WO2001029760A1 - Ensemble d'interface entre un utilisateur et un dispositif electronique - Google Patents

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WO2001029760A1
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    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/66—Transforming electric information into light information
    • H04N5/68—Circuit details for cathode-ray display tubes

Definitions

  • the present invention relates to an interface assembly between a user and an electronic device comprising a control logic and a rectangular cathode-ray screen.
  • Such a cathode-ray screen is scanned by a light spot which successively occupies all the points of the screen according to a predetermined scanning cycle.
  • the cathode screens usually encountered are of substantially rectangular shape and comprise for example around 625 lines across their width and 800 points per line.
  • the light spot moves successively on all the points of each line and traverses a line at a scanning speed of the order of 64 microseconds for example.
  • the invention applies in particular to remote controls for controlling the operation of a television or a video recorder. Controlling the operation of these devices by means of the remote controls usually encountered is tedious since the command option windows must be successively displayed on the screen so that a user can select one of the operating modes of the television or VCR.
  • an interface assembly of the type in question is essentially characterized in that the assembly comprises:
  • control unit comprising: - at least two lighting sensors suitable for scanning the screen by the light spot:
  • an illumination sensor D1 having a detection field which comprises at least the upper left part of the screen; . an illumination sensor D2 having a detection field which is limited to a reduced zone Z of the screen;
  • the interface assembly makes it easy to remotely designate an area or select an object on a cathode-ray screen.
  • the logic and arithmetic processing means of the logic signals calculates the position of the targeted zone Z on the screen from the time difference between, on the one hand, the instant of appearance of the logic signal corresponding to the illumination sensor Dl whose detection field comprises at least the upper left part of the screen and which corresponds to the start of scanning of the image, and secondly, the instant of appearance of the logic signal corresponding to the illumination sensor D2 whose detection field is reduced and which corresponds to the passage of the light spot in front of the targeted Z zone;
  • the detection field of the sensor Dl contains the entire screen and the logic and arithmetic processing means of the logic signals calculate the position of the zone Z targeted on the screen based, moreover, on the instant of appearance of the logic signal corresponding to the illumination sensor Dl on a line which also corresponds to the passage of the light spot in front of the targeted zone Z;
  • the logical and arithmetic processing means are also able to:. memorize the moments of appearance of the logic signals corresponding to the Dl illumination sensor for several lines which correspond to the start of scanning of the screen,
  • the light sensor Dl and the light sensor D2 have parallel and close axes
  • the Dl illumination sensor the detection field of which comprises at least the upper left part of the screen, comprises an illumination detector and a focusing device to improve the sensitivity of the sensor;
  • the focusing device is chosen from a conical mirror and a system of optical lenses
  • the illumination sensor D2 the detection field of which is reduced, comprises an illumination detector and a focusing system for focusing the light coming from the targeted zone Z onto the active surface of the detector;
  • the screen includes, in the upper left part, a reduced surface portion and whose color is light;
  • the electronic device further comprises screen control means for displaying on the screen a graphic effect in a position in relation to the targeted zone Z;
  • the control unit comprises means selectively actuable by the user and the result of the action of which is transmitted to the electronic device by the unit; - the selectively actuable control means are chosen from keys, potentiometers, pressure sensors, angle sensors, position sensors, gyroscopes, at least one voice command and at least one joystick;
  • control unit transmits information to the electronic device when the position of the targeted zone Z has changed by a predetermined minimum value
  • the control unit further comprises identification means adapted for the electronic device to recognize the control unit, these identification means selectively generating identification data of the unit sent to the electronic device; - several control boxes communicate with the electronic device and the device control means of each control box transmit their information a certain number of times to the electronic device to increase the probability that the electronic device receives the information transmitted by each box without interference with the information sent by the other boxes;
  • control boxes communicate with the electronic device and the device control means of each control box transmit their information to the electronic device while being synchronized with the start of the image displayed on the screen, and at defined times by shifts specific to each box with respect to the start of the image;
  • the electronic device comprises means which cause the transmission of new information by at least one of said control units;
  • the means causing the transmission of new information consist in that at least a part of the screen displays a predetermined sequence of light intensities; - the transmitter and the receiver communicate by waves;
  • control unit comprises means for periodically measuring and memorizing the time of illumination of the sensor D2 by the light spot to allow detection of the approach or the distance of the control unit from the screen by measuring the variation of the time of illumination of the sensor by said light spot;
  • control unit comprises, on the one hand, two illumination sensors D2, D3 with parallel and close axes having detection fields which are each limited to a reduced zone Z, Z 'of the screen, and d 'other hand, additional logic and arithmetic processing means to measure the position of the two distinct zones Z, Z' on the screen and allow the calculation of the angle of rotation of the control unit with respect to the common axis of said lighting sensors D2, D3.
  • FIG. 1 is a schematic view with block diagrams of the interface assembly according to the present invention comprising a control unit; - Figures 2 to 5 schematically represent the illumination sensors of the control unit of Figure 1;
  • - Figure 7 shows an alternative embodiment of the method for calculating the target position on the screen; and - Figure 8 shows an alternative embodiment of the control unit comprising two illumination sensors having reduced detection fields.
