FR2581228A1 - Dispositif opto-electronique et teleaffichage en couleur - Google Patents

Abstract

L'INVENTION CONCERNE UN DISPOSITIF OPTO-ELECTRONIQUE DE TELEAFFICHAGE EN COULEUR DE GRANDES DIMENSIONS. IL EST CONSTITUE:- D'UN SYSTEME 4 EMETTANT ET DEVIANT AUTOUR DES DEUX AXES D'UN PLAN VERTICAL UN FAISCEAU DE RAYONS LUMINEUX 5 SERVANT DE CANAL DE TRANSMISSION DES INFORMATIONS PROVENANT DE L'EXTERIEUR DU DISPOSITIF ET GEREES PAR UNE INTERFACE SPECIALISEE I LUI DELIVRANT LES SIGNAUX ADEQUATS PAR L'INTERMEDIAIRE DES BUS DE DONNEES 2 ET 3;- D'UN SYSTEME RECEPTEUR, QUI EST EN FAIT L'ECRAN DE TELE-AFFICHAGE 6 COMPOSE DE MATRICES DE POINTS ELEMENTAIRES D'AFFICHAGE 7 QUI INDIVIDUELLEMENT ADRESSEES LES UNES APRES LES AUTRES PAR LE FAISCEAU DE RAYONS LUMINEUX 5 METTENT ALORS EN OEUVRE DES MOYENS ELECTRONIQUES DE DETECTION ET DE DECODAGE DES SIGNAUX LUMINEUX ET DES MOYENS DE VISUALISATION EN COULEUR DE L'INFORMATION. LE DISPOSITIF SELON L'INVENTION EST PARTICULIEREMENT DESTINE A L'INFORMATION ANIMEE DE TOUT PUBLIC.

Description

La présente invention concerne un dispositif opto-électroni@ue óe téléaffichase de srandes dimensions en couleur pour l'information animée de tout publio.

Ce dispositif est utilisable dans tous les domaines habituels du téléaffichase lumineux au mosen dueuel le public peut 8 une distance variant de @ueloues mètres a la centaine de mètres (et parfois plus) prendre connaissence d'une information, la plupart du temps sous le forme d'un texte écrit en caractères alphanuméri@urs et de sisles standards.

La plupart des dispositifs actuels en dehors des systèmes vidéo srand ecran, se composent de panneaux à motrice effective de Points. Ils se divisent principalement en deux catéspries :
-Tableaux à affichase électromécaniour .

-Tableaux à affichase électroniour de points lumineux ou non.

La première catésorie utilise des seaments colorés ou non rendus visibles par un éclairaue indirent par transparence ou réflexion, tels oue volets, rubans, palettes, billes,cylindres ... Chaoue point possède son propre mécanisme de commande par tout ou rien@ le plus souvent électromasnetioue, réallsent parfois la mémorisation, Les points peuvent etre adressés aléatoirement ou séouentiellement.

La deuxieme catésorie utilise des sources lumineuses telles oue lampes à fllament, diodes électroluminescentes ultra lumineuses, plus rarement des tube fluorescents ou encore des segments à cristaux liquides (éclaira@e indiract par transparence ou réflexion). Les points sont aussi adressés aléatoirement ou séquentiellement, mais la fonction mémoire n'étant pas toujours assurée au niveau du point, on y remédie par un rafraichissement périodlqur de tous les points en procédant à la lecture d'une ou plusieurs mémoires suivant la confisuration des tableaux Cri faisant appel entre autres à la technique du multiplexage.

La plupart des tableaux d'affichese ne passent (comme déjè cités) oue des informations sous forme de textes ou de dessins rudimentaires à base de caractères alphanumériques ou de sigles standards avec possibilité de fonctions annexes Mais affectant le Plus souvent l'ensemble des points (rarement un point seul): défilement vertical ou horizontal, clisnotement, apparltion, recouvrement ...

Peu de tableaux d'affichase composent en couleurs differentes et les graphismes personnalises sont difficiles à réaliser avec les techniques aotuelles qui emploient pour la plupart la structure de bus et les patrices de 5X7
Points ou 7Xll points. Tres valables Pour les petits
Journaux lumineux, ces structures ne sont Plus adaptées pour les grands tableaux (c'est à dire à partir de 5000 points ou 150 caracteres), en dehors du cablage qui s'avère difficile à réaliser, les longueurs d'acheminement des signaux font qu'il devient très aléatoire de transmettre une information valable en raison de la sensibilité accrue aux inévitables interférences.

Dans la plupart des cas, l'écran d'affichase est relié au sustème de commande (terminal, modem...) par cable électrique (mono ou multi-brins) ou par fibres optiques, ce qui soulève toujours les problèmes de canalisations, de raccords, de coupure de cable... (l'alimentation en énersie électrique étent facilement disponible n'offre pas les mêmes difficultém). Cette liaison ne contribue dor.c pas à la souplesse de l'installation, exclusion faite des systèmes possédant un prosramme préenresistré (Journalier ou hebdomadaire) mais ne permettant pas de transmettre une information continue et actualisée et nécessitant une intervention à chaque changement de programme.

Le dispositif selon l'invention Permet de remedier à ces inconvenients. A cet effet, la présente invention à pour objet un dispositif opto-électronlque de télé-affichese de grandes dimensions en couleur et composét
- d'un système piloté par une interface spécialisée, émettant et déviant autour des deux axes d'un Plan vertical un faisceau calibré de rawons lumineux, suivant une programmation préétablie
- d'un système récepteur balayé sur toute sa surface par le faisceau de rayons lumineux servant de canal de transmission des informations et constitué par l'écran d'affichage proprement dit placé à une distance pouvant varier de oueleues mètres à Plusieurs centaines d mètres, Cri Vie directe sans obstacles pouvant séner ou absorber le faisceau lumineux.

Le système émetteur comprand :
- une source de lumiere constituée par des barrettes de diodes infra-rouges tres Peu diffusantes (sPectre 0,65 a 2,50 nicronetres).

