Dispositif pour la diffusion en surface d'images lumineuses à l'échelle du corps humain
Domaine technique de l'invention
La présente invention concerne un dispositif et une méthode pour la diffusion d'images lumineuses à l'échelle du corps humain, par exemple de type images vidéo, en réponse à des interactions avec des corps ou autres objets avec le dispositif.
Etat de l'art
Les modes de réalisation connus de dispositifs diffusant des images vidéo à l'échelle du corps humain, et susceptibles d'interagir avec des corps ou des objets, comprennent des installations d'écrans vidéo classiques, ou des installations de projections vidéo, comportant des caméras qui captent, entre autre, la chaleur des corps. La présence de ces caméras et projecteurs impliquent une lourdeur d'installation et un manque de liberté dans l'usage de ces dispositifs. Par ailleurs, l'interaction est basée sur la vision par la caméra et non sur le toucher ou la présence des corps.
L'interactivité basée sur le toucher reste le propre d'installations plus petites comportant des systèmes multitouches, par exemple. Les demandes de brevet publiées US2006/0138983 et
US2006/0097975 décrivent ainsi des écrans lumineux comprenant des capteurs sensibles à la lumière et au toucher. Les dispositifs décrits utilisent la technologie des cristaux liquides (LCD). Dans les dispositifs décrits, les points lumineux et les senseurs sont agencés à l'intersection de lignes et de colonnes pour l'adressage.
Certaines installations existent qui sont réalisés à partir d'écrans classiques protégés par de lourdes plaques de verre sur lesquels le public peut marcher. La captation se fait alors comme sur beaucoup d'écrans multitouches, optiquement, par une lumière émise dans la tranche du verre de protection.
L'invention a pour objet un dispositif et une méthode pour la diffusion d'images lumineuses à l'échelle du corps humain, capable de réagir à la présence d'un corps, et sur des surfaces pouvant être des surfaces de volumes complexes, notamment des volumes à double courbure.
Résumé de l'invention
Selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif pour la diffusion en surface d'images lumineuses à l'échelle du corps humain comprenant un ensemble de capteurs aptes à détecter un corps ou autre objet à proximité du dispositif et un ensemble de sources lumineuses ponctuelles, par exemple de type LED, permettant la diffusion des images lumineuses en réponse aux signaux détectés par les capteurs.
Plus précisément, le dispositif comprend :
- un premier ensemble de plaques ou bandes sur lesquelles sont agencées selon une ou plusieurs lignes les sources lumineuses ponctuelles et des circuits intégrés pour
adresser individuellement ou par groupe les sources lumineuses ponctuelles, les circuits intégrés étant connectés électriquement pour fonctionner en cascade sur chaque ligne,
- un second ensemble de plaques ou bandes sur lesquelles sont agencés selon une ou plusieurs lignes les capteurs et des circuits intégrés pour adresser individuellement ou par groupe les capteurs, les circuits intégrés étant connectés électriquement pour fonctionner en cascade sur chaque ligne.
Avantageusement, les circuits intégrés comprennent des registres à décalage.
Par agencement selon une ligne, on entend dans la présente description que les sources lumineuses ponctuelles d'une part et les capteurs d'autre part sont agencés les uns derrière les autres, le tracé de la ligne pouvant être quelconque.
Plus précisément, une ligne selon la présente description, correspond à un arrangement physique d'éléments de type sources lumineuses ponctuelles ou capteurs, adressés individuellement ou par groupe par des circuits intégrés qui fonctionnement en cascade. Cette ligne physique d'éléments n'est pas nécessairement une ligne droite. Son parcours est organisé physiquement pour créer la surface qui compose l'image. Pour la diffusion d'images, et par exemple d'images vidéo, il ne peut y a voir ainsi qu'une seule ligne d'éléments, sources lumineuses ou capteurs. L'ensemble des circuits intégrés, pour l'adressage des sources lumineuses ponctuelles d'une part et pour l'adressage des capteurs d'autre part, fonctionnement alors en cascade. Alternativement, il peut y avoir plusieurs lignes. Dans ce cas, la diffusion des images peut se faire successivement sur les différentes lignes, seuls les circuits intégrés d'une ligne fonctionnant en cascade.
