FR2833092A1

FR2833092A1 - Selection et detecteur de position et clavier virtuel, a l'aide de sources lumineuses

Info

Publication number: FR2833092A1
Application number: FR0115548A
Authority: FR
Inventors: Yves Reza
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-30
Filing date: 2001-11-30
Publication date: 2003-06-06
Anticipated expiration: 2021-11-30
Also published as: AU2002361346A1; FR2833092B1; WO2003046820A3; AU2002361346A8; WO2003046820A2

Abstract

La présente invention est relative à l'utilisation de sources lumineuses telles que des diodes lumineuses couramment appelées LEDs, en relation avec un capteur optique traditionnel tel qu'une photo diode ou un photo transistor rapide pour détecter des positions désignées par l'utilisateur au moyen d'un dispositif analogue à un crayon ou à un stylo.L'invention s'applique en particulier à des dispositifs portables de faibles dimensions pour lesquels on souhaite disposer d'un clavier alphanumérique ou d'un dispositif de définition de position en deux dimensions, par exemple les téléphones portables.

Description

SELECTION ET DETECTION DE POSITION A L'AIDE DE SOURCES
LUMINEUSES
La présente invention est relative à l'utilisation de sources lumineuses, telles que par exemple des diodes lumineuses couramment appelées LEDs, en relation avec un capteur optique traditionnel tel qu'une photo diode ou un photo transistor rapide pour détecter des positions désignées par l'utilisateur au moyen d'un dispositif d'un maniement analogue à celui d'un crayon, d'un stylo ou d'un pointeur laser.

L'invention s'applique en particulier aux dispositifs portables de faibles dimensions pour lesquels on souhaite disposer d'un clavier alphanumérique ou d'un dispositif de définition de position en deux dimensions, par exemple les téléphones portables, en particulier ceux de dimensions particulièrement réduites.

Les interfaces utilisateurs de ces dispositifs utilisent typiquement : soit des claviers numériques sur lesquels il est nécessaire de presser plusieurs fois en séquence rapide sur une touche pour saisir une lettre, soit des écrans tactiles qui doivent être utilisés avec un stylet en contact avec la surface, et qui empêchent donc l'utilisation par une application d'une surface d'écran importante.

La saisie de caractères alphabétiques ou la désignation de positions en deux dimensions est possible avec ces dispositifs, mais en général dans des conditions d'ergonomie telles que la saisie de messages alphabétiques mêmes courts n'est pas aisée.

Par rapport aux solutions précédentes, la présente invention apporte les avantages suivants : - Aucune utilisation d'un écran d'affichage additionnel ou d'une partie additionnelle d'écran d'affichage n'est obligatoire pour indiquer une position ou un caractère alphanumérique
Le positionnement dans l'espace du dispositif manipulé par l'opérateur est moins contraignant et donc plus agréable qu'avec un écran tactile de faibles dimensions car il n'est pas nécessaire de toucher une surface - Il est possible d'inclure d'après l'invention un clavier alphanumérique dans l'espace occupé par un clavier numérique classique, même de petites dimensions
L'invention s'applique aussi à la détection et à la désignation à distance de position sur des écrans graphiques tels que des écrans à cristaux liquides couramment appelés LCD ou des écrans à plasma.

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.

La présente invention a pour but de remédier aux inconvénients précités en fournissant un ensemble d'interface qui permette une commande aisée d'un dispositif électronique et ce, par des moyens simples, efficaces et peu coûteux.

A cet effet, selon l'invention, un ensemble d'interface du genre en question est essentiellement caractérisé en ce que l'ensemble comprend : - une pluralité de sources lumineuses commandées (3), qui ont chacune vocation à être sélectionnée par l'utilisateur, émettant des signaux lumineux (8) - des moyens de commande (4) adaptés pour commander sélectivement, individuellement ou par groupes, les sources lumineuses (3) au moyen de signaux de commande (7) - un photo capteur rapide (D), comportant une partie mobile (U) manipulée par l'utilisateur dans le but de désigner une ou plusieurs des sources lumineuses (3), ni le nombre ni l'identité des sources lumineuses (3) incluses dans le champ de capture du photo capteur rapide (D) n'étant connus à l'avance, et adapté pour : (a) détecter des variations rapides d'éclairement (b) générer des signaux électriques représentatifs (9) des variations rapides des signaux lumineux (8) captés - des moyens de calcul (5) adaptés pour : (a) recevoir les signaux représentatifs (9) générés par le photo capteur rapide (D) (b) coopérer si nécessaire avec les moyens de commande (4) (c) transmettre au dispositif électronique (2) des signaux d'identité ou de position (11) et que ces éléments coopèrent de la manière suivante : les signaux lumineux (8) ont une composante adaptée à être captée par le photo capteur rapide (D) - la composante destinée à être captée par le photo capteur rapide (D) des signaux lumineux (8) est captée par

le photo capteur rapide (D), qui génère à son tour des signaux électriques représentatifs (9) des signaux lumineux (8), qui sont transmis aux moyens de calcul (5) les moyens de calcul (5) sont adaptés pour détecter, à partir des signaux électriques représentatifs (9), en un temps fini et connu à l'avance, l'identité de toutes les sources lumineuses (3) qui sont restées dans le champ de capture du photo capteur rapide (D) durant ce temps défini à l'avance
Ainsi, grâce à ces dispositions, l'interface permet facilement à un utilisateur de sélectionner des sources lumineuses ou désigner des positions liées à ces sources lumineuses.

Dans des modes de réalisation préférés de cet ensemble d'interface, on a recours à l'une et/ou l'autre des dispositions suivantes : - les signaux lumineux (8) ont deux composantes : (a) une composante destinée à produire un effet visuel défini à l'avance, cette composante n'intervenant pas dans la sélection et la détection des sources lumineuses (3) (b) une composante destinée au photo capteur rapide (D), à haute fréquence et invisible pour l'oeil humain, et le photo capteur rapide (D) et les moyens de calcul (5) ne détectent pas la composante destinée à produire un effet visuel défini à l'avance ou sont capables de ne pas la prendre en compte ; - la composante destinée à produire un effet visuel défini à l'avance est une combinaison sensiblement quelconque de signaux lumineux (8) en lumière visible et de basse fréquence ;

les moyens de commande (4) sont adaptés pour générer des signaux de commande (7) dont la composante destinée au photo capteur rapide (D) est composée d'une succession d'impulsions rapides et d'énergie faible, ces signaux étant adressés successivement à chacune des sources lumineuses (3) et les sources lumineuses (3) sont suffisamment rapides pour émettre des signaux lumineux (8) représentant fidèlement les signaux de commande (7) ; les sources lumineuses (3) sont disposées en lignes et en colonnes et les moyens de commande (4) sont adaptés pour générer des signaux de commande (7) dont la composante destinée au photo capteur rapide (D) est composée d'une succession d'impulsions rapides et d'énergie faible, ces signaux étant adressés successivement à chacune des lignes puis chacune des colonnes des sources lumineuses (3), toutes les sources lumineuses (3) d'une ligne ou d'une colonne recevant le même signal de commande (7), les sources lumineuses (3) étant suffisamment rapides pour émettre des signaux lumineux (8) représentant fidèlement les signaux de commande (7) ; - les moyens de commande (4) sont adaptés pour générer des signaux de commande (7) dont la composante de destinée au photo capteur rapide (D) est adressée à des sources lumineuses (3) individuelles ou à des groupes de sources lumineuses (3) et est constituée de la manière suivante : (a) des brèves séquences d'impulsions, chaque séquence d'impulsions identifiant de manière unique, par exemple au moyen du nombre de ces impulsions ou de la durée de ces impulsions, la source lumineuse (3) ou le groupe de sources lumineuses (3) émettant les signaux lumineux (8) correspondants

