques tels que décrits dans la demande de brevet internationale WO-14471 et le brevet EP-524349 permettent également de pallier l'inconvénient relatif aux erreurs de parallaxe.
A cet effet, selon ces dispositifs :
- les moyens d'éclairage sont disposés en aval des moyens optiques et agencés de façon que l'axe du faisceau d'éclairage soit sécant par rapport à l'axe optique,
- des moyens de réflexion aptes à laisser passer le faisceau image et à réfléchir le faisceau d'éclairage sont disposés de façon à intercepter ledit faisceau d'éclairage, - lesdits moyens de réflexion étant inclinés, par rapport à l'axe optique, d'un angle adapté pour que le faisceau d'éclairage soit axé sur ledit axe optique,
- et lesdits moyens de réflexion, moyens d'éclairage et objectif étant disposés de façon que la distance entre l'objet et l'objectif soit sensiblement identique à la distance entre l'objet et les moyens d'éclairage.
Toutefois, comme les précédents, ils ne permettent pas de solutionner les inconvénients précités relatifs au non-recouvrement des faisceaux des diodes et à l'éclairage de zones hors du champ de lecture. De plus, ils sont l'objet d'un inconvénient supplémentaire résultant du fait que les moyens de réflexion consistent en des miroirs semi-réfléchissants. Or, de tels miroirs réfléchissants conduisent à récupérer au niveau de l'image au mieux 25% de l'énergie d'éclairage émise. De ce fait, ils nécessitent d'utiliser des sources d'éclairage de forte puissance peu compatibles avec des appareils autonomes.
La présente invention vise à pallier l'ensemble des inconvénients précités des dispositifs optoélectroniques actuels et a pour principal objectif de fournir un dispositif optoélectronique alliant les avantages suivants : profondeur de champ importante, réduction uniforme du faisceau d'éclairage sur la largeur du champ utile de lecture, délimitation nette des bords de la zone éclairée, et faible consommation d'énergie électrique. A cet effet, l'invention vise un dispositif optoélectronique d'acquisition d'images d'objets, notamment de codes à barres, comprenant un boîtier doté d'une fenêtre de lecture et renfermant un capteur à balayage électronique, des moyens d'éclairage, et des moyens optiques permettant la formation d'images sur le capteur et comportant un objectif, le capteur et les moyens optiques définissant un axe optique par rapport auquel est centrée la fenêtre de lecture, lesdits capteurs, fenêtre de lecture et moyens optiques délimitant un champ optique utile de lecture. Ce dispositif optoélectronique comprend les caractéristiques rappelées précédemment (par WO- 14471 et EP-524349) et, conformément à l'invention, les caractéristiques suivantes : - les moyens d'éclairage comportent une source d'éclairage adaptée pour éclairer le champ optique utile sur l'intégralité de la profondeur de champ. l'angle α sous lequel la source d'éclairage, vue du plan
objet de la source lumineuse est tel que α ≤ Arc tg —
- avec L = largeur du plan objet
P = distance entre l'objet et la source d'éclairage. Un tel dispositif optoélectronique est conçu pour obtenir :
- un faisceau d'éclairage adapté pour éclairer le champ optique de lecture sur la profondeur C de champ dudit dispositif, et s'approchant donc du faisceau d'éclairage émis par une source ponctuelle. (Il est à noter que par profondeur de champ C on entend définir, de façon classique, la plage de lecture délimitée par les distances maximale et minimale de travail du dispositif, fonctions des performances des moyens optiques et de l'électronique de traitement),
- une superposition des sommets de l'angle d'émission de la source d'éclairage et de l'angle optique de lecture.
En effet, du fait de la disposition de l'objectif et de la source d'éclairage :
- le sommet de l'angle sous-tendant le champ optique de lecture se trouve sur la pupille d'entrée de l'objectif, - la source d'éclairage, dont l'axe principal est co-axial avec l'axe optique, présente un angle d'émission dont l'image virtuelle du sommet, vue de l'objet, coïncide sensiblement avec la pupille d'entrée de l'objectif.
Or, ces deux caractéristiques de fonctionnement qui permettent d'obtenir une quasi-superposition des zones d'éclairage et zone optique, conduisent à l'obtention des résultats avantageux suivants :
- réduction uniforme de l'éclairement du champ optique si la brillance de la source d'éclairage diminue dans le temps, et par conséquent, absence d'atténuation locale de l'intensité lumineuse, et ce sur l'intégralité de la profondeur de champ. De ce fait, les performances du dispositif sont plus stables dans le temps, et par conséquent, la fiabilité de ce dernier est également plus stable dans le temps.
