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Mémoire descriptif déposé à l'appui d'une demande de
BREVET D'INVENTION au nom de :
Jean-Louis GENICOT pour : "Détection de l'intensité lumineuse et localisation de sources de lumière, notamment pour déficients visuels".
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La présente invention est relative à un système de détection électronique pour la détection de l'intensité lumineuse et la localisation de sources de lumière, particulièrement pour déficients visuels, et à un appareil électronique réalisant le système de détection.
Il existe en électronique des procédés permettant de transformer une variation de paramètres mesurables (tension, courant, résistance,...) en variation de fréquences d'un signal de sortie périodique.
L'application de ces procédés à la détection d'obstacles et à la détection de répartition lumineuse par détecteur photosensible présente des difficultés quant au choix du paramètre utilisé, au type de conversion utilisé et à la fiabilité du système, l'usage direct de certains composants ne permettant en général que des applications limitées, lorsqu'on veut garantir une certaine simplicité d'usage.
Le système suivant l'invention concerne un système de détection de sources lumineuses, système dans lequel ont été combinés des éléments optiques et électroniques classiques assemblés sous une forme originale. Ce système permet la détection, la localisation et l'évaluation de l'intensité de toute source lumineuse ou infrarouge en fournissant un signal sonore ou une vibration tactile, dont la fréquence est indicatrice de l'intensité lumineuse reçue, le terme source lumineuse ou infrarouge devant être pris ici dans son sens large, c'est-à-dire incluant également tout corps réflecteur ou diffuseur de
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lumière ou d'infrarouges.
Le système suivant l'invention est caractérisé en ce qu'il consiste à associer à un photodétecteur un haut-parleur servant de générateur sonore et de vibreur tactile.
Suivant l'invention le photodétecteur est relié à un circuit intégré, du type LI 3909, et choisi suivant les besoins comme détecteur de lumière ou d'infrarouges.
Suivant l'invention encore la plage de fréquence de fonctionnement est adaptée à la sensibilité auditive de l'utilisateur grâce à un circuit électronique comportant une capacité et une résistance.
L'invention concerne également l'appareil destiné à réaliser le système. Cet appareil comporte un boîtier du type lampe de poche, pourvu d'une ouverture avec système optique de concentration de lumière, lentille ou autre, ou système de collimation optique et renfermant un photodétecteur, situé dans le boîtier près de l'ouverture en direction de l'extérieur et relié à un circuit intégré du type LM 3909, associé à un haut-parleur.
L'invention est décrite maintenant plus en détail sur la base des dessins schématiques annexés, dans lesquels :
Figure 1 montre l'intérieur d'un appareil de détection suivant l'invention ;
Figure 2 montre le schéma du système électronique de l'appareil de la figure 1 ;
Figure 3 montre le montage d'un haut-parleur dans l'appareil, et
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Figure 4 montre un collimateur et des filtres CD appropriés montés sur l'appareil.
Le boîtier 1 de l'appareil contient sur une de ses faces une ouverture munie d'un système optique de concentration de lumière (tel que lentille) ou d'un système de collimation optique 2.
Un photodétecteur 3 est situé dans le boîtier 1
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près de l'ouverture et est dirigé vers l'extérieur. Il
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est choisi en fonction des besoins, c'est-à-dire comme a e détecteur de lumière ou d'infrarouges (photorésistance, photodiode, phototransistor,...) et est relié à un circuit intégré 4 du type LM 3909, associé à un haut-parleur 5. Ce dernier vibre à une fréquence qui est une fonction monotone de l'intensité de la radiation détectée.
Dans le circuit électrique deux organes importants du système sont constitués par une capacité 6 et une résistance 7 (figure 2). Ces composants permettent d'adapter la plage de fréquence de fonctionnement du système à la sensibilité auditive de l'utilisateur.
Ces composants 6 et 7 sont également choisis de façon à rendre audibles ou détectables tactilement les très basses fréquences (20 Hertz). Ceci est possible grâce à l'usage du circuit intégré 4 du type Ut 3909, l'oreille étant en effet plus sensible aux variations de fréquence dans le bas de gamme et il en est de même pour le sens du toucher.