(b) des intervalles de temps significativement plus longs que les intervalles de temps qui séparent les impulsions d'une séquence pour séparer les diverses séquences d'impulsions entre elles et les sources lumineuses (3) sont suffisamment rapides pour émettre des signaux lumineux (8) représentant fidèlement les signaux de commande (7) ; - les moyens de commande (4) sont adaptés pour générer des signaux de commande (7) dont la composante destinée au photo capteur rapide (D) est adressée à des sources lumineuses (3) individuelles ou à des groupes de sources lumineuses (3) et est constituée de la manière suivante : (a) des brèves séquences d'impulsions, chaque séquence d'impulsions séquence d'impulsions étant constituée par des signaux de commande d'énergies électriques différentes, par exemple décroissantes (b) des intervalles de temps significativement plus longs que les intervalles de temps qui séparent les impulsions d'une séquence pour séparer les diverses séquences d'impulsions entre elles et les sources lumineuses (3) sont suffisamment rapides pour émettre des signaux lumineux (8) représentant fidèlement les signaux de commande (7) ; - les moyens de calcul (5) sont adaptés pour fournir au dispositif électronique (2) une seule identité de source lumineuse (3) désignée par l'utilisateur, et ce quel que soit le nombre des sources lumineuses (3) dont les signaux lumineux (8) ont été captés par le photo capteur rapide (D) ; les sources lumineuses (3) sont des diodes émettrices de lumière, couramment appelées LEDs ;

- les moyens de calcul (5) sont adaptés à détecter que l'identité d'une source lumineuse (3) désignée par l'utilisateur est restée identique durant une période de temps pré-déterminée, ces moyens de calcul (5) coopérant alors avec les moyens de commande (4) pour alimenter cette source lumineuse (3) avec un signal de commande (7) qui produira pour cette source lumineuse (3) un signal lumineux (8) différent de celui que produisait cette même source lumineuse (3) avant qu'elle ait été désignée par l'utilisateur ; - les sources lumineuses (3) émettent en lumière infra rouge ; - la partie sensible à la lumière du photo capteur rapide (D) fait partie de la partie (U) du photo capteur rapide (D) qui est directement manipulée par l'utilisateur ; - la partie sensible à la lumière du photo capteur rapide (D) est reliée mécaniquement au dispositif d'interface (1) et reliée optiquement par un guide de lumière (6) à l'élément (U) qui est manipulé par l'utilisateur ; les moyens de calcul (5) sont adaptés pour traduire les identités des sources lumineuses (3) détectées en positions de ces mêmes sources lumineuses (3) ; les moyens de calcul (5) et le dispositif électronique (2) sont reliés par câble ; les moyens de calcul (5) et le dispositif électronique (2) sont reliés par ondes - le dispositif électronique (2) comprend un écran d'affichage ainsi que des moyens (M) de gestion d'un curseur graphique (C), et gère un curseur graphique (C) en fonction des informations transmises par les moyens de calcul (5)

PRESENTATION DES FIGURES
Les Figures 1 et 2 décrivent des formes typiques de signaux d'alimentation des sources lumineuses. L'axe (T) est l'axe des temps, l'axe (I) est l'axe des intensités lumineuses.

La Figure 3 et la Figure 4 sont des vues d'ensemble des différents éléments de l'invention.

La Figure 5 décrit une réalisation qui utilise une partie importante des possibilités de l'invention.

La Figure 3 décrit le cas dans lequel l'utilisateur déplace directement le photo capteur rapide (D) et la Figure 4 décrit le cas dans lequel le photo capteur rapide (D) est lié au dispositif (2) et l'utilisateur déplace un conduit optique déformable qui est lié au photo capteur rapide (D).

EXPOSE DE L'INVENTION
Le principe général de l'invention est le suivant : a) l'oeil humain présente le phénomène de persistance rétinienne et il lui est en pratique impossible de distinguer des événements séparés par un intervalle plus brefs que 1/20ème de seconde ; ce phénomène est couramment utilisé pour la télévision, le cinéma et, en électronique, l'affichage multiplex de sources lumineuses b) les photo capteurs rapides (photo diodes notamment) ont des temps de réponse bien inférieurs ; il est en particulier possible de construire des capteurs photo électriques dont le temps de réponse à une variation rapide d'éclairement est de l'ordre de la microseconde

c) il existe des sources lumineuses dont le temps de réaction à un signal de commande (par exemple un signal d'alimentation) est comparable ; par exemple les diodes émettrices de lumière couramment appelées LEDs ont un temps de réponse de l'ordre de la microseconde, et les sources émettrices d'écrans à cristaux liquides couramment appelés LCD ont un temps de réponse inférieur à la milliseconde. Les différents points lumineux (couramment appelés pixels) d'un écran LCD commutent aussi très rapidement lorsque le signal électrique qui leur est appliqué varie. d) en termes de bande passante de signal : . l'oil se humain comporte donc comme un capteur de lumière précédé d'un filtre passe bas dont la fréquence de coupure est de l'ordre de quelques hertz ou quelques dizaines de hertz . certains capteurs photo électriques rapides peuvent, au moyen de filtres passe bandes adéquats se comporter comme un capteur de lumière limité à des signaux optiques de haute fréquence (quelques kilohertz à quelques centaines de kilohertz) e) il existe donc un rapport de l'ordre de 100 entre les fréquences perceptible par l'cil et celles perceptibles par un photo capteur rapide f) il est donc possible d'alimenter ou de commander sélectivement une pluralité de sources lumineuses suffisamment rapides par des signaux électriques tels que les signaux lumineux générés collectivement par les sources lumineuses présentent les propriétés suivantes :

l'oeil humain perçoit un éclairement qui peut correspondre à un effet visuel défini à l'avance, cet effet visuel étant indépendant d'éventuels signaux à haute fréquence et n'étant pas modifié par ces éventuels signaux à haute fréquence un photo capteur rapide muni de moyens d'amplification et de filtrage passe bande adéquats génère un signal électrique à haute fréquence représentatif de la composante haute fréquence des signaux d'alimentation ou de commande des sources lumineuses
On remarquera de plus qu'un tel photo capteur rapide n'est pas sensible à la plupart des signaux lumineux parasites, qui sont : - la lumière du jour, qui est à un niveau constant ou sensiblement constant - l'éclairage artificiel, qui est dans la très grande majorités des cas modulé à 100 ou 120 hertz selon les pays
Les Figures 1 et 2 décrivent dans différents cas : a) les signaux lumineux destinés à l'oeil de l'utilisateur b) les signaux lumineux destinés au photo capteur rapide
La Figure 1 décrit le cas particulier dans lequel un signal lumineux destiné à l'utilisateur est à un niveau haut ou à un niveau bas (la ou les sources lumineuses ainsi commandées sont éclairées à un niveau près du maximum ou au contraire très peu éclairées).

Dans ce cas, le signal lumineux destiné au photo capteur se traduit par des variations maximales du niveau d'éclairage des sources lumineuses. Pour être indétectables par l'oeil humain, ces variations rapides doivent de plus avoir une durée limitée dans le temps ; dans le cas contraire, en effet, l'énergie véhiculée dans les impulsions lumineuses serait perceptible par l'oeil humain, même si les variations rapides ou les impulsions ne sont pas détectable individuellement par l'oeil humain.

La Figure 2 décrit le cas général dans lequel un signal lumineux destiné à l'utilisateur est à un niveau intermédiaire entre un niveau haut et un niveau bas.

Dans ce cas, le signal lumineux destiné au photo capteur ne se traduit pas par des variations maximales du niveau d'éclairage des sources lumineuses. Il peut donc être avantageux de se ramener au cas précédent en faisant par exemple cesser temporairement le signal lumineux destiné à l'utilisateur, puis en émettant les signaux lumineux rapides destinés à être invisibles pour l'oeil humain mais détectables par le photo capteur.

Les éléments précédents montrent que, pour être invisibles pour l'oeil humain, il suffit que les signaux lumineux rapides destinés à être détectés par le photo capteur soient d'énergie faible (c'est à dire qu'ils n'ajoutent ou ne retranchent qu'une énergie faible au signal destiné à l'oeil humain) pour ne pas introduire d'éclairement additionnel qui soit perceptible par l'oeil de l'utilisateur.

