FR2995093A1

FR2995093A1 - Pointeur optique pour la poursuite d'une zone d'un support de projection

Info

Publication number: FR2995093A1
Application number: FR1202368A
Authority: FR
Inventors: Gregory Vincent
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2014-03-07

Abstract

Ce pointeur optique comporte des premiers moyens d'émission (108) adaptés pour émettre un premier faisceau lumineux (104) sensiblement collimaté appartenant à un domaine spectral visible pour un oeil humain, le premier faisceau lumineux (104) pouvant être orienté vers la zone du support de projection, des seconds moyens d'émission adaptés pour émettre un second faisceau lumineux (105) sensiblement collimaté, le second faisceau lumineux (105) étant agencé relativement au premier faisceau lumineux (104) de sorte que les premier et second faisceaux lumineux (104, 105) peuvent être orientés conjointement vers la zone du support de projection, des moyens de couplage (110) adaptés pour coupler le second faisceau lumineux (105) au premier faisceau lumineux (104), et est remarquable en ce que le second faisceau lumineux (105) appartient à un domaine spectral invisible pour un oeil humain.

Description

La présente invention concerne un pointeur optique pour la poursuite d'une zone d'un support de projection, ainsi qu'à un système de pointage et de poursuite d'une zone d'un support de projection comportant un tel pointeur optique.

Par poursuite d'une zone d'un support de projection, on entend l'action de déterminer certaines positions successives pointées sur la zone du support de projection par le pointeur optique en mouvement, à l'aide de moyens de détection adaptés. A titre d'exemples non limitatifs, un support de projection peut être un mur, un écran de projection mural, un moniteur etc. Un pointeur optique connu de l'état de la technique, notamment du document WO 2009/102096, comporte : - des premiers moyens d'émission adaptés pour émettre un premier faisceau lumineux sensiblement collimaté appartenant à un domaine spectral visible pour un oeil humain, le premier faisceau lumineux pouvant être orienté vers une zone d'un support de projection, - des seconds moyens d'émission adaptés pour émettre un second faisceau lumineux sensiblement collimaté, le second faisceau lumineux étant agencé relativement au premier faisceau lumineux de sorte que les premier et second faisceaux lumineux peuvent être orientés conjointement vers la zone du support de projection, - des moyens de couplage adaptés pour coupler le second faisceau lumineux au premier faisceau lumineux. Les premiers moyens d'émission comportent une diode laser adaptée pour émettre un premier faisceau lumineux rouge. Les seconds moyens d'émission comportent une diode laser adaptée pour émettre un second faisceau lumineux vert. Les moyens de couplage permettent de superposer le premier faisceau lumineux rouge au second faisceau lumineux vert de sorte qu'un faisceau lumineux jaune peut être obtenu en sortie du pointeur optique. Un tel pointeur optique de l'état de la technique n'est pas satisfaisant pour la poursuite d'une zone de support de projection. En effet, le faisceau lumineux qui pointe ladite zone est rouge, vert ou jaune, et sa détection ultérieure par des moyens de détection adaptés peut s'avérer extrêmement délicate dans un environnement très lumineux. Les moyens de détection peuvent alors être dans l'impossibilité de discriminer la lumière ambiante réfléchie par le support de protection du faisceau lumineux en sortie du pointeur réfléchi par le support de projection. La présente invention vise à remédier à l'inconvénient précité et concerne un pointeur optique pour la poursuite d'une zone d'un support de projection, le pointeur optique comportant : - des premiers moyens d'émission adaptés pour émettre un premier faisceau lumineux sensiblement collimaté appartenant à un domaine spectral visible pour un oeil humain, le premier faisceau lumineux pouvant être orienté vers la zone du support de projection, - des seconds moyens d'émission adaptés pour émettre un second 15 faisceau lumineux sensiblement collimaté, le second faisceau lumineux étant agencé relativement au premier faisceau lumineux de sorte que les premier et second faisceaux lumineux peuvent être orientés conjointement vers la zone du support de projection, - des moyens de couplage adaptés pour coupler le second faisceau 20 lumineux au premier faisceau lumineux, le pointeur optique étant remarquable en ce que le second faisceau lumineux appartient à un domaine spectral invisible pour un oeil humain. Ainsi, un tel pointeur selon l'invention permet de poursuivre une zone du support de projection quand bien même l'environnement serait très 25 lumineux, et ce dans la mesure où le second faisceau lumineux appartient à un domaine spectral invisible pour un oeil humain. Par conséquent, la détection ultérieure du second faisceau lumineux réfléchi par le support de projection peut s'effectuer aisément, sans être perturbée par la lumière ambiante. 30 En outre, les moyens de couplage permettent à l'utilisateur de pouvoir repérer visuellement les zones poursuivies par le second faisceau lumineux à l'aide du premier faisceau lumineux appartenant à un domaine spectral visible pour un oeil humain. Selon un mode de réalisation, le domaine spectral du second faisceau lumineux est l'infrarouge, le second faisceau lumineux présentant 5 une longueur d'onde comprise entre 780 nm et 1000 pm, ladite longueur d'onde étant préférentiellement comprise entre 780 nm et 3 pm. Selon un mode de réalisation, les moyens de couplage comportent un actionneur, de préférence du type interrupteur mécanique, l'actionneur présentant : 10 - une première position dans laquelle il actionne uniquement les premiers moyens d'émission, et - une seconde position dans laquelle il actionne simultanément les premier et second moyens d'émission dès lors que le premier faisceau lumineux présente une intensité lumineuse supérieure à une intensité 15 prédéterminée en-deçà de laquelle le premier faisceau lumineux ne peut être détecté pour un oeil humain. Ainsi, de tels moyens de couplage dans la première position permettent d'utiliser le pointeur optique en tant que simple pointeur, sans interaction avec le support de projection. De tels moyens de couplage dans 20 la seconde position assurent une double fonction : - repérer visuellement les zones poursuivies par le second faisceau lumineux à l'aide du premier faisceau lumineux pour l'utilisateur, - assurer la sécurité des personnes afin que le second faisceau lumineux ne puisse être pointé en l'absence du contrôle visuel du premier 25 faisceau lumineux. Le premier faisceau lumineux appartenant à un domaine visible pour l'oeil humain conduit à un réflexe d'éblouissement lorsque celui-ci est malencontreusement pointé sur des personnes. Selon une caractéristique, les moyens de couplage comportent un capteur sensible au domaine spectral du premier faisceau lumineux, le 30 capteur étant agencé pour délivrer à l'actionneur un signal contenant des informations sur l'intensité lumineuse du premier faisceau lumineux.

