EP1425710A2 - Interface set between a user and an electronic device - Google Patents

Interface set between a user and an electronic device

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Publication number
EP1425710A2
EP1425710A2 EP02700374A EP02700374A EP1425710A2 EP 1425710 A2 EP1425710 A2 EP 1425710A2 EP 02700374 A EP02700374 A EP 02700374A EP 02700374 A EP02700374 A EP 02700374A EP 1425710 A2 EP1425710 A2 EP 1425710A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
screen
interface assembly
assembly according
image
electronic device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP02700374A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Yves Reza
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Original Assignee
Individual
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Publication date
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Publication of EP1425710A2 publication Critical patent/EP1425710A2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03542—Light pens for emitting or receiving light

Definitions

  • the present invention relates to an interface assembly between a user and an electronic device comprising a control logic and a rectangular screen with a scan.
  • Such a screen is scanned by a light zone which successively covers all the points of the screen according to a predetermined scanning cycle.
  • Cathodic screens are by construction scanning screens since the image is created by the passage of a light beam on each point of the screen.
  • the screens of different types also have a notion of scanning, but different. Indeed, for reasons related to the control electronics, the screen is refreshed point by point or zone by zone, but the visual effect is much less than for a CRT screen because a point of such screen type, as opposed to the point of a CRT screen, keeps a constant intensity between two refreshes. It is however possible to introduce a notion of scanning in the sense indicated above by modifying the characteristics of the cooling so that during a cooling cycle, a very light or very dark area of small size, called light spot in the continuation of this document, successively covers all the points on the screen.
  • the invention applies in particular to remote controls for controlling the operation of a television or a video recorder. Controlling the operation of these devices by means of remote controls usually encountered is tedious since the command option windows must be successively displayed on the screen before a user can select one of the operating modes of the television or video recorder.
  • the present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks by providing an interface assembly which allows easy remote control of an electronic device by simple, effective and inexpensive means.
  • an interface assembly of the type in question is essentially characterized in that the assembly comprises: - a control system (1) comprising:
  • an illumination sensor D suitable for scanning the screen by the light spot and having a detection field which is limited to a reduced zone Z of the screen (3);
  • a local clock (70) whose resolution and accuracy are compatible with those of a video signal of the means using information external to the screen (3) to synchronize the local clock
  • the control system (1) of the interface device can also include: - a wide field illumination sensor (L) suitable for scanning the screen by the light spot and having - a detection field which includes all of the screen (3) under normal conditions of use of the control system (1) by a user. - means for detecting the appearance of the light spot in the detection field of the wide field illumination sensor (L) to produce a signal of predetermined logic level;
  • synchronization of the local clock is meant the resetting of this clock with a precision of the order of a microsecond relative to the clock which served to generate the video signal, and therefore in particular to define the start times. image.
  • a general purpose quartz typically has an accuracy, when its temperature varies moderately, of the order of 20 to 50 ppm (parts per million), ie 2 to 5 thousandths of a percent; it is generally only in professional equipment at a cost much higher than consumer equipment that there are oscillators whose guaranteed accuracy is, for example, 0.5 ppm (parts per million) and such precision is generally obtained with selected quartz and kept at constant temperature
  • the duration of a line is 64 microseconds and the durations of an image are 20, 20 and 16, 7 milliseconds respectively.
  • a transmission chain (4) from the electronic device (2) to the control system (1) makes it possible to synchronize the local clock (70) of the system (1).
  • the different elements of this chain of transmission are as follows:
  • a synchronization of the local clock (70) carried out in the control system (1) can be carried out at the local clock (70) proper by modifying its frequency, for example by means of a phase-locked loop, or at the microcontroller (60) by resetting counters time and updating the exact number of pulses from the local clock (70) which correspond to the effective duration of an image displayed on the screen (3)
  • the transmission from the device (2) to the system (1) of information indicating the instants of start of image or of start of scanning of the images displayed on the screen (3) can be done in different ways.
  • the simplest modality is a transmission in the form of pulses which indicate with an accuracy of the order of a micro second these instants or which have a sufficiently constant offset with these instants so that the resulting precision is also of the order of the microsecond.
  • Such a pulse transmission requires a large bandwidth, of the order of megahertz.
  • a widely used and low cost transmission channel for this type of transmission is infrared transmission.
  • a wide bandwidth channel will be called a transmission channel, such as infrared, whose bandwidth allows the direct transmission of these pulses, and a narrow band transmission channel will be called any transmission channel whose band bandwidth does not allow this transmission.
  • An example of a narrowband transmission channel is a radio frequency in the free-use bands (such as 27 or 72 or 433 Megahertz). Indeed, the bandwidth of a transmitter using these frequencies is limited by regulations to a few kilohertz, which prevents the transmission of the pulses described above. As By comparison, the bandwidth allocated to a terrestrial television channel, which must transmit a very rich signal, is of the order of 6 megahertz.
  • protocols for managing local computer networks such as Ethernet can provide a large or very high average bandwidth to users, but do not guarantee the delivery time of each message sent, since a message can be sent several times successively. by its transmitter before being able to circulate on the network.
  • Bluetooth The case of the management protocol for local micro-networks commonly known as "Bluetooth” illustrates certain concrete difficulties in transmitting synchronization pulses under satisfactory conditions and the practical uncertainties that may exist as to the possibility of considering certain transmission channels as or not. broadband channels.
  • Bluetooth In this protocol for managing local micro-networks commonly called "Bluetooth”, there are mainly two modes of information transmission: (a) synchronous channels intended for the transmission of the voice and sampled at 64 kilobits per second (b) asynchronous channels of packet data transmissions with higher bandwidths but without particular guarantees of information transmission delay .
  • the 64 kilobit synchronous channels of "Bluetooth” it would in principle be possible to use them in data transmission mode to transmit information from time to time with an accuracy of the order of a micro second, for example as follows: at the precise instant that one wishes to indicate, a particular code is transmitted, followed by a number indicating the time offset between the instant to be indicated on the one hand and the instant of sampling (at 64 kilobits, there is sampling every 16 microseconds).
  • it is up to a communication protocol to verify that the communication of information went well, for example by using acknowledgments of receipt of messages and by checking that the total time for the round trip is less than a value defined in advance and of the order of a few microseconds.
  • the optical pencil was used from the 1960s in a computer context to allow a user to indicate a position on a computer screen by moving on the surface of the screen (which was a scanning screen) a shaped device. pencil electrically connected to the image or video signal generation device.
  • the pencil-shaped device contains a detector analogous in principle to the detector D of the present invention and sends when the light spot passes a pulse to the device for generating the image or the video signal.
  • the image or video signal generation device has means for:
  • Optical pistols are the use of this same principle in modern game consoles, replacing the pencil with a device such as a pistol which is kept at a distance from the screen on which the images generated by the console are displayed. games.
  • the position information of the targeted area is available in explicit form and usable without any particular time constraint outside the image or video signal generation device.
  • the image or video signal generation device can process the time or position information transmitted by the system (1) with a delay adapted to a man-machine interface, that is to say a few tenths of second, or about ten thousand times the processing time imposed in the context of the pencil or optical gun to the image or video signal generation device d) Communication between sensor D and the image or video signal generation device is particularly simple if one of the two channels (of the system
  • the present invention is limited to the use of image synchronization signals, to the exclusion of line synchronization signals, which are 200 times (or more) more numerous, and which would therefore provide information 200 times (or more) more precise, but which in return have the disadvantage of requiring for their transmission an occupation 200 times (or more) greater of the transmission channel than for the transmission of image synchronization information
  • control device (1) When the control device (1) considers that it needs to know the main characteristics of the image displayed on the screen, it sends a code requesting the display of an image which has the following characteristics: - its temporal characteristics (duration of a line and its visible part, number of lines, ...) are the same as those of the images whose temporal characteristics must be analyzed
  • sending a completely white image sending an image comprising a completely white line each N lines, the duration between two successive white lines being less than the duration of absence of illumination between two frames or two successive images, and the last visible line being a completely white line
  • the electronic device (2) On receipt of this code, the electronic device (2) displays specific images having the characteristics defined above on the screen for a period determined in advance or until the control device (1) sends a code indicating that this display is no longer necessary
  • the control device after a waiting time determined in advance allowing the device electronic (2) to start the display of specific images: detects the start and end of successive illumination of the image displayed on the screen (3) from the signals supplied by the wide field illumination sensor ( L)
  • the total duration of a frame (which is half a frame) is 1/50 th of a second, or 20 milliseconds
  • the total duration of the visible part of a frame is approximately 18 milliseconds
  • the total duration of a line is 64 microseconds
  • the logical and arithmetic processing means calculate the position of the targeted zone Z on the screen from the time difference existing between on the one hand, the instant of the start of scanning of the image and on the other hand , the appearance of the logic signal corresponding to the illumination sensor D which corresponds to the passage of the light spot in front of the targeted zone Z
  • the logical and arithmetic processing means calculate the main characteristics of the image displayed on the screen (3) from the time differences existing between the logic signals corresponding to the beginnings of illumination received by the wide field illumination sensor (L) and the logic signals corresponding to the purposes of illumination received by the wide field illumination sensor (L); the main characteristics which it is thus possible to calculate include the following characteristics:
  • total number of visible lines in an image total duration of a line of an image total duration of the visible part of a line
  • the logical and arithmetic processing means are also able to: memorize the instants of image start for several images
  • the local clock (70) is suitable for:
  • the illumination sensor D comprises an illumination detector and a focusing system for focusing on the active surface of the detector the light coming from the targeted zone Z;
  • the electronic device (2) further comprises screen control means (3) for displaying on this screen a graphic effect in relation to the targeted zone Z;
  • the control system (1) comprises, in its user interface, means selectively actuable by the user and the result of the action of which is transmitted to the electronic device (2) by the system (1)
  • the selectively actuable control means are chosen from keys, potentiometers, pressure sensors, angle sensors, position sensors, gyroscopes, at least one voice command and at least one joystick; the control system (1) transmits information to the electronic device (2) when the position of the targeted zone Z has changed by a predetermined minimum value; - the control system (1) further comprises identification means suitable for the electronic device (2) to recognize the control system, these identification means selectively generating identification data of the system (1) sent to the electronic device (2);
  • control systems (1) communicate with the electronic device (2) and the device control means of each control system (1) transmit their information to the electronic device (2) being synchronized with the start of the image displayed on the screen (3), and at times defined by system-specific offsets from the start of the image;
  • the electronic device (2) comprises means which cause the transmission of new information by at least one of said control system (1); the device (2) transmits information to the control system (1) by the same means it uses to send it synchronization information;
  • control system (1) comprises means for periodically measuring and storing the amplitude of synchronization pulses received by the sensor D to allow detection of the approach or the distance of the sensor D from the control system ( 1) relative to the screen (3) by means of the measurement of the variation of this amplitude.
  • - Figure 1 is a schematic view with diagrams of the interface assembly according to the present invention comprising a control system with a single illumination sensor: the sensor (D); and - Figure 2 is a schematic view with block diagrams of the transmission chain from the device (2) of Figure 1 to the system (1) of Figure 1 and of which the objective is the synchronization of the local clock of the system (1) of figure 1.
  • FIG. 3 to 5 schematically represent the illumination sensor of the control system of Figure 1.
  • FIG. 6 shows an alternative embodiment of the control system comprising two illumination sensors operating on the same principle as the sensor ( D).
  • FIG. 7 is a schematic view with diagrams of the interface assembly according to the present invention comprising a control system with a two light sensors: the sensor (D) on the one hand and the field sensor wide (L) on the other.
  • the interface assembly takes, for example, the form of: a remote control unit comprising all the elements of the remote control system (1) as well as the additional means making it possible to implement the “Receiver” function and the function “Local clock synchronization” of the transmission chain (4)
  • the transmission of information from the system (1) to the device (2) can in particular be by using the conventional techniques of emission by infrared or by radio, or also by ultrasonic waves.
  • the control system (1) can generate its time or position information in the form of a binary signal at 1,200 or 2,400 baud which modulates a carrier frequency of the order of 30 kilohertz which itself modulates an infrared signal emitted by a diode LED.
  • the receiver included in (2) can be a standard infrared receiver for television remote controls which is adapted to an infrared signal modulated at a frequency of the order of 30 kilohertz, and which can restore the binary signal at 1,200 or 2,400 baud at a V24 serial interface the control logic of the device (2) can then read from the V24 serial interface the time or position information transmitted by the control system.
  • high-level software means that is to say without direct contact with the characteristics of the hardware, are typically sufficient to process this position or time information, as well as the requests from the control device (1) relating to the display. specific images to be analyzed by the wide field illumination sensor (L)
  • the transmission chain (4) from the device (2) to the system (1) can be carried out as follows when the video signal is accessible and the transmission of synchronization information from to the system (1) to the device (2) is carried out by a channel wide bandwidth such as infrared transmission: a)
  • the extraction of the image synchronization signal can be carried out in the vast majority of cases by one of the following methods:
  • VGA to TV conversion b) The generation of a pulse at the start of the image synchronization signal is carried out by conventional means. c) The infra-red transmission of this pulse with an accuracy of the order of a microsecond can be achieved by means of the emitting diode SFH421, the rise time and fall time of which are approximately 500 nanoseconds, controlled according to classic techniques.
  • (1) can be achieved by means of the amplified photodiode OPT210 from Burr-Brown (registered trademark, website: http://www.burr-brown.com) in front of which is placed a filter allowing the infrared to pass but blocking the light visible, and followed by a high-pass filter, for example with a cut-off frequency of 150 kHz and 6 dB / octave attenuation, to eliminate the effects of artificial lighting, which typically provide light whose intensity is modulated at a frequency of 100 or 120 hertz according to the country and eliminate the signals whose frequency varies between 30 and 40 kilohertz emitted by the usual infrared remote controls.
  • the signal supplied by 1OPT210 after filtering, low-pass filtering to eliminate the frequencies above the useful bandwidth of the signal and amplification is white noise to which the received pulses are superimposed
  • a comparator such as the LM339 set to a threshold of 6 or 10 db above the observed noise level allows to generate a logic signal corresponding to the start of the reception of a synchronization pulse (the switching time of a comparator such as the LM339 with a strong input signal is typically of the order of half a microsecond); these same techniques can be used to make the wide field illumination sensor (L)
  • the synchronization of the local clock (70) is carried out by the microcontroller (60) according to the following methods: the microcontroller (60) measures by means of the local clock (70) the time elapsed between two pulses corresponding to two successive beginnings of images
  • Detection with a precision of the order of a micro second of the passage of the light spot in front of the sensor D can be achieved by means of the amplified photodiode OPT210 from Burr-Brown in front of which is arranged an optical assembly described later whose objective is to restrict the viewing angle of the sensor D, and followed by a high-pass filter, for example at cut-off frequency 10 kHz and 6 dB / octave attenuation, to eliminate the effects of artificial lighting, which typically provide light whose intensity is modulated at a frequency of 100 or 120 hertz depending on the country.