- délimitation précise de la zone optique du fait de la superposition des zones éclairée et de lecture, et par conséquent, netteté des bords de la zone éclairée, - profondeur de champ accrue, du fait de l'absence d'erreur de parallaxe, uniquement limitée par la sensibilité du capteur et la puissance d'éclairage, et non par les défauts de parallaxe.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de réflexion comprennent une surface réfléchissante dotée d'une fente axée sur l'axe optique, et disposée de façon à intercepter le faisceau d'éclairage, ladite surface réfléchissante étant inclinée, par rapport à l'axe optique, d'un angle adapté pour que le faisceau d'éclairage réfléchi soit axé sur ledit axe optique.
Un tel agencement permet de récupérer un maximum, de l'ordre de 80% de l'énergie d'éclairage émise. En effet, les moyens de réflexion sont munis d'une ouverture empruntée par le trajet optique. Il est toutefois à noter que de tels moyens d'éclairage produisent un faisceau légèrement convergent verticalement.
En effet, les moyens de réflexion décomposent le faisceau d'éclairage en deux faisceaux d'éclairage secondaires non coplanaires avec le plan optique. Mais la fente est suffisamment étroite pour introduire une très faible erreur de parallaxe telle que la zone éclairée et correspondante à la profondeur de champ soit suffisante.
En outre, afin de minimiser la perte d'énergie du faisceau d'éclairage, la surface réfléchissante présente verticalement dans sa portion médiane la forme d'un S doté d'une aile sensiblement verticale dans laquelle est ménagée la fente. Par ailleurs, cette surface réfléchissante est préférentiellement articulée sur un support fixe par l'intermédiaire d'un système de charnière axial, et des moyens de réglage sont disposés au-dessus de ladite surface réfléchissante de façon à venir en appui sur cette dernière et à permettre d'ajuster son inclinaison et/ou de la faire pivoter. Ces moyens de réglage consistent, en outre, avantageusement en deux vis disposées à l'aplomb de chacune des extrémités longitudinales de la surface réfléchissante.
De plus, afin d'éviter tout risque de voilement, la surface réfléchissante comporte un rebord supérieur de raidissement. Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'éclairage comprennent au moins deux diodes disposées à proximité de l'une (ou les unes) de (ou des) autre(s) de façon à obtenir un recouvrement sensiblement total des faisceaux d'éclairage de chaque diode sur l'intégralité de la profondeur de champ.
Selon cette caractéristique, la source ponctuelle est approchée en utilisant au moins deux sources ponctuelles, disposées de façon à obtenir un faisceau d'éclairage relativement uniforme, conduisant, tel que précédemment précisé, à une réduction uniforme de l'éclairement lors du vieillissement des diodes.
De plus, dans ce cas, le dispositif selon l'invention permet de s'affranchir des disparités de brillance des diodes du fait du recouvrement sensiblement total des faisceaux des diodes.
Enfin, selon cette caractéristique, même si une diode grille, le dispositif peut rester opérationnel car la perte d'intensité se répercute, non pas localement, mais sensiblement uniformément sur l'ensemble du champ d'éclairage.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens d'éclairage comprennent des diodes présentant un angle de diffusion supérieur à l'angle optique, et des moyens optiques associés disposés de façon à intercepter le faisceau d'éclairage desdites diodes, et adaptés pour faire converger ledit faisceau d'éclairage dans le sens de la réduction des angles d'émission, de façon à les réduire à une valeur conjuguée de celle de l'angle optique. Ce mode de réalisation préférentiel permet d'obtenir un dispositif optoélectronique alliant les avantages précités au moyen de diodes électroluminescentes de type classique, donc d'un faible prix de revient. Un tel dispositif optoélectronique est particulièrement adapté pour permettre la lecture d'images à des distances de l'ordre de 5 à 50 centimètres, et possède une sensibilité accrue du fait de la présence des moyens optiques associés aux diodes qui focalisent le maximum d'énergie lumineuse sur le champ optique de lecture.
Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens optiques associés aux diodes comprennent une lentille de focalisation convexe adaptée pour intercepter le faisceau d'éclairage de l'ensemble des diodes. De plus, cette lentille de focalisation comporte préférentiellement un dioptre convexe de forme toroïdale. (Par forme toroïdale, on entend définir un dioptre présentant classiquement un rayon de courbure dans un premier plan parallèle au faisceau d'éclairage, et un rayon de courbure très inférieur selon un plan orthogonal audit premier plan). Cette forme toroïdale du dioptre permet, outre la focalisation du faisceau lumineux selon un plan orthogonal aux codes à barres, tel que cité ci- dessus, de focaliser ce faisceau selon une direction parallèle aux codes à barres, et donc d'obtenir un pinceau d'éclairage de faible épaisseur axé sur l'axe optique.