- des moyens Pour canaliser les rayons ;mis par ces diodes et constitues par autant de brins isoles de fibres optiques qu'il s a de diodes et se resserrant devant un condenseur optique creant un faisceau de rayons lumineux
Peu divergent
- des moyens électro-mecaniques (constitués par des moteurs à courant continu et "pas à pas" équlpés de capteurs incrémentaux) pour dévier autour des deux axes d'un Plan vertical le faisceau de rayons lumineux trace a un miroir plan adarté sur une platine analogue à une monture ectuatoriale
- des moyens de commande de cet émetteur par l'échanse de signaux de Modulation de la source lumineuse et d'esservissement en Position de la Platine pré-citée avec l'interface spécialisée.

L'ecran d'affichase comme précédemment cité sert de système récepteur et se compose de matrices de points élémentaires d'affichase; ces matrices comprennent :
- des moyens optoélectroniques de réception constitués de photo-transistors et d'une électronique d'amplification et de Mise en forme
- des moyens électroniques à base de composants de logique binaire en technologie bipulaire et autre (métal-oxyde-semi conducteur) et avant une structure d'automate programmable permettant de sélectionner les
Points concernes et de declencher des séquences microprogrmmées d'affichage
- des moyens d'affichage en couleur constitués par des systèmes tte démultiplexage Pilotait des cellules à cristaux liouides oc colorants (rouges, vertes, bleues) semi - refléchissantes; un point élémentaire d'affichage étant compose de trois cellules de couleurs différentes.

Selon une caractéristique de l'invention, la lumiere issue de la source est modulée à la fois en niveaux d'intensité et en durcie d'impulsion. Cette modulation est obtenue par la commande sélective de l'alimentation en tension de groupements de barrettes à partir des signaux issus de l'interface spécialisée.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le rayon lumineux issu du système émetteur et déflocteur sert de canal de transmission des informations a visualiser sur l'écran d'affichage, en ce sens que:
- la position de la tache lumineuse sur l'écran resultant de l'intercePtion par ce dernier du rayon lumineux, réalise l'adressage direct (après détection opto-électronique) d'une matrice contenant finalement le(s) point(s) 8 adresser
- les 2 modulations du radon lumineux traduisent l'adresse d'une macro-fonction d'affichage.

Selon une outre caractéristique de l'invention, les mstrices constituent l'élement de base des écrans d'affichage, en ce sens que leur structure intenne d'automate programmable composé permet, qu'une fois adressées et ayant memorisé la partie d'information revenant à chacune, de sérer les données à un échelon local indépendamment les unes des autres tout en rendant possible la communication de données entre elles (défilements, effets speciaux...); cette même indépendance autorise ésalement la multiplication des sources d'informations et le travail en parallèle (incrustation).

Selon une autre caractéristique de l'inventioi, la commande électronique des segments colorés pour la reconstitution trichromique des couleurs est assurée dans le cadre d'une même matrice (après l'élaboration des signaux adéqusts par l'automate programmable) au moyen d'un système de rafraichissement périodique par matrices de démultiplexage ;le temps d'adressage des segments étant alors fonction des intensités des rouges, des verts, des bleus à afficher pour composer par addition la couleur desirée de chaque Point.

Conformément à une disposition avantageuse, les matrices de points élémentaires d'affichage sont montées dans des boitiers modulaires (en matière plastique rigide) et verrouillables sur un chassis supportant également un bus d'alimentation en énergie électrique, Les segments colores sont répartis sur la face avant des nodules de telle sorte qu'à l'assemblage des matrices entre elles, la répartition finale des points sur l'écran soit homogène.

Conformément à une mise en oeuvre particulière, les transmissions de données de matrices à matrices sont assurées au moyen de circuits imprimés (jouant le role de bus) embrochables dais des connecteurs en retrait par rapport à la face avant sur chacun des angles des boitiers.

Selon une première variante, on Peut utiliser des diodes laser infra-rouge travaillant à le temperature ordinaire (ambiante) comme sources de lumiere; également un laser Hélium-Néon, dans ce cas, la modulation de la lumière serait effectuée par une cellule de leur.

Selon une deuxième variante, des lames paralleles Cri
Crown pourraient être montées à la place des miroirs tournants; dans ce cas, la source lumineuse est dans l'axe du faisceau de rayons lumineux.

Selon une troisiene variante, la détection du faisceau de rayons lumineux .pourrait être assurée par des photos-diodes (Si,Ge) ou encore des photorésistances.

Selon une quatrième variante, la miniaturisation de l'électronique des matrices pourrait être effectuée à partir de l'emploi de circuits a la demande à portes logiques ou encore de réseaux programmebles.

Selon une cinquième variante, les segments colorés d'affichage pourraient être des diodes électroluminescentes ou encore de cellules à cristaux viologènes ou encore des cellules électroluminescentes au sulfure de zinc. dopé.

l'invention sera bien comprise, et d'autres aspects et avantages ressortiront plus clairement au vu de la description aui suit, donnee a titre d'exemple, en reference aux Planches de dessins annexes sur lesquelles:
-La figure 1 est la representation schematique d'un ensemble pour la mise en oeuvre du dispositif selon 1 'invention.

-La figure 2 represente en detail la source lumineuse et son systeme de concentration optique.

-La figure 3 represente un "eclate" du systeme emetteur.

-la figure 4 est la rePresentstion schematique de l'electronique d'alimentation des diodes infra-roues de l'emetteur.

-La figure 5 est la representation schematique de l'electronique de commande des servomoteurs de l'emetteur.

-la figure 6 illustre le chronogramme des diffecents signaux elabores par l'interface specialisee.

-La figure 7 illustre schemetiquement les signaux transmis par voie optique aerienne.