  • the signal supplied by 1OPT210 after high pass filtering, low pass filtering to eliminate the frequencies above the useful bandwidth of the signal and amplification is a white noise to which the received pulses are superimposed
  • a comparator such as the LM339 set to a threshold of
  • the filtering and amplification functions can be performed for example by means of operational amplifiers whose gain X bandwidth product is greater than 10 megahertz.
  • Signal amplification must have the highest possible bandwidth to provide a position calculated with good accuracy.
  • Photodiodes have very fast response times, on the order of a microsecond. However, it will be necessary to limit the bandwidth of the amplifiers to the useful bandwidth of the signal, which is a few hundred kilohertz at most.
  • the detection of the presence of the light spot in the capture field of the illumination sensor D is carried out by means of comparators supplied by the alternating signal supplied by the amplification stages, or by comparators supplied continuously by operational amplifiers. The output of each comparator is connected to an input pin of the microcontroller which makes it possible to measure the instants at which this pin goes from a high logic level to a low level or vice versa.
  • Microelectronics use a local clock and internal time counters that are precise enough to measure time intervals with an accuracy of 0.5 or 1 microsecond. Their processing speed is sufficient to process in less than 64 microseconds (which is the scanning time of a television line) two interruptions corresponding for example to logic signals generated by pulses such as synchronization pulses or logic signals emitted by the sensor D or the wide field illumination sensor (L); it will be noted in this regard that it is not necessary that the sensor (D) and the wide field illumination sensor (L) are active simultaneously, and that therefore only the information of one of the two sensors must be processed at a given time.
  • the microcontroller (60) is connected to the system user interface (1) allowing the user to indicate that the system must perform a position measurement of the zone Z.
  • the transmission chain (4) from the device (2) to the system (1) does not include a broadband transmission channel such as an infrared transmission, but the system transmission channel (1 ) to the device (2) is a broadband transmission channel such as infrared transmission, it is still possible to reduce to the previous case and synchronize by means of pulses the local clock (70 ), for example as follows:
  • the control system (1) periodically sends within the framework of a dialogue with the device (2) an impulse at an instant known with sufficient precision by the device (1) but which is not particularly related to a start instant the device (2) detects this pulse and measures the time difference, for example in microseconds, between this pulse and the next instant in image start - the device (2) sends by means of the transmission chain (4) to the system (1) a number which indicates to the system (1) what is the time difference calculated by the device (2); the sending of this information can be carried out with a transmission channel with a narrow bandwidth (a few kilohertz) the system (1) can thus reset its local clock (70)
  • the device (2) can detect the pulse sent by the system (1) and date its time of appearance with the required precision.
  • the synchronized clock and the internal time counters have been reset, it then measures the duration of the time interval T which begins at the start of the image and ends at l 'instant of the logic level change generated by the comparator supplied by the signal from the sensor D, the detection field of which is limited to the zone Z pointed (this level change corresponds to the start of the passage of the spot in the zone Z targeted).
  • the position in X is calculated from an average of times between the start of the illumination of the sensor D1 and the start of the illumination of the sensor D of the same scanning line.
  • the remark made previously on the meaning of the Modulo operation (Line) shows that the position in X is calculated from an average of values similar in nature to those provided by the Modulo operation.
  • each point of the screen is therefore set to a very clear value before being refreshed
  • the illumination sensor D consists, in FIG. 3, of an illumination detector 50 possibly placed at the bottom of a narrow tube 51, the inner surface of which absorbs the light rays 52.
  • the sensor D comprises, in addition to the detector 50 and the tube 51, an optical lens system 53, which can be assimilated optically to a convex lens. This system makes it possible to improve the sensitivity and directivity of the sensor by focusing on an active part of the detector 50, since the light rays coming from the targeted zone Z are captured by the system whose surface is clearly greater than that of the detector.
  • FIG. 3 of an illumination detector 50 possibly placed at the bottom of a narrow tube 51, the inner surface of which absorbs the light rays 52.
  • the sensor D comprises, in addition to the detector 50 and the tube 51, an optical lens system 53, which can be assimilated optically to a convex lens. This system makes it possible to improve the sensitivity and directivity of the sensor by focusing on an active part of the detector 50, since the light rays coming from the
  • the light rays 52 coming from the targeted zone Z are picked up by the lens system 53 then are reflected on the mirror 54 before being returned to the detector 50.
  • the mirror 54 can be formed by a plane mirror.
  • the focal length of the focusing device which corresponds to the lenses 53 and to the mirrors 54 is much greater than that of the detector 50, so that this focusing device provides for the detector 50 a function similar to that of a telephoto lens. photography.
  • the wide field illumination sensor (L) is designed to perform a function similar to that of a wide angle in photography:
  • a wide field electric photo sensor such as the photodiode of the OPT210 sensor from BurrBrown can be used without additional optical device
  • a device such as a cone which focuses the optical rays on the sensitive surface of the photoelectric sensor can be added - any optical device with a sufficiently wide field such as lenses with very short focal length or a parabolic receiver with too little directivity can also be used.
  • the device may include means for indicating to at least one of the control systems that the signals transmitted by this system are not understandable, or that the device is waiting for information of a very specific type from the of the control system.
  • the device (2) can request information of different types, for example in the following cases:
  • Information requests of different types can be selectively intended for one or more systems and emitted by the transmission channel used for the transmission of pulses or start of image information.
  • control system (1) It may be useful to minimize the energy consumption of the control system (1) by transmitting information to the device (2) only if the position of the target Z zone varied by a determined percentage and / or during a determined period of time.
  • the graphic cursor (40) (FIG. 1) displayed by the device (2) on the screen (3) to materialize the position Z aimed by the user can take the form of any graphic effect viewable by the user, such as for example a change in color or shape of an object or the flashing display of any geometric shape.
  • the control system (1) also has in its user interface means for controlling the device (2) associated with the screen (3). These are means that can be positively actuated by the user, such as keys, potentiometers, pressure sensors, a voice command or even one or more joysticks allowing the user to transmit information. to the electronic device (2).
  • the device (2) corresponds for example to a video game, it is a question of indicating a displacement or of simulating a shooting or even, when the device corresponds to a television, it is for the operator to select remotely an option from a TV program menu.
  • control system (1) can comprise two illumination sensors D and D2 different from parallel and neighboring axes, having detection fields which are each limited to one reduced zone Z, Z 'of the screen, the presence of the second sensor D2 advantageously allows the system (1) to measure the position of the two distinct zones Z and Z' on the screen (3) and to deduce therefrom an angle of rotation of the two sensors relative to their median axis.
  • the management of two sensors D and D2 can for example be carried out as follows:
  • the program of the microcontroller (60) is adapted so that it can manage the instants of appearance of the logic signals coming from two light sensors
  • the microcontroller (60) can then calculate the position of the two zones Z and Z 'and deduce therefrom the position of the medium between these two zones Z and Z' as well as the angle of rotation of the segment having the positions of the zones Z and Z 'as ends relative to the common axis C of the two sensors D and D2
  • control systems (1) can be associated with a single device (2), in particular when several players simultaneously use the same video game. It is then necessary that each of the systems (1) has identification means to allow the device (2) to recognize each of the systems.
  • the control system (1) can also contain a combination of identification means electrically accessible by the microcontroller (60), such as electronic memories containing a serial number or a set of electrical contacts such as a set of switches. which conditions the logic level on the input pins of the microcontroller (60).
  • identification means electrically accessible by the microcontroller (60), such as electronic memories containing a serial number or a set of electrical contacts such as a set of switches. which conditions the logic level on the input pins of the microcontroller (60).
  • the information provided by these identification means can be taken into account by the microcontroller (60) in the calculation of the information to be transmitted, in particular in the following ways:
  • each of the control systems (1) can also: - be synchronized with the start of the image displayed on the screen (3), since they know this instant and can synchronize with these events thanks to local clock (70)
  • the device (2) or an element linked to the device (2) transmits information by infrared to the control system (1), the latter can detect whether the sensor D is approaching or moving away from the infrared emitting element by memorizing the amplitude of the successive image start pulses emitted. Indeed, if the amplitude of the pulses transmitted is constant over time and the amplitude of the signal received by the system synchronization pulse receiver
  • the amplitude of the synchronization pulses received varies inversely with the distance between the transmitter and the sensor. It is possible to measure amplitude variations of the last synchronization pulses received, for example the last 10 as follows: - the synchronization pulse sensor signal feeds a usual fast peak detector an analog digital converter linked to the microcontroller (60) reads the value of the voltage of the peak detector capacitor which keeps the peak voltage and the microcontroller (60) stores this value the microcontroller (60) can then examine the evolution of the values of the voltages thus memorized to detect a evolution
  • ST7 microcontrollers includes microcontrollers fitted as standard with analog digital converters which convert a voltage in a few micro seconds.
  • the duration of an image displayed on the screen (3) is typically a few tens of milliseconds, and that distance and approximation measurements will be significant for rapid movements of the sensor D
  • control systems (1) and the device (2) each have an information transmitter and receiver.
  • infrared communication can be replaced by cable communication (these two types of communication channels are broadband communication channels within the scope of this invention)

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Abstract

The invention concerns an interface set between a user and an electronic device comprising a control logic and a scanning display (3) where the light point successively occupies all the points of the screen in a predetermined scanning cycle. The control system (1) comprises at least an illumination sensor, a local clock and means for synchronisation with starting image display times on the display screen (3) which enable, through a microprocessor, to calculate the position of a zone (Z) targeted by the control system (1) on the display screen, and to transmit data to the device (2).

Description

ENSEMBLE D'INTERFACE ENTRE UN UTILISATEUR ET UN DISPOSITIF INTERFACE ASSEMBLY BETWEEN A USER AND A DEVICE
ELECTRONIQUEELECTRONIC
La présente invention est relative à un ensemble d'interface entre un utilisateur et un dispositif électronique comportant une logique de commande et un écran rectangulaire avec un balayage.The present invention relates to an interface assembly between a user and an electronic device comprising a control logic and a rectangular screen with a scan.
Un tel écran est balayé par une zone lumineuse qui recouvre successivement tous les points de 1 ' écran selon un cycle de balayage prédéterminé.Such a screen is scanned by a light zone which successively covers all the points of the screen according to a predetermined scanning cycle.
Les écrans cathodiques sont par construction des écrans à balayage puisque l'image est créée par le passage d'un faisceau lumineux sur chaque point de l'écran.Cathodic screens are by construction scanning screens since the image is created by the passage of a light beam on each point of the screen.
Les écrans de type différents, tels que cristaux liquides ou plasma, ont aussi une notion de balayage, mais différente. En effet, pour des raisons tenant à l'électronique de commande, le rafraîchissement de l'écran se fait point par point ou zone par zone, mais l'effet visuel est bien moindre que pour un écran cathodique car un point d'un tel type d'écran, par opposition au point d'un écran cathodique, garde une intensité constante entre deux rafraîchissements. Il est toutefois possible d'introduire une notion de balayage au sens indiqué ci-dessus en modifiant les caractéristiques du rafraîchissement pour que au cours d'un cycle de rafraîchissement, une zone très claire ou très sombre de petite taille, appelée spot lumineux dans la suite de ce document, recouvre successivement tous les points de l'écran.The screens of different types, such as liquid crystal or plasma, also have a notion of scanning, but different. Indeed, for reasons related to the control electronics, the screen is refreshed point by point or zone by zone, but the visual effect is much less than for a CRT screen because a point of such screen type, as opposed to the point of a CRT screen, keeps a constant intensity between two refreshes. It is however possible to introduce a notion of scanning in the sense indicated above by modifying the characteristics of the cooling so that during a cooling cycle, a very light or very dark area of small size, called light spot in the continuation of this document, successively covers all the points on the screen.
L'invention s'applique en particulier aux télécommandes pour commander le fonctionnement d'une télévision ou d'un magnétoscope. La commande du fonctionnement de ces dispositifs au moyen des télécommandes habituellement rencontrées est fastidieuse dans la mesure où les fenêtres d'option de commande doivent être successivement affichées à l'écran pour qu'un utilisateur puisse sélectionner l'un des modes de fonctionnement de la télévision ou du magnétoscope.The invention applies in particular to remote controls for controlling the operation of a television or a video recorder. Controlling the operation of these devices by means of remote controls usually encountered is tedious since the command option windows must be successively displayed on the screen before a user can select one of the operating modes of the television or video recorder.
La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en fournissant un ensemble d'interface qui permette une commande à distance aisée d'un dispositif électronique et ce, par des moyens simples, efficaces et peu coûteux.The present invention aims to remedy the aforementioned drawbacks by providing an interface assembly which allows easy remote control of an electronic device by simple, effective and inexpensive means.
A cet effet, selon l'invention, un ensemble d'interface du genre en question est essentiellement caractérisé en ce que 1 ' ensemble comprend : - un système de commande (1) comportant :To this end, according to the invention, an interface assembly of the type in question is essentially characterized in that the assembly comprises: - a control system (1) comprising:
.un capteur d' éclairement D adapté au balayage de 1 ' écran par le spot lumineux et ayant un champ de détection qui se limite à une zone Z réduite de l'écran (3) ;.an illumination sensor D suitable for scanning the screen by the light spot and having a detection field which is limited to a reduced zone Z of the screen (3);
.des moyens de détection de l'apparition du spot lumineux dans le champ de détection du capteur pour produire un signal de niveau logique prédéterminé ;.means for detecting the appearance of the light spot in the detection field of the sensor to produce a signal of predetermined logic level;
. une horloge locale (70) dont la résolution et la précision sont compatibles avec celles d'un signal vidéo des moyens utilisant des informations extérieures à l'écran (3) pour synchroniser l'horloge locale. a local clock (70) whose resolution and accuracy are compatible with those of a video signal of the means using information external to the screen (3) to synchronize the local clock
(70) avec les instants de début du balayage des images affichées sur l'écran (3) des moyens de traitements logiques et arithmétiques des signaux logiques pour calculer : > la différence de temps existant entre d'une part l'instant de début de balayage de l'image et d'autre part, l'apparition du signal logique correspondant au capteur d' eclairement D, et qui correspond au passage du spot lumineux devant la zone Z visée ;(70) with the instants of the start of scanning of the images displayed on the screen (3) of the logic and arithmetic processing means of the logic signals to calculate:> the time difference existing between the start time of scanning of the image and on the other hand, the appearance of the logic signal corresponding to the illumination sensor D, which corresponds to the passage of the light spot in front of the targeted zone Z;
> la position de la zone Z visée sur l'écran à partir de la différence de temps calculée précédemment - deux chaînes de transmission :> the position of the targeted Z zone on the screen from the time difference previously calculated - two transmission chains:
. une chaîne de transmission du système (1) vers le dispositif électronique (2) , le dispositif comprenant une logique adaptée pour être modifiée par les informations reçues , . une chaîne de transmission (4) du dispositif électronique (2) vers le système de commande (1). a chain of transmission from the system (1) to the electronic device (2), the device comprising logic adapted to be modified by the information received,. a transmission chain (4) from the electronic device (2) to the control system (1)
Le système de commande (1) du dispositif d'interface peut aussi inclure : - un capteur d'éclairement à champ large (L) adapté au balayage de l'écran par le spot lumineux et ayant- un champ de détection qui inclut la totalité de l'écran (3) dans les conditions normales d'utilisation du système de commande (1) par un utilisateur. - des moyens de détection de 1 ' apparition du spot lumineux dans le champ de détection du capteur d'éclairement à champ large (L) pour produire un signal de niveau logique prédéterminé ;The control system (1) of the interface device can also include: - a wide field illumination sensor (L) suitable for scanning the screen by the light spot and having - a detection field which includes all of the screen (3) under normal conditions of use of the control system (1) by a user. - means for detecting the appearance of the light spot in the detection field of the wide field illumination sensor (L) to produce a signal of predetermined logic level;
Par synchronisation de l'horloge locale, on entend le recalage de cette horloge avec une précision de l'ordre de la microseconde par rapport à l'horloge qui a servi à générer le signal vidéo, et donc en particulier à définir les instants de début d'image.By synchronization of the local clock is meant the resetting of this clock with a precision of the order of a microsecond relative to the clock which served to generate the video signal, and therefore in particular to define the start times. image.