Selon une forme d'exécution, les moyens de couplage comportent des moyens de déviation agencés pour dévier une partie du premier faisceau lumineux vers le capteur, les moyens de déviation comportant de préférence une lame séparatrice.

Ainsi, de tels moyens de couplage permettent de contrôler l'intensité lumineuse du premier faisceau lumineux afin de la comparer à une valeur prédéterminée en-deçà de laquelle le premier faisceau lumineux ne peut être détecté pour un oeil humain. Selon un mode de réalisation, les seconds moyens d'émission sont configurés pour délivrer des impulsions électromagnétiques présentant chacune une puissance crête inférieure à une valeur seuil au-delà de laquelle la réception du second faisceau lumineux est susceptible d'être dangereuse pour un oeil humain, les impulsions électromagnétiques présentant une puissance moyenne prédéterminée relativement à une distance prédéterminée entre le pointeur optique et la zone du support de projection. Ainsi, de tels seconds moyens d'émission permettent d'obtenir un second faisceau lumineux sécurisé dans le cas où le pointeur optique serait malencontreusement pointé sur des personnes. En outre, de tels seconds moyens d'émission permettent de s'affranchir d'un contrôle visuel du second faisceau lumineux. Selon une forme d'exécution, les seconds moyens d'émission comportent un modulateur de largeur d'impulsions agencé pour délivrer les impulsions électromagnétiques.