-La figure 8 represente schematiquement un exemple de realisation des divers circults constituants la
Partie electronioue d'une matrice de Points elementaires d'affichage,
-La figure 9 illustre le chronogramme des differents signaux de detection et de decodage de la matrice de points elebentaires d'affichage.

-La figure 10 montre quelques possibilités d'utilisation de la mémoire morte de l'automate programmable de la matrice de points élémentaires d'affichage.

-La figure 11 représente le chronogramme des signaux d'alimentation des segments d'affichage.

-La fi sure 12 montre en détail un segment colore à base d'une cellule à cristaux liquides et l'implantation d'un circuit hybride de commande.

-La figure 13 montre le regroupement de trois cellules a cristaux liquides pour la constitution d'un point élémentaire d'affichege.

-Les figures 14 et 15 représentent schématiquement une matrice de démultiplexage pour l'alimentation d'un segment coloré d'affichase selon deux versiorls:
(cristaux liquides et diodes électroluminescentes).

-La figure I6 montre la disposition des segments colorés sur la façe avant du boitier d'une matriçe.

-La figure 17 est une vue ae côté du boitier d'une matriçe.

-La figure I8 montre la façe arrière du ooitier d'une matriçe.

-La figure 19 représente le chassis et le mon- tage d'une matriçe.

-La figure 20 montre le détail a'un profil pour la fixation d'un boitier sur le chassis.

DESCRIPTIF
Sur la figure 1, on a representé un dispositif conforme à l'invention comprenant;
L'interface spécialisée (1) émettant des signaux de modulation (2 > et des signaux d'asservissement (3) vers le système émetteur (4) d'ou sort un faisceau de rayons lumineux (5) balayant un ecran d'affichage (6) composé d'un ensemble de matrices de points élémentaires d'affichage (7).

Le schéme de le fissure 4 illustre maintenant ce qui suit:
Des montages électroniques connus et suffisamment detaillés dans des revues spécialisées que nous ne décrirons pas et assurant la conversion des Polarités de la ligne de transmission par raPPort a la masse commune dans une liaison de mode série du type RS 232 ou u 24. en niveaux logiques compatibles avec la technologie bipolaire et permettant, qu'à un moment donné l'on dispose sur un bus (8) de 9 conducteurs, d'une donnée d'un octet et d'un signal de controle SC indlquant la présence d'un caractère accepté en fonction d'une Procédure de reconnaissance (Bit de polarité conforne en duree, Parité confirmée, nombre
Prévu de bits de stop).

Selon l'invention, c'est l'interface spécialisee (1) oui recoit les informations provenant de l'extérieur du dispositif sous forme d'octets (tous les périphériques fonctionnent en mots de huit bits indépendamment du type d'ordinateur -8,16,32 bits- auxquels ils sont reliés) relatips à des fonctions d'affichage des points (139,), Dans une réalisation selon l'invention, il est convenu le protocole suivant POU n le contenu et le formattage des mots::
Signaux Format du message en mode de liaison série
Bit Séquences disponibles Parité Bits de
départ stop
Rafraic.écran O IIIIIIII O Il
Debut rangée O 00000000 0 Il
1er caractère 0 01****** ? II
2eme caractère 0 10****** ? II
Les deux caractères ne Peuvent pas prendre les deux premières séquences qui leur sont interdites.

Ces deux caractères se combinent Pour donner un mot de 16 bits ( le premier étant la partie la plus signifiante, le second la partie la moins signifiante).

Toujours selon l'invention, c'est l'interface spécialisée (1) qui gère ces signaux pour la commande de la moduletion de la source lumineuse et du système de déviation de l'émetteur (4).

L'interface spécialisée (1) est organisée autour d'une mémoire vive (42), Un premier étage se charge essentiellement de l'écriture de cette mémoire à Partir de signaux recus sur un port parallèle, un deuxième étage de sa lecture, de la répartition de son contenu et d son adressage vers d'autres systèmes.

Dans le premier étage, chaque octet présent sur le bus est d'abord comparé aux nombres binaires IIIIIIII et 00000000 (correspondant aux séquences de rafraichissement d'écran et de début de rangée) trace 8 deux comparateurs de huit bits chscun (34 et 35) et au signal de controle SC.

Dans le cas d'une égalité avec le premier nombre, les compteurs de rangée (36) et de points (37) et la bascule (38) sont remis a vers. Dans le cas d'une égalitè svec le second nombre seuls le compteur de Points et la bascule sont remis à zéro. Une temporisation (39) sur la remise à zero du compteur de points (37) évite le comptage du premier point de chaque rangée (adresse à zéro).

On se reportera également pour la compréhension de ce aui suit au chronogramme de la figure 6 ou l'on retrouvera l'élaboration des signaux SC,A,C,T,WE1,CS1 et D.

Si l'octet présent sur le bus (8) ne correspond pas à l'une de ces deux séauersces, il est pris en compte Pour la constitution d'un mot de 16 bits avec un autre octet autorise. Pour ce, le signal de contrôle SC fait basculer (38) a chaque octet, ce oui permet Par l'intermédiaire du signal temporise D et autorisè une fois sur deux Par (38) d'incrémenter le compteur (37) ainsi que de stocker dans le registre tampon (40) grace au bref signal C, le premier octet. quand le deuxiece octet est présent sur le bus (8) il est introduit en me temps aue le premier(stocké dais le registre) dans une mémoire tampon (42).Les signaux WE1 et CS1 permettent l'écriture déclenchée sur 3 froiit descendant du signal A, Une porte NON-OU (41) permet à une mémoire morte (59) de produire un outre signal CS1.

Grace au signal de commande SC produit par l'inverseur (52), un multiplexeur (43) présente à la mémoire (42) sur un bus d'adresse (44) l'adresse transformée d'un Point (139) concerné Par un couPle d'octets. Cette nouvelle adresse est obtenue en regroupant dans la partie la Plus signifiante les bits de poids forts des compteurs de rangées (36) et des points (37) et dans la Partie la moins signifiante les bits de poids faibles de ces mêmescompteurs (les ran < lees trimant sur les colonnes).