En effet - Dans la très grande majorité des cas, les horloges des oscillateurs pour lesquels une bonne précision est requise, sont pilotées par un quartz.Indeed - In the vast majority of cases, the oscillator clocks for which good precision is required are controlled by a quartz.
- La très grande majorité de systèmes de génération ou de traitement de signaux vidéo utilise des horloges locales à quartz d'une fréquence de plusieurs mégahertz pour fournir les références de temps nécessaires à la génération de ces signaux vidéo- The vast majority of video signal generation or processing systems use local quartz clocks with a frequency of several megahertz to provide the time references necessary for the generation of these video signals
Un quartz d'usage général a typiquement une précision, lorsque sa température varie modérément, de l'ordre de 20 à 50 ppm (parties par million) , c'est à dire 2 à 5 millièmes de pourcent ; ce n'est en général que dans des équipements professionnels d'un coût très nettement supérieur aux équipements grand public qu'existent des oscillateurs dont la précision garantie est de, par exemple, 0,5 ppm (partie par million) et une telle précision est en général obtenu avec des quartz sélectionnés et gardés à température constanteA general purpose quartz typically has an accuracy, when its temperature varies moderately, of the order of 20 to 50 ppm (parts per million), ie 2 to 5 thousandths of a percent; it is generally only in professional equipment at a cost much higher than consumer equipment that there are oscillators whose guaranteed accuracy is, for example, 0.5 ppm (parts per million) and such precision is generally obtained with selected quartz and kept at constant temperature
- Cette précision correspond toutefois à une dérive potentielle et systématique (toujours dans le même sens) de environ 1 microseconde pour chaque image ou chaque 2 images vidéo dans les standards de télévision PAL, SECAM ou NTSC.- This precision however corresponds to a potential and systematic drift (always in the same direction) of approximately 1 microsecond for each image or each 2 video images in PAL, SECAM or NTSC television standards.
- Dans ces trois standards, la durée d'une ligne est de 64 microsecondes et les durées d'une image sont de 20, 20 et 16 , 7 millisecondes respectivement.- In these three standards, the duration of a line is 64 microseconds and the durations of an image are 20, 20 and 16, 7 milliseconds respectively.
- Une absence de recalage périodique de l'horloge du microcontrôleur d'une part, et de l'horloge qui a servi à générer le signal vidéo affiché sur l'écran (3) d'autre part, aboutirait donc en quelques secondes ou dizaines de secondes au maximum à ce que l'horloge du microcontrôleur perde toute référence utilisable aux instants des débuts d'images ou des débuts de balayage d'images affichées en (3) , et que donc l'ensemble d'interface soit incapable de remplir sa fonction après une durée de l'ordre de quelques secondes à une minute, c'est à dire très brève à l'échelle de l'utilisateur - Une meilleure précision de la synchronisation entre quartz, par exemple une dérive de 0,5 ppm n'élimine en aucun cas le problème, elle ne fait que le retarder : un équipement qui est complètement désynchronisé après 10 minutes n'est pas beaucoup plus utile qu'un équipement qui est complètement désynchronisé après 30 secondes- A lack of periodic resetting of the microcontroller's clock on the one hand, and of the clock which served to generate the video signal displayed on the screen (3) on the other hand, would therefore result in a few seconds or tens seconds maximum until the microcontroller's clock loses any usable reference at the instants of the beginnings of images or the beginnings of scanning images displayed in (3), and therefore that the interface assembly is incapable of fulfilling its function after a period of the order of a few seconds to a minute, that is to say very brief on the scale of the user - A better precision of synchronization between quartz, for example a drift of 0.5 ppm in no way eliminates the problem, it only delays it: equipment which is completely desynchronized after 10 minutes is not much more useful than equipment that is completely out of sync after 30 seconds
Une chaîne de transmission (4) du dispositif électronique (2) vers le système de commande (1) permet de synchroniser l'horloge locale (70) du système (1) . Les différents éléments de cette chaîne de transmission sont les suivants :A transmission chain (4) from the electronic device (2) to the control system (1) makes it possible to synchronize the local clock (70) of the system (1). The different elements of this chain of transmission are as follows:
Une extraction et une mise en forme d'informations indiquant les instants de début d'image ou de début de balayage des images affichées sur l'écran (3) . - Une émission d'informations indiquant ces instants à partir du dispositif (2) ou d'un élément lié au dispositif (2) et une réception par un élément lié au système de commande ( 1 )An extraction and a formatting of information indicating the instants of start of image or of start of scanning of the images displayed on the screen (3). - A transmission of information indicating these instants from the device (2) or from an element linked to the device (2) and a reception by an element linked to the control system (1)
Une synchronisation de l'horloge locale (70) réalisée dans le système de commande (1) . Cette synchronisation peut être réalisée au niveau de l'horloge locale (70) proprement dite en modifiant sa fréquence, par exemple au moyen d'une boucle à verrouillage de phase, ou bien au niveau du microcontrôleur (60) en remettant à zéro des compteurs de temps et en mettant à jour le nombre exact d'impulsions de l'horloge locale (70) qui correspondent à la durée effective d'une image affichée sur l'écran (3) La transmission du dispositif (2) vers le système (1) des informations indiquant les instants de début d'image ou de début de balayage des images affichées sur l'écran (3) peut se faire selon différentes modalités.A synchronization of the local clock (70) carried out in the control system (1). This synchronization can be carried out at the local clock (70) proper by modifying its frequency, for example by means of a phase-locked loop, or at the microcontroller (60) by resetting counters time and updating the exact number of pulses from the local clock (70) which correspond to the effective duration of an image displayed on the screen (3) The transmission from the device (2) to the system (1) of information indicating the instants of start of image or of start of scanning of the images displayed on the screen (3) can be done in different ways.
La modalité la plus simple est une transmission sous forme d'impulsions qui indiquent avec une précision de l'ordre de la micro seconde ces instants ou qui présentent un décalage suffisamment constant avec ces instants pour que la précision résultante soit aussi de l'ordre de la microseconde .The simplest modality is a transmission in the form of pulses which indicate with an accuracy of the order of a micro second these instants or which have a sufficiently constant offset with these instants so that the resulting precision is also of the order of the microsecond.
Une telle transmission d'impulsions suppose une bande passante importante, de l'ordre du mégahertz. Un canal de transmission largement utilisé et de faible coût permettant ce type de transmission est la transmission par infrarouges .Such a pulse transmission requires a large bandwidth, of the order of megahertz. A widely used and low cost transmission channel for this type of transmission is infrared transmission.
On appellera dans ce document canal à bande passante large un canal de transmission, tel que l'infra rouge, dont la bande passante permet la transmission directe de ces impulsions, et on appellera canal de transmission à bande étroite tout canal de transmission dont la bande passante ne permet pas cette transmission.In this document, a wide bandwidth channel will be called a transmission channel, such as infrared, whose bandwidth allows the direct transmission of these pulses, and a narrow band transmission channel will be called any transmission channel whose band bandwidth does not allow this transmission.
Une exemple de canal de transmission à bande étroite est une fréquence radio dans les bandes à usage libre (tels que 27 ou 72 ou 433 Mégahertz) . En effet, la bande passante d'un émetteur utilisant ces fréquences est limitée par la réglementation à quelques kilohertz, ce qui empêche la transmission des impulsions décrites précédemment. A titre de comparaison, la bande passante allouée à un canal de télévision hertzienne, qui doit transmettre un signal très riche, est de l'ordre de 6 mégahertz.An example of a narrowband transmission channel is a radio frequency in the free-use bands (such as 27 or 72 or 433 Megahertz). Indeed, the bandwidth of a transmitter using these frequencies is limited by regulations to a few kilohertz, which prevents the transmission of the pulses described above. As By comparison, the bandwidth allocated to a terrestrial television channel, which must transmit a very rich signal, is of the order of 6 megahertz.
De plus, compte tenu du fait qu'il s'agit de transmettre une information avec une précision en temps de l'ordre de la microseconde, il est nécessaire de prendre aussi en compte le temps de transmission du message contenant l'information de temps avec une précision de l'ordre de la microseconde, et la bande passante à considérer est la bande passante instantanée et non pas la bande passante moyenne.In addition, given the fact that it is a question of transmitting information with a precision in time of the order of a microsecond, it is necessary to also take into account the transmission time of the message containing the time information. with an accuracy of the order of a microsecond, and the bandwidth to be considered is the instantaneous bandwidth and not the average bandwidth.
Par exemple, des protocoles de gestion des réseaux locaux informatiques tels que Ethernet peuvent fournir une bande passante moyenne importante ou très importante aux utilisateurs, mais ne garantissent pas le délai d'acheminement de chaque message envoyé, car un message peut être émis plusieurs fois successivement par son émetteur avant de pouvoir circuler sur le réseau.For example, protocols for managing local computer networks such as Ethernet can provide a large or very high average bandwidth to users, but do not guarantee the delivery time of each message sent, since a message can be sent several times successively. by its transmitter before being able to circulate on the network.
Le cas du protocole de gestion des micro réseaux locaux communément appelé « Bluetooth » illustre certaines difficultés concrètes à transmettre dans des conditions satisfaisantes des impulsions de synchronisation et les incertitudes pratiques qui peuvent exister quant à la possibilité de considérer ou non certains canaux de transmission comme des canaux à bande large.The case of the management protocol for local micro-networks commonly known as "Bluetooth" illustrates certain concrete difficulties in transmitting synchronization pulses under satisfactory conditions and the practical uncertainties that may exist as to the possibility of considering certain transmission channels as or not. broadband channels.
Dans ce protocole de gestion des micro réseaux locaux communément appelé « Bluetooth », il existe principalement deux modes de transmission de l'information : (a) des canaux synchrones destinés à la transmission de la voix et échantillonnés à 64 kilobits par seconde (b) des canaux asynchrones de transmissions de données par paquets avec des bandes passantes plus importantes mais sans garanties particulières de délai de transmission de 1 ' information.In this protocol for managing local micro-networks commonly called "Bluetooth", there are mainly two modes of information transmission: (a) synchronous channels intended for the transmission of the voice and sampled at 64 kilobits per second (b) asynchronous channels of packet data transmissions with higher bandwidths but without particular guarantees of information transmission delay .
En l'absence d'information ou de garantie de délai pour la transmission des paquets d'information, ces canaux sont difficilement utilisables pour la transmission d'impulsion de synchronisation, alors que la bande passante théorique (1 mégabit par seconde) serait suffisante.In the absence of information or of a delay guarantee for the transmission of information packets, these channels are difficult to use for the transmission of synchronization pulses, whereas the theoretical bandwidth (1 megabit per second) would be sufficient.
En ce qui concerne les canaux synchrones à 64 kilobits de « Bluetooth », il serait en principe possible de les utiliser en mode transmission de données pour transmettre une information d'instant dans le temps avec une précision de l'ordre de la micro seconde, par exemple de la manière suivante : à l'instant précis que l'on souhaite indiquer, un code particulier est transmis, suivi d'un nombre indiquant le décalage en temps entre l'instant à indiquer d'une part et l'instant de l'échantillonnage (à 64 kilobits, il y a échantillonnage toutes les 16 microsecondes) .With regard to the 64 kilobit synchronous channels of "Bluetooth", it would in principle be possible to use them in data transmission mode to transmit information from time to time with an accuracy of the order of a micro second, for example as follows: at the precise instant that one wishes to indicate, a particular code is transmitted, followed by a number indicating the time offset between the instant to be indicated on the one hand and the instant of sampling (at 64 kilobits, there is sampling every 16 microseconds).
Ce type de transmission suppose toutefois que le délai de transmission du signal soit connu avec une précision elle aussi de l'ordre de la microseconde, précision qui dans la pratique n'est pas forcément garantie.This type of transmission assumes, however, that the signal transmission delay is known with an accuracy also of the order of a microsecond, precision which in practice is not necessarily guaranteed.
Dans ce cas, il appartient à un protocole de communication de vérifier que la communication d'information s'est bien déroulée, par exemple en utilisant des accusés de réception de messages et en vérifiant que le temps total de l'aller retour est inférieur à une valeur définie à l'avance et de l'ordre de quelques microsecondes.In this case, it is up to a communication protocol to verify that the communication of information went well, for example by using acknowledgments of receipt of messages and by checking that the total time for the round trip is less than a value defined in advance and of the order of a few microseconds.
Il peut être utile de comparer le fonctionnement ainsi décrit de l'invention au fonctionnement de dispositifs dont la fonction vue de l'utilisateur peut être comparable, mais qui dont le fonctionnement interne est très différent : le crayon ou le pistolet optique.It may be useful to compare the functioning thus described of the invention with the functioning of devices whose function seen by the user can be comparable, but which whose internal functioning is very different: the pencil or the optical gun.
Le crayon optique a été utilisé à partir des années 1960 dans un contexte informatique pour permettre à un utilisateur d'indiquer une position sur un écran informatique en déplaçant sur la surface de l'écran (qui était un écran à balayage) un dispositif en forme de crayon relié électriquement au dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo.The optical pencil was used from the 1960s in a computer context to allow a user to indicate a position on a computer screen by moving on the surface of the screen (which was a scanning screen) a shaped device. pencil electrically connected to the image or video signal generation device.
Le dispositif en forme de crayon contient un détecteur analogue dans son principe au détecteur D de la présente invention et envoie lorsque le spot lumineux passe devant lui une impulsion au dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo.The pencil-shaped device contains a detector analogous in principle to the detector D of the present invention and sends when the light spot passes a pulse to the device for generating the image or the video signal.