Le dispositif décrit dans la présente invention permet ainsi de générer une image sur une surface composée de lignes dissociées physiquement. Ces surface pouvant alors êtres appliquées sur des volumes complexes à courbures multiples, par exemple à double courbure.
En outre, le dispositif décrit du fait du fonctionnement en cascade sur chaque ligne des circuits intégrés, permet de fabriquer sur mesure voir de faire évoluer un système d'affichage en nombre de points affichés et captés. Il suffit en effet de connecter le ou les éléments à ajouter à la ligne d'éléments existants et de faire évoluer la programmation qui redistribue l'information sur les lignes.
Les plaques ou bandes peuvent être souples ou rigides. Elles peuvent être constituées de feuilletages de différentes matières sur lesquels peuvent être agencées les circuits électriques et électroniques dont les LED, les capteurs et les circuits intégrés. On les appellera bandes électroniques. Une partie des circuits intégrés permettent d'appliquer aux LED un réglage de couleur et d'intensité lumineuse. Une autre partie des circuits intégrés, agencés sur les mêmes bandes ou sur des bandes accolées par exemple, permettent de transmettre l'information issue des capteurs. Les capteurs sont avantageusement des capteurs de pression, des capteurs d"intensité lumineuse qui peuvent être sensibles par exemple à l'ombre générée par un corps ou autre objet, des capteurs
infrarouges ou autres capteurs sensibles à la chaleur, des capteurs capacitifs ou résistifs ou une combinaison de ces différents capteurs. La transmission des informations émises par les capteurs est réalisée séquentiellement par un ensemble de circuits intégrés comprenant avantageusement des registres à décalage qui permettent d'identifier individuellement ou par groupe des capteurs et de contribuer à la communication de leur état et de leur situation au système informatique en travaillant en cascade les uns par rapport aux autres.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi de réaliser une surface souple ou dure, diffusant des images lumineuses par exemple de type images vidéos, à l'échelle du corps humain ou plus grande. Ces images pouvant êtres générés de manière interactive avec les corps en présence ou contacts avec la surface, sans que ce dispositif ne nécessite une lourdeur extrême d'installation, par simple connexion électrique et informatique avec un système informatique. Ce dispositif peut être installé à l'horizontale ou à la verticale ou s'adapter à des formes en volume.
Selon une variante, les capteurs sont des capteurs de pression et comprennent des premiers et seconds contacts électriques agencés sur des surfaces parallèles en vis-à-vis et destinées à être mises en contact par appui d'un corps ou autre objet sur le dispositif.
Avantageusement, les premiers contacts sont agencés sur une face des premières bandes ou plaques et les seconds contacts sont agencés sur une face en vis-à-vis des secondes bandes ou plaques.
Selon une variante, les sources lumineuses ponctuelles, les capteurs et l'ensemble des circuits intégrés sont agencés en ligne sur les mêmes plaques ou bandes.
Selon une variante, un ou plusieurs des éléments sources lumineuses ponctuelles, capteurs, circuits intégrés, sont intégrés dans un composant électronique unique.
Avantageusement, le dispositif comprend une ou plusieurs couches de substrat pour supporter et protéger les bandes électroniques, permettant de recevoir le poids d'un corps avec confort.
Parmi les couches de substrats composant le dispositif, on peut citer par exemple une couche de base, généralement plane, destinée à être en contact avec le sol ou une cloison verticale ou toute autre forme, une grille d'appuis protégeant les éléments électroniques d'une pression et un substrat élastomère transparent, diffusant la lumière des LED et permettant l'application d'une pression résiduelle captée par les détecteurs.
Avantageusement, la base est déformable, généralement plane, en matériau rigide ou semi-rigide, destinée à intégrer les premier et second ensembles de plaques ou bandes (et comportant un ensemble de supports sensiblement perpendiculaires au plan de la base et un ensemble de segments souples permettant à la base de se déformer selon deux directions du plan. Selon un exemple, la grille d'appuis présentent des appuis destinés à prendre appui sur les supports de la base et des ouvertures destinées à laisser passer la lumière émise par les sources lumineuses ponctuelles. Selon un exemple, lorsque les capteurs sont des capteurs de pression, le dispositif comprend en outre une plaque en élastomère souple, transparente ou translucide, destinée à
prendre appui sur la grille d'appui et comprenant des ergots pour rentrer dans les ouvertures de la grille d'appui de telle sorte qu'une partie d'une force de pression appliquée sur le dispositif soit transmise aux capteurs.