Un exemple de réalisation comportant 24 matrices (7) de 16X16 Points (139) chacune, disposées selon 6 colonnes de 4 rangées(soit 8 lignes de 16 caractères alpha-numériques environ) fait qu'un point de la 36ième colonne de points à la hauteur de la 21ième rangée de points a comme adresse par rapport à l'écran de visualisation (6):
001-0100/010-0011 occupant la 9ième matrice (au croisement de la 3ème colonne de matrices et de la 2ème rangée de matrices), aura comme adresse transformée::
01-010/0100-0011 01-010 est l'adresse de la matrice par rapport à l'écran 0100-0011 est l'adresse réduite du point dans la matrice
Le deuxième étage est lui-même orsanisé autour d'un bloc de mémoires mortes (59) à 9 sorties parallèles, qui, en l'absence du signal de controle SC est lu à chaque incrémentation du compteur (60) Par des signaux H (Période 10 microsecondes) provenant de l'horlose (69) -voir figure 5- et distribue les taches aux différents composants de cet étage.

Les cycles (13 séquences de 10 microsecondes) sont automatiques; à la fin de chaque cycle le compteur (60) est renis à zéro.

Le compteur (51) n'est incrémentà qu'une fois par cycle.

Trois multiplexeurs (54,55 et 56) de 8 bits chacun, à sorties complémentées sont adressés e Parallèle au cours d'un cYcle 8 Partir des sorties de trois colonnes du bloc mémoires mortes (59).

Un cycle, correspond donc a' l'analyse séquentielle du contenu d'une ligne de mémoire vive t42) Pour formatter en fonction de son adresse le signal 8 émettre Pour chaque point (139) d'une matrice (7) -voir figure 7 donnée comme exemple-.

Ainsi 8 chaque début de cycles le contenu d'une ligne de mémoire vive est charsé dans un registre parallèle de 16 bits (53) puis analysé Par deux multiplexeurs (55 et 56) et dirigé appès conversion vers un système (68) à portes ET et
OU sélectionnent un ou plusieurs transistors de commutation
NPN moyenne fréquence (62) commandant chacun l'alimentation en tout ou rien de 2 barrettes (63) de 8 diodes I.R. afin de moduler selon 4 niveaux NV00 à NV11 (voir figure 7) l'intensité lumineuse de la source I.R.

Egalement, les signaux issus du coapteur (51) et réalisant l'adressase de la mémoire vive sont repris par trois bus (46,47 et 48) selon:
-Bus (46) supportant l'adresse reduite d'un point (8 bitg) et chargeant un multiplexeur (54) commandant 2 monostables (65 et 66) dont la temporisation (5 microsecondes et 8 microsecondes) crresPond a la lareur des impulsions lumineuses émises (modulation en durées d'impulsions). Les signaux issus de (65) et (66) sont détectés par (67) pour la commande du groupement (68).

-Bus (47) supportant une partie de l'adresse de la matrice (bits de faibles Poids) et produisant les signaux X dirigés vers le premier système d'asservissement (24) de position angulaire (azimut) de l'émetteur (4).

-Bus (48) supportant l'autre partie de l'adressage de la matrice (bits de poids forts) et produisant les signaux Y,I et J diriges vers le deuxième système d'asservissement de position angulaire (hauteur angulaire) de l'emetteur (4)
Deux mémoires mortes préprogrammées (49 et 50) transforment les deux parties de l'adresse de le matrice Cri consignes d'angles acceptables par les deux systèmes d'asservissement angulaire de l'émetteur (4),La programmation tient compte de la distance de l'émetteur (4) à l'écran de visualisation (6), des dimensions de ce dernier, du nombre de matrices (7) et de leur répartition et de la différence de niveau entre l'émetteur et le centre de l'écran.Dans une variante simplifiée, elle peut être facilement obtenue à partir du dispositif émetteur lui-même, outil suffit de pointer Cri direction du centre de chaque matrice et de relever à chaque fois les états logiques des sorties des deux capteurs incrémentaux (19 et 21) que l'on reporters par programmation en mémoires mortes (40 et 50) , sur chaque ligne adressée par les signaux correspondant aux parties d'adresse de la matrice.

Selon une autre variante, si le nombre de matrices (7) n'est pas trop grand (dans l'exemple de réalisation, il y en 8 24), on Peut remplacer les deux mémoires mortes (49 et 50) par une matrice à diodes amovibles. Ce genre de programmation autorise de changer l'ordre des matrices (7) pour que plusieurs émetteurs (4) adressent le même écran (6) ou que plusieurs écrans soient adressés par le même émetteur.

Selon encore une autre variante préférée, le balayage de l'écran de visualisation Peut être continu (les matrices ne sont Plus 'pointées' en leur milieu niais balagees suivant une ransée de récepteurs opto-électroniques (86)-voir figure 16-).

Ainsi,pour analyser les 256 points d'une matrice (256 cycles de 130 microsecondes), il faut environ 33 ms; par sécurités le faisceau lumineux (5) devra balayer la matrice (7) en 40 ms (les récepteurs (86) sont repartis en conséquence).

On estime en moyenne, compte tenu des brefs retours de balayage que l'on rafraichit l'ecran (6) en 1,2 . Dans ce cas, l'adresse d'une matrice (7) n'est plus représentée par un nombre binaire fixe sis par un ensemble de nombres binaires dont les bornes délimitent l'envoi du train d'impulsions relatives aux 256 points (139), Le codage de le matrice à diodes se fera par le même méthode mais en visant cette fois-ei les 2 extrémites d'une rangée de photorécerteurs (86) d'une matrice (7) et en programmant les positions intermédiaires par interpolation. Le signal d'autorisation AU venant des servo-mécanismes ne sera accordé que sur cette portion de balayage.