Le dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo dispose de moyens pour :The image or video signal generation device has means for:
- Détecter cette impulsion- Detect this impulse
- Calculer en fonction de l'instant d'apparition de l'impulsion la position du spot lumineux à cet instant Les pistolets optiques sont l'utilisation de ce même principe dans les consoles de jeux modernes, en remplaçant le crayon par un dispositif tel qu'un pistolet qui est tenu à distance de l'écran sur lequel s'affichent les images générées par la console de jeux.- Calculate according to the moment of appearance of the pulse the position of the light spot at this time Optical pistols are the use of this same principle in modern game consoles, replacing the pencil with a device such as a pistol which is kept at a distance from the screen on which the images generated by the console are displayed. games.
On constate que dans le cas du crayon optique ou du pistolet optique : a) La fonction et les moyens de calcul de la position du spot lumineux au moment de l'impulsion générée par le crayon ou le pistolet sont des éléments additionnels qui doivent être inclus dans le dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo au moment de la conception du dispositif et sont partie intégrante de ce dispositif, alors que ce calcul de position est a priori distinct de la fonction de génération d'image ou de signal vidéo b) L'information de position du spot (ou du crayon ou du pistolet) n'est au départ connue que du dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo. Toute utilisation de cette information suppose donc un interface avec ce dispositif, et cet interface doit lui aussi être inclus dans le dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo au moment de la conception du dispositif et est partie intégrante de ce dispositif c) L'impulsion générée par le crayon ou le pistolet optique doit être traitée avec un délai de l'ordre de la microseconde par le dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo, car toute incertitude sur le délai de traitement se traduit automatiquement par une incertitude ou une erreur sur la position d) La communication depuis le crayon ou le pistolet optique vers le dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo doit impérativement être réalisée au moyen d'un canal de communication à bande passante largeWe note that in the case of the optical pencil or the optical gun: a) The function and the means of calculating the position of the light spot at the moment of the pulse generated by the pencil or the gun are additional elements which must be included in the image or video signal generation device at the time of the device design and are an integral part of this device, whereas this position calculation is a priori distinct from the image or video signal generation function b) The position information of the spot (or of the pencil or of the gun) is initially known only from the device for generating the image or the video signal. Any use of this information therefore supposes an interface with this device, and this interface must also be included in the device for generating the image or video signal at the time of the design of the device and is an integral part of this device c) The pulse generated by the pencil or the optical gun must be processed with a delay of the order of a microsecond by the device for generating the image or the video signal, since any uncertainty about the processing delay automatically results in an uncertainty or an error on the position d) Communication from the pencil or the optical gun to the device for generating the image or the video signal must imperatively be realized by means of a wide bandwidth communication channel
Dans la présente invention, au contraire :In the present invention, on the contrary:
a) La seule connaissance du signal vidéo ou d'une seule partie de ce signal (le signal de synchronisation image, qui est généré toutes les 15 à 20 millisecondes environ) et des caractéristiques de l'image (durée de l'image, durée d'une ligne,...) suffit dans un grand nombre de cas (pour les écrans cathodiques notamment), à l'exclusion de tout autre interface ou interaction avec le dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo, à définir la position de la zone visée sur l'écran ; il est donc possible d'utiliser des éléments ou des modules standard, tels que des cartes vidéo pour PC, pour la génération d'image ou du signal vidéo, sans avoir à faire intervenir dans un tel choix une fonction additionnelle de calcul de positiona) The only knowledge of the video signal or of only one part of this signal (the image synchronization signal, which is generated every 15 to 20 milliseconds approximately) and of the characteristics of the image (duration of the image, duration of a line, ...) is sufficient in a large number of cases (for cathode-ray screens in particular), to the exclusion of any other interface or interaction with the device for generating the image or the video signal, to be defined the position of the target area on the screen; it is therefore possible to use standard elements or modules, such as PC video cards, for image or video signal generation, without having to make an additional position calculation function in such a choice
b) L'information de position de la zone visée est disponible sous forme explicite et utilisable sans contrainte de temps particulière en dehors du dispositif de génération de l'image ou du signal vidéob) The position information of the targeted area is available in explicit form and usable without any particular time constraint outside the image or video signal generation device.
c) Le dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo peut traiter l'information de temps ou de position transmise par le système (1) avec un délai adapté à un interface homme machine, c'est à dire de quelques dixièmes de seconde, soit environ dix mille fois supérieur au délai de traitement imposé dans le contexte du crayon ou du pistolet optique au dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo d) La communication entre le capteur D et le dispositif de génération de l'image ou du signal vidéo est particulièrement simple si l'un des deux canaux (du systèmec) The image or video signal generation device can process the time or position information transmitted by the system (1) with a delay adapted to a man-machine interface, that is to say a few tenths of second, or about ten thousand times the processing time imposed in the context of the pencil or optical gun to the image or video signal generation device d) Communication between sensor D and the image or video signal generation device is particularly simple if one of the two channels (of the system
(1) vers le dispositif (2) ou du dispositif (2) vers le système (1)) est un canal de communication à bande passante large e) La présente invention se limite à l'utilisation des signaux de synchronisation image, à l'exclusion des signaux de synchronisation ligne, qui sont 200 fois (ou plus) plus nombreux, et qui fourniraient donc une information 200 fois (ou plus) plus précise, mais qui présentent en contrepartie l'inconvénient de nécessiter pour leur transmission une occupation 200 fois (ou plus) plus importante du canal de transmission que pour la transmission des informations de synchronisation image(1) to the device (2) or from the device (2) to the system (1)) is a wide bandwidth communication channel e) The present invention is limited to the use of image synchronization signals, to the exclusion of line synchronization signals, which are 200 times (or more) more numerous, and which would therefore provide information 200 times (or more) more precise, but which in return have the disadvantage of requiring for their transmission an occupation 200 times (or more) greater of the transmission channel than for the transmission of image synchronization information
Par ailleurs, il est possible, avec un capteur d'éclairement à champ large (L) et un protocole adéquats, de permettre au dispositif de commande (1) de connaître ou de se faire confirmer les principaux paramètres de l'image affichée sur l'écran (durée d'une ligne, nombre de lignes,...) . Un exemple de méthode permettant cette initialisation ou confirmation est le suivant :Furthermore, it is possible, with a wide field illumination sensor (L) and an adequate protocol, to allow the control device (1) to know or to have confirmed the main parameters of the image displayed on the screen. 'screen (duration of a line, number of lines, ...). An example of a method allowing this initialization or confirmation is as follows:
a) Lorsque le dispositif de commande (1) estime avoir besoin de connaître les principales caractéristiques de l'image affichée sur l'écran, il envoie un code demandant l'affichage d'une image qui présente les caractéristiques suivantes : - ses caractéristiques temporelles (durée d'une ligne et de sa partie visible, nombre de lignes,...) sont les mêmes que celles des images dont les caractéristiques temporelles doivent être analyséesa) When the control device (1) considers that it needs to know the main characteristics of the image displayed on the screen, it sends a code requesting the display of an image which has the following characteristics: - its temporal characteristics (duration of a line and its visible part, number of lines, ...) are the same as those of the images whose temporal characteristics must be analyzed
- elle est assimilable pour le capteur d'éclairement à champ large (L) à une image totalement blanche ; cette modalité peut être réalisée de plusieurs manières, et notamment les suivantes :- it can be assimilated for the wide field illumination sensor (L) to a completely white image; this modality can be achieved in several ways, and in particular the following:
. envoi d'une image totalement blanche envoi d'une image comportant une ligne totalement blanche chaque N lignes, la durée entre deux lignes blanches successives étant inférieure à la durée d'absence d'éclairement entre deux trames ou deux images successives, et la dernière ligne visible étant une ligne totalement blanche. sending a completely white image sending an image comprising a completely white line each N lines, the duration between two successive white lines being less than the duration of absence of illumination between two frames or two successive images, and the last visible line being a completely white line
. envoi dans le cadre des images définies ci- dessus, de lignes alternativement blanches et noires, avec une succession de motifs blancs et noirs qui permette de distinguer l'alternance de motifs blancs et noirs à l'intérieur d'une ligne de l'absence d'éclairement existant entre deux lignes successives ; de telles lignes sont fonctionnellement assimilables à des lignes totalement blanches. sending in the framework of the images defined above, alternately white and black lines, with a succession of white and black patterns which makes it possible to distinguish the alternation of white and black patterns inside a line of absence of illumination existing between two successive lines; such lines are functionally comparable to completely white lines
b) A réception de ce code, le dispositif électronique (2) affiche des images spécifiques présentant les caractéristiques définies ci-dessus sur l'écran pendant une durée déterminée à l'avance ou jusqu'à ce que le dispositif de commande (1) envoie un code indiquant que cet affichage n'est plus nécessaireb) On receipt of this code, the electronic device (2) displays specific images having the characteristics defined above on the screen for a period determined in advance or until the control device (1) sends a code indicating that this display is no longer necessary
c) Le dispositif de commande, après un temps d'attente déterminé à l'avance permettant au dispositif électronique (2) de commencer l'affichage des images spécifiques : détecte les débuts et les fins d'éclairement successives de l'image affichée sur l'écran (3) à partir des signaux fournis par le capteur d'éclairement à champ large (L)c) The control device, after a waiting time determined in advance allowing the device electronic (2) to start the display of specific images: detects the start and end of successive illumination of the image displayed on the screen (3) from the signals supplied by the wide field illumination sensor ( L)
- en déduit la durée de chaque ligne, la durée de la partie visible de chaque ligne et le nombre de lignes de l'image affichée sur l'écran (3)- deduce the duration of each line, the duration of the visible part of each line and the number of lines of the image displayed on the screen (3)
On remarquera en effet que, dans le cas d'une image totalement blanche (ou une image fonctionnellement équivalente, telles que celles décrites ci-dessus) : a) la détection de l'instant du début d'image est réalisée en détectant le premier début d'éclairement qui suit une absence d'éclairement suffisamment longue pour correspondre à l'absence d'éclairement qui existe entre deux images ou trames successives (par opposition à l'absence d'éclairement qui existe entre deux lignes successives, qui est beaucoup plus courte) b) la mesure de la durée totale d'une ligne est réalisée en mesurant la différence de temps entre deux débuts d'éclairement successifs à l'intérieur d'une image c) la mesure de la durée totale de la partie visible d'une ligne est réalisée en mesurant la différence de temps entre un début d'éclairement à l'intérieur d'une image et la fin d'éclairement qui suit ce début d'éclairementIt will indeed be noted that, in the case of a completely white image (or a functionally equivalent image, such as those described above): a) the detection of the instant of the beginning of the image is carried out by detecting the first beginning of illumination which follows an absence of illumination long enough to correspond to the absence of illumination which exists between two successive images or frames (as opposed to the absence of illumination which exists between two successive lines, which is much shorter) b) the measurement of the total duration of a line is carried out by measuring the time difference between two successive starts of illumination inside an image c) the measurement of the total duration of the visible part a line is produced by measuring the time difference between the start of light inside an image and the end of light that follows this start of light
A titre d'exemple, dans les images de télévision au standard PAL/SECAM : - la durée totale d'une trame (qui est une demi- image) est de 1/50eme de seconde, soit 20 millisecondesFor example, in PAL / SECAM standard television pictures: - the total duration of a frame (which is half a frame) is 1/50 th of a second, or 20 milliseconds
- la durée totale de la partie visible d'une trame est de 18 millisecondes environ - la durée totale d'une ligne est de 64 microsecondes- the total duration of the visible part of a frame is approximately 18 milliseconds - the total duration of a line is 64 microseconds
- la durée totale de la partie visible d'une ligne est de 52 microsecondes- the total duration of the visible part of a line is 52 microseconds
- le nombre total de lignes visibles dans une trame est de 280 environ- the total number of visible lines in a frame is around 280
On constate donc que, dans un tel cas, un capteur d'éclairement à champ large (L) avec une précision temporelle d'une microseconde permet de connaître, avec cette même précision et lorsque nécessaire, les principales caractéristiques de l'image affichée sur l'écran (3).It is therefore found that, in such a case, a wide field illumination sensor (L) with a temporal precision of one microsecond makes it possible to know, with this same precision and when necessary, the main characteristics of the image displayed on the screen (3).