  • the interface assembly takes, for example, the form of a remote control unit 1 intended to be used by an operator to control the operation of an electronic device 2 which is associated with a cathode-ray screen 3.
  • the electronic device 2 makes it possible to display information on the cathode-ray tube screen 3 such as a fixed or animated video image, texts, or menus or the like. From the information displayed on the cathode screen 3, the operator makes a choice and / or enters data using the control unit 1 placed at a distance from the screen 3 and which will be described below.
  • the control unit 1 comprises two illumination sensors D1 and D2 such as photo-diodes whose axes can be parallel and neighboring, but whose capture angles are different.
  • the detection field of one of the detectors is wide and contains the entire screen 3, while the detection field of the illumination sensor D2 is reduced and is limited to one zone Z of the screen pointed inside the screen surface.
  • the zone Z is in the form of a square or a rectangle, the ratio of the sides of the zone Z to the sides of the screen 3 will be approximately between for example 0.1 and 0, 01.
  • the illumination sensor D1 includes a detection field which contains only the upper left part of this screen.
  • the illumination sensor Dl is adapted so that its detection field contains the entire screen 3, or alternatively only the upper left part of the screen, even when the user targets the lower right part of said screen with its housing. remote control 1.
  • the light sensor Dl consists of a simple light detector or, as is more particularly shown in FIG. 2, it consists of a light detector 45 upstream of which, relative to the direction of displacement of the light rays 46, a conical mirror 47 is placed. This mirror defines an angle making it possible to concentrate the incident rays towards the detector 45.
  • the conical mirror 47 can be replaced by a system of wide angle optical lenses for focusing the light rays 46 on the active surface of the illumination detector 45.
  • the illumination sensor D2 consists, in FIG. 3, of an illumination detector 50 possibly placed at the bottom of a narrow tube 51, the inner surface of which absorbs the light rays 52.
  • the sensor D2 comprises, in addition to the detector 50 and the tube 51, a system of optical lenses 53, which is optically comparable to a convex lens. This system makes it possible to improve the sensitivity and directivity of the sensor by focusing on an active part of the detector 50, because the light rays 52 coming from the targeted zone Z are picked up by the system whose surface is clearly greater than the detector.
  • FIG. 3 of an illumination detector 50 possibly placed at the bottom of a narrow tube 51, the inner surface of which absorbs the light rays 52.
  • the sensor D2 comprises, in addition to the detector 50 and the tube 51, a system of optical lenses 53, which is optically comparable to a convex lens. This system makes it possible to improve the sensitivity and directivity of the sensor by focusing on an active part of the detector 50, because the light rays 52 coming from the
  • the light rays 52 coming from the targeted zone Z are picked up by the lens system 53 then are reflected on a mirror 54 before being returned to the detector 50.
  • the mirror 54 can be formed by a plane mirror.
  • the focal length of the focusing device which corresponds to the lenses 53 and to the mirrors 54 is much greater than the dimensions of the active part of the detector 50, so that this focusing device provides for the detector 50 a function similar to that of 'a telephoto lens in photography.
  • the light rays 46 and 52 come from the cathode screen 3 placed at a distance so that these rays can be considered as coming from a common and distant source, and as substantially parallel to each other if the axes of the sensors Dl and D2 are close and parallel.
  • the signal supplied by the sensors Dl and D2 consists of white noise and a current proportional to its illumination.
  • Each sensor is connected to an assembly performing the following functions:
  • Signal amplification must have the highest possible bandwidth to provide a position calculated with good accuracy.
  • Photo-diodes have a very fast response time, on the order of a microsecond.
  • the detection of the light spot in the capture field of each illumination sensor Dl and D2 is carried out by means of comparators supplied by the alternating signal supplied by the amplification stages and whose reference voltage is adjusted to a level higher than that of ambient noise.
  • each comparator is of the LM329 type, the reference voltage of which is established at 6 dB above the white noise level.
  • the two comparators are connected to a microcontroller 60 which makes it possible to measure the instant when the logic signal corresponding to each sensor has changed.
  • the microcontroller must allow time measurements with an accuracy of 0.5 or 1 microsecond on several logic signals simultaneously. It is possible to use a microcontroller manufactured by STMicrotechnics in the ST7 range, which includes means for acquiring sufficient input time data and RAM capacity, and whose maximum processing speed allows in less than 64 microseconds to process the logic signal associated with the sensor Dl as well as the logic signal associated with the sensor D2.
  • the microcontroller is for example configured as follows:
  • the first timer has its two channels configured for data acquisition, which allows the microcontroller to automatically memorize in its memory the instant of appearance on its pins of each of the logic signals associated with the start of the illumination of the sensors Dl and D2 and generate an interrupt for each of the logic signals;
  • the second timer generates periodic interruptions and serves as the system clock.
  • Certain video signals have a line frequency much higher than that of the PAL, SECAM or NTSC standards (which is of the order of 16 Khz, which corresponds to a line duration of approximately 64 microseconds).
  • the screens of computer monitors have line frequencies of 60 KHz or more, which corresponds to a line duration of 16.7 microseconds or less.