Sur les figures 2 et 3 on remarquer@ conformément à l'invention un ensemble de barrettes (9) au nombre de 8 dans l'exemple (non limitatif) de réalisation choisi, supportant choune 8 diodes électroluminescentes
Infra-Rouses (10) a l'arseniure de Galliu émettant un pic d'intensité vers 930 nanomètres environ et alimentées chacune en cas de sélection sous 100 @@ environ par les étages de puissance de l'interface spécialisée (1). Elles peuvent émettre suivant un cône d'angle au sommet de 20 degrés avec une puissance emissive de 6 a 12 @W.

On dispose donc de 4 niveaux de Puissance émissive, soit:
Niveau 1 .....100 nW
Niveau 2 .....200 mW
au minimum
Niveau 3 .....300 mW
Niveau 4 .....400 mW
Devant chaque diode I,R, (10) de 5 mm de diamètre et espacées d'environ 10 mm, on dispose 1 brin de fibres oPtiQues (11) isoles (fibres en verre entourées ear une gaine de polyuréthane) de 25 cm de long. Tous ces brins sont regroupés en leur sutre extrenité (12) selon un court cylindre de 9 mm de diamètre. Les brins sont mélangés de telle manière qu'indépendamment du nombre de diodes qui émettent, la répartition du flux lunineux sortant au niveau des extremités regroupées de tous ces brins soit homogène.

C'est donc l'ensemble des extremités de ces fibres (j3) qui est pris comme source lumineuse.

Pour créer un faisceau lumineux le moins divergent possible, on prend une lentille plan convexe (14) de 120mm d'ouverture, de 306m de rayon de courbure, choisie dans la qualité de verre @orosilicaté dit Crown, d'indice de réfraction de 1,51 vers 930 micromètres (distance focale d'environ 60mm) et transmettant sans trop d'absorption entre 0w5 et 2 micromètres.La source lumineuse (13) est
Polie et legérement creuse Cri cratere de telle maniere que si la lentille (14) est placée à une distance de 120mm de la source et également à 120mm d'un petit écran (symétrique de le source par rapport a' la lentille) et si on promène verticalement un diaphragme de faible ouverture entre la source et la lentille, l'image de la source sur l'écran reste roussi nette rour des rayons centraux que Pour des rayons marginaux. Le faisceau de rayons lumineux (5) obtenu fait environ 55 mm, (Nota@ les rayons lumineux
I.R. n'étant pas visibles par l'oeil, les diodes ont été remplacées par une lampe à filament durant les essais).

C'est grace à un mécanisme (31) que les réglages sont possibles.

Conformément a' 1 l'invention avoir figure 3), l'ensemble:"diodes IR-fibres optiques-lentille convergente" est monté dans un cylindre (25) en tole d'aluminium de 1mm d'epaisseur, poli intérieurement, de 150mm de diamètre extérieur et de 300mm de long. a lentille (14) est fixée dans un support à serrage concentrique (28) et accollée au cylindre (25); Le fond du cylindre (27) est amovible pour pouvoir accéder aux diodes I,R,(10), L'ensemble pré-cité et le cylindre (25) sont calorifugés par un manchon (26) en mousse de polyuréthane de 20mm d'épaisseur. Le tout est capoté rar un carrossage extérieur (29) et la lentille (14) plus particulierement protégée par une bonnette (30), Des compartimentages (32 et 33) maintiennent en position les brins de fibres optiques (11) et la partie resseree (12).

Sur la figure 2, l'eclate du ssstene emetteur (4) (donne a titre d'exemple non limitatif) montre la disposition horizontale de l'ensemble protege par le capotage (29) et le systeme de monture (160 avec ses asservissements angulaires (20 et 24) et le miroir tournant (15), Ainsi, le rayon lumineux (5) dont l'axe coincide avec le centre du niroir Plan en aluminium poli de 100 par 100m (X) est devie:
une premiere fois dans le plan vertical par un servomoteur (20) compose d'un moteur pas-a-pas (17) a ainant permanent (frequence:100 Hz,angle de pas::15 degres) entraînant un reducteur a engrenages de rapport 41 2/3 (quand le moteur en une seconde a tourne de 1500 desres, l'axe de sortie du reducteur Z tourne de 36 degres) suivi d'un capteur incremental (+ou- 0,25 degres) absolu (la masse inertielle additive ne depasse pas 6x10-8 Nm2 sur l'arbre moteur)
une deuxième fois par un autre servomoteur (24) compose d'un moteur a courant continu (23)(puissance : 61A, vitesse regulee: 3000tr/mn) entrainant un reducteur a engrenages (22) de rapport 250 suivi d'un capteur incremental (21) absolu (+ou- 0.25 degres).Ce reducteur fait tourner un support (16) ou sont montes le premier servomoteur (20) et le miroir (15),
Le miroir (15), le suPPort (16) et les servomecanismes constituent le systeme de balayage (154)
Sur la figure 5 apparait le détail de l'alimentation des servomoteurs (20 et 24).

Un circuit spécialisé (76) le "SAA 1027" connu comme sous-ensemble de commande a 4 phases unipolaires permet de commander le moteur pas-à-pas (17) du servomoteur (20) 8 partir de tops d'horloge (période:10 ms,durée; 20 microsecondes0 provenant d'un monostable (72) déclenché sur le front descendant d'une Porte NON-ET (71) à 8 entrees pilotée par un diviseur de fréquence (70) -division par 1000- à compteurs synchrones incrémentés par une horloge à quartz (69) -fréquence@ 100 KHz-. La mémoire morte (50) donne à travers des Portes à collecteur ouvert (74 et 75) les instructions de marche J et de sens de m@rche I au circuit (76) -voir figure 4-.

Un circuit (8j) tres classioue 8 transistors bipolaires de puissance et a diodes de protection permet la comnende du moteur a courant continu (23) du servomoteur (24) a partir des sorties 0a < b et Oa > b d'un comparateur 8 bits (78) et d'un hacheur 8 monostable (79) commandant des portes à collecteur ouvert (80).