Les éléments précédents montrent qu'il est donc possible de combiner sans interférence mutuelle :

- d'une part des signaux de commandes destinés à produire au moyen des sources lumineuses un effet visuel défini à l'avance - d'autre part des signaux de commande à haute fréquence destinés produire des signaux lumineux destinés à être détectés par un photo capteur rapide, qui génèrera alors des signaux électriques représentatifs des signaux de commande à haute fréquence si les conditions suivantes sont remplies : a) les signaux lumineux destinés à produire un effet visuel défini à l'avance pour l'oeil humain génèrent des variations des signaux lumineux émis collectivement par les sources lumineuses dont la fréquence est basse b) les signaux lumineux destinés à être détectés par un photo capteur rapide, qui génèrera alors des signaux électriques représentatifs de ces signaux lumineux, présentent les deux caractéristiques suivantes : - ils sont à haute fréquence ils sont, sur la durée de la persistance rétinienne (soit 1/20ème à 1/30ème de seconde environ), d'énergie faible par rapport aux signaux lumineux destinés à produire un effet visuel (ils ajoutent ou enlèvent une énergie faible au signal lumineux destiné à 1'oeil humain)
Dans la condition a) ci-dessus, la notion de fréquence basse soit être entendue de la manière suivante : les signaux lumineux destinés à produire un effet visuel, émis collectivement par les sources lumineuses, ne produisent pas de signaux (ou alors des signaux particuliers qu'il est facile d'éliminer) dans le photo capteur rapide lorsque ce photo capteur rapide est utilisé dans les conditions normales d'utilisation. Un exemple de signaux

particuliers qu'il est facile d'éliminer est constitué par des fronts montants ou descendants isolés dus à l'interruption ou à la reprise rapides de signaux lentement variables.

Deux exemples correspondant à des modes de réalisation différents permettront d'illustrer cette définition par des exemples concrets.

Exemple 1 relatif à des sources lumineuses séparées (par exemple 100 LEDs) : On constatera que la méthode suivante répond à l'ensemble des contraintes précédentes : a) Le photo capteur photo rapide et les moyens de calcul qui utilisent le signal qu'il génère ne sont sensibles qu'aux front montants rapides du signal lumineux b) Un éventuel signal lumineux de basse fréquence (par exemple mis en oeuvre avec des signaux de commande de basse fréquence) destiné à l'utilisateur est affiché par une ou plusieurs sources lumineuses d) Pour transmettre un signal lumineux destiné au photo capteur, l'éventuel signal lumineux destiné à l'utilisateur est interrompu e) Le signal lumineux destiné au photo capteur est transmis sous forme de séquences composées d'un nombre réduit d'impulsions rapides, chaque impulsion ayant une durée de l'ordre de quelques microsecondes, et l'énergie totale de ce signal lumineux mesurée sur la durée minimum de la persistance rétinienne (1/20ème à 1/30ème de seconde environ) est faible f) L'éventuel signal de commande destiné à l'utilisateur est réintroduit, ce qui peut éventuellement introduire un front montant

g) Le capteur photo électrique et les moyens de calcul qui utilisent le signal qu'il génère ne sont pas sensibles non plus à un front montant isolé dans le temps h) Le prochain signal lumineux destiné au photo capteur est transmis après un délai d'attente minimum pour que l'éventuel front montant généré par la réintroduction du signal lumineux destiné à l'utilisateur soit considéré comme un front montant isolé dans le temps, et ne perturbe donc pas le capteur photo électrique et les moyens de calcul qui utilisent le signal qu'il génère i) Dans cet Exemple 1, le signal lumineux destiné à l'utilisateur peut être sensiblement quelconque si sa bande passante utile est de quelques dizaines de hertz
Par exemple, si 100 éclairements successifs, destinés au photo capteur, de sources lumineuses doivent être générés durant 1/30ème de seconde (durée de la persistance rétinienne) soit 33 millisecondes, chaque éclairement peut durer jusqu'à 330 microsecondes.

Cette période de 330 microsecondes peut, par exemple, être occupée par quelques impulsions rapides de 2 à 3 microsecondes pour une durée totale de 10 à 15 microsecondes y compris les intervalles entre ces impulsions rapides. Le reste de cette période, soit 95 % ou plus de la période peut être occupé par le signal de commande destiné à produire un éclairement destiné à l'ceil de l'utilisateur.

Exemple 2 relatif à des sources lumineuses nombreuses et groupées (par exemple un écran LCD dont la définition est de 800 lignes de 1.000 points lumineux chacune, qui est mis à jour 60 fois par seconde) :

a) La mise à jour des sources lumineuses d'un écran LCD fait intervenir une notion de balayage séquentiel des sources lumineuses de l'écran, un balayage complet étant nécessaire pour une mise à jour de l'écran ; en effet pour des raisons pratiques de bande passante du signal vidéo, il est nécessaire de procéder à une mise à jour des niveaux lumineux des sources lumineuses de l'écran LCD en procédant à un instant donné à la mise à jour d'un nombre réduit de ces sources lumineuses b) Dans un écran LCD le niveau lumineux de chaque source lumineuse reste constant entre deux mises à jour, c'est à dire entre deux balayages successifs c) Dans le cas d'un écran LCD qui affiche une image constante, par exemple un écran blanc, la situation est donc la suivante : - les signaux de commande des sources lumineuses individuelles sont complexes et à haute fréquence - le signal lumineux émis collectivement par les sources lumineuses est à basse fréquence selon la définition précédente : un photo capteur rapide dont le champ de capture serait par exemple de 50 points lumineux sur 50 points lumineux et qui serait sensible au signal lumineux généré collectivement par ces 2.500 points lumineux ne percevrait aucun signal de haute fréquence d'amplitude significative c) Le balayage complet de l'écran en 1/60ème de seconde implique un temps de balayage de l'ordre de 1/16ème de 1/60ème de seconde (soit 1/960ème de seconde) pour le balayage de 50 lignes ; dans ces conditions, si les circuits électroniques qui gèrent la mise à jour de l'écran par balayage séquentiel génèrent un passage du blanc au noir de ces 2.500 points en 1/960ème de seconde, le photo capteur

rapide détecte un signal qui, dans ce mode de réalisation, est à haute fréquence d) Dans cet Exemple 2, le signal lumineux destiné à l'utilisateur est restreint à une image constante ou sensiblement constante car le signal de haute fréquence est de fréquence nettement plus réduite que dans l'Exemple 1
Les principes précédents permettent donc de combiner de manière invisible pour l'oil humain des signaux de commande destinés à un photo capteur rapide à des signaux de commande qui lui sont destinés.

En partant des propriétés précédentes, il est possible de réaliser un système de sélection et de détection de position si : a) le photo capteur rapide est manipulé par l'utilisateur pour désigner une ou plusieurs sources lumineuses parmi la pluralité des sources lumineuses b) le signal généré par le photo capteur rapide en réponse aux signaux lumineux émis par les sources lumineuses permet à des moyens électroniques reliés à ce photo capteur rapide de détecter en un temps fini et connu à l'avance l'identité de toutes les sources lumineuses dont le signal lumineux a été détecté par le photo capteur rapide, l'identité des sources lumineuses étant traduites en position de ces sources par des moyens adéquats
Enfin, pour réaliser un interface utilisateur de sélection et de désignation de position, il est avantageux de disposer de possibilités d'indiquer à l'utilisateur, par exemple de manière visuelle :

- avant une opération de sélection d'identité ou de position : des valeurs particulières telles que valeur par défaut, valeur précédente, valeurs possibles,... durant ou après une opération de sélection d'identité ou de position : quel est le résultat de son opération de sélection ou de désignation
Les éléments précédents montrent qu'il est possible de combiner de tels effets visuels avec la fonction de sélection et de détection d'identité ou de position.