Dans des modes de réalisation préférés de l'ensemble d'interface selon la présente invention, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes:In preferred embodiments of the interface assembly according to the present invention, use is also made of one and / or the other of the following arrangements:
- Les moyens de traitement logiques et arithmétiques calculent la position de la zone Z visée sur l'écran à partir de la différence de temps existant entre d'une part, l'instant du début de balayage de l'image et d'autre part, l'apparition du signal logique correspondant au capteur d'éclairement D qui correspond au passage du spot lumineux devant la zone Z visée- The logical and arithmetic processing means calculate the position of the targeted zone Z on the screen from the time difference existing between on the one hand, the instant of the start of scanning of the image and on the other hand , the appearance of the logic signal corresponding to the illumination sensor D which corresponds to the passage of the light spot in front of the targeted zone Z
- Les moyens de traitement logiques et arithmétiques calculent les principales caractéristiques de l'image affichée sur l'écran (3) à partir des différences de temps existant entre les signaux logiques correspondant aux débuts d'éclairement captés par le capteur d'éclairement à champ large (L) et les signaux logiques correspondant aux fins d'éclairement captés par le capteur d'éclairement à champ large (L) ; les principales caractéristiques qu'il est ainsi possible de calculer incluent les caractéristiques suivantes :- The logical and arithmetic processing means calculate the main characteristics of the image displayed on the screen (3) from the time differences existing between the logic signals corresponding to the beginnings of illumination received by the wide field illumination sensor (L) and the logic signals corresponding to the purposes of illumination received by the wide field illumination sensor (L); the main characteristics which it is thus possible to calculate include the following characteristics:
. durée totale d'une image. total duration of an image
. nombre total de lignes visibles d'une image . durée totale d'une ligne d'une image durée totale de la partie visible d'une ligne. total number of visible lines in an image. total duration of a line of an image total duration of the visible part of a line
- Les moyens de traitement logiques et arithmétiques sont également aptes à : mémoriser les instants de début d'image pour plusieurs images- The logical and arithmetic processing means are also able to: memorize the instants of image start for several images
. mettre à jour en fonction des informations sur les instants de début d'image transmis par la chaîne de transmission (4) le nombre exact d'impulsions de l'horloge locale (70) qui correspondent à la durée effective d'une image affichée sur l'écran (3). update according to the information on the instants of image start transmitted by the transmission chain (4) the exact number of pulses of the local clock (70) which correspond to the effective duration of an image displayed on the screen (3)
. mémoriser pour plusieurs lignes de balayage d'une image les instants d'apparition des signaux correspondant à 1 'eclairement du capteur D. memorize for several scanning lines of an image the instants of appearance of the signals corresponding to the illumination of the sensor D
- L'horloge locale (70) est apte à :- The local clock (70) is suitable for:
. modifier sa fréquence, par exemple au moyen d'une boucle à verrouillage de phase, en réponse à des impulsions de synchronisation - le capteur d'éclairement D comprend un détecteur d'éclairement et un système de focalisation pour focaliser sur la surface active du détecteur la lumière provenant de la zone Z visée ;. modify its frequency, for example by means of a phase-locked loop, in response to synchronization pulses - the illumination sensor D comprises an illumination detector and a focusing system for focusing on the active surface of the detector the light coming from the targeted zone Z;
- le dispositif électronique (2) comprend en outre des moyens de commande de l'écran (3) pour afficher sur cet écran un effet graphique en une relation avec la zone Z visée ; le système commande (1) comprend dans son interface utilisateur des moyens sélectivement actionnables par l'utilisateur et dont le résultat de l'action est transmise au dispositif électronique (2) par le système (1)- The electronic device (2) further comprises screen control means (3) for displaying on this screen a graphic effect in relation to the targeted zone Z; the control system (1) comprises, in its user interface, means selectively actuable by the user and the result of the action of which is transmitted to the electronic device (2) by the system (1)
- les moyens de commande sélectivement actionnables sont choisis parmi des touches, des potentiomètres, des capteurs de pression, des capteurs d'angle, des capteurs de position, des gyroscopes, au moins une commande vocale et au moins un manche à balai ; le système de commande (1) transmet des informations au dispositif électronique (2) lorsque la position de la zone Z visée a changé d'une valeur minimale prédéterminée ; - le système de commande (1) comprend en outre des moyens d'identification adaptés pour que le dispositif électronique (2) reconnaisse le système de commande, ces moyens d'identification générant sélectivement des données d'identification du système (1) envoyées au dispositif électronique (2) ;- the selectively actuable control means are chosen from keys, potentiometers, pressure sensors, angle sensors, position sensors, gyroscopes, at least one voice command and at least one joystick; the control system (1) transmits information to the electronic device (2) when the position of the targeted zone Z has changed by a predetermined minimum value; - the control system (1) further comprises identification means suitable for the electronic device (2) to recognize the control system, these identification means selectively generating identification data of the system (1) sent to the electronic device (2);
- plusieurs systèmes de commande (1) communiquent avec le dispositif électronique (2) et les moyens de commande du dispositif de chaque système de commande (1) transmettent leurs informations au dispositif électronique (2) en étant synchronisés par rapport au début de l'image affichée sur l'écran (3), et à des instants définis par des décalages spécifiques à chaque système par rapport au début d'image ;- several control systems (1) communicate with the electronic device (2) and the device control means of each control system (1) transmit their information to the electronic device (2) being synchronized with the start of the image displayed on the screen (3), and at times defined by system-specific offsets from the start of the image;
- le dispositif électronique (2) comporte des moyens qui provoquent la transmission de nouvelles informations par au moins l'un desdits système de commande (1) ; le dispositif (2) transmet des informations au système de commande (1) par le même moyen qu'il utilise pour lui envoyer des informations de synchronisation ;- the electronic device (2) comprises means which cause the transmission of new information by at least one of said control system (1); the device (2) transmits information to the control system (1) by the same means it uses to send it synchronization information;
- le système de commande (1) comprend des moyens de mesure et de mémorisation périodiques de l'amplitude d'impulsions de synchronisation reçues par le capteur D pour permettre une détection du rapprochement ou de l'éloignement du capteur D du système de commande (1) par rapport à l'écran (3) au moyen de la mesure de la variation de cette amplitude.the control system (1) comprises means for periodically measuring and storing the amplitude of synchronization pulses received by the sensor D to allow detection of the approach or the distance of the sensor D from the control system ( 1) relative to the screen (3) by means of the measurement of the variation of this amplitude.
- le système (1) et le dispositif électronique (2) communiquent par ondes ;- the system (1) and the electronic device (2) communicate by waves;
- le système (1) et le dispositif (2) sont reliés par un câble de transmission ;- the system (1) and the device (2) are connected by a transmission cable;
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante de quelques unes de ses formes de réalisation, données à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :Other characteristics and advantages of the invention will appear during the following detailed description of some of its embodiments, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which:
- la figure 1 est une vue schématique avec schéma- blocs de l'ensemble d'interface selon la présente invention comprenant un système de commande avec un seul capteur d'éclairement : le capteur (D) ; et - la figure 2 est une vue schématique avec schéma- blocs de la chaîne de transmission du dispositif (2) de la figure 1 vers le système (1) de la figure 1 et dont l'objectif est la synchronisation de l'horloge locale du système (1) de la figure 1.- Figure 1 is a schematic view with diagrams of the interface assembly according to the present invention comprising a control system with a single illumination sensor: the sensor (D); and - Figure 2 is a schematic view with block diagrams of the transmission chain from the device (2) of Figure 1 to the system (1) of Figure 1 and of which the objective is the synchronization of the local clock of the system (1) of figure 1.
- les figures 3 à 5 représentent schématiquement le capteur d'éclairement du système de commande de la figure 1. - la figure 6 représente une variante de réalisation du système de commande comprenant deux capteurs d'éclairement fonctionnant selon le même principe que le capteur (D) .- Figures 3 to 5 schematically represent the illumination sensor of the control system of Figure 1. - Figure 6 shows an alternative embodiment of the control system comprising two illumination sensors operating on the same principle as the sensor ( D).
- la figure 7 est une vue schématique avec schéma- blocs de l'ensemble d'interface selon la présente invention comprenant un système de commande avec un deux capteurs d'éclairement : le capteur (D) d'une part et le capteur à champ large (L) de l'autre.- Figure 7 is a schematic view with diagrams of the interface assembly according to the present invention comprising a control system with a two light sensors: the sensor (D) on the one hand and the field sensor wide (L) on the other.
L'ensemble d'interface selon la présente invention prend par exemple la forme de : un boîtier de télécommande comprenant tous les éléments du système de télécommande (1) ainsi que les moyens additionnels permettant de mettre en œuvre la fonction « Récepteur » et la fonction « Synchronisation de l'horloge locale » de la chaîne de transmission (4)The interface assembly according to the present invention takes, for example, the form of: a remote control unit comprising all the elements of the remote control system (1) as well as the additional means making it possible to implement the “Receiver” function and the function “Local clock synchronization” of the transmission chain (4)
- un boîtier extérieur au dispositif électronique (2) ou un ou plusieurs module (s) intérieur (s) à ce dispositif permettant de mettre en œuvre la fonction « Emetteur » et la fonction « Extraction et mise en forme des informations de début d'image » de la chaîne de transmission (4)- a box external to the electronic device (2) or one or more module (s) inside this device making it possible to implement the “Transmitter” function and the “Extraction and formatting of information at the start of image »of the drive chain (4)
L'émission des informations du système (1) vers le dispositif (2) peut notamment être en utilisant les techniques classiques d'émission par infra rouges ou par radio, ou aussi par ondes ultra sonores. Dans le cas d'émission par infra rouges du système (1) vers le dispositif (2), il est possible de procéder de la manière suivante : . le système de commande (1) peut générer ses informations de temps ou de position sous forme de signal binaire à 1.200 ou 2.400 bauds qui module une fréquence porteuse de l'ordre de 30 kilohertz qui elle même module un signal infra rouge émis par une diode LED . le récepteur inclus dans (2) peut être un récepteur infrarouge standard pour les télécommandes de télévision qui est adapté un signal infrarouge modulé à une fréquence de l'ordre de 30 kilohertz, et qui peut restituer le signal binaire à 1.200 ou 2.400 bauds à un interface série V24 la logique de commande du dispositif (2) peut alors lire sur l'interface série V24 les informations de temps ou de position transmises par le système de commande . des moyens logiciels de haut niveau, c'est à dire sans contact direct avec les caractéristiques du matériel, sont typiquement suffisantes pour traiter ces informations de position ou de temps, ainsi que les demandes du dispositif de commande (1) portant sur l'affichage d'images particulières destinées à être analysées par le capteur d'éclairement à champ large (L)The transmission of information from the system (1) to the device (2) can in particular be by using the conventional techniques of emission by infrared or by radio, or also by ultrasonic waves. In the case of infrared transmission from the system (1) to the device (2), it is possible to proceed as follows:. the control system (1) can generate its time or position information in the form of a binary signal at 1,200 or 2,400 baud which modulates a carrier frequency of the order of 30 kilohertz which itself modulates an infrared signal emitted by a diode LED. the receiver included in (2) can be a standard infrared receiver for television remote controls which is adapted to an infrared signal modulated at a frequency of the order of 30 kilohertz, and which can restore the binary signal at 1,200 or 2,400 baud at a V24 serial interface the control logic of the device (2) can then read from the V24 serial interface the time or position information transmitted by the control system. high-level software means, that is to say without direct contact with the characteristics of the hardware, are typically sufficient to process this position or time information, as well as the requests from the control device (1) relating to the display. specific images to be analyzed by the wide field illumination sensor (L)
La chaîne de transmission (4) du dispositif (2) vers le système (1) peut être réalisée de la manière suivante lorsque le signal vidéo est accessible et que la transmission des informations de synchronisation du au système (1) au dispositif (2) est réalisée par un canal à bande passante large tel que une transmission par infra rouge : a) L'extraction du signal de synchronisation image peut être réalisée dans la très grande majorité des cas par l'une des méthodes suivantes :The transmission chain (4) from the device (2) to the system (1) can be carried out as follows when the video signal is accessible and the transmission of synchronization information from to the system (1) to the device (2) is carried out by a channel wide bandwidth such as infrared transmission: a) The extraction of the image synchronization signal can be carried out in the vast majority of cases by one of the following methods:
- signal composite : extraction du signal à l'aide d'un circuit intégré standard tel que le LM1881 (voir par exemple la notice de description et d'application de ce circuit sur le site Internet du fabricant National Semiconductor (marque déposée) à l'adresse http://www.national.com)- composite signal: signal extraction using a standard integrated circuit such as the LM1881 (see for example the description and application manual for this circuit on the website of the manufacturer National Semiconductor (registered trademark) at l 'address http://www.national.com)
- signal VGA et autres formats : les sites Internet suivants fournissent des schémas et des indications pratiques : http://www.repairfaq.org/rcpair/f_vidconv.html ( par exemple la page « Notes on video conversion ») http://www.epanorama.net/video http://www.hut.fi/misc/Elcctronics (par exemple la page- VGA signal and other formats: the following websites provide diagrams and practical information: http://www.repairfaq.org/rcpair/f_vidconv.html (for example the “Notes on video conversion” page) http: // www.epanorama.net/video http://www.hut.fi/misc/Elcctronics (for example the page
« VGA to TV conversion ») b) La génération d'une impulsion au début du signal de synchronisation image est réalisé par des moyens classiques . c) La transmission par infra rouge de cette impulsion avec une précision de l'ordre de la micro seconde peut être réalisée au moyen de la diode émettrice SFH421 dont le temps de montée et le temps de descente sont de 500 nanosecondes environ, pilotée selon des techniques classiques .“VGA to TV conversion”) b) The generation of a pulse at the start of the image synchronization signal is carried out by conventional means. c) The infra-red transmission of this pulse with an accuracy of the order of a microsecond can be achieved by means of the emitting diode SFH421, the rise time and fall time of which are approximately 500 nanoseconds, controlled according to classic techniques.
A titre de variante, il pourra être intéressant d'envoyer un train d'impulsions très brèves et très rapprochées pour augmenter la fiabilité de la détection de ces impulsions d) La détection avec une précision de l'ordre de la micro seconde d'une impulsion infra rouge dans le systèmeAs a variant, it may be advantageous to send a train of very short and very close pulses to increase the reliability of the detection of these pulses. d) Detection with an accuracy of the order of micro seconds of an infrared pulse in the system
(1) peut être réalisé au moyen de la photodiode amplifiée OPT210 de Burr-Brown (marque déposée, site Internet : http://www.burr-brown.com) devant laquelle est disposé un filtre laissant passer les infrarouges mais bloquant la lumière visible, et suivie par un filtre passe haut, par exemple à fréquence de coupure 150 Khz et 6db/octave d'atténuation, pour éliminer les effets des éclairages artificiels, qui fournissent typiquement une lumière dont l'intensité est modulée à une fréquence de 100 ou 120 hertz selon les pays et éliminer les signaux dont la fréquence varie entre 30 et 40 kilohertz émis par les télécommandes infra rouges usuelles . Le signal fourni par 1OPT210 après filtrage, filtrage passe-bas pour éliminer les fréquences au dessus de la bande passante utile du signal et amplification est un bruit blanc auquel se superposent les impulsions reçues(1) can be achieved by means of the amplified photodiode OPT210 from Burr-Brown (registered trademark, website: http://www.burr-brown.com) in front of which is placed a filter allowing the infrared to pass but blocking the light visible, and followed by a high-pass filter, for example with a cut-off frequency of 150 kHz and 6 dB / octave attenuation, to eliminate the effects of artificial lighting, which typically provide light whose intensity is modulated at a frequency of 100 or 120 hertz according to the country and eliminate the signals whose frequency varies between 30 and 40 kilohertz emitted by the usual infrared remote controls. The signal supplied by 1OPT210 after filtering, low-pass filtering to eliminate the frequencies above the useful bandwidth of the signal and amplification is white noise to which the received pulses are superimposed
Un comparateur tel que le LM339 réglé à un seuil de 6 ou 10 db au dessus du niveau de bruit constaté, permet de générer un signal logique correspondant au début de la réception d'une impulsion de synchronisation (le temps de basculement d'un comparateur tel que le LM339 avec un signal fort en entrée est typiquement de l'ordre de une demi microseconde) ; ces mêmes techniques peuvent être utilisées pour réaliser le capteur d'éclairement à champ large (L)A comparator such as the LM339 set to a threshold of 6 or 10 db above the observed noise level, allows to generate a logic signal corresponding to the start of the reception of a synchronization pulse (the switching time of a comparator such as the LM339 with a strong input signal is typically of the order of half a microsecond); these same techniques can be used to make the wide field illumination sensor (L)
e) La synchronisation de l'horloge locale (70) est réalisée par le microcontrôleur (60) selon les modalités suivantes : le microcontrôleur (60) mesure au moyen de l'horloge locale (70) le temps écoulé entre deux impulsions correspondant à deux débuts d'images successifse) The synchronization of the local clock (70) is carried out by the microcontroller (60) according to the following methods: the microcontroller (60) measures by means of the local clock (70) the time elapsed between two pulses corresponding to two successive beginnings of images
- il compare cette valeur mesurée à la valeur exacte qui est connue à l'avance il en déduit le nombre exact d'impulsions de l'horloge locale (70) qui correspondent avec une précision de l'ordre de la micro seconde à la durée réelle de l'image il recale ses compteurs de temps sur le début réelle de l'image f) La détection avec une précision de l'ordre de la micro seconde du passage du spot lumineux devant le capteur D peut être réalisé au moyen de la photodiode amplifiée OPT210 de Burr-Brown devant laquelle est disposé un ensemble optique décrit ultérieurement dont l'objectif est de restreindre l'angle de vision du capteur D, et suivie par un filtre passe haut, par exemple à fréquence de coupure 10 Khz et 6db/octave d'atténuation, pour éliminer les effets des éclairages artificiels, qui fournissent typiquement une lumière dont l'intensité est modulée à une fréquence de 100 ou 120 hertz selon les pays.- it compares this measured value with the exact value which is known in advance it deduces the exact number of pulses from the local clock (70) which correspond with an accuracy of the order of a micro second to the duration of the image it sets its time counters on the actual start of the image f) Detection with a precision of the order of a micro second of the passage of the light spot in front of the sensor D can be achieved by means of the amplified photodiode OPT210 from Burr-Brown in front of which is arranged an optical assembly described later whose objective is to restrict the viewing angle of the sensor D, and followed by a high-pass filter, for example at cut-off frequency 10 kHz and 6 dB / octave attenuation, to eliminate the effects of artificial lighting, which typically provide light whose intensity is modulated at a frequency of 100 or 120 hertz depending on the country.