L'autorisation d'un cycle de lecture de la mémoire (42) est accorde quand les 2 comparateurs (77) t (78) sont à le condition a=b.

Selon une variante les rangées Peuvent etre analysées en continu, Pour ce, en ne comparant que les bits les plus significatifs des bus (82 et 83) comp@rativement aux bus (84 et 85) grace à (77 et 78) les adresses de matrices (7) correspondent à des bandes de balayage et non plus à des positions bien Précises.

Selon l'invention, la lumière sortant de l'émetteur (4) est modulée à la fois en niveaux d'intensité et en durée d'impulsions. le signal émis est structuré de la manière suivante (voir figure 7).

-on émet pour chaque point (139) d'une matrice (7) 9 brèves impulsions durant 90 microsecondes; la
Periode d'émission des Points est de 130 microsecondes
-la première impulsion, dite de test, corresPond au niveau 4 de la modulation en intensité lumineuse, elle dure 8 microsecondes
-les 8 autres impulsions sont de niveaux et de durees divers et servent a coder une macrofonction d'affichage
Les durees d'impulsions; 5 et 8 microsecondes représentent respectivement les valeurs logiques 0 et 1; le front montant de ces impulsions servent à synchroniser le système récepteur des matrices (7), Dans le signal émis ces 8 durées d'imPulsions servent a coder l'adresse réduite d'un point (139) dans une matrice (7).

Les niveaux d'impulsions correspondent aux séquences logiques suivantes:
Niveau 1 ...séquence 0 0
Niveau 2 ' 0 1
Nivesu 3 1 0
Niveau 4 ' 1 1
Ainsi, les niveaux des 8 impulsions permettent d'aligner 2 octets correspondant à la fonction d'affichage, d'où par séquence les actions suivantes:
-les 2 premiers bits soiit toujours suivant 0 1
-les 6 bits suivants correspondent oux couleurs a afficher
R , R' ; V , V' ; B, R'
(R=Rouge,V=Vert,B=Bleu), ce qui permet une
Palette de 64 couleurs.

-les 2 autres bit suivants sont toujours selon 1 0
-les 6 derniers bits corresPondent aux adresses de 64 fonctions d'affichade différentes possibles.

Selon l'invention, la Présence d'une tache lumineuse résultant de l'interception d'un rayon lumineux (5) émis par (4) acec une matrice (7) désigne cettef derniere à l'affichase immédiat d'informations.

Une matrice (7) Peut être adressée de Plusieurs facons@
-le faisceau lumineux (5) balaye une ransée de carteurs optoélectroniques $(86) situés a mi-hauteur d'une matrice (7). Le faisceau de payons lumineux (5) canallse l'information durant presque tout le balayage de (7); on admet que la tache lumineuse recouyre plusieurs capteurs (86 > -voir figure 16-,
-le faisceau lumineux (5) pointe grosso mode le centre d'une matrice (7) où se trouvent des capteurs (86).

C'est le cas ou des matrices ne sont pas en configurstion de rangées et de colonnes ou encore qu'il w ait Plusieurs écrans t6) 8 adresser par le même émetteur (4 > .

Sur la figure 8, on a representé le schéma électronique propre à chaque matrice.

L'architecture d'une matrice (7) s'articule autour de auelaues composants; (ensexlble 153)
-un bloc de 4 mémoires vives statiques (104) de 256x4 bits e sorties 3 états, temps d'acces; 30 ns, en technologie bipolaire, chargé d'emmagasiner les données recues lors d'un balayage optique.

-un ensemble de démultiplexage à 3 matrices parallèles (119) pour l'alimentation en durée d'impulsions des 3 segments colorés (136) d'affichage de chaque point élémentaire (139).

-un bloc de 2 mémoires mortes (110) préprogrammees de 4 Kx8 bits servent d'element de base pour la structure d'automate programmable et contenant des microinstructions adressables.

Si on analyse plus en détail la figure 8, on remarque que le faisceau de rayons lumineux est détecté par des capteurs optoélectroniques (86) au nombre de 15 (rePartis sur 400 mm)901 sont des phototransistors à large surface sensible (4mm2) regroupés alternativement en trois séries (89), Lors du balayage par le faisceau lumineux, il n'y a toujours qu'un seul récepteur de chaque série que est éclairé.

Chaque phototransistor (86) est relie a un amplificateur opérationnel (87) a' fort Sain (tension de référence VR2) et sorties complémentées commandant un commutateur analogique (88), A chaque signal lumineux recu selon quatre niveaux d'intensité correspond un signal électrique et comme l'amplificateur est saturé des le Plus bas niveau de détection@ il y a d'une Part un front montant décelé (voir en Z sur la figure 9) et d'autre part dérivation d'un signal "analogique" par le commutateur (88) vers l'un des trois convertisseurs analogiques-numériques (90) B 2 bits de sortie (tension de référence VR1), Les doubles signaux issus de ces convertisseurs sont 9race 8 un circuit (93) à deux portes NOR-ET à 3 entrees et à 2 bascules tempons introduits séparement dans 2 registres (99 et 100) à entree série-sorties parallèles de 8 bits afin de charger à chaque détection la mémoire vive (104) de 256x16 bits grace å un bus (101). On remarquera eue les entrees successives de cette mémoire sont alternativement reliées aux sorties de l'un et l'autre registre (99 et 100) de manière a retrouver chaque double bit dans le bon ordre.

Un système de temporisation a plusieurs monostables (92) permet l'adressage de la mé@oire (104) à partir du chargement serie d'un registre @ 8 sorties Parallèles (94) et au prépositionnement d'un compteur synchrone (95) -voir le chronogramme des signaux figure 91 La encore l'ecriture de cette mémoire est Prioritaire sur la lecture un monostable redé@lenchable (signal PE) assure cette protection en maintenant le chargement du compteur (95) durant toute la réception des signaux, Ce même compteur en fin de lecture envoie le signal TC.