Le montage du haut-parleur 5 rend ce dernier important. En effet, il est monté mécaniquement dans le boîtier, de façon à servir à la fois de générateur sonore et de vibreur tactile (figure 3). Le haut-parleur 5 est fixé au boîtier par son anneau circulaire extérieur. Le centre vibrant du haut-parleur est muni d'une pastille 8 de longueur suffisante, solidarisée mécaniquement à une membrane souple 9 fixée sur le fond du boîtier, la liaison pouvant se faire directement au boîtier si celui-ci présente une souplesse suffisante pour répondre aux vibrations mécaniques.
Le système de détection ou procédé de conversion simultanée des variations d'intensité lumineuse en ondes sonores et en vibrations tactiles suivant l'invention présente dans sa fonction d'aide électronique pour déficients visuels les avantages suivants : - Il permet la conversion sonore de l'intensité lumineuse ;
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- Il permet la conversion tactile de l'intensité lumineuse, libérant ainsi l'usage de l'ouïe à d'autres fins ; - Il peut être avantageusement utilisé par des personnes privées également d'un sens auditif suffisant.
Le système présente encore d'autres avantages : - Grande miniaturisation, l'appareil peut être tenu dans une main comme une lampe de poche ; - légèreté ; - facilité d'utilisation : arrêt automatique lorsqu'il est placé dans une obscurité suffisante (par exemple en poche) ; - très longue autonomie de fonctionnement : plusieurs mois sur une pile de 1,5 volts du type AA (désignée par 10 dans les figures 1 et 2), ce qui rend inutile l'usage de batteries rechargeables et de chargeur ; - grande simplicité électronique, rendant superflu l'usage d'un circuit imprimé et rendant le système très économique.
Un appareil détecteur réalisé suivant l'invention trouve de nombreuses applications au service des déficients visuels. On peut citer : - localisation des sources lumineuses servant de repères lors des déplacements ; - détection du fonctionnement d'un système d'éclairage et du mode de fonctionnement des appareils électriques comportant des voyantslumineux ; - Détection des signaux lumineux pour piétons aux passages cloutés ou analogues ;
Associé à l'un ou l'autre organe l'appareil trouve encore d'autres applications : - muni d'un collimateur 11 sur l'objectif (figure 4) et associé à un éclairage normal il permet l'examen des figures générales d'un document normalement destiné aux voyants en traduisant les variations de réflexion lumineuse en variations de tonalité ;
par balayage du document à l'aide de l'appareil les formes géométriques
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peuvent être détectées et la lecture de certains caractères de journaux est possible ; - muni de filtres appropriés 12 il permet la reconnaissance des couleurs ; - associé à une lampe de poche ou à une source de lumière infrarouge, il permet la localisation des obstacles par détection de la lumière réfléchie ; - par l'usage d'un détecteur d'infrarouges en 3 la détection des vitres transparentes à la lumière et réfléchissant les infrarouges est possible.
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Descriptive memorandum filed in support of a request for
PATENT OF INVENTION in the name of:
Jean-Louis GENICOT for: "Detection of light intensity and location of light sources, especially for the visually impaired".
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The present invention relates to an electronic detection system for detecting the light intensity and the location of light sources, particularly for the visually impaired, and to an electronic device implementing the detection system.
There are methods in electronics for transforming a variation of measurable parameters (voltage, current, resistance, ...) into frequency variation of a periodic output signal.
The application of these methods to the detection of obstacles and to the light distribution detection by photosensitive detector presents difficulties as for the choice of the parameter used, the type of conversion used and the reliability of the system, the direct use of certain components generally allowing only limited applications, when we want to guarantee a certain simplicity of use.
The system according to the invention relates to a system for detecting light sources, a system in which conventional optical and electronic elements have been combined, assembled in an original form. This system allows the detection, localization and evaluation of the intensity of any light or infrared source by providing a sound signal or a tactile vibration, the frequency of which is indicative of the light intensity received, the term light or infrared source to be taken here in its broad sense, that is to say also including any reflective or diffusing body of
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light or infrared.