Avantageusement, le pointeur optique comporte une ouverture dite de sortie à travers laquelle les premier et second faisceaux lumineux sont destinés à sortir vers la zone du support de projection, et il comporte des moyens de déviation agencés pour dévier le premier faisceau lumineux et/ou le second faisceau lumineux de sorte que les premier et second faisceaux lumineux sont sensiblement confondus au niveau de l'ouverture de sortie.

Ainsi, le fait que les premier et second faisceaux lumineux sont sensiblement confondus permet de faciliter le repérage visuel du second faisceau lumineux. Selon une forme d'exécution, les seconds moyens d'émission 5 comportent une diode infrarouge. La présente invention concerne également un système de pointage et de poursuite d'une zone d'un support de projection, le système comportant : - un pointeur optique conforme à l'invention, - des moyens de capture agencés pour capturer le second faisceau 10 lumineux réfléchi par la zone du support de projection, les moyens de capture délivrant un signal contenant des informations sur la localisation de la zone du support de projection, - des moyens de traitement adaptés pour traiter ledit signal de manière à poursuivre la zone du support de projection. 15 Ainsi, un tel système de pointage et de poursuite d'une zone d'un support de projection permet à l'utilisateur d'utiliser le pointeur optique : - soit comme un simple pointeur traditionnel (c'est-à-dire sans interaction avec le support de projection) - soit comme souris optique (c'est-à-dire avec possibilité d'interactions 20 variées avec le support de projection). Selon une forme d'exécution, les moyens de capture comportent une caméra, et les moyens de traitement sont intégrés à la caméra. Avantageusement, les moyens de traitement sont adaptés pour matérialiser le marquage de la zone du support de projection poursuivie. 25 Ainsi, de tels moyens de traitement permettent de tracer les zones poursuivies sur le support de projection. D'autres caractéristiques et avantages apparaîtront dans la description qui va suivre de deux modes de réalisation d'un pointeur optique selon l'invention, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en référence aux 30 dessins annexés dans lesquels : - la figure 1A est une vue schématique d'un pointeur optique selon un premier mode de réalisation, - la figure 1B est une vue schématique d'un pointeur optique selon un deuxième mode de réalisation, - la figure 10 est un graphique illustrant les propriétés de transmission et réflexion (en °A) d'une lame séparatrice en fonction de la longueur d'onde (en nm). Pour les différents modes de réalisation, les mêmes références seront utilisées pour des éléments identiques ou assurant la même fonction, par souci de simplification de la description. Le pointeur optique illustré à la figure 1A est un pointeur optique pour la poursuite d'une zone d'un support de projection (non représenté). Le pointeur optique comporte des premiers moyens d'émission 108 adaptés pour émettre un premier faisceau lumineux 104 sensiblement collimaté appartenant à un domaine spectral visible pour un oeil humain. Les premiers moyens d'émission 108 forment une source optique telle qu'une diode laser. A titre d'exemple non limitatif, la diode laser peut émettre dans le rouge à une longueur d'onde de 650 nm. Le premier faisceau lumineux 104 est destiné à être orienté vers la zone du support de projection. Le pointeur optique comporte des seconds moyens d'émission 109 adaptés pour émettre un second faisceau lumineux 105 sensiblement collimaté, le second faisceau lumineux 105 étant agencé relativement au premier faisceau lumineux 104 de sorte que les premier et second faisceaux lumineux 104, 105 peuvent être orientés conjointement vers la zone du support de projection. Le second faisceau lumineux appartient à un domaine spectral invisible pour un oeil humain. Le domaine spectral du second faisceau lumineux 105 est de préférence l'infrarouge, le second faisceau lumineux 105 présentant une longueur d'onde comprise entre 780 nm et 1000 pm, ladite longueur d'onde étant préférentiellement comprise entre 780 nm et 3 pm. Les seconds moyens d'émission 109 forment une source optique telle qu'une diode infrarouge. A titre d'exemples non limitatifs, la diode infrarouge peut émettre à une longueur d'onde de 850 nm ou 1550 nm.