En période de lecture de la mémoire (104), on retrouve sur ses sorties les 2 sequences ...01****** 10******, A chenue ligne lue, les 2 débuts de séquences (uui devraient être 01 et 10) s'ils sont conformes autorisent l'affichage et la microfonction associée, La mémoire (104) est lue périodiquement toutes les 13 rs environ (13 ms correspondent à t3 (-t2 et tl sont respectivement le double et le triple de t3-) T fait exactement 40 ms, le temps de lecture (#4) des 256 points est inférieur à la m@ (il dépend du nombre variable de lignes de micro-instructions
Pour chaque fonction) t Trois Périodes de lecture constituent un cycle de rafraichissement des segments colorés d'affichase (136); un cycle se termine par une période d'extinction I de tous les segments ( #5; quelques microsecondes)-voir figure 11
A chaque lecture de la mémoire on presente sur le bus (105) à 3 comparateurs (115) de 2 bits, les doublets (R,V,B) correspondant aux 6 sorties en opposition avec l'une des séquences suivantes : 11,10,01 provenant des sorties inversées d'un compteur (113) incrémenté à chaque lecture de la mémoire et monté en diviseur par 3, Grace a une Porte (114) au cours d'un cycle, la séquence il (II) est Présentée durant toute la première lecture, la séquence 10 (III) durant la deuxième lecture et la séquence 01 (IV) à la derniere lecture, Ainsi, pour un point quelconque qui aurait comme fonction d'affichase R,V,B :10 11 00, le segment vert s'allumera au début du cycle pour ne s'éteindre que 40 ms (environ) plus tard, le segment rouge s'allumera à la deuxieme lecture et s'éteindra donc 26 ms après, le serment bleu ne s'allumera Pas (il n'Lj a pas de séquence 00), on obtiendra un jaune-vert.Pour l'oeil, l'intensité des trois couleurs R,V,B est donc fonction du temps d'allumase du segment lui correspondant. On réalise ainsi l'addition trichromique des couleurs (conformément a la figure 11).

L'adressage d'un segment coloré (136) est réalisé par des portes NON-t)U (120) d'une matrice de démultiplexsse (119) constituée de 2 démultiplexeurs de 16 bits chacun (n pour les lignes (117), l'autre pour les rangées (118)).

Les breves impulsions de coincidence déclenchent des bascules tampon (121) remises à zéro à chaque fin de cycle et autorisant l'allumase des cellules 9 cristaux liquides (123) au moyen de portes OU-EXclusif (122) assurant les variations de polarités à la fréquence de 100 Hz srace au temporisateur (124).

Dsns le cas précis de l'emploi de cellules a cristaux liquides, à l'inverse de tous les autres systèmes, l'extinction correspond en fait s une Période d'alimentation en tension, les cristaux sont orientes perpendiculairement aux électrodes et c'est le fond (137) semi-reflechissant de la cellule que l'on voit, alors que la couleur est obtenue au rePos (voir figures 8,12 et 14).

Sur les fisures 14 et 15, 2 versions possibles l'une pour les cristaux liquides (123) la mémoire est constituée par les Portes NON-ET (128) déclenchée par (127 > r l'autre étant une variante Pour l'emploi de diodes électroluminescentes (130) la mémorisation étant assurée par le courant d'automaintien du thyristor (129) déclenché sur sa sachette par la porte (120), L'extinction de (130) est obtenue par la coupure du courant de maintien (20 a 40 @A).

Les 6 derniers bits du signal disponible sur le bus de sortie (106) de la mémoire (104) corespondent a des adresses dtinstructions. Une première mémoire norte (108) exPsnse ces adresses Four au'elles deviennent celles de départ de chaque nouvelle instruction qui peut comporter plusieurs lignes de micro-instructions.

Un compteur prépositionnable (109) est charsé par la précédente mémoire morte et pointe chaque ligne de la mémoire (110); les tops d'incrémentation proviennent d'une horloge (III) travaillant à 2 MHz et autorisée par 110 jusqu'à la fin de chaque instruction.

Dans l'exemple choisi, quelques fonctions de base telles ue clisnotement, inversion sont programmables Point par point en commandant par 110 des circuits specifiques tels qu'inverseurs a portes OU-EXclusif (125) ou encore le découpage des signaux de commande d'un des démultiplexeurs (118) par un temporisateur (126) de 2 secondes de période (voir figure 10).

Sur la figure 8, on distingur des bus bidirectionnels de données (t03) reliant un des quatre Ports de sortie parallèles et la mémoire central (104) ainsi eue les circuits conducteurs de bus à à 3 états (102) permettant soit le chargement Possible d'une mémoire auxiliaire Par le mémoire centrale (et réciproquement) ou l'échange vers d'autres matrices (7).

Dans l'exemple choisit les segments colorés sont des cellules (123) à cristaux liquides (du type cholestériques avec colorants) semi refléchissantes et dites "transflectives" de 10x30 mm et de 4 mm d'épaisseur.

Montés par trois selon le motif R,V,B elles constituent un point élémentaire d'affichage (139) de 30x30 mm. Des clips (135) en me tiare plastique souple maintiennent le tout légérement décalé (6mm) de la face avant réflechlssante (140) du boitier (152).

Les segments colorés (123) supportent les étages de mémorisation et de commande (133) uui soit des circuits hybrides, L'ensemble constitue l'afficheur (136). Pour la variante acec diodes électroluminescentes (130), c'est une céramique de 10x10 mm Gui recoit l'ensemble (138) dessine sur la figure 15.

Les contacts se font entre les divers conducteurs (131) et des Plots (132) sur les segments (136) par l'intermédiaire de caoutchoucs conducteurs (134).

Les matrices (7) sont montées dans des boîtiers carres (152) ouvrant par la face arrière (141), en matière plastique rigide, de 500 mm de coté et de 60 mm d'épaisseur (voir figures 16,17 et 18). Les points élémentaires d'affichase (139) sont régulierement disposés sur la face avant (140) selon 16 rangées de 16 colonnes, Il est à noter, que la lumière ambiante passe à travers les interstices des segments colores Pour ressortir à travers ceux-ci par réflexion sur la face avant du boitier.