Plus spécifiquement, les divers éléments de l'interface utilisateur objet de l'invention peuvent coopérer de manière sélective pour fonctionner selon deux modes : a) Un mode Sélection ou de détection de position , qui permet de détecter après un temps fini et connu à l'avance les identités de l'ensemble des sources lumineuses (3) qui sont dans le champ de capture du photo capteur rapide (D) ; de plus, dans certains modes de réalisation : - les positions des diverses sources seront connues en plus de leur identité - la pluralité des identités ou des positions détectées pourra être transformée en une seule identité ou position b) Un mode Aide à la sélection de position , qui : - peut être actif durant le mode Sélection ou de détection de position - indique, sous la forme d'une apparence spécifique pour l'utilisateur, une source lumineuse (3) ou un groupe de sources lumineuses (3) qui peut être amené à jouer un rôle

particulier dans le mode Sélection ou de détection de position ne fonctionne que dans certains modes de réalisation de l'invention, et en particulier uniquement lorsque les sources lumineuses (3) émettent en lumière visible
Le principe du fonctionnement de l'interface dans le mode Sélection ou détection de position est le suivant : a) les signaux lumineux (8) émis par une pluralité de sources lumineuses (3), ces sources lumineuses (3) étant commandées sélectivement, individuellement ou par groupes, par les moyens de commande (4) au moyen de signaux de commande (7) b) le champ de capture du photo capteur rapide (D) peut être disposé de manière quelconque, et, à un instant donné, comprend un nombre non connu de sources lumineuses (3) dont l'identité n'est pas connue c) les signaux lumineux (8) ont deux composantes complémentaires dont la destination et les caractéristiques électriques sont différentes : - Première composante : une composante destinée à produire un effet visuel pré déterminé pour l'oil de l'utilisateur ; cette composante peut être absente - Deuxième composante : une composante destinée au photo capteur rapide (D), à haute fréquence et à faible énergie, produisant des signaux lumineux présentant des caractéristiques temporelles telles que l'identité de chaque source lumineuse (3) incluse dans le champ de capture du

photo capteur rapide (D) puisse être identifiée à partir de l'observation dans le temps du signal transmis par le photo capteur rapide (D) durant un temps fini et connu à l'avance
On appellera cycle d'éclairement des sources lumineuses (3), la durée minimale d'observation de l'ensemble des sources lumineuses (3) par le photo capteur rapide (D) nécessaire, compte tenu des caractéristiques des signaux de commande (7), pour qu'il soit possible d'identifier chacune des sources lumineuses (3) à partir du signal fourni par le photo capteur rapide (D).

On remarquera que : - chaque source lumineuse doit émettre au moins une fois au cours d'un cycle d'éclairement pour pouvoir être identifiée - la durée d'un cycle d'éclairement dépend des caractéristiques temporelles des signaux de commande (7) ; des exemples ci-dessous illustreront ce point
Les signaux de commande (7) des sources lumineuses (3) générés par les moyens de commande (4) jouent un rôle très important dans la détection de l'identité des sources lumineuses (3). Il est par ailleurs avantageux de disposer de signaux de commande (7) qui soient simples à générer et simples à détecter.

Deux familles différentes de signaux de commande (7) des sources lumineuses (3) destinés au photo capteur rapide (D) respectent les contraintes indiquées ci-dessus et sont particulièrement avantageuses en raison de leur simplicité de génération et de détection :

- Première famille de signaux de commande (7) : les signaux de commande (7) sont constitués par une séquence de signaux d'éclairement adressés individuellement à chaque source lumineuse (3), chacune des sources lumineuses (3) étant éclairée successivement, l'éclairement d'une source lumineuse (3) étant constitué d'une séquence composée d'un nombre réduit d'impulsions lumineuses brèves séparées par de brefs intervalles de temps, ces séquences d'impulsions lumineuses étant séparées par des intervalles de temps significativement plus longs - Deuxième famille de signaux de commande (7) : lorsque les sources lumineuses (3) sont substantiellement disposées en rangées et en colonnes, il est alors possible d'éclairer successivement toutes les lignes et toutes les colonnes, en éclairant simultanément toutes les sources lumineuses (3) d'une ligne ou d'une colonne, chaque éclairement étant constitué d'une séquence composée d'un nombre réduit d'impulsions brèves séparées par de brefs intervalles de temps, ces séquences d'impulsions étant séparées par des intervalles de temps significativement plus longs
On remarquera que dans les deux exemples précédents : a) L'un est relatif à un éclairement individuel des sources lumineuses (3), et l'autre est relatif à un éclairement par groupes de ces sources lumineuses (3) b) Dans le cas de l'éclairement individuel des sources lumineuses (3) :

- un cycle d'éclairement correspond à la suite des éclairements successifs de chaque source lumineuse (3) - une source lumineuse (3) est éclairée une seule fois durant un cycle d'éclairement, c) Dans le cas de l'éclairement par ligne et par colonne : - un cycle d'éclairement correspond à la suite des éclairements successifs de chaque ligne puis à la suite des éclairements successifs de chaque colonne de sources lumineuses (3) - une source lumineuse (3) est éclairée deux fois durant un cycle d'éclairement : une fois avec sa ligne, une fois avec sa colonne d) La détection de l'identité de la source lumineuse (3) ou du groupe de sources lumineuses (3) qui émet à un instant donné les signaux lumineux (8) captés par le photo capteur rapide (D) est réalisée de manière simple en connaissant l'identité de la source lumineuses (3) ou du groupe de sources lumineuses (3) auxquelles les signaux de commande (7) sont destinés à ce moment donné ou à un instant précédent et rapproché dans le temps
On remarquera que le fait le photo capteur rapide (D) soit destiné à traiter des signaux à haute fréquence implique que les temps de traitements des signaux électriques à l'intérieur du photo capteur rapide (D) sont réduits afin d'être compatibles avec ces fréquences.

Des signaux de commande (7) particuliers générés par les moyens de commande (4) peuvent permettre aux moyens de calcul (5) de définir l'identité de la source lumineuse (3)

ou du groupe de sources lumineuses (3) qui émet des signaux lumineux (8) à un instant donné uniquement à partir des signaux électriques représentatifs (9) émis par le photo capteur rapide (D) à un moment donné en réponse aux signaux lumineux (8).

Il en sera en particulier ainsi si le signal lumineux (8) destiné au photo capteur rapide (D) émis par une source lumineuse (3) ou un groupe de sources lumineuses (3) des exemples précédents est une représentation fidèle d'un signal de commande (7) constitué de la manière suivante : a) des brèves séquences d'impulsions d'éclairement, chaque séquence d'impulsions identifiant de manière unique, par exemple au moyen du nombre de ces impulsions et/ou de la durée de ces impulsions, la source lumineuses (3) ou le groupe de sources lumineuses (3) émettant les signaux lumineux (8) correspondants b) des intervalles de temps significativement plus longs que les intervalles de temps qui séparent les impulsions d'une séquence pour séparer les diverses séquences d'impulsions entre elles
Alternativement, il est aussi possible d'utiliser, pour la composante destinée au photo capteur rapide (D) des signaux lumineux (8), le mécanisme précédent d'une séquence d'impulsions avec des intervalles brefs suivi par un intervalle plus long afin de transmettre au photo capteur rapide (D) une information d'intensité lumineuse reçue et non plus une information d'identité de source lumineuse (3).

Par exemple, au lieu d'émettre une impulsion isolée pour chaque source ou chaque ligne ou colonne, il est possible d'émettre une séquence d'impulsions lumineuses

d'énergies électriques différentes, par exemple décroissantes (c'est à dire de durée, de tension ou d'intensité différentes ou décroissantes). Pour chaque source lumineuse (3) ou groupe de sources lumineuses (3), le photo capteur rapide (D), compte tenu de sa sensibilité inévitablement limitée, ne sera pas toujours à même de détecter toutes les impulsions lumineuses émises par une source lumineuse (3) ou par une ligne ou une colonne de sources lumineuses (3).