Le pointeur optique comporte des moyens de couplage 110 adaptés pour coupler le second faisceau lumineux 105 au premier faisceau lumineux 104. Les moyens de couplage 110 comportent un actionneur, par exemple du type interrupteur mécanique, présentant : - une première position dans laquelle il actionne uniquement les premiers moyens d'émission 108, et - une seconde position dans laquelle il actionne simultanément les premier et second moyens d'émission 108, 109. Le pointeur optique comporte une alimentation 111 agencée pour 10 alimenter électriquement les premier et second moyens d'émission 108, 109 ainsi que les moyens de couplage 110. L'alimentation 111 peut comporter des batteries ou des piles. Le pointeur optique comporte un boîtier 100 à l'intérieur duquel est ménagée une ouverture dite de sortie à travers laquelle les premier et 15 second faisceaux lumineux 104, 105 sont destinés à sortir vers la zone du support de projection. Le pointeur optique comporte des moyens de déviation agencés pour dévier le second faisceau lumineux 105 de sorte que les premier et second faisceaux lumineux 104, 105 sont sensiblement confondus au niveau de 20 l'ouverture de sortie (ce qui est visible à la figure 1A par l'axe 101). En d'autres termes, les moyens de déviation sont agencés pour dévier le second faisceau lumineux 105 de sorte que les premier et second faisceaux lumineux 104, 105 sont coaxiaux (axe 101 commun). Les moyens de déviation comportent un miroir 103, de préférence de type miroir plan, 25 agencé pour réfléchir le second faisceau lumineux 105. Les moyens de déviation comportent en outre une lame séparatrice 102. La lame séparatrice 102 assure une première fonction consistant à transmettre le premier faisceau lumineux 104 vers l'ouverture de sortie suivant l'axe 101. La lame séparatrice 102 assure une seconde fonction consistant à réfléchir 30 le second faisceau lumineux 105 issu du miroir 103 suivant l'axe 101. Pour ce faire, comme illustré à la figure 1C, la lame séparatrice 102 doit être transparente dans le domaine spectral visible du premier faisceau lumineux 104 (voir la courbe de transmission 113) ; de plus la lame séparatrice 102 doit être réfléchissante dans le domaine spectral invisible du second faisceau lumineux 105 (voir la courbe de réflexion 112). La lame séparatrice 102 forme ainsi un filtre optique transparent dans le domaine spectral visible du premier faisceau lumineux 104, et réfléchissant dans le domaine spectral invisible du second faisceau lumineux 105. Le pointeur optique illustré à la figure 1 B diffère du pointeur optique illustré à la figure 1A en ce que : - les moyens de couplage 110 comportent un capteur 107 sensible au domaine spectral du premier faisceau lumineux 104, le capteur 107 étant agencé pour délivrer à l'actionneur un signal contenant des informations sur l'intensité lumineuse du premier faisceau lumineux 104. - les moyens de couplage 110 comportent des moyens de déviation 15 agencés pour dévier une partie du premier faisceau lumineux 104 vers le capteur 107. Les moyens de déviation comportent une lame séparatrice 106 disposée entre la lame séparatrice 102 et les premiers moyens d'émission 108. A titre d'exemple non limitatif, la lame séparatrice 106 peut être 20 adaptée pour dévier 20 % en intensité du premier faisceau lumineux 104 vers le capteur 107. Le capteur 107 peut alors déterminer l'intensité du premier faisceau lumineux 104, et la comparer à une valeur prédéterminée en-deçà de laquelle le premier faisceau lumineux 104 ne peut être détecté pour un oeil humain. 25 A titre d'exemples non limitatifs, le capteur 107 peut être réalisé sous la forme d'une photodiode ou d'un photodétecteur associé à un transistor. Ainsi, l'actionneur des moyens de couplage 110 est configuré pour être dans la seconde position dès lors que le premier faisceau lumineux 104 présente une intensité lumineuse supérieure à une intensité prédéterminée 30 en-deçà de laquelle le premier faisceau lumineux 104 ne peut être détecté pour un oeil humain.