Les détecteurs opto-électroniques (86) sont disposes sur une seule ligne horizontale (entre-axe130 mm) au milieu de la face avant (140) du boitier (152).

Les figures 17 et 18 montrent Plus en détail les cotés du boitier (152) ou dans les quatre coins ont été amenasé@s des encoches (143) pur recevoir des connecteurs fenelles à 20 contacts dans lesquels s'enfichent des petits circuit; imprimes double face (145) servant de bus bidirectionnel permettant l'échanse de données entre matrices (7).

Les figures 19 et 20 montrent sur la face arrière (141) du boitier (152) des ergots de fixation (144) assurant l'accrochage au Profil (147) sur un chassis (146), Un connecteur sale (142) alimente en tensions (-12,0,5,12 volts) la matrice (7) à partir d'un bus (148) de Rustre conducteurs desservant chaque ransée, lui-même connecté a une alimentation avec convertisseur (149) aux bornes d'une batterie d'accumulateurs (12 Volts) avec chargeur (150) branché sur le secteur alternatif 220 Volts (151).

Le montage d'un écran de visualisation, des lors que l'on possède les caractéristiques d'implantation sur site se fait par encliquetage des boitiers (152) sur le chassis (146), ce Gui autorise toutes les configurations Possibles sans préoccupation de cablage et peut être effectué même par des non spécialistes; il suffit que chaque boitier soit raccordé au bus d'alimentation en énersie électique.

De plus il n'est nul besoin d'affecter une adresse aux boîtiers.

quant au positionnement de l'émentteur (4) par rapport à l'ecran de visualisation (6), dans la mesures ou rien ne fait obstacle à la propagation du faisceau de rayons lumineux et que la distance soit compatible avec la précision du pointase par l'émentteur, il n's a aucune contrainte.

Il s'agit la d'un aspect tres avantageux de l'invention, en particulier lorsque l'écran est souvent déplace ou que l'on désire adresser un écran ou plusieurs par un (ou plusieurs également) émetteur(s) ce qui est difficilement réalisable avec les systèmes actuels.

De Plus, le dispositif selon l'invention n'est donc nue très peu sensible aux parasites industriels (et peut de ce fait être installé presque n'importe où) et à toute forme de piratase (le détournement de l'information transmise par voie aérienne est quasiment impossible).

Il va de soi, que le dispositif décrit dans l'exemple précédent peut présenter de nombreuses variantes de réalisation sans POUV autant sortir du cadre de la présente invention.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1)Dispositif opto-électronique de téléaffichage en couleur caractérisé en ce que chaQue point (139) de l'écran de visualisation (6) est adressé et commande individuellement su moyen d'un faisceau de rayons lumineux (5) servant de canal de transmission de données codées, issu d'un émentteur (4) piloté par une interface spécialisée (1) traitant l'information.

2)Dispositif selon la revendication 1 caracterisé en ce que le faisceau de rayons lumineux (5) issu de la source (13) émettant dans la bande des longueurs d'ondes comprises entre 0 > 65 micromètre et 2 > 50 micromètres est modulé en intensité et en durée d'impulsions, en fonction de sisnaux codes numériquement contenant l'adresse d'une macrofonction et provenant de l'interface sPécialisée (1).

3)Dispositif selon les revendications l et 2 caracterisé en ce nue le faisceau de rayons lumineux (5) modulé en intensite et en durée d'impulsions est dévie aar un système de balayage (l54) et éclaire l'écran de visualisation (6) en excitant un a Plusieurs détecteurs opto-électroniques (86) à la fois d'une même matrice (7).

4)Dispositif selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce que l'écran de visualisation (6) est virtuellement composé de Z matrices (7) identiques regroupant individuellerent N X N Points -le produit Z par

N x N étant le nombre total de points de l'écran- et qu'une adresse réduite codée de O B (N x N)-l est affectée 8 chacun des Points (139).

5)Dispositif selon les revendications 1 et 4 caractérisé en ce que les matrices (7) sont composées:

- de récepteurs opto-électroniques (86) recevant les signaux transmis au moyen de faisceau de rayons lumineux (5).

- d'etages (133) affectes individuellement a la memorisation des ordres et au pilotage des segments colores (136).

- d'un systeme électronique (153) haute intégration à semi-conducteurs possédant les fonctions de mise en forme après amplification, de décodase et une structure d'automate composé:

Permettant la visualisation de l'information Par l'application du principe de l'addition trichromique des couleurs.

- de segments colorés d'affichage (136)

6)Dispositif selon les revendications 1 et 5 caractérisé en ce que la structure d'automate programmable conPosé faisant partie du système électronique (154) permet la mémorisation d'un macroprogramme assurant la reconnaissance d'un point (339) sélectionne par son adresse réduite et la commande des segments d'affichage (136) selon des séquences microprogrammées.

7)Dispositif selon les revendications 1,5 et 6 caractérisé en ce oue les donnees de structure serièlle et contenant l'information propre à chaque point et émise par blocs séparés au moyen de l'interface specialisée (j) et reconstituées apres réception Par chaque système (7) sont composées de l'adresse d'une macro-fonction permettant:

-la sélection d'un point (139) concerné parmi tous ceux de la matrice (7).

-la séquence microprogrammée d'affichage,

8)Dispositif selon les revendications 1 et caracterisé en ce que les récepteurs opto-electroniques (86), l'electronique (153), les étages (133) et les segments colores (136 > composant une matrice (7) de NxN points (139) sont montés dans un boitier nodulaire (152), réalisé en matiére plastique rigide encliquetable aux autres modules pour l'édification d'un écran (6) à Z matrices (7) et connectable à un bus d'alimentation en energie electrique (148).