Selon un second aspect, l'invention concerne un système interactif de diffusion d'images lumineuses à l'échelle du corps humain, par exemple des images de type vidéo, comprenant un dispositif pour la diffusion en surface d'images lumineuses selon le premier aspect et un système informatique auquel le dispositif est relié pour recevoir les informations des images lumineuses à diffuser en fonction des signaux détectés par les capteurs.
Selon un troisième aspect, l'invention concerne un procédé pour la diffusion en surface d'images lumineuses à l'échelle du corps humain comprenant :
- la détection au moyen de capteurs d'un corps ou autre objet à proximité du dispositif, les capteurs étant agencés en ligne sur des plaques ou bandes et adressées électroniquement individuellement ou par groupe au moyen de circuits intégrés fonctionnant en cascade sur une ou plusieurs des lignes,
- l'émission des images lumineuses au moyen de sources lumineuses ponctuelles, en réponse aux signaux détectés par les capteurs, les sources lumineuses ponctuelles étant agencées en ligne sur des plaques ou bandes et étant adressées électroniquement individuellement ou par groupe au moyen de circuits intégrés fonctionnant en cascade sur une ou plusieurs des lignes.
Description des figures
Ceci et d'autres aspects de la présente invention vont être décrits maintenant plus précisément en référence aux dessins qui suivent et qui illustrent un mode de réalisation actuellement préféré.
Fig.1 représente le dispositif de l'invention vu de dessus et de trois quart avec au moins une partie des éléments qui le constituent encastrés les uns dans les autres.
Fig.2 représente le dispositif de l'invention vu de dessus et de trois quart avec un décalage des éléments qui le constituent par couches successives désencastrées les unes des autres.
Fig. 3 représente les bandes électroniques du dispositif selon l'invention vues de dessus et de trois quart, écartées les unes des autres.
Fig. 4 représente les bandes électroniques du dispositif selon l'invention vu de dessous et de trois quart écartées les unes des autres.
Description d'exemples de réalisation
Les Fig.1 , Fig.2, Fig.3 et Fig.4 représentent le dispositif de l'invention selon un mode de réalisation.
En référence à ces dessins, le dispositif, destiné à être connecté à une alimentation électrique et à un système informatique, comporte une ou des plaques ou bandes électroniques souples ou rigides 1 sur lesquelles sont connectés électriquement plusieurs types d'éléments électroniques. Les éléments électroniques comprennent des sources lumineuses ponctuelles 2 qui sont des LED ou un autre type de sources lumineuses ponctuelles et des circuits intégrés 4 qui sont des registres à décalage qui permettent d'adresser individuellement ou par groupe les LED et de leur appliquer un réglage de couleur et d'intensité, permettant au LED l'affichage d'images vidéo.
Une image vidéo est par exemple convertie par un programme informatique adapté d'un ordinateur en un flux de données comportant des informations d'affichage en couleurs et en intensités des points lumineux puis transmis à un contrôleur. Le contrôleur va le convertir en un flux de données adaptées aux registres à décalage. Un flux de données d'une ligne correspond à une image ; il est renouvelé un grand nombre de fois par seconde. Chaque flux de données est donc envoyé en un seul paquet d'informations à une série de registres à décalages disposés selon une ligne. La « ligne de données » ainsi constituée est transmise à l'ensemble des registres à décalage, de registre à décalage en registre à décalage, chaque registre à décalage ne gardant que les fragments d'informations qui lui sont destinés, et dont il se servira pour commander l'affichage des points lumineux qu'il contrôle sur cette ligne. Une fois tous les registres à décalage informés, une instruction est envoyée qui commande l'allumage des points lumineux en fonction des informations d'affichage reçues, provocant ainsi l'affichage complet de l'image. Cette ligne physique de LEDs, de registres à décalage et autre électronique, n'est pas forcément en ligne droite. Son parcours est organisé physiquement pour recréer une surface qui recompose l'image. Il peut être procédé au traitement informatique et à l'organisation physique de ce système en une seule ou en plusieurs lignes. Dans le cas de plusieurs lignes, on peut fonctionner par affichage successifs des différentes lignes.