Le signal fourni par 1OPT210 après filtrage passe haut, filtrage passe-bas pour éliminer les fréquences au dessus de la bande passante utile du signal et amplification est un bruit blanc auquel se superposent les impulsions reçuesThe signal supplied by 1OPT210 after high pass filtering, low pass filtering to eliminate the frequencies above the useful bandwidth of the signal and amplification is a white noise to which the received pulses are superimposed
Un comparateur tel que le LM339 réglé à un seuil deA comparator such as the LM339 set to a threshold of
6 ou 10 db au dessus du niveau de bruit constaté, permet de générer un signal logique correspondant au début du passage du spot lumineux devant le capteur D (le temps de basculement d'un comparateur tel que le LM339 avec un signal fort en entrée est typiquement de l'ordre de une demi microseconde)6 or 10 dB above the observed noise level, generates a logic signal corresponding to the start of the passage of the light spot in front of the sensor D (the switching time of a comparator such as the LM339 with a signal input is typically of the order of half a microsecond)
Les fonctions de filtrage et d'amplification peuvent être réalisées par exemple au moyen d'amplificateurs opérationnels dont le produit gain X bande passante est supérieur à 10 mégahertz.The filtering and amplification functions can be performed for example by means of operational amplifiers whose gain X bandwidth product is greater than 10 megahertz.
L'amplification du signal doit avoir une bande passante la plus élevée possible pour fournir une position calculée avec une bonne précision. Les photodiodes ont des temps de réponse très rapide, de l'ordre de la microseconde. Il sera toutefois nécessaire de limiter la bande passante des amplificateurs à la bande passante utile du signal, qui est de quelques centaines de kilohertz au maximum. La détection de la présence du spot lumineux dans le champ de capture du capteur d'éclairement D est réalisée au moyen de comparateurs alimentés par le signal alternatif fourni par les étages d'amplification, ou par des comparateurs alimentés en continu par des amplificateurs opérationnels. La sortie de chaque comparateur est reliée à une broche d'entrée du microcontrôleur qui permet de mesurer les instants auxquels cette broche passe d'un niveau logique haut à un niveau bas ou inversement.Signal amplification must have the highest possible bandwidth to provide a position calculated with good accuracy. Photodiodes have very fast response times, on the order of a microsecond. However, it will be necessary to limit the bandwidth of the amplifiers to the useful bandwidth of the signal, which is a few hundred kilohertz at most. The detection of the presence of the light spot in the capture field of the illumination sensor D is carried out by means of comparators supplied by the alternating signal supplied by the amplification stages, or by comparators supplied continuously by operational amplifiers. The output of each comparator is connected to an input pin of the microcontroller which makes it possible to measure the instants at which this pin goes from a high logic level to a low level or vice versa.
Les microcontrôleurs de la gamme ST7 de STThe ST7 series microcontrollers from ST
Microelectronics utilisent une horloge locale et des compteurs de temps internes suffisamment précis pour mesurer des intervalles de temps avec une précision de 0,5 ou 1 microseconde. Leur rapidité de traitement est suffisante pour traiter en moins de 64 microsecondes (qui est la durée de balayage d'une ligne de télévision) deux interruptions correspondant par exemple à des signaux logiques générés par des impulsions telles que des impulsions de synchronisation ou des signaux logiques émis par le capteur D ou le capteur d'éclairement à champ large (L) ; on remarquera à ce sujet qu'il n'est pas nécessaire que le capteur (D) et le capteur d'éclairement à champ large (L) soient actifs simultanément, et que donc seules les informations d'un seul des deux capteurs doivent être traitées à un instant donné.Microelectronics use a local clock and internal time counters that are precise enough to measure time intervals with an accuracy of 0.5 or 1 microsecond. Their processing speed is sufficient to process in less than 64 microseconds (which is the scanning time of a television line) two interruptions corresponding for example to logic signals generated by pulses such as synchronization pulses or logic signals emitted by the sensor D or the wide field illumination sensor (L); it will be noted in this regard that it is not necessary that the sensor (D) and the wide field illumination sensor (L) are active simultaneously, and that therefore only the information of one of the two sensors must be processed at a given time.
Le micro-contrôleur (60) est relié à l'interface utilisateur du système (1) permettant à l'utilisateur d'indiquer que le système doit effectuer une mesure de position de la zone Z.The microcontroller (60) is connected to the system user interface (1) allowing the user to indicate that the system must perform a position measurement of the zone Z.
Lorsque la chaîne de transmission (4) depuis le dispositif (2) vers le système (1) ne comprend pas de canal de transmission à bande passante large tel qu'une transmission par infra rouge, mais que le canal de transmission du système (1) vers le dispositif (2) est un canal de transmission à bande passante large tel qu'une transmission par infra rouge, il est tout de même possible de se ramener au cas précédent et synchroniser au moyen d'impulsions l'horloge locale (70), par exemple de la manière suivante :When the transmission chain (4) from the device (2) to the system (1) does not include a broadband transmission channel such as an infrared transmission, but the system transmission channel (1 ) to the device (2) is a broadband transmission channel such as infrared transmission, it is still possible to reduce to the previous case and synchronize by means of pulses the local clock (70 ), for example as follows:
- le système de commande (1) envoie périodiquement dans le cadre d'un dialogue avec le dispositif (2) une impulsion à un instant connu avec une précision suffisante par le dispositif (1) mais qui est sans rapport particulier avec un instant de début d'image le dispositif (2) détecte cette impulsion et mesure l'écart de temps, par exemple en microsecondes, entre cette impulsion et le prochain instant de début d'image - le dispositif (2) envoie au moyen de la chaîne de transmission (4) au système (1) un nombre qui indique au système (1) quel est l'écart de temps calculé par le dispositif (2) ; l'envoi de cette information peut être réalisé avec un canal de transmission avec une bande passante étroite (quelques kilohertz) le système (1) peut ainsi recaler son horloge locale (70)- the control system (1) periodically sends within the framework of a dialogue with the device (2) an impulse at an instant known with sufficient precision by the device (1) but which is not particularly related to a start instant the device (2) detects this pulse and measures the time difference, for example in microseconds, between this pulse and the next instant in image start - the device (2) sends by means of the transmission chain (4) to the system (1) a number which indicates to the system (1) what is the time difference calculated by the device (2); the sending of this information can be carried out with a transmission channel with a narrow bandwidth (a few kilohertz) the system (1) can thus reset its local clock (70)
Dans ce cas de figure, il est toutefois nécessaire que le dispositif (2) puisse détecter l'impulsion envoyée par le système (1) et dater son instant d'apparition avec la précision requise.In this case, it is however necessary that the device (2) can detect the pulse sent by the system (1) and date its time of appearance with the required precision.
Dans l'ensemble des cas de figure précédents, il pourra être utile de tenir compte dans les opérations de datation des impulsions reçues du temps total de transmission, depuis sa création jusqu'à sa datation, car ce temps total sera typiquement de l'ordre de la microseconde.In all the previous cases, it may be useful to take into account in the dating operations of the pulses received the total transmission time, from its creation to its dating, because this total time will typically be of the order of the microsecond.
Dans ces conditions, le calcul de la position viséeUnder these conditions, the calculation of the target position
Z sur l'écran peut être réalisé de la manière suivante :Z on the screen can be done as follows:
- il synchronise son horloge locale (70) et attend une impulsion de début d'image ;- it synchronizes its local clock (70) and waits for an image start pulse;
- une fois reçue l'information de but d'image, l'horloge synchronisée et les compteurs internes de temps réinitialisés, il mesure ensuite la durée de l'intervalle de temps T qui commence au début de l'image et qui finit à l'instant du changement de niveau logique généré par le comparateur alimenté par le signal du capteur D dont le champ de détection est limité à la zone Z pointée (ce changement de niveau correspond au début du passage du spot dans la zone Z visée) . Les moyens de traitement arithmétiques du système- once the image goal information has been received, the synchronized clock and the internal time counters have been reset, it then measures the duration of the time interval T which begins at the start of the image and ends at l 'instant of the logic level change generated by the comparator supplied by the signal from the sensor D, the detection field of which is limited to the zone Z pointed (this level change corresponds to the start of the passage of the spot in the zone Z targeted). The arithmetic means of processing of the system
(1) ou du dispositif (2) calculent alors la position du début de la zone Z visée à partir de l'intervalle T selon le principe général suivant : - la position du début de cette zone commence à la ligne dont le numéro est donné par le calcul suivant :(1) or of the device (2) then calculate the position of the start of the targeted zone Z from the interval T according to the following general principle: - the position of the start of this zone begins on the line whose number is given by the following calculation:
Valeur entière [T / Tligne] sachant que Tligne est la durée de balayage d'une ligne par le spot , - à 1 ' intérieur de cette ligne dont le numéro vient d'être calculé, la position du début de la zone Z, exprimée en pourcentage de longueur de ligne est donnée par le calcul suivant :Integer value [T / Tligne] knowing that Tligne is the duration of scanning of a line by the spot, - inside this line whose number has just been calculated, the position of the start of the zone Z, expressed as a percentage of line length is given by the following calculation:
[ (T)Modulo (Tligne) ] / Tligne sachant que (T) Modulo (Tligne) est le reste de la division de T par Tligne.[(T) Modulo (Line)] / Line knowing that (T) Modulo (Line) is the remainder of the division of T by Line.
On remarquera que :Note that:
- l'opération Valeur entière [T / Tligne] revient à éliminer de T la durée qui correspond à une fraction de ligne.- the operation Whole value [T / Line] amounts to eliminating from T the duration which corresponds to a fraction of a line.
- l'opération (T) Modulo (Tligne) revient à soustraire de (T) la durée correspondant au balayage des lignes de l'écran (3) avant que le capteur D ne soit éclairé . Pour augmenter la stabilité et la fiabilité de la mesure des instants auxquels D détecte l'apparition du spot, il pourra être utile que le micro contrôleur (60) effectue les actions suivantes dans ses traitements :- the operation (T) Modulo (Line) amounts to subtracting from (T) the time corresponding to the scanning of the lines of the screen (3) before the sensor D is lit. To increase the stability and reliability of the measurement of the instants at which D detects the appearance of the spot, it may be useful for the microcontroller (60) to perform the following actions in its processing:
- Ignorer systématiquement les premiers signaux émis par le capteur D, par exemple les 3 premiers pour chacun des capteurs Mémoriser les durées des intervalles T correspondant à 1 'eclairement du capteur D pour plusieurs lignes de balayage pendant lesquelles le capteur D est éclairé (par exemple les intervalles correspondant aux 5 premières lignes de balayage de l'écran qui éclairent le capteur D et qui sont prises en compte par le micro contrôleur 60)- Systematically ignore the first signals emitted by sensor D, for example the first 3 for each of the sensors Memorize the durations of the intervals T corresponding to the illumination of the sensor D for several scanning lines during which the sensor D is lit (for example the intervals corresponding to the first 5 scanning lines of the screen which illuminate the sensor D and which are taken into account by the microcontroller 60)
Calculer la moyenne des intervalles ainsi mémorisés (Moyenne M) Les moyens de traitement arithmétiques du systèmeCalculate the average of the intervals thus memorized (Average M) The arithmetic processing means of the system
(1) ou du dispositif (2) - calculent alors la position du début de la zone Z visée à partir de la moyenne précédemment définie selon le principe suivant :(1) or of the device (2) - then calculate the position of the start of the targeted zone Z from the average previously defined according to the following principle:
- la position du début de cette zone commence à la ligne dont le numéro est donné par le calcul suivant :- the position of the start of this zone begins on the line whose number is given by the following calculation:
Valeur entière [ (Moyenne M) / Tligne] sachant que Tligne est la durée de balayage d'une ligne par le spot,Integer value [(Average M) / Line] knowing that Line is the duration of scanning of a line by the spot,
- à 1 ' intérieur de cette ligne dont le numéro vient d'être calculé, la position du début de la zone Z, exprimée en pourcentage de longueur de ligne est donnée par le calcul suivant :- inside this line, the number of which has just been calculated, the position of the start of the zone Z, expressed as a percentage of line length, is given by the following calculation:
[Moyenne M/ Tligne On peut en effet vérifier que cette méthode de calcul est compatible avec la précédente :[Average M / Line We can indeed verify that this calculation method is compatible with the previous one:
- La position en Y est calculée selon un principe identique, en remplaçant des valeurs isolées par des moyennes de ces mêmes valeurs- The position in Y is calculated according to an identical principle, by replacing isolated values by means of these same values
- La position en X est calculée à partir d'une moyenne de durées entre le début de l' eclairement du capteur D1 et le début de 1 'eclairement du capteur D d'une même ligne de balayage. La remarque faite précédemment sur la signification de l'opération Modulo (Tligne) montre que la position en X est calculée à partir d'une moyenne de valeurs analogues dans leur nature à celles fournies par l'opération Modulo.- The position in X is calculated from an average of times between the start of the illumination of the sensor D1 and the start of the illumination of the sensor D of the same scanning line. The remark made previously on the meaning of the Modulo operation (Line) shows that the position in X is calculated from an average of values similar in nature to those provided by the Modulo operation.