Dans ce cas : a) le nombre d'impulsions lumineuses de la séquence d'impulsions qui peuvent être captées par le photo capteur rapide (D) est indicatif de l'intensité du signal lumineux capté par le photo capteur rapide (D) b) si chaque impulsion détectée par le photo capteur rapide (D) est retransmise aux moyens de calcul (5), ces moyens de calcul (5) disposeront alors d'informations relatives à l'intensité des signaux lumineux captés par le photo capteur rapide (D)
Il est par ailleurs plus adapté à une utilisation simple de l'interface par l'utilisateur que le cycle d'éclairement des sources lumineuses (3) soit aussi bref que possible, et, de préférence, invisible pour l'utilisateur.

Compte tenu de la persistance rétinienne, les éclairements individuels ou par groupes des sources lumineuses (3) seront invisibles si la durée d'un cycle complet d'éclairement des sources lumineuses (3) est inférieur à une durée de l'ordre du 1/30ème de seconde (soit 30 millisecondes ou 30.000 microsecondes).

Si la pluralité des sources lumineuses (3) se compose par exemple de 100 sources lumineuses réparties en 10 lignes et 10 colonnes (soit 20 groupes différents à éclairer au cours d'un cycle), la durée moyenne permise pour l'éclairement d'une source, d'une ligne ou d'une rangée de sources sera : - 300 microsecondes si chacune des 100 sources fait l'objet d'un éclairement individuel - 1. 500 microsecondes (soit 1,5 milliseconde) si chacune des 20 lignes et colonnes fait l'objet d'un éclairement individuel
Ces durées d'éclairement permettent d'utiliser, lorsque des sources lumineuses (3) telles des LEDs sont utilisées, des signaux de commande constitués d'impulsions brèves (10 microsecondes ou moins) séparés par des intervalles brefs sans éclairements (10 microsecondes ou moins), séparés par des intervalles sans éclairements plus longs (40 microsecondes ou plus).

Par ailleurs : a) les sources lumineuses (3) peuvent émettre en lumière visible ou en lumière infrarouge b) le photo capteur rapide (D) présente les caractéristiques suivantes : - il comporte une partie (U) manipulée par l'utilisateur, qui utilise cette partie mobile pour désigner une ou plusieurs source (s) lumineuse (s) (3) de la même manière qu'il utiliserait un crayon, un stylo ou un pointeur laser pour cette opération de désignation, cette partie mobile ayant un champ de capture limité (par exemple à un angle solide correspondant à un angle d'ouverture de l'ordre de quelques degrés d'angle)

- il comporte, dans cette partie mobile (U) ou relié optiquement à cette partie mobile (U), un capteur photo électrique (par exemple une photo-diode ou un photo transistor rapide) - il comporte aussi des moyens d'amplification et de filtrage passe-bande, réalisés par exemple au moyen de transistors ou d'amplificateurs opérationnels, qui amplifient le signal du capteur photo électrique, l'ensemble étant adapté à fournir un signal électrique représentatif (9) qui soit représentatif de la composante destinée au photo capteur rapide (D) des signaux lumineux (8) émis par la source lumineuse (3) ou les sources lumineuses (3) comprises dans le champ de capture du photo capteur rapide (D) - il peut comporter des moyens adaptés à des détections de crête et des opérations d'échantillonnageblocage, afin obtenir des signaux électriques analogiques représentatifs des signaux lumineux (8) après amplification et filtrage passe bande - il transmet aux moyens de calcul (5) les signaux électriques logiques ou analogiques correspondants à l'éclairement des sources lumineuses (3) qu'il a détectés, ou des informations représentatives de leur variation dans le temps c) les moyens de calcul (5) : - reçoivent les signaux électriques représentatifs (9) générés par le photo capteur rapide (D) - coopèrent si nécessaire avec le moyens de commande (4) - disposent d'une logique de traitement adaptée aux caractéristiques des signaux de commande (7) et adaptée pour l'identification, à partir de l'observation dans le temps

des signaux électriques représentatifs (9) fournis par le photo capteur rapide (D), chacune des sources lumineuses (3) incluses dans le champ de capture du photo capteur rapide (D) - transmettent au dispositif électronique (2) l'identité de la source lumineuse ou des sources lumineuses (3) dont l'éclairage a été capté par le photo capteur rapide (D) - (dans certains modes de réalisation) disposent d'une mémoire ou ont accès à une mémoire contenant des informations de positions relatives aux sources lumineuses (3) détectées ; dans ces cas, les moyens de calcul (5) peuvent transmettre des informations de position au dispositif électronique (2), et non plus seulement des informations sur l'identité des sources lumineuses détectées
Une bande passante de quelques centaines de kilohertz, qui correspond à des temps de montrée ou de descente de l'ordre de la microseconde, pour la partie du photo capteur rapide (D) sensible à la lumière et ses moyens d'amplifications associés peut être obtenue par une photo diode avec son amplificateur intégré telle que le composant OPT 210 de Burr Brown ou des photodiodes rapides (telles que la BPW 34 ou la SFH 213) amplifiées par des amplificateurs opérationnels (les notes d'application relatives aux photodiodes du constructeur Burr Brown décrivent des schémas et des principes de conception de tels circuits) ou par des amplificateurs à transitors.

Le signal électrique généré par la partie sensible à la lumière du photo capteur rapide (D), amplifié par les

moyens d'amplification qui la suivent, peuvent alors être selon des techniques classiques : - converti en impulsions logiques, par exemple au moyens de comparateurs tels que le LM339 faire l'objet d'une détection de crête et opération d'échantillonnage-blocage pour obtenir une tension représentative de l'intensité de la variation et être transmises sous forme de tensions électrique à des moyens de conversion analogique numérique pour être converties en valeurs numériques
Les exemples précédents ont montré deux modes de réalisation de détection des identités des sources lumineuses (3) incluses dans le champ de capture du photo capteur rapide (D) lorsque ces sources émettent à un moment donné un signal lumineux (8) qui est une représentation fidèle d'un signal de commande (7) comportant une composante haute fréquence destinée au photo capteur rapide (D) : - Premier mode de détection : Les sources lumineuses (3) détectées à un moment donné sont les sources lumineuses (3) qui reçoivent, à ce moment donné ou à un moment précédent proche dans le temps, la composante haute fréquence des signaux de commande (7) destinée au photo capteur rapide (D) - Deuxième mode de détection, utilisable avec des signaux de commande (7) particuliers : Les sources lumineuses (3) détectées à un moment donné sont les sources lumineuses (3) dont l'identité est véhiculée par la composante destinée au photo capteur rapide (D) du signal lumineux (8) (chaque séquence d'impulsions de la composante destinée au photo capteur rapide (D) du signal lumineux (8) représentatif du signal de commande (7) identifie la source

lumineuse (3) ou le groupe de sources lumineuses (3) qui émet cette séquence d'impulsions).

Le photo capteur rapide (D) et les moyens de calcul (5) peuvent détecter simultanément les signaux lumineux (8) d'une ou de plusieurs sources lumineuses (3). Lorsque plusieurs sources lumineuses (3) sont détectées, il peut être avantageux de ne transmettre au dispositif électronique (2) qu'une seule identité ou position de source lumineuse (3).