Sur les bandes électroniques 1 ou sur d'autres bandes électroniques 7 qui sont en dessous ou à côté sont également connectés électriquement des capteurs 3 qui émettront un signal électrique lorsque leur travail de détection s'opérera. Ces capteurs sont par exemple des capteurs de pression, de rayonnement électromagnétique, des capteurs capacitifs ou inductifs ou plus généralement tout type de capteur susceptible de détecter le contact ou la présence d'un corps ou autre objet. Sur les bandes électroniques 1 ou sur les bandes électroniques 7 sont également connectés électriquement des circuits intégrés 5 qui sont des registres à décalage qui permettent d'adresser individuellement ou par groupe les capteurs 3 et contribuent à la communication au système informatique de leur état et de leur situation en travaillant en cascade les uns par rapport aux autres de telle sorte que le système informatique peut localiser précisément les capteurs 3 et connaître leur état.
Comme les sources lumineuses ponctuelles, les capteurs sont agencés en ligne sur un support capable de constituer un circuit électronique, par exemple les bandes électroniques. Le parcours de cette ligne est organisé physiquement pour recréer une surface. Sur ce même support sont installés en série des registres à décalages destinés à adresser les capteurs individuellement
ou par groupe, et fonctionnant en cascade. Ces registres à décalage peuvent fonctionner de plusieurs façons en fonction de la nature de l'information transmise par les capteurs.
Selon une première variante, l'information peut être de nature tout ou rien (interrupteur de contact physique par exemple). Dans ce cas, chaque registre à décalage reçoit autant d'information de capteur qu'il a d'entrées, stocke ces informations et les transmets au prochain registre à décalage lorsque l'ordre lui en est donné.
Selon une deuxième variante, l'information transmise par les capteurs est de nature analogique. Il peut s'agir par exemple d'un capteur d'intensité lumineuse. Dans ce cas des Convertisseurs Analogiques Numériques (CAN) sont installés sur la même ligne physique que les capteurs et les registre à décalage. Chaque Convertisseur Analogique Numérique (CAN) peut recevoir la valeur analogique de un ou plusieurs capteurs en fonction de son nombre d'entrée. Les Convertisseurs Analogiques Numériques (CAN) sont interrogés tour à tour par le contrôleur au moment ou le registre à décalage leur correspondant les sélectionne et transmettent les informations sur l'état des capteurs auxquels ils sont connectés. Les registres à décalage et les CAN peuvent êtres regroupés au sein du même circuit intégré. La surface de détection ainsi développée permet de réaliser une véritable cartographie des points impactés sur la surface, par exemple sous la forme d'une image en nuance de gris. Il peut être procédé au traitement informatique et à l'organisation physique de ce système en une seule ou en plusieurs lignes. Dans le cas de plusieurs lignes, on peut fonctionner par captation successive des différentes lignes.
L'ensemble constitue ainsi une surface équipée de capteurs et de LED permettant de diffuser une image vidéo en relation avec les signaux émis par les capteurs qui sont précisément localisés par le système. L'image vidéo peut être ainsi une image vidéo calculée par un système de type ordinateur, de type film ou animation, qui pourra être modifiée en fonction des signaux émis par les capteurs. Par exemple, l'image vidéo pourra démarrer lorsqu'une main passera à proximité de la surface, etc.
Le dispositif comporte selon cet exemple une base 12 réalisée dans un matériau rigide ou semi rigide comportant des supports verticaux 13, ou plus généralement perpendiculaire au plan de la base 12, destinés à supporter des éléments servant à la protection et à la diffusion de la lumière émises par les LED, des segments souples qui permettent à cette base de se déformer dans deux directions. Cette base reçoit les bandes et peut donc se déformer pour épouser les formes sur lesquelles elle se fixe.
Le dispositif comporte en outre selon cet exemple une grille d'appuis 15 réalisée dans un matériau rigide, semi rigide, ou souple, qui prend appui sur les supports verticaux 13 et qui comporte des ouvertures 16 pour laisser passer la lumière des LED 2. Cette grille d'appuis 15 permet de récupérer les forces d'une pression qui s'effectuerait sur le dispositif et de les renvoyer vers les supports verticaux 13.