Dans le cas d'écrans tels que des écrans à cristaux liquides ou à plasma, il est possible de se ramener à une notion de balayage voisine de celle d'un écran cathodique en adaptant la procédure de rafraîchissement d'un tel écran (qui procède par lignes et par colonnes) pour constituer une zone très claire qui parcoure tout l'écran durant un cycle de rafraîchissement, par exemple en procédant de la manière suivante : le point suivant le point en cours de rafraîchissement est mis à une valeur très claireIn the case of screens such as liquid crystal or plasma screens, it is possible to reduce to a notion of scanning similar to that of a cathode screen by adapting the procedure for refreshing such a screen (which proceeds by rows and by columns) to constitute a very clear zone which traverses the whole screen during a refresh cycle, for example by proceeding as follows: the point following the point being refreshed is set to a very clear value
- chaque point de l'écran est donc mis à une valeur très claire avant d'être rafraîchi- each point of the screen is therefore set to a very clear value before being refreshed
- compte tenu de la proximité des points qui sont successivement rafraîchis, une trace très claire balaie séquentiellement tout l'écran à chaque rafraîchissement- given the proximity of the points which are successively refreshed, a very clear trace sequentially scans the entire screen each time it is refreshed
Il pourra être nécessaire, dans ce cas de figure, de tenir compte d'un éventuel décalage dans le temps entre la génération d'un signal vidéo et la prise en compte de l'information vidéo pour le rafraîchissement de l'écran. En effet, une part importante d'écrans de ce type partent d'un signal vidéo analogique pour le rafraîchissement de l'écran, alors qu'il s'agit d'une opération principalement numérique.It may be necessary, in this case, to take into account a possible time lag between the generation of a video signal and the taking into account of the video information for the refreshment of the screen. Indeed, a significant part of screens of this type leave an analog video signal for the refreshment of the screen, whereas it is a mainly digital operation.
Le capteur d'éclairement D est constitué, figure 3, d'un détecteur d'éclairement 50 placé éventuellement au fond d'un tube étroit 51 dont la surface intérieure absorbe les rayons lumineux 52. Dans une variante représentée à la figure 4, le capteur D comprend, outre le détecteur 50 et le tube 51, un systèmes de lentilles optiques 53, qui est assimilable optiquement à une lentille convexe. Ce système permet d'améliorer la sensibilité et la directivité du capteur en focalisant sur une partie active du détecteur 50, car les rayons lumineux en provenance de la zone Z visée sont captés par le système dont la surface est nettement supérieure à celle du détecteur. Selon une autre variante représentée sur la figure 5, les rayons lumineux 52 en provenance de la zone Z visée sont captés par le système de lentilles 53 puis sont réfléchis sur le miroir 54 avant d'être renvoyés sur le détecteur 50. Le miroir 54 peut être formé par un miroir plan. Ainsi, la longueur focale du dispositif de focalisation qui correspond aux lentilles 53 et aux miroirs 54 est très supérieure à celle du détecteur 50, de telle sorte que ce dispositif de focalisation assure pour le détecteur 50 une fonction analogue à celle d'un téléobjectif en photographie.The illumination sensor D consists, in FIG. 3, of an illumination detector 50 possibly placed at the bottom of a narrow tube 51, the inner surface of which absorbs the light rays 52. In a variant shown in the FIG. 4, the sensor D comprises, in addition to the detector 50 and the tube 51, an optical lens system 53, which can be assimilated optically to a convex lens. This system makes it possible to improve the sensitivity and directivity of the sensor by focusing on an active part of the detector 50, since the light rays coming from the targeted zone Z are captured by the system whose surface is clearly greater than that of the detector. According to another variant shown in FIG. 5, the light rays 52 coming from the targeted zone Z are picked up by the lens system 53 then are reflected on the mirror 54 before being returned to the detector 50. The mirror 54 can be formed by a plane mirror. Thus, the focal length of the focusing device which corresponds to the lenses 53 and to the mirrors 54 is much greater than that of the detector 50, so that this focusing device provides for the detector 50 a function similar to that of a telephoto lens. photography.
Le capteur d'éclairement à champ large (L) est constitué de manière à réaliser une fonction analogue à celle d'un grand angle en photographie :The wide field illumination sensor (L) is designed to perform a function similar to that of a wide angle in photography:
- un capteur photo électrique à champ large tel que la photodiode du capteur OPT210 de BurrBrown peut être utilisée sans dispositif optique additionnel- a wide field electric photo sensor such as the photodiode of the OPT210 sensor from BurrBrown can be used without additional optical device
- pour améliorer le rapport signal sur bruit, un dispositif tel qu'un cône qui focalise les rayons optique sur la surface sensible du capteur photo électrique peut être ajouté - tout dispositif optique à champ suffisamment large tel que des lentilles de très courte longueur focale ou un récepteur parabolique ne présentant trop de directivité peut être aussi utilisé.- to improve the signal-to-noise ratio, a device such as a cone which focuses the optical rays on the sensitive surface of the photoelectric sensor can be added - any optical device with a sufficiently wide field such as lenses with very short focal length or a parabolic receiver with too little directivity can also be used.
Par ailleurs, le dispositif peut comporter des moyens d'indication à l'un au moins des systèmes de commande que les signaux émis par ce système ne sont pas compréhensibles, ou que le dispositif attend des informations d'un type bien précis de la part du système de commande. Le dispositif (2) peut demander des informations de types différents par exemple dans les cas suivants :Furthermore, the device may include means for indicating to at least one of the control systems that the signals transmitted by this system are not understandable, or that the device is waiting for information of a very specific type from the of the control system. The device (2) can request information of different types, for example in the following cases:
- Demande d'envoi (ou de fin d'envoi) d'informations générées par les moyens positivement actionnables associés au système de commande- Request to send (or end of sending) information generated by the positively actuable means associated with the control system
- Demande d'envoi (ou de fin d'envoi) d'informations d'identification associées au système de commande- Request to send (or end of sending) identification information associated with the ordering system
- Demande d'envoi plus fréquent ou moins fréquent des informations de position- Request for more frequent or less frequent sending of position information
- Demande d'envoi d'informations de position avec des traitements complémentaires tels que des moyennes réalisées sur plusieurs images afin d'améliorer la précision des informations (en contrepartie d'une fréquence d'envoi plus réduite de ces informations)- Request to send position information with additional processing such as averages performed on several images in order to improve the accuracy of the information (in return for a lower frequency of sending this information)
Les demandes d'informations de types différents peuvent être sélectivement destinées à un ou plusieurs systèmes et émises par le canal de transmission utilisé pour la transmission des impulsions ou des informations de début d'image .Information requests of different types can be selectively intended for one or more systems and emitted by the transmission channel used for the transmission of pulses or start of image information.
II pourra être utile de minimiser la consommation d'énergie du système de commande (1) en n'émettant des informations vers le dispositif (2) que si la position de la zone Z visée a varié d'un pourcentage déterminé et/ou pendant une période de temps déterminée.It may be useful to minimize the energy consumption of the control system (1) by transmitting information to the device (2) only if the position of the target Z zone varied by a determined percentage and / or during a determined period of time.
Le curseur graphique (40) (figure 1) affiché par le dispositif (2) sur l'écran (3) pour matérialiser la position Z visée par l'utilisateur peut prendre la forme de tout effet graphique visualisable par l'utilisateur, tel que par exemple un changement de couleur ou de forme d'un objet ou bien l'affichage clignotant d'une formé géométrique quelconque . Le système de commande (1) selon la présente invention possède en outre dans son interface utilisateur des moyens de commande du dispositif (2) associé à l'écran (3) . Il s'agit de moyens positivement actionnables par l'utilisateur, tels que des touches, des potentiomètres, des capteurs de pression, une commande vocale ou bien encore un ou plusieurs manche (s) à balai permettant à l'utilisateur de transmettre des informations au dispositif électronique (2). Lorsque le dispositif (2) correspond par exemple à un jeu vidéo, il s'agit d'indiquer un déplacement ou de simuler un tir ou bien encore, lorsque le dispositif correspond à une télévision, il s'agit pour l'opérateur de sélectionner à distance une option d'un menu d'émissions de télévision.The graphic cursor (40) (FIG. 1) displayed by the device (2) on the screen (3) to materialize the position Z aimed by the user can take the form of any graphic effect viewable by the user, such as for example a change in color or shape of an object or the flashing display of any geometric shape. The control system (1) according to the present invention also has in its user interface means for controlling the device (2) associated with the screen (3). These are means that can be positively actuated by the user, such as keys, potentiometers, pressure sensors, a voice command or even one or more joysticks allowing the user to transmit information. to the electronic device (2). When the device (2) corresponds for example to a video game, it is a question of indicating a displacement or of simulating a shooting or even, when the device corresponds to a television, it is for the operator to select remotely an option from a TV program menu.
Selon aune autre variante de l'invention représentée sur la figure 6, le système de commande (1) peut comporter deux capteurs d'éclairement D et D2 différents d'axes parallèles et voisins, ayant des champs de détection qui se limitent chacun à une zone réduite Z, Z' de l'écran, la présence du deuxième capteur D2 permet avantageusement au système (1) de mesurer la position des deux zones distinctes Z et Z' sur l'écran (3) et d'en déduire un angle de rotation des deux capteurs par rapport à leur axe médian. La gestion de deux capteurs D et D2 peut par exemple être réalisée de la manière suivante :According to another variant of the invention represented in FIG. 6, the control system (1) can comprise two illumination sensors D and D2 different from parallel and neighboring axes, having detection fields which are each limited to one reduced zone Z, Z 'of the screen, the presence of the second sensor D2 advantageously allows the system (1) to measure the position of the two distinct zones Z and Z' on the screen (3) and to deduce therefrom an angle of rotation of the two sensors relative to their median axis. The management of two sensors D and D2 can for example be carried out as follows:
- le programme du micro contrôleur (60) est adapté pour qu'il puisse gérer les instants d'apparition des signaux logiques provenant de deux capteurs d'éclairement- the program of the microcontroller (60) is adapted so that it can manage the instants of appearance of the logic signals coming from two light sensors
- le micro contrôleur (60) peut alors calculer la position des deux zones Z et Z' et en déduire la position du milieu entre ces deux zones Z et Z' ainsi que l'angle de rotation du segment ayant les positions des zones Z et Z' comme extrémités par rapport à l'axe commun C des deux capteurs D et D2the microcontroller (60) can then calculate the position of the two zones Z and Z 'and deduce therefrom the position of the medium between these two zones Z and Z' as well as the angle of rotation of the segment having the positions of the zones Z and Z 'as ends relative to the common axis C of the two sensors D and D2
En variante, plusieurs systèmes de commande (1) peuvent être associés à un seul dispositif (2), en particulier lorsque plusieurs joueurs utilisent simultanément le même jeu vidéo. Il est alors nécessaire que chacun des systèmes (1) possède des moyens d'identification pour permettre au dispositif (2) de reconnaître chacun des systèmes . Le système de commande (1) peut aussi contenir une combinaison de moyens d'identification accessibles électriquement par le microcontrôleur (60) , tels que des mémoires électroniques contenant un numéro de série ou un ensemble de contacts électriques tels qu'un ensemble d'interrupteurs qui conditionne le niveau logique sur des broches d'entrée du microcontôleur (60) . Les informations fournies par ces moyens d'identification peuvent être pris en compte par le microcontôleur (60) dans le calcul des informations à transmettre, notamment suivant les manières suivantes :Alternatively, several control systems (1) can be associated with a single device (2), in particular when several players simultaneously use the same video game. It is then necessary that each of the systems (1) has identification means to allow the device (2) to recognize each of the systems. The control system (1) can also contain a combination of identification means electrically accessible by the microcontroller (60), such as electronic memories containing a serial number or a set of electrical contacts such as a set of switches. which conditions the logic level on the input pins of the microcontroller (60). The information provided by these identification means can be taken into account by the microcontroller (60) in the calculation of the information to be transmitted, in particular in the following ways:
- envoi périodique ou lié à l'envoi des informations de position des informations d'identification ou d'informations provenant de ces informations d'identification (par exemple envoi d'une partie de l'information d'identification lié à l'envoi de l'information de position), - envoi de l'information de position à un instant défini en fonction de l'information d'identification- sending periodically or linked to the sending of position information, identification information or information from these identification information (for example sending part of the identification information linked to the sending of the position information), - sending the position information at a defined time based on identification information
Par ailleurs, chacun des systèmes de commande (1) peuvent en outre : - être synchronisés par rapport au début de l'image affichée sur l'écran (3), puisqu'ils connaissent cet instant et peuvent se synchroniser sur ces événement grâce à l'horloge locale (70)Furthermore, each of the control systems (1) can also: - be synchronized with the start of the image displayed on the screen (3), since they know this instant and can synchronize with these events thanks to local clock (70)
- émettre à des instants définis par un décalage propre à chaque système de commande (1) par rapport à ce début d'image, le décalage étant défini en fonction de moyens d'identification du système (1)- transmit at instants defined by an offset specific to each control system (1) with respect to this start of image, the offset being defined according to means of identification of the system (1)
En variante, si le dispositif (2) ou un élément lié au dispositif (2) transmet par infra rouge des informations au système de commande (1), celui-ci peut détecter si le capteur D se rapproche ou s'éloigne de l'élément émetteur d' infra rouges en mémorisant l'amplitude des impulsions successives de début d'image émises. En effet, si l'amplitude des impulsions émise est constante dans le temps et que l'amplitude du signal reçu par le récepteur d'impulsions de synchronisation du systèmeAlternatively, if the device (2) or an element linked to the device (2) transmits information by infrared to the control system (1), the latter can detect whether the sensor D is approaching or moving away from the infrared emitting element by memorizing the amplitude of the successive image start pulses emitted. Indeed, if the amplitude of the pulses transmitted is constant over time and the amplitude of the signal received by the system synchronization pulse receiver
(1) dépend peu de l'angle d'incidence des infrarouges sur le capteur, l'amplitude des impulsions de synchronisation reçues varie de manière inverse à la distance entre l'émetteur et le capteur. Il est possible de mesurer des variations d'amplitude des dernières impulsions de synchronisation reçues, par exemple les 10 dernières de la manière suivante : - le signal capteur d'impulsions de synchronisation alimente un habituel détecteur de crête rapide un convertisseur analogique numérique lié au microcontôleur (60) lit la valeur de la tension du condensateur du détecteur de crête qui garde la tension de crête et le microcontôleur (60) mémorise cette valeur le microcontôleur (60) peut alors examiner l'évolution des valeurs des tensions ainsi mémorisées pour détecter une évolution(1) depends little on the angle of incidence of infrared on the sensor, the amplitude of the synchronization pulses received varies inversely with the distance between the transmitter and the sensor. It is possible to measure amplitude variations of the last synchronization pulses received, for example the last 10 as follows: - the synchronization pulse sensor signal feeds a usual fast peak detector an analog digital converter linked to the microcontroller (60) reads the value of the voltage of the peak detector capacitor which keeps the peak voltage and the microcontroller (60) stores this value the microcontroller (60) can then examine the evolution of the values of the voltages thus memorized to detect a evolution
La gamme des microcontôleurs ST7 comprend des microcontôleurs équipés en standard de convertisseurs analogiques numériques qui réalisent la conversion d'une tension en quelques micro secondes.The range of ST7 microcontrollers includes microcontrollers fitted as standard with analog digital converters which convert a voltage in a few micro seconds.