Plusieurs méthodes sont utilisables par les moyens de calcul (5) pour convertir cette pluralité d'identités ou de positions en une seule identité ou position : a) lorsque les positions des sources lumineuses (3) sont connues par les moyens de calcul (5), ces moyens de calcul (5) sont à même de définir quelle est la source lumineuse (3) qui est la plus voisine du centre géométrique (le centre de gravité par exemple) de toutes les sources lumineuses (3) b) alternativement, toujours lorsque les positions des sources lumineuses (3) sont connues par les moyens de calcul (5), ces moyens de calcul (5) sont à même de calculer le centre géométrique (le centre de gravité par exemple) des positions de toutes les sources détectées, et d'indiquer ce centre comme la position indiquée par l'utilisateur ; dans ce mode de réalisation, la précision sur la position détectée peut être meilleure que la distance qui sépare les différentes sources lumineuses (3) c) lorsque les positions des sources lumineuses (3) ne sont pas connues, il est alors possible d'effectuer un choix en fonction de l'identité des sources lumineuses (3) détectées ; on peut en effet supposer les sources lumineuses

(3) numérotées de 1 à N (N étant le nombre de ces sources lumineuses), et il est alors possible par exemple de définir l'identité ou la position indiquée par l'utilisateur comme celle de la source lumineuse (3) dont le numéro est le plus fort ou le plus faible, ou le numéro médian des numéros des sources lumineuses (3) détectées
Il est possible dans des modes de réalisation particuliers d'avoir d'autres informations pour transformer une pluralité de sources lumineuses (3) détectées en une position : - si le photo capteur rapide (D) est adapté pour fournir aux moyens de calcul (5) des informations relatives aux intensités des éclairements reçus des sources lumineuses (3), et que les moyens de calcul (5) sont adaptés pour traiter ces informations - alors il est possible de tenir compte de ces informations relatives aux intensités des éclairements reçus par le photo capteur rapide (D) dans les calculs précédents ; il est par exemple possible de pondérer les calculs de centre de gravité précédents par des coefficients représentatifs des informations d'intensité transmises par le photo capteur rapide (D)
Lorsque les sources lumineuses (3) émettent en lumière visible, des modes de réalisation particuliers permettent de fournir un confort d'utilisation accru pour l'utilisateur : a) les sources lumineuses (3) peuvent apparaître à l'utilisateur éclairées de manière sensiblement uniformes entre elles ; il suffit pour cela que les différentes sources lumineuses (3) reçoivent une énergie électrique

sensiblement équivalent au cours d'une même durée de persistance rétinienne (1/30seme de seconde environ) c) les sources lumineuses (3) peuvent aussi apparaître avec un niveau d'éclairement sensiblement constant ou au contraire variable dans le temps ; il suffit pour cela qu'une même source lumineuse (3) reçoive une énergie électrique sensiblement constante ou au contraire variable au cours de durées successives de persistance rétinienne (1/30seme de seconde environ) ; en particulier diverses sources lumineuses (3) peuvent apparaître comme clignotantes avec une fréquence de clignotement allant de quelques dixièmes de hertz à quelques hertz c) les sources lumineuses (3) peuvent apparaître à l'utilisateur comme non éclairées dans les conditions usuelles d'éclairement ; il suffit pour cela que les signaux lumineux (8) soient sur une durée de persistance rétinienne (1/30seme de seconde environ) d'une énergie lumineuse suffisamment faible pour ne pas être détectable par l'oeil humain, mais toutefois être suffisamment concentrés dans le temps pour être détectables par le photo capteur rapide (D) ; il suffit pour cela d'alimenter les sources lumineuses (3) par des impulsions très brèves, de l'ordre de quelques microsecondes par exemple
Le principe du fonctionnement de l'interface dans le mode Aide à la sélection de position est le suivant : a) Pour l'utilisateur désigner une identité ou une position signifie de manière usuelle arrêter son mouvement de désignation sur un élément ou une position sélectionné. b) Les identités ou positions qui seront indiquées au dispositif électronique (2) par les moyens de calcul (5) comme étant la ou les identité (s) ou position (s) indiquées

par l'utilisateur peuvent donc être calculées de la manière simple suivante : - ces positions indiquées seront les identités ou positions détectées par l'une des méthodes précédentes au cours d'un cycle d'éclairement des sources lumineuses (3), lorsque ces identités ou positions ne varient pas pendant une durée prédéterminée (qui pourra typiquement être de l'ordre de 1/5ème à 1 seconde)
Lorsque les sources lumineuses (3) émettent en lumière visible, les différents moyens de l'invention peuvent coopérer de manière à aider l'utilisateur dans son opération de désignation ou de sélection, et ce sans nécessiter aucun moyen extérieur, tel que par exemple un écran d'affichage : a) Avant l'opération de désignation, des sources lumineuses (3) particulières peuvent être rendues visibles pour l'utilisateur, avec une apparence spécifique tel qu'un un niveau lumineux constant ou variable, afin d'indiquer des valeurs particulières : valeur par défaut, dernière valeur saisie, valeurs autorisées,... b) Durant l'opération de désignation, des sources lumineuses (3) particulières peuvent être rendues visibles pour l'utilisateur, avec une apparence spécifique tel qu'un un niveau lumineux constant ou variable, afin d'indiquer des valeurs particulières : valeur suggérée, dernière valeur saisie, nouvelles valeurs autorisées,... c) Dès que les moyens de calcul (5) ont détecté qu'une position avait été désignée par l'utilisateur, des sources lumineuses (3) particulières peuvent être rendues visibles pour l'utilisateur, avec une apparence spécifique tel qu'un un niveau lumineux constant ou variable, afin

d'indiquer des valeurs particulières : dernière valeur saisie, valeur suggérée, nouvelles valeurs autorisées,...

En conséquence des points précédents, on remarquera que, dans la présente invention : a) Les sources lumineuses (3) peuvent être invisibles pour l'utilisateur, même lorsqu'elles émettent en lumière visible, notamment durant toute la durée de la phase de Sélection ou détection de position b) La présente invention permet de constituer une interface utilisateur complète pour la saisie de positions ou de caractères alphanumériques sans avoir à utiliser d'écran ou de dispositif d'affichage, si les sources lumineuses émettent en lumière visible
Enfin, si le dispositif (2) est doté d'une surface ou d'un écran d'affichage (E), ainsi que des moyens (M) de gestion d'un curseur graphique (C), il est possible d'associer une gestion classique de curseur graphique à la détection de position réalisée par la présente invention. Dans ce cas, la logique de calcul (5) peut transmettre au dispositif électronique (2) la suite dans le temps des positions détectées.

Un exemple de l'ensemble des possibilités de l'invention dans le cas de sources lumineuses (3) séparées sera donnée ci-dessous dans la description de la réalisation d'un clavier alphanumérique pour téléphones portables de petites dimensions.

Dans cette réalisation (voir Figure 5) :

a) Les sources lumineuses (3) sont des LEDs, une LED correspondant à une lettre de l'alphabet, avec plusieurs lettres de l'alphabet correspondant à une touche numérique (dans le mode de fonctionnement habituel il est nécessaire de presser rapidement plusieurs fois de suite la touche numérique pour afficher sur l'écran (E) la lettre désirée) b) Le photo capteur rapide (D) est disposé dans le téléphone portable et la partie (U) manipulée par l'utilisateur est l'extrémité d'un guide de lumière constitué par une fibre optique en matière plastique c) Les signaux de commande (7) destinés au photo capteur rapide (D) sont composés d'une séquence rapide d'impulsions d'énergie décroissante pour chacune des sources lumineuses (3), toutes les sources lumineuses (3) étant éclairées au cours d'un cycle d'une durée d'1/30ème de seconde d) Les moyens de commande (4) et les moyens de calcul (5) sont mis en oeuvre par un même microcontrôleur, qui peut avantageusement remplir diverses autres fonctions dans le téléphone portable telles que : gestion du clavier numérique, gestion de l'affichage sur l'écran (E) e) Pour l'utilisateur, durant le mode Sélection de position , les sources lumineuses (3) apparaissent éclairées de manière uniforme et faiblement éclairées f) L'utilisateur désigne une lettre en approchant de la source lumineuse (3) correspondant à cette lettre la partie mobile (U) du photo capteur rapide (D) g) Les moyens de calcul sont alors à même de détecter l'identité des diverses sources lumineuses (3) qui sont incluses dans le champ de capture du photo capteur rapide (D) ; une seule identité de source lumineuse (3) est détectée à la suite d'un cycle d'éclairement : l'identité de

la source lumineuse (3) qui est au centre de toutes les sources lumineuses (3) détectées h) Lorsque l'utilisateur a maintenu la partie mobile (U) dans une position telle que la même source lumineuse (3) a été détectée durant un quart de seconde, cette source lumineuse (3) ainsi détectée est éclairée avec un clignotement rapide perceptible par l'utilisateur i) Si l'utilisateur maintient la position de la partie mobile (U), la lettre correspondant à cette source lumineuse (3) est enregistrée et transmise au dispositif électronique (2), qui est ici le téléphone portable moins l'interface (1) ; un bref éclair lumineux peut indiquer à l'utilisateur que la lettre est enregistrée, et la lettre peut alors être affichée sur l'écran (E) à la suite des autres lettres ainsi saisies j) Si l'utilisateur déplace la partie lumineuse (U), le clignotement de la source lumineuse détectée à l'étape h) ci-dessus cesse, et le processus de désignation peut reprendre à l'étape f) ci-dessus k) L'utilisation du clavier alphanumérique ainsi décrite cesse lorsque le photo capteur (D) ne perçoit aucune source lumineuse dans son champ de capture pendant une période de temps pré déterminée, et peut commencer lorsque l'utilisateur saisit la partie mobile (U)