The system according to the invention is characterized in that it consists in associating with a photodetector a loudspeaker serving as a sound generator and a tactile vibrator.
According to the invention, the photodetector is connected to an integrated circuit, of the LI 3909 type, and chosen as required as a light or infrared detector.
According to the invention also the operating frequency range is adapted to the hearing sensitivity of the user thanks to an electronic circuit comprising a capacity and a resistance.
The invention also relates to the apparatus for making the system. This device comprises a housing of the flashlight type, provided with an opening with optical light concentration system, lens or other, or optical collimation system and containing a photodetector, located in the housing near the opening towards outside and connected to an integrated circuit of type LM 3909, associated with a loudspeaker.
The invention is now described in more detail on the basis of the appended schematic drawings, in which:
Figure 1 shows the interior of a detection device according to the invention;
Figure 2 shows the diagram of the electronic system of the device of Figure 1;
Figure 3 shows the mounting of a speaker in the device, and
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Figure 4 shows a suitable collimator and CD filters mounted on the device.
The housing 1 of the apparatus contains on one of its faces an opening provided with an optical light concentration system (such as a lens) or with an optical collimation system 2.
A photodetector 3 is located in the housing 1
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near the opening and is directed outward. he
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is chosen according to requirements, that is to say as a light or infrared detector (photoresistor, photodiode, phototransistor, ...) and is connected to an integrated circuit 4 of the LM 3909 type, associated with a loudspeaker 5. The latter vibrates at a frequency which is a monotonic function of the intensity of the detected radiation.
In the electrical circuit two important organs of the system consist of a capacitor 6 and a resistor 7 (Figure 2). These components make it possible to adapt the operating frequency range of the system to the hearing sensitivity of the user.
These components 6 and 7 are also chosen so as to make very low frequencies (20 Hertz) audible or detectable by touch. This is possible thanks to the use of the integrated circuit 4 of the Ut 3909 type, the ear being in fact more sensitive to frequency variations in the low range and the same is true for the sense of touch.
The mounting of the speaker 5 makes the latter important. Indeed, it is mechanically mounted in the housing, so as to serve both as a sound generator and as a tactile vibrator (Figure 3). The speaker 5 is fixed to the housing by its outer circular ring. The vibrating center of the loudspeaker is provided with a pad 8 of sufficient length, mechanically secured to a flexible membrane 9 fixed to the bottom of the case, the connection being able to be made directly to the case if the latter has sufficient flexibility to respond mechanical vibrations.
The detection system or method for the simultaneous conversion of variations in light intensity into sound waves and tactile vibrations according to the invention has the following advantages in its electronic aid function for the visually impaired: - It allows the sound conversion of the light intensity ;
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- It allows tactile conversion of light intensity, thus freeing the use of hearing for other purposes; - It can be advantageously used by people also deprived of a sufficient hearing sense.
The system also has other advantages: - Large miniaturization, the device can be held in one hand like a flashlight; - lightness; - ease of use: automatic stop when it is placed in sufficient darkness (for example in a pocket); - very long operating autonomy: several months on a 1.5 volt AA battery (designated by 10 in Figures 1 and 2), which makes the use of rechargeable batteries and charger unnecessary; - great electronic simplicity, making the use of a printed circuit superfluous and making the system very economical.
A detector device produced according to the invention finds numerous applications in the service of the visually impaired. We can cite: - location of light sources used as benchmarks when traveling; - detection of the operation of a lighting system and of the operating mode of electrical devices comprising indicator lights; - Detection of light signals for pedestrians at zebra crossings or similar;
Associated with one or the other organ, the apparatus finds still other applications: - provided with a collimator 11 on the objective (figure 4) and associated with normal lighting it allows the examination of the general figures d '' a document normally intended for LEDs by translating variations in light reflection into variations in tone;
by scanning the document using the device geometric shapes
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can be detected and some log characters can be read; - provided with appropriate filters 12 it allows color recognition; - associated with a flashlight or an infrared light source, it allows the localization of obstacles by detection of the reflected light; - by the use of an infrared detector in 3, the detection of windows transparent to light and reflecting infrared is possible.