Selon une variante d'exécution non représentée, les seconds moyens d'émission 109 sont configurés pour délivrer des impulsions électromagnétiques présentant chacune une puissance crête inférieure à une valeur seuil au-delà de laquelle la réception du second faisceau lumineux 105 est susceptible d'être dangereuse pour un oeil humain, les impulsions électromagnétiques présentant une puissance moyenne prédéterminée relativement à une distance prédéterminée entre le pointeur optique et la zone du support de projection. Les seconds moyens d'émission 109 peuvent comporter un modulateur de largeur d'impulsions agencé pour délivrer les impulsions électromagnétiques. A titre d'exemple non limitatif, il est possible d'utiliser une fréquence de 50 Hz, un rapport cyclique de 0.5, et une puissance crête inférieure à 5 mW/cm2, la durée d'exposition étant alors de l'ordre de 10 ms.

La présente invention se rapporte également à un système de pointage et de poursuite d'une zone d'un support de projection, le système comportant : - un pointeur optique conforme à l'invention, - des moyens de capture agencés pour capturer le second faisceau lumineux réfléchi par la zone du support de projection, les moyens de capture délivrant un signal contenant des informations sur la localisation de la zone du support de projection, - des moyens de traitement adaptés pour traiter ledit signal de manière à poursuivre la zone du support de projection.

Le pointeur optique illustré aux figures 1A et 1B peut comporter des organes de liaison configurés pour relier le pointeur optique aux moyens de traitement, par exemple par Wi-Fi® ou Bluetooth®. Les moyens de capture sont configurés pour : - être sensibles au domaine spectral invisible du second faisceau lumineux 105, - être insensibles au domaine spectral visible du premier faisceau lumineux 104.

A titre d'exemple non limitatif, les moyens de capture peuvent être réalisés sous la forme d'une caméra à base de silicium, ce qui est avantageux en termes de coût et de faible encombrement. Une caméra à base de silicium est typiquement sensible dans le domaine spectral [400 nm, 1000 nm]. Il est donc nécessaire d'équiper ladite caméra d'un filtre optique adapté pour couper les longueurs d'onde typiquement inférieures à 750 nm. La poursuite de la zone du support de projection pointée comporte les étapes suivantes : a) étalonner les moyens de traitement pour définir un repère cartésien dans lequel exprimer ladite zone, b) localiser le second faisceau lumineux réfléchi par la zone du support de projection (ci-après dénommé zone réfléchie), c) calculer les coordonnées de la zone réfléchie dans le repère cartésien par les moyens de traitement, d) transmettre lesdits coordonnées au dispositif de projection par les moyens de traitement L'étape a) peut être exécutée en pointant successivement les quatre coins du support de projection dans le cas d'un support de projection quadrangulaire.

L'étape d) peut être accompagnée : - d'une transmission au dispositif de projection d'informations complémentaires sur l'action à effectuer en accord avec les coordonnées calculées lors de l'étape c), par exemple affichage d'un point de couleur, d'un motif, d'une animation etc. en superposition de l'image projetée initialement, - d'une transmission à un ordinateur et à son système d'exploitation par les moyens de traitement d'informations complémentaires sur l'action à effectuer en accord avec les coordonnées calculées lors de l'étape c). Ensuite, le dispositif de projection projette un point ou tout autre motif en accord avec les informations transmises lors de l'étape d).