Le dispositif comporte par ailleurs selon cet exemple une plaque élastomère souple transparente ou translucide 17 qui prend appui sur la grille d'appuis 15 et qui comporte des ergots 18
rentrants dans les ouvertures 16 de telle sorte que la plus grande partie des forces d'une pression qui s'effectuerait sur le dispositif aboutisse sur la grille 16 et qu'une partie résiduelle de ces forces s'applique sur les LED 2 par le biais des ergots 18.
Selon un mode de réalisation particulier, le dispositif comporte dans la proximité des LED 2, par exemple en dessous, sur les mêmes bandes 1 ou sur d'autres bandes 7 des capteurs de pression 3. Ces capteurs de pression émettent l'information d'une pression effective aux circuits intégrés 5, lorsqu'une force résiduelle est exercée sur les LED 2 au moyens des ergots 18, les circuits intégrés 5 envoyant l'information de la pression et de la localisation de celle-ci au système informatique. La diffusion d'une image vidéo sur la surface objet de l'invention pourra se faire notamment en correspondance avec la présence d'individus ou autres objets en contact avec la surface.
Les capteurs de pression 3 comprennent par exemple une piste porteuse de courant 19 présente sous la bande électronique 1 ou sur un autre support, et par des pastilles conductrices 20 présentes sur la bande électronique 7 en dessous des LED 2, de telle sorte que lorsqu'une force résiduelle appuiera sur les LED 2 au moyen de l'ergot 18, la piste porteuse de courant 19 viendra en contact avec les pastilles conductrices 20 connectées aux circuits intégrés 5 qui enverront l'information de la pression et de sa localisation au système informatique.
Selon une variante les bandes électroniques peuvent êtres solidarisées pour n'en former qu'une de telle sorte que les capteurs peuvent êtres considérés comme des contacteurs ou interrupteurs à membrane.
Selon une autre variante les capteurs 3 peuvent êtres placés sur la même face que les LEDs 2 et êtres des capteurs d'intensité d'onde lumineuse, infrarouge ou visible, transmettant une valeur analogique. Dans ce cas, les circuits intégrés 5 sont sous la forme de un ou deux éléments différents, comprenant une combinaison d'un Convertisseurs Analogiques Numériques (CAN) et d'un registre à décalage. Chaque Convertisseur Analogique Numérique (CAN) peut recevoir la valeur analogique de un ou plusieurs capteurs 3 en fonction de son nombre d'entrée. Chaque registre à décalage peut piloter un ou plusieurs Convertisseur Analogique Numérique (CAN). Les Convertisseurs Analogiques Numériques (CAN) transmettent les informations sur l'état des capteurs auxquels ils sont connectés lorsqu'ils sont interrogés tour à tour par un contrôleur au moment ou le registre à décalage leur correspondant les sélectionne.
Selon une variante, les bandes 1 sont plus larges et se superposent partiellement de telle sorte que les LED peuvent êtres placées d'un coté de la bande et les éléments électroniques autres que les LED peuvent êtres placés de l'autre coté de la bande sur la partie de la bande qui sera cachée par une autre bande qui viendra la recouvrir partiellement. De cette manière, les LED peuvent êtres rapprochées les unes des autres dans le sens longitudinal de la bande parce qu'il n'y a plus d'autres composants qui les séparent, et dans le sans latéral de la bande parce que les bandes se chevauchent et se recouvrent partiellement. La même bande 1 comportant en elle-même les fonctions de la bande 7, les mêmes systèmes de captation 3, 19 et 20 peuvent y êtres implantés entre les parties de bandes se chevauchant.
L'ensemble ainsi constitué forme une surface déformable équipée de capteurs et de LED permettant de diffuser une image par exemple de type vidéo en relation avec les signaux émis par les capteurs.
Bien que décrite à travers un certain nombre d'exemples de réalisation, le dispositif et la méthode pour la diffusion d'images décrits dans la présente description peuvent comprendre différentes variantes, modifications et perfectionnements qui apparaîtront de façon évidente à l'homme de l'art, étant entendu que ces différentes variantes, modifications et perfectionnements font partie de la portée de l'invention telle que définie par les revendications qui suivent.