EXPOSE D'UN MODE DE REALISATION
Les éléments suivants peuvent être favorablement utilisés dans la réalisation du dispositif décrit cidessus lorsque les sources lumineuses sont séparées les unes des autres : a) Les sources lumineuses (3) sont des diodes lumineuses couramment appelées LED, qui : - sont de dimension physiques réduites (certaines ont un diamètre extérieur de 3 millimètres) - ont des temps d'éclairement et d'extinction de l'ordre de la microseconde, et souvent inférieurs à la microseconde - peuvent émettre, selon le modèle utilisé, en lumière visible (plusieurs couleurs différentes sont possibles) ou en lumière infra rouge - peuvent générer des signaux lumineux (8) sous la forme d'impulsions lumineuses d'une durée d'une microseconde ou de quelques microsecondes - peuvent être alimentées par des signaux de commande (7) sous une tension faible (2 volts au minimum) et sous un courant de fonctionnement modéré (10 à 20 milliampères en pointe typiquement) ou fort (100 à 500 milliampères en impulsions typiquement) b) Le photo capteur rapide (D) peut avantageusement être réalisé à partir d'une photodiode rapide et à angle de vision réduit (la photodiode SFH 213 de Infineon a un angle de vision de l'ordre de plus ou moins 10 degrés) ou large (la photodiode BPW34 a un angle de vision de plus ou moins 60 degrés) ; ces photodiodes utilisées selon des techniques

classiques (voir par exemple les notes d'application du fabricant Burr-Brown consacrées aux circuits de traitement des signaux générés par des photo diodes) permettent de détecter des signaux d'une fréquence de quelques centaines de kilohertz, qui correspondent donc à des temps de montée ou de descente de l'ordre de la microseconde c) Des moyens classiques d'amplification et de filtrage passe bande permettent d'amener le signal issu de la photo diode à un niveau électrique souhaité et de le limiter à une bande de fréquences souhaitées, permettant de produire des signaux électriques (9) à haute fréquence, signaux électriques (9) eux mêmes représentatifs de la composante destinée au photo capteur rapide (D) des signaux lumineux (8), ces composantes destinée au photo capteur rapide (D) et à hautes fréquences des signaux lumineux (8) étant elles mêmes représentatives de la composante à haute fréquence des signaux de commande (7) d) Les variations rapides du signal électrique généré par la partie sensible à la lumière du photo capteur rapide (D) et aux moyens d'amplification qui la suivent peuvent alors être selon des techniques classiques - converties en impulsions logiques, par exemple au moyens de comparateurs tels que le LM339 faire l'objet d'une détection de crête et opération d'échantillonnage-blocage pour obtenir une tension représentative de l'intensité de la variation et être transmises sous forme de tensions électrique à des moyens de conversion analogique numérique pour être converties en valeurs numériques

e) La logique de commande (4) et la logique de calcul (5) peuvent être réalisées de manière particulièrement simple à partir d'un micro contrôleur 8 bits d'un coût très modéré (gamme PIC de Microchip ou gammes
ST6 ou ST7 de ST Microelectroncis) ; ces microcontroleurs sont capables de générer des impulsions de commande ou de mesurer l'instant d'apparition d'impulsions avec une précision de l'ordre de la microseconde. Ils sont classiquement utilisés pour commander des sources lumineuses telles que des LEDs f) La logique de commande (4) et la logique de calcul (5) peuvent avantageusement être mises en oeuvre sur le même microcontrôleur 8 bits, ce qui permet de simplifier la mise en oeuvre et la transmission d'informations entre la logique de commande (4) et la logique de calcul (5). Dans ce cas, les informations (10) échangées entre les moyens de commande (4) et les moyens de calcul (5) pourront l'être sous forme d'accès partagé à des zones mémoires communes g) Avec ces microcontrôleurs 8 bits, les signaux représentatifs (9) générés par le photo capteur rapide (D) pourront être capturés soit par une boucle de scrutation des signaux présents sur les broches du microcontrôleur, soit au moyen d'interruptions générées par l'apparition de signaux sur ces broches h) Les traitements et calculs relatifs au mode Aide à la sélection de position peuvent avantageusement être mises en oeuvre dans un grand nombre de cas sur le même microcontrôleur 8 bits, malgré la puissance de calcul limitée de ces microcontrôleurs. En effet, si les signaux de

commande (7) destinés à l'oeil de l'utilisateur se limitent à l'action typique d'allumer ou d'éteindre sélectivement certaines sources lumineuses (3) à une fréquence compatible avec la perception de l'oeil humain, c'est à dire une fréquence de l'ordre de quelques hertz, la gestion combinée de ces signaux de commande (7) et des signaux de commande (7) destinés au photo capteur, qui ont typiquement une durée réduite, laisse inoccupé pendant une fraction importante du temps le micro contrôleur. i) Le capteur photo électrique (par exemple la photodiode) peur être inclus dans le dispositif (U) manipulé par l'utilisateur ou relié optiquement au dispositif (U) manipulé par l'utilisateur au moyen d'un guide optique (6) (voir Figure 2) ; on pourra notamment utiliser pour le guide optique (6) une fibre optique en plastique car ce matériau est d'un coût réduit et de pertes optiques modérées lorsqu'il est utilisé sur une distance quelques centimètres ou dizaines de centimètres j) Les signaux (11) transmis par les moyens de calcul (5) au dispositif électronique (2) peuvent être transmis sur différents supports. En particulier, les moyens de calcul (5) et le dispositif électronique (2) peuvent communiquer par ondes (ondes lumineuses, ondes radio ou ondes ultrasonores par exemple) ou par câble. k) Les signaux (11) transmis par les moyens de calcul (5) au dispositif électronique (2) peuvent être transmis selon différentes protocoles. Il pourra être avantageux d'utiliser des moyens tels que une liaison série

selon le protocole V24 ou une liaison de type I2C entre micro contrôleurs
Deux paramètres principaux permettent de moduler l'intensité lumineuse visible par l'oeil humain de sources lumineuses réalisées avec des LEDs : - l'intensité du courant d'alimentation - la durée pendant laquelle un courant d'alimentation leur est fourni, lorsque cette durée est faible par rapport à la durée de la persistance rétinienne (1/20sème à 1/30ème de seconde)
On remarquera que dans la présente invention : a) Les sources lumineuses (3) peuvent être placées sur une grille aux dimensions uniformes, au contraire sur une grille dont le pas est irrégulier. Par exemple, les sources lumineuses (3) peuvent être placées à l'intérieur d'un clavier numérique b) Les sources lumineuses (3) peuvent émettre en infra rouge. Dans ce cas : - les sources lumineuses (3) peuvent être masquées à l'utilisateur par un matériau opaque à la lumière visible mais transparent aux infra rouges - pour offrir à l'utilisateur une ergonomie et un confort d'utilisation adéquats, il est avantageux de lui fournir un moyen d'identifier rapidement la position qu'il a identifiée ; ce moyen peut être un curseur graphique (C) géré au moyen de moyens (M) par le dispositif (2) sur un écran d'affichage (E)