Bien entendu, les modes de réalisation de l'invention décrits précédemment ne présentent aucun caractère limitatif. Des détails et améliorations peuvent y être apportés dans d'autres variantes d'exécution sans pour autant sortir du cadre de l'invention.5

Claims

REVENDICATIONS1. Pointeur optique pour la poursuite d'une zone d'un support de projection, le pointeur optique comportant : - des premiers moyens d'émission (108) adaptés pour émettre un premier faisceau lumineux (104) sensiblement collimaté appartenant à un domaine spectral visible pour un oeil humain, le premier faisceau lumineux (104) pouvant être orienté vers la zone du support de projection, - des seconds moyens d'émission (109) adaptés pour émettre un second 10 faisceau lumineux (105) sensiblement collimaté, le second faisceau lumineux (105) étant agencé relativement au premier faisceau lumineux (104) de sorte que les premier et second faisceaux lumineux (104, 105) peuvent être orientés conjointement vers la zone du support de projection, - des moyens de couplage (110) adaptés pour coupler le second faisceau 15 lumineux (105) au premier faisceau lumineux (104), le pointeur optique étant caractérisé en ce que le second faisceau lumineux (105) appartient à un domaine spectral invisible pour un oeil humain. 20
2. Pointeur optique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le domaine spectral du second faisceau lumineux (105) est l'infrarouge, le second faisceau lumineux présentant une longueur d'onde comprise entre 780 nm et 1000 pm, ladite longueur d'onde étant préférentiellement comprise entre 780 nm et 3 pm. 25
3. Pointeur optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les moyens de couplage (110) comportent un actionneur, de préférence du type interrupteur mécanique, l'actionneur présentant : - une première position dans laquelle il actionne uniquement les premiers 30 moyens d'émission (108), et - une seconde position dans laquelle il actionne simultanément les premier et second moyens d'émission (108, 109) dès lors que le premier faisceaulumineux (104) présente une intensité lumineuse supérieure à une intensité prédéterminée en-deçà de laquelle le premier faisceau lumineux (104) ne peut être détecté pour un oeil humain.
4. Pointeur optique selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens de couplage (110) comportent un capteur (107) sensible au domaine spectral du premier faisceau lumineux, le capteur étant agencé pour délivrer à l'actionneur un signal contenant des informations sur l'intensité lumineuse du premier faisceau lumineux (104).
5. Pointeur optique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de couplage (110) comportent des moyens de déviation agencés pour dévier une partie du premier faisceau lumineux vers le capteur, les moyens de déviation comportant de préférence une lame séparatrice (106).
6. Pointeur optique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les seconds moyens d'émission (109) sont configurés pour délivrer des impulsions électromagnétiques présentant chacune une puissance crête inférieure à une valeur seuil au-delà de laquelle la réception du second faisceau lumineux (105) est susceptible d'être dangereuse pour un oeil humain, les impulsions électromagnétiques présentant une puissance moyenne prédéterminée relativement à une distance prédéterminée entre le pointeur optique et la zone du support de projection.
7. Pointeur optique selon la revendication 6, caractérisé en ce que les seconds moyens d'émission (109) comportent un modulateur de largeur d'impulsions agencé pour délivrer les impulsions électromagnétiques.
8. Pointeur optique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comporte une ouverture dite de sortie à travers laquelle les premier et second faisceaux lumineux (104, 105) sont destinés à sortir vers la zone du support de projection, et en ce qu'il comporte des moyens de déviation (102,103) agencés pour dévier le premier faisceau lumineux (104) et/ou le second faisceau lumineux (105) de sorte que les premier et second faisceaux lumineux (104, 105) sont sensiblement confondus au niveau de l'ouverture de sortie.
9. Pointeur optique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les seconds moyens d'émission (109) comportent une diode infrarouge.
10. Système de pointage et de poursuite d'une zone d'un support de projection, le système comportant : - un pointeur optique selon l'une des revendications 1 à 9, - des moyens de capture agencés pour capturer le second faisceau lumineux réfléchi par la zone du support de projection, les moyens de capture délivrant un signal contenant des informations sur la localisation de la zone du support de projection, - des moyens de traitement adaptés pour traiter ledit signal de manière à poursuivre la zone du support de projection.
11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que les moyens de 20 capture comportent une caméra, et en ce que les moyens de traitement sont intégrés à la caméra.
12. Système selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que les moyens de traitement sont adaptés pour matérialiser le marquage de la 25 zone du support de projection poursuivie.