  • the microcontroller 60 is connected to the user interface allowing the user to indicate that the box must perform a position measurement of the zone Z.
  • the microcontroller proceeds as follows (with reference to FIG. 6): - it monitors the logic level of the signal coming from the illumination sensor Dl whose detection field includes only the upper left part of this screen;
  • the period of time corresponding to the passage of the spot from the lower right corner of the screen to the upper left corner of this screen varies from 1 to 2 milliseconds according to European or American television standards (PAL, SECAM, NTSC ) and no new line or image is then displayed on the screen during this period.
  • the microcontroller when the detection field of the sensor Dl includes only the upper left corner of the screen and knowing that the spot scans a line of the screen in approximately 64 microseconds, the microcontroller will be able to detect the absence of the spot in the detection field of the Dl sensor. When the period of absence of the spot in the detection field of the Dl sensor is at least equal to 1 or 2 milliseconds, the microcontroller is then able to know that the reappearance of the spot will necessarily be in the upper left corner of the screen . Similarly, when the detection field of the Dl sensor includes the entire screen and knowing that the spot always scans a line of the screen in approximately 64 microseconds, the microcontroller will also be able to detect the absence of the spot in the detection field of the Dl sensor.
  • the micro- controller is then able to know that the reappearance of the spot will necessarily be in the upper left corner of the screen.
  • This detection of the absence of illumination of the Dl sensor for a period of at least 1 to 2 milliseconds can be directed by the microcontroller or by a suitable electronic circuit disposed at the output of the comparator associated with the Dl sensor, this circuit then sending a signal to the microcontroller;
  • the microcontroller assigns to this first signal the instant T1 which corresponds to the start of scanning of a new image.
  • the microcontroller can also systematically ignore the first signals emitted by the sensor D1, for example the first three signals which correspond to the scanning of the first three lines and assign to the fourth signal 1 instant Tl which then corresponds to the start of scanning of a new image (FIG. 6). Indeed, it can be useful to ignore at least the first three scan lines of the screen given the fluctuations in the speed of the spot during the first scans.
  • the signal corresponding to the start of image scanning is understood to mean not the signal emitted by the scanning of the first line of the screen, but the first signal emitted by the sensor Dl which will be detected. and stored by the microcontroller 60;
  • the micro- controller can assign the instant T2 to the level change which corresponds to the start of the passage of the spot in the target area, that is to say to the first line of the target area or then to the corresponding logic level change, for example , on the fourth passage of the spot in the targeted zone Z, consequently ignoring the first three signals emitted by the sensor D2.
  • the arithmetic processing means of the housing or of the electronic device 2 then calculate the position of the start of the targeted zone Z from the instants T1 and T2 according to the following principle:
  • the operation Whole value [(T2-T1) / Line] amounts to eliminating from (T2-T1) the duration which corresponds to a fraction of a line. Consequently, Integer value [(T2-T1)] is directly comparable and equal to the time which elapses between on the one hand the start of the illumination of the sensor Dl at the start of the scanning of the image (instant Tl) and on the other hand the start of the lighting (left edge of the screen 3) of the first scanning line which illuminates the sensor D2; -the Modulo operation (Line) amounts to subtracting from (T2-T1) the duration corresponding to the scanning of the lines of the screen 3 before the sensor D2 is lit.
  • the electronic device permanently displays a portion 58 of light color (FIG. 1) in the upper left corner of the image displayed on the screen 3.
  • This portion is of reduced dimensions compared to the screen, and is for example of square shape whose side is equal to 2 to 5% of the value of the diagonal of the screen.
  • the portion 58 is white in color.
  • the microcontroller 60 can also proceed as follows ( Figure 6):
  • the microcontroller 60 only validates the memorization of the instant T3 if the light spot also illuminates the sensor D2 in a period of time less than the duration of total line scan, i.e. approximately 64 microseconds.
  • the arithmetic processing means of the box or of the electronic device 2 then calculate the position of the start of the targeted zone Z from the instants Tl, T2 and T3 according to the following principle:
  • the microcontroller can memorize several moments of illumination of the sensors D1 and D2. In this case, the microcontroller can proceed as follows:
  • the arithmetic processing means of the housing or of the electronic device 2 then calculate the position of the start of the targeted zone Z from the averages previously calculated according to the following principle:
  • - the position in Y is calculated according to an identical principle, by replacing isolated values by means of these same values, - the position in X is calculated from an average of times between the start of the sensor illumination
  • the microcontroller 60 can memorize several instants Tl and T2 and proceed to calculate the position of the targeted zone Z only with the means Ml and M2 and by applying the calculation method involving the Modulo operation.
  • the microcontroller will be able to calculate the X position of the target area from M2 and Ml and applying the Modulo operation and / or to starting from M3 and Ml and also proceed to an average of the results obtained by these two calculation methods to determine the position in X of the zone Z targeted.
  • the imprecision provided by these averages is very small in view of the number of lines of a television image (250 to 280 lines useful typically in PAL, SECAM, NTSC each l / 50th or l / 60th of a second) and the improvement of the stability and reproducibility of the measurements provided by these averages.
  • the capacity of the logic and arithmetic processing means of the box