Selon une autre caractéristique de l'invention, la lentille de focalisation est une lentille plan-convexe, et comporte un dioptre plan doté d'un évidement adapté pour loger les diodes électroluminescentes.
De plus, l'évidement du dioptre plan de cette lentille est préférentiellement rempli d'une résine présentant le même indice de réfraction que ladite lentille. Cette disposition a pour intérêt d'obtenir un angle global général d'éclairage, défini par le dioptre additionnel, sensiblement équivalent aux angles d'éclairage des diodes.
En effet, du fait de la présence de la résine, les faisceaux d'éclairage délivrés par les puces des diodes, ne subissent aucune déviation en amont du dioptre convexe de la lentille.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description détaillée qui suit en référence aux dessins annexés, qui en représentent à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation préférentiel. Sur ces dessins qui font partie intégrante de l'invention : - la figure 1 est une vue en perspective d'un dispositif optoélectronique conforme à l'invention,
- la figure 2 en est une coupe longitudinale par un plan axial A,
- la figure 3 est une vue en perspective, en mode éclaté, des principaux éléments enfermés dans le boîtier de ce dispositif optoélectronique, - les figures 4a et 4b sont des vues respectivement en perspective et coupe transversale par un plan B de la surface réfléchissante de l'objectif selon l'invention, les figures 5 a et 5b sont des schémas représentant dans des plans orthogonaux les distances respectivement entre l'objet et la source d'éclairage, et entre l'objet et le diaphragme,
- et la figure 6 est un graphique représentant le profil d'éclairage obtenu respectivement avec 4 diodes et 3 diodes disposées conformément à l'invention.
Le dispositif optoélectronique représenté aux figures 1 et 2 consiste en un lecteur de code à barres se présentant sous la forme d'un boîtier coudé longitudinalement, composé de deux coques 1, 2 aptes à être assemblées par tout moyen connu en soi, et d'un embout arrière démontable 3 permettant d'accéder à un logement 4 pour une batterie 5.
Au niveau de sa face frontale avant, ce boîtier comporte, en outre, une lucarne 6 obturée par une vitre transparente 7. Ce boîtier comporte également une gâchette longitudinale 8 s'étendant au travers d'une ouverture ménagée dans la coque inférieure 2, et articulée vers l'extrémité arrière de ladite coque.
A l'intérieur de ce boîtier se trouve logée une carte électronique 9 sur laquelle sont connectés, en premier lieu, un capteur linéaire CCD 10 et des composants électroniques classiques de traitement et de décodage permettant le pilotage dudit capteur et le traitement des signaux issus de ce dernier.
Sur cette carte électronique 9, est également connecté un interrupteur 11, disposé de façon à être actionné par la gâchette 8. Les moyens optiques de ce lecteur sont disposés à l'intérieur d'un boîtier 12, obturé par un couvercle 13 solidarisé audit boîtier au moyen de vis 14. Ce boîtier 12 comporte, en outre, quatre pattes d'encliquetage telles que 15, 16 en saillie par rapport à ses parois frontales avant et arrière, agencées de façon à venir s'encliqueter dans des encoches telles que 17, 18 ménagées dans la carte électronique 9.
Le boîtier 12 comporte, en outre, en sous face, et juxtaposé à sa paroi frontale arrière, un logement 19 pour le capteur CCD 10, séparé de l'intérieur dudit boîtier par une paroi plane 20 percée d'une fente transversale 20a.
Les moyens optiques comprennent, quant à eux, en premier lieu, une lentille 21 dite cylindrique, c'est-à-dire présentant un dioptre de forme hémicylindrique, disposée transversalement dans un logement 22 du boîtier 12 superposé au logement 19 du capteur CCD 10. Cette lentille 21 présente une focale de 6 mm et se trouve disposée à une distance du lecteur CCD 10 de l'ordre de 2,5 mm. Une telle lentille n'engendre pas de déviation des rayons lumineux dans un plan parallèle au plan optique, et est convergente dans un plan perpendiculaire au plan optique.
Les moyens optiques comprennent, en outre, un miroir 23 incliné de 45° par rapport à la lentille 21, solidarisé en sous face d'une paroi du couvercle 13, elle-même inclinée de 45°.
Ces moyens optiques comprennent une deuxième lentille 24, dite acylindrique, présentant une section en forme d'ogive. Cette lentille 24 est enfichée dans des rainures ménagées en regard dans le boîtier 12 et le couvercle 13. Elle présente une focale de 20 mm et est disposée à une distance de 29 mm du capteur CCD 10.