Claims

REVENDICATIONS

1. Ensemble d'interface (1) entre un utilisateur et un dispositif électronique (2) destiné à la sélection et à la détection de positions caractérisé en ce qu'il comprend les éléments suivants : - une pluralité de sources lumineuses commandées (3), qui ont chacune vocation à être sélectionnée par l'utilisateur, émettant des signaux lumineux (8) - des moyens de commande (4) adaptés pour commander sélectivement, individuellement ou par groupes, les sources lumineuses (3) au moyen de signaux de commande (7) - un photo capteur rapide (D), comportant une partie mobile (U) manipulée par l'utilisateur dans le but de désigner une ou plusieurs des sources lumineuses (3), ni le nombre ni l'identité des sources lumineuses (3) incluses dans le champ de capture du photo capteur rapide (D) n'étant connus à l'avance, et adapté pour : (a) détecter des variations rapides d'éclairement (b) générer des signaux électriques représentatifs (9) des variations rapides des signaux lumineux (8) captés - des moyens de calcul (5) adaptés pour : (a) recevoir les signaux représentatifs (9) générés par le photo capteur rapide (D) (b) coopérer si nécessaire avec les moyens de commande (4) (c) transmettre au dispositif électronique (2) des signaux d'identité ou de position (11) et que ces éléments coopèrent de la manière suivante : les signaux lumineux (8) ont une composante adaptée à être captée par le photo capteur rapide (D)

- la composante destinée à être captée par le photo capteur rapide (D) des signaux lumineux (8) est captée par le photo capteur rapide (D), qui génère à son tour des signaux électriques représentatifs (9) des signaux lumineux (8), qui sont transmis aux moyens de calcul (5) les moyens de calcul (5) sont adaptés pour détecter, à partir des signaux électriques représentatifs (9), en un temps fini et connu à l'avance, l'identité de toutes les sources lumineuses (3) qui sont restées dans le champ de capture du photo capteur rapide (D) durant ce temps défini à l'avance

2. Ensemble d'interface (1) selon la revendication 1, dans lequel les signaux lumineux (8) ont deux composantes : (a) une composante destinée à produire un effet visuel défini à l'avance, cette composante n'intervenant pas dans la sélection et la détection des sources lumineuses (3) (b) une composante destinée au photo capteur rapide (D), à haute fréquence et invisible pour l'oil humain, et dans lequel le photo capteur rapide (D) et les moyens de calcul (5) ne détectent pas la composante destinée à produire un effet visuel défini à l'avance ou sont capables de ne pas la prendre en compte

3. Ensemble d'interface (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la composante destinée à produire un effet visuel défini à l'avance est une combinaison sensiblement quelconque de signaux lumineux (8) en lumière visible et de basse fréquence

4. Ensemble d'interface (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les moyens de commande (4) sont adaptés pour générer des signaux de commande (7) dont la composante destinée au photo capteur rapide (D) est composée d'une succession d'impulsions rapides et d'énergie faible, ces signaux étant adressés successivement à chacune des sources lumineuses (3) et les sources lumineuses (3) sont suffisamment rapides pour émettre des signaux lumineux (8) représentant fidèlement les signaux de commande (7)

5. Ensemble d'interface selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les sources lumineuses (3) sont disposées en lignes et en colonnes et les moyens de commande (4) sont adaptés pour générer des signaux de commande (7) dont la composante destinée au photo capteur rapide (D) est composée d'une succession d'impulsions rapides et d'énergie faible, ces signaux étant adressés successivement à chacune des lignes puis chacune des colonnes des sources lumineuses (3), toutes les sources lumineuses (3) d'une ligne ou d'une colonne recevant le même signal de commande (7), les sources lumineuses (3) étant suffisamment rapides pour émettre des signaux lumineux (8) représentant fidèlement les signaux de commande (7)

6. Ensemble d'interface (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de commande (4) sont adaptés pour générer des signaux de commande (7) dont la composante de destinée au photo capteur rapide (D) est adressée à des sources lumineuses (3) individuelles ou à des groupes de sources lumineuses (3) et est constituée de la manière suivante :

(a) des brèves séquences d'impulsions, chaque séquence d'impulsions identifiant de manière unique, par exemple au moyen du nombre de ces impulsions ou de la durée de ces impulsions, la source lumineuse (3) ou le groupe de sources lumineuses (3) émettant les signaux lumineux (8) correspondants (b) des intervalles de temps significativement plus longs que les intervalles de temps qui séparent les impulsions d'une séquence pour séparer les diverses séquences d'impulsions entre elles et les sources lumineuses (3) sont suffisamment rapides pour émettre des signaux lumineux (8) représentant fidèlement les signaux de commande (7)

7. Ensemble d'interface (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de commande (4) sont adaptés pour générer des signaux de commande (7) dont la composante destinée au photo capteur rapide (D) est adressée à des sources lumineuses (3) individuelles ou à des groupes de sources lumineuses (3) et est constituée de la manière suivante : (a) des brèves séquences d'impulsions, chaque séquence d'impulsions séquence d'impulsions étant constituée par des signaux de commande d'énergies électriques différentes, par exemple décroissantes (b) des intervalles de temps significativement plus longs que les intervalles de temps qui séparent les impulsions d'une séquence pour séparer les diverses séquences d'impulsions entre elles et les sources lumineuses (3) sont suffisamment rapides pour émettre des signaux lumineux (8) représentant fidèlement les signaux de commande (7)

8. Ensemble d'interface (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de calcul (5) sont adaptés pour fournir au dispositif électronique (2) une seule identité de source lumineuse (3) désignée par l'utilisateur, et ce quel que soit le nombre des sources lumineuses (3) dont les signaux lumineux (8) ont été captés par le photo capteur rapide (D)

9. Ensemble d'interface (1) selon la revendication 1, dans lequel les sources lumineuses (3) sont des diodes émettrices de lumière, couramment appelées LEDs

10. Ensemble d'interface (1) selon l'une des revendications précédentes, dans lequel les moyens de calcul (5) sont adaptés à détecter que l'identité d'une source lumineuse (3) désignée par l'utilisateur est restée identique durant une période de temps pré-déterminée, ces moyens de calcul (5) coopérant alors avec les moyens de commande (4) pour alimenter cette source lumineuse (3) avec un signal de commande (7) qui produira pour cette source lumineuse (3) un signal lumineux (8) différent de celui que produisait cette même source lumineuse (3) avant qu'elle ait été désignée par l'utilisateur

11. Ensemble d'interface (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les sources lumineuses (3) émettent en lumière infra rouge

12. Ensemble d'interface (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle la partie sensible à la lumière du photo capteur rapide (D) fait

partie de la partie (U) du photo capteur rapide (D) qui est directement manipulée par l'utilisateur

13. Ensemble d'interface (1) selon une des revendications précédentes dans laquelle la partie sensible à la lumière du photo capteur rapide (D) est reliée mécaniquement au dispositif d'interface (1) et reliée optiquement par un guide de lumière (6) à l'élément (U) qui est manipulé par l'utilisateur

14. Ensemble d'interface (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens de calcul (5) sont adaptés pour traduire les identités des sources lumineuses (3) détectées en positions de ces mêmes sources lumineuses (3)

15. Ensemble d'interface (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle les moyens de calcul (5) et le dispositif électronique (2) sont reliés par câble

16. Ensemble d'interface (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle les moyens de calcul (5) et le dispositif électronique (2) sont reliés par ondes

17. Ensemble d'interface (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes dans laquelle le dispositif électronique (2) comprend un écran d'affichage (E) ainsi que des moyens (M) de gestion d'un curseur graphique (C), et gère un curseur graphique (C) en fonction des informations transmises par les moyens de calcul (5)