Il convient aussi de remarquer que :It should also be noted that:
- la durée d'une image affichée sur l'écran (3) est typiquement de quelques dizaines de millisecondes, et que des mesures d'éloignement et de rapprochement seront significatives pour des mouvements rapides du capteur Dthe duration of an image displayed on the screen (3) is typically a few tens of milliseconds, and that distance and approximation measurements will be significant for rapid movements of the sensor D
- le choix d'une photodiode à grand angle de capture permet d'avoir à distance constante une variation faible de l'amplitude des impulsions de synchronisation reçues en fonction de l'angle d'incidence des rayons infrarouges qui les transportent- the choice of a photodiode with a large capture angle makes it possible to have, at constant distance, a small variation in the amplitude of the synchronization pulses received as a function of the angle of incidence of the infrared rays which transport them
Les systèmes de commande (1) et le dispositif (2) possèdent chacun un émetteur et un récepteur d'informations. En variante des descriptions précédentes, mais avec les mêmes caractéristiques de bande passante et des propriétés analogues pour la transmission des signaux : la communication par infra rouge peut être remplacée par une communication par câble (ces deux types de canaux de communication sont des canaux de communication à bande passante large dans le cadre de cette invention)The control systems (1) and the device (2) each have an information transmitter and receiver. As a variant of the preceding descriptions, but with the same bandwidth characteristics and similar properties for the transmission of signals: infrared communication can be replaced by cable communication (these two types of communication channels are broadband communication channels within the scope of this invention)
- la communication par ondes radio sur une fréquence à usage libre peut être remplacée par une communication par ondes ultra sonores (ces deux types de canaux de communication sont des canaux de communication à bande passante étroite dans le cadre de cette invention) communication by radio waves on a frequency for free use can be replaced by communication by ultra sonic waves (these two types of communication channels are narrow bandwidth communication channels in the context of this invention)

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble d'interface entre un utilisateur et un dispositif électronique (2) comportant une logique de commande et un écran rectangulaire avec un balayage (3) où un spot lumineux occupe successivement tous les points de l'écran (3) selon un cycle de balayage prédéterminé, caractérisé en ce que 1 ' ensemble comprend : - un système de commande (1) comportant :1. Interface assembly between a user and an electronic device (2) comprising a control logic and a rectangular screen with a scanning (3) where a light spot successively occupies all the points of the screen (3) according to a cycle predetermined sweep, characterized in that the assembly comprises: - a control system (1) comprising:
.un capteur d'éclairement D adapté au balayage de l'écran par le spot lumineux et ayant un champ de détection qui se limite à une zone Z réduite de l'écran (3) ;.a lighting sensor D suitable for scanning the screen by the light spot and having a detection field which is limited to a reduced zone Z of the screen (3);
.des moyens de détection de l'apparition du spot lumineux dans le champ de détection du capteur pour produire un signal de niveau logique prédéterminé ;.means for detecting the appearance of the light spot in the detection field of the sensor to produce a signal of predetermined logic level;
. une horloge locale (70) dont la résolution et la précision sont compatibles avec celles d'un signal vidéo des moyens utilisant des informations extérieures à l'écran (3) pour synchroniser l'horloge locale. a local clock (70) whose resolution and accuracy are compatible with those of a video signal of the means using information external to the screen (3) to synchronize the local clock
(70) avec les instants de début du balayage des images affichées sur l'écran (3) des moyens de traitements logiques et arithmétiques des signaux logiques pour calculer : > la différence de temps existant entre d'une part l'instant de début de balayage de l'image et d'autre part, l'apparition du signal logique correspondant au capteur d'éclairement D, et qui correspond au passage du spot lumineux devant la zone Z visée ; > la position de la zone Z visée sur l'écran à partir de la différence de temps calculée précédemment - deux chaînes de transmission : (70) with the instants of the start of scanning of the images displayed on the screen (3) of the logic and arithmetic processing means of the logic signals to calculate:> the time difference existing between the start time of scanning the image and on the other hand, the appearance of the logic signal corresponding to the illumination sensor D, and which corresponds to the passage of the light spot in front of the targeted zone Z; > the position of the targeted Z zone on the screen from the time difference previously calculated - two transmission chains:
. une chaîne de transmission du système (1) vers le dispositif électronique (2) , le dispositif comprenant une logique adaptée pour être modifiée par les informations reçues , . une chaîne de transmission (4) du dispositif électronique (2) vers le système de commande (1). a chain of transmission from the system (1) to the electronic device (2), the device comprising logic adapted to be modified by the information received,. a transmission chain (4) from the electronic device (2) to the control system (1)
2. Ensemble d'interface selon la revendication 1, dans lequel l'écran à balayage est un écran cathodique2. Interface assembly according to claim 1, in which the scanning screen is a cathode ray screen.
3. Ensemble d'interface selon la revendication 1, dans lequel l'écran à balayage est un écran dans lequel l'intensité d'un point lumineux est sensiblement constante entre deux rafraîchissements, tel qu'un écran à cristaux liquides ou plasma, dans lequel le cycle de rafraîchissement est adapté pour recréer une notion de balayage analogue à celle existant dans un écran cathodique3. Interface assembly according to claim 1, in which the scanning screen is a screen in which the intensity of a light point is substantially constant between two refreshments, such as a liquid crystal or plasma screen, in which the refresh cycle is adapted to recreate a notion of scanning analogous to that existing in a cathode-ray screen
4. Ensemble d'interface selon la revendication 1, dans lequel les informations permettant d'indiquer le début des images affichées sur l'écran (3) sont un des éléments suivants : . Signal de synchronisation image extrait du signal vidéo correspondant aux images affichées sur l'écran (3)4. Interface assembly according to claim 1, in which the information making it possible to indicate the start of the images displayed on the screen (3) is one of the following elements:. Image synchronization signal extracted from the video signal corresponding to the images displayed on the screen (3)
Informations de début d'image utilisés par la mémoire vidéo correspondant aux images affichées sur (3)Image start information used by the video memory corresponding to the images displayed on (3)
5. Ensemble d'interface selon la revendication 1, dans lequel les informations permettant la synchronisation de l'horloge locale (70) par rapport au instants de début d'image affichés sur (3) sont un des éléments suivants :5. Interface assembly according to claim 1, in which the information allowing the synchronization of the local clock (70) with respect to the instants of start of image displayed on (3) is one of the following elements:
Impulsions émises par infrarouges à partir du dispositif électronique (2) ou d'un élément lié au dispositif (2) vers le système (1)Pulses emitted by infrared from the electronic device (2) or from an element linked to the device (2) towards the system (1)
Informations de synchronisation émises du dispositif électronique (2) ou d'un élément lié au dispositif (2) vers le système (1) en réponse à une impulsion infra rouge sans rapport particulier avec un début d'image émise du système (1) vers le dispositif (2) ou vers un élément lié au dispositif (2)Synchronization information emitted from the electronic device (2) or from an element linked to the device (2) to the system (1) in response to an infrared pulse with no particular relation to the start of an image emitted from the system (1) to the device (2) or to an element linked to the device (2)
6. Ensemble d'interface selon la revendication 1, dans lequel la synchronisation de l'horloge locale (70) du système (1) est réalisé par un des mécanismes suivants :6. Interface assembly according to claim 1, in which the synchronization of the local clock (70) of the system (1) is carried out by one of the following mechanisms:
Synchronisation réalisée au niveau du microcontrôleur (60) en remettant à zéro des compteurs de temps et en mettant à jour le nombre exact d'impulsions de l'horloge locale (70) qui correspondent à la durée effective d'une image affichée sur l'écran (3)Synchronization performed at the microcontroller (60) by resetting time counters and updating the exact number of pulses from the local clock (70) which correspond to the effective duration of an image displayed on the screen (3)
Synchronisation réalisée au niveau de l'horloge locale (70) proprement dite en modifiant sa fréquence, par exemple au moyen d'une boucle à verrouillage de phaseSynchronization carried out at the local clock (70) proper by modifying its frequency, for example by means of a phase locked loop
7. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, doté d'un capteur d'éclairement à champ large (L) , permettant au dispositif de commande (1) de connaître, à sa demande et au moyen de l'affichage sur l'écran (3) d'images spécifiques, les caractéristiques principales des images affichées sur l'écran (3) et en particulier les caractéristiques suivantes :7. Interface assembly according to any one of the preceding claims, equipped with a wide field illumination sensor (L), allowing the control device (1) to know, at its request and by means of the display on the screen (3) of specific images, the main characteristics of the images displayed on the screen (3) and in particular the following characteristics:
- durée totale d'une image - nombre total de lignes visibles d'une image- total duration of an image - total number of visible lines of an image
- durée totale de la partie visible d'une image- total duration of the visible part of an image
- durée totale d'une ligne d'une image- total duration of a line of an image
- durée totale de la partie visible d'une ligne- total duration of the visible part of a line
8. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de traitement logiques et arithmétiques sont également aptes à :8. Interface assembly according to any one of the preceding claims, in which the means for logical and arithmetic processing are also able to:
- mémoriser les instants d'apparition des signaux logiques correspondant au capteur d'éclairement D pour plusieurs lignes successives de balayage de l'écran- memorize the moments of appearance of the logic signals corresponding to the illumination sensor D for several successive lines of screen scanning
- calculer la position de la zone Z en fonction des différents instants mémorisés- calculate the position of the zone Z according to the different memorized instants
9. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur d'éclairement D comprend un détecteur d'éclairement (50) et un système de lentilles et/ou de miroirs (53) optiquement assimilable à une lentille convexe pour focaliser la lumière provenant de la zone Z visée sur la surface active du détecteur (50) . 9. Interface assembly according to any one of the preceding claims, in which the illumination sensor D comprises an illumination detector (50) and a system of lenses and / or mirrors (53) optically comparable to a lens convex to focus the light from the targeted zone Z on the active surface of the detector (50).
10. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif électronique (2) comprend en outre des moyens de commande de l'écran pour afficher à l'écran un effet graphique (40) en une position en relation avec la zone Z visée. 10. Interface assembly according to any one of the preceding claims, in which the electronic device (2) further comprises screen control means for displaying on the screen a graphic effect (40) in a position in relationship with the targeted Z zone.
11. Ensemble d'interface selon la revendication 9, dans lequel le système de commande (1) comprend dans son interface utilisateur des moyens positivement actionnables par l'utilisateur et dont le résultat de l'action est transmis au dispositif électronique (2) par le système (1) . 11. Interface assembly according to claim 9, in which the control system (1) comprises in its user interface means that can be positively actuated by the user and the result of the action of which is transmitted to the electronic device (2) by the system (1).
12. Ensemble d'interface selon la revendication 10, dans lequel les moyens de commande sélectivement actionnables sont choisis parmi des touches, des potentiomètres, des capteurs de pression, des capteurs d'angle, des capteurs de position, des gyroscopes, au moins une commande vocale et au moins un manche à balai.12. Interface assembly according to claim 10, in which the selectively actuable control means are chosen from keys, potentiometers, pressure sensors, angle sensors, position sensors, gyroscopes, at least one voice control and at least one joystick.
13. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications 8 à 10 dans lequel le système de commande (1) transmet des informations au dispositif électronique (2) lorsque la position de la zone Z visée a changé d'une valeur minimale prédéterminée.13. Interface assembly according to any one of claims 8 to 10 in which the control system (1) transmits information to the electronic device (2) when the position of the targeted zone Z has changed by a predetermined minimum value.
14. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications 8 à 12 dans lequel le système de commande14. Interface assembly according to any one of claims 8 to 12 in which the control system
(1) comprend en outre des moyens d'identification adaptés pour que le dispositif électronique (2) reconnaisse le système de commande, ces moyens d'identification générant sélectivement des données d'identification du système (1) envoyées au dispositif électronique (2).(1) further comprises identification means adapted for the electronic device (2) to recognize the control system, these identification means selectively generating identification data of the system (1) sent to the electronic device (2) .
15. Ensemble d'interface selon la revendication 13, dans lequel plusieurs systèmes de commande (1) communiquent avec le dispositif électronique (2) et les moyens de commande du dispositif de chaque système de commande transmettent leurs informations au dispositif électronique15. Interface assembly according to claim 13, in which several control systems (1) communicate with the electronic device (2) and the device control means of each control system transmit their information to the electronic device
(2) en étant synchronisés par rapport au début de l'image affichée sur l'écran (3), et à des instants définis par des décalages spécifiques à chaque système par rapport au début d'image . 16. Ensemble d'interface selon la revendication 14, dans lequel le dispositif électronique (2) comporte des moyens qui provoquent la transmission de nouvelles informations par au moins l'un desdits système de commande(2) by being synchronized with respect to the start of the image displayed on the screen (3), and at times defined by offsets specific to each system with respect to the start of the image. 16. Interface assembly according to claim 14, in which the electronic device (2) comprises means which cause the transmission of new information by at least one of said control system.
(D - 17. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif (2) transmet des informations au système de commande (1) par le même moyen qu'il utilise pour lui envoyer des informations de synchronisation. (D - 17. Interface assembly according to any one of the preceding claims, in which the device (2) transmits information to the control system (1) by the same means it uses to send it synchronization information .
18. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de commande (1) comprend des moyens de mesure et de mémorisation périodiques de l'amplitude d'impulsions de synchronisation reçues par le capteur D pour permettre une détection du rapprochement ou de 1 'éloignement du capteur D du système de commande (1) par rapport à l'écran (3) au moyen de la mesure de la variation de cette amplitude.18. Interface assembly according to any one of the preceding claims, in which the control system (1) comprises means for measuring and periodic storage of the amplitude of synchronization pulses received by the sensor D to allow detection of the approach or the distance of the sensor D from the control system (1) relative to the screen (3) by means of the measure of the variation of this amplitude.
19. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système de commande (1) comprend, d'une part, deux . capteurs d'éclairement D d'axes parallèles et proches ayant des champs de détection qui se limitent chacun à une zone réduite de l'écran, et d'autre part, des moyens de traitement logiques et arithmétiques adaptés pour mesurer la position de deux zones distinctes sur l'écran (3) et en conséquence permettre au microcontroleur (60) ou au dispositif électronique (2) de calculer l'angle de rotation des deux capteurs D du système de commande (1) par rapport à leur axe médian.19. Interface assembly according to any one of the preceding claims, in which the control system (1) comprises, on the one hand, two . illumination sensors D of parallel and close axes having detection fields which are each limited to a reduced area of the screen, and on the other hand, logic and arithmetic processing means suitable for measuring the position of two areas separate on the screen (3) and consequently allow the microcontroller (60) or the electronic device (2) to calculate the angle of rotation of the two sensors D of the control system (1) relative to their median axis.
20. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système (1) et le dispositif électronique (2) communiquent par ondes.20. Interface assembly according to any one of the preceding claims, in which the system (1) and the electronic device (2) communicate by waves.
21. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système (1) et le dispositif (2) sont reliés par un câble de transmission. 21. Interface assembly according to any one of the preceding claims, in which the system (1) and the device (2) are connected by a transmission cable.
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