Une telle lentille n'engendre pas de déviation des rayons lumineux dans un plan perpendiculaire au plan optique, et est convergente dans le plan optique.
Les moyens optiques comprennent, enfin, un diaphragme 25 doté d'une pupille d'entrée circulaire d'un diamètre de 4,5 mm, disposé à une distance de 5 mm de la lentille 24, et enfiché dans des rainures ménagées en regard dans le boîtier 12 et le couvercle 13.
Les moyens d'éclairage du lecteur sont, quant à eux, disposés directement en aval du boîtier 12. Ils comprennent en premier lieu quatre diodes électroluminescentes accolées, telle que 26, présentant un angle de diffusion compris entre 120° et 130°. Ces quatre diodes 26 sont connectées sur la carte électronique 9 et alignées selon un axe orthogonal à l'axe optique.
Ces moyens d'éclairage comprennent, en outre, une lentille convexe 27 de focalisation du faisceau d'éclairage dans des plans respectivement parallèle et perpendiculaire à l'axe optique.
Cette lentille 27 comporte, en premier lieu, un dioptre plan doté d'un évidement 28 de forme adaptée pour loger les diodes 26. De plus, cet évidement 28 est rempli d'une résine présentant le même indice de réfraction que la lentille 27. Cette lentille 27 comporte, en outre, deux pions, tel que 29, en saillie par rapport à son dioptre plan permettant de l'enficher sur la carte électronique
9.
Cette lentille 27 comporte, enfin, un dioptre convexe de forme toroïdale présentant deux rayons de courbure respectifs de 20 mm et de 3,25 mm. Les moyens d'éclairage comportent, enfin, des moyens de réflexion disposés de façon à intercepter les faisceaux d'éclairage des diodes 26, et inclinés d'un angle de 45°, adaptés pour que lesdits faisceaux d'éclairage soient axés sur l'axe optique.
Ces moyens de réflexion sont constitués d'un miroir 30 présentant un rebord supérieur 30a de raidissement, et doté d'une fente transversale
31, permettant de laisser passer le faisceau image. Ce miroir 30 est, en outre, relié à une plaque support 32 par une languette 33 faisant office d'axe d'articulation entre lesdits miroir et plaque support.
Cette plaque support est adaptée pour venir se loger dans des espaces ménagés entre la paroi frontale du boîtier 12 et les pattes d'encliquetage 16, de façon que la fente 31 du miroir 30 soit axée sur l'axe optique, position dans laquelle ladite fente est la plus proche possible du diaphragme.
Par ailleurs, deux vis, telle que 34, disposées chacune dans un alésage taraudé ménagé dans un bras tel que 35 s'étendant en saillie par rapport à la paroi frontale du boîtier 12, sont adaptées pour venir en appui sur le miroir 30, de façon à permettre d'ajuster l'inclinaison de ce dernier et/ou de le faire pivoter relativement à la plaque support 32, afin de superposer le faisceau d'éclairage avec le plan optique. Il est à noter que, lors de ce réglage, la présence du rebord de raidissement 30a permet d'éviter au miroir 30 de se voiler. En dernier lieu, et tel que représenté schématiquement aux figures 5a et 5b, le miroir 30, les diodes 26 et le diaphragme 25 sont disposés de façon que l'image virtuelle de la source d'éclairage, vue de l'objet, coïncide avec la pupille d'entrée du diaphragme 25.
De tels moyens d'éclairage présentent plusieurs avantages : - en premier lieu, la disposition des diodes 26 accolées permet d'obtenir un profil d'éclairage qui, tel que représenté à la figure 5, décroît uniformément si l'une des diodes grille, ou si la brillance de la source lumineuse diminue dans le temps,
- de plus, la zone optique est parfaitement délimitée, - enfin, la profondeur du champ du lecteur est accrue, du fait de la quasi-absence d'erreur de parallaxe.

Claims

REVENDICATIONS
1/ - Dispositif optoélectronique d'acquisition d'images d'objets, notamment de codes à barres, comprenant un boîtier (1,2) doté d'une fenêtre de lecture (6) et renfermant un capteur à balayage électronique (10), des moyens d'éclairage (26), et des moyens optiques (21, 24, 25) permettant la formation d'images sur le capteur et comportant un objectif (25),
. le capteur (10) et les moyens optiques (21, 24, 25) définissant un plan optique par rapport auquel est centrée la fenêtre de lecture (6), . lesdits capteurs, fenêtre de lecture et moyens optiques délimitant un champ optique utile de lecture,
. les moyens d'éclairage (26) étant disposés en aval des moyens optiques (21, 24, 25) et agencés de façon que l'axe du faisceau d'éclairage soit sécant par rapport à l'axe optique, - des moyens de réflexion (30) aptes à laisser passer le faisceau image et à réfléchir le faisceau d'éclairage étant disposés de façon à intercepter ledit faisceau d'éclairage,
- lesdits moyens de réflexion (30) étant inclinés, par rapport à l'axe optique, d'un angle adapté pour que le faisceau d'éclairage soit axé sur ledit axe optique, lesdits moyens de réflexion (30), moyens d'éclairage (26) et objectif (25) étant disposés de façon que la distance entre l'objet et l'objectif (25) soit sensiblement identique à la distance entre l'objet et les moyens d'éclairage (26), ledit dispositif optoélectronique étant caractérisé en ce que : - les moyens d'éclairage (26) comportent une source d'éclairage adaptée pour éclairer le champ optique utile sur l'intégralité de la profondeur de champ, l'angle α sous lequel la source d'éclairage vue du plan objet
L est tel que α ≤ Arc tg — 6 5P avec L = largeur du plan objet P = distance entre l'objet et la source d'éclairage. 2/ - Dispositif optoélectronique selon la des revendication 1 , caractérisé en ce que les moyens de réflexion comprennent une surface réfléchissante (30) dotée d'une fente (31) axée sur l'axe optique, et disposée de façon à intercepter le faisceau d'éclairage, ladite surface réfléchissante étant inclinée, par rapport à l'axe optique, d'un angle adapté pour que le faisceau d'éclairage réfléchi soit axé sur ledit axe optique.
3/ - Dispositif optoélectronique selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface réfléchissante présente verticalement dans sa portion médiane la forme d'un S doté d'une aile sensiblement verticale dans laquelle est ménagée la fente (31).
4/ - Dispositif optoélectronique selon la revendication 3, caractérisé en ce que : - la surface réfléchissante (30) est articulée sur un support fixe
(32) par l'intermédiaire d'un système de charnière axial (33),
- des moyens de réglage (34) sont disposés au-dessus de la surface réfléchissante (30) de façon à venir en appui sur cette dernière et à permettre d'ajuster son inclinaison et/ou de la faire pivoter. 5/ - Dispositif optoélectronique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de réglage comprennent deux vis (34) disposées à l'aplomb de chacune des extrémités longitudinales de la surface réfléchissante (30).
6/ - Dispositif optoélectronique selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la surface réfléchissante (30) comporte un rebord supérieur(30a) de raidissement.
Il - Dispositif optoélectronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage comprennent au moins deux diodes (26) disposées à proximité l'une de l'autre ou les unes des autres, de façon à obtenir un recouvrement sensiblement total des faisceaux d'éclairage de chaque diode sur l'intégralité de la profondeur de champ. 8/ - Dispositif optoélectronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage comprennent des diodes (26) présentant un angle de diffusion supérieur à l'angle optique, et des moyens optiques associés (27) disposés de façon à intercepter le faisceau d'éclairage desdites diodes, et adaptés pour faire converger ledit faisceau d'éclairage dans le sens de la réduction des angles d'émission, de façon à les réduire à une valeur conjuguée de celle de l'angle optique.
9/ - Dispositif optoélectronique selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage comprennent quatre diodes électroluminescentes alignées (26) disposées à proximité les unes des autres.
10/ - Dispositif optoélectronique selon l'une des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce que chaque diode électroluminescente (26) présente un angle de diffusion compris entre 120° et 130°.
1 1/ - Dispositif optoélectronique selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce que les moyens optiques associés aux diodes (26) comprennent une lentille de focalisation convexe (27) adaptée pour intercepter le faisceau d'éclairage de l'ensemble des diodes.
12/ - Dispositif optoélectronique selon la revendication 1 1, caractérisé en ce que la lentille de focalisation (27) comporte un dioptre convexe de forme toroïdale.
13/ - Dispositif optoélectronique selon l'une des revendications 11 à 12, caractérisé en ce que la lentille de focalisation (27) est une lentille plan- convexe et comporte un dioptre plan doté d'un évidement (28) adapté pour loger les diodes électroluminescentes (26). 14/ - Dispositif optoélectronique selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'évidement (28) du dioptre plan de la lentille de focalisation (27) est rempli d'une résine présentant le même indice de réfraction que ladite lentille.
15/ - Dispositif optoélectronique selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'éclairage (26) sont disposés de façon que l'axe du faisceau d'éclairage soit peφendiculaire à l'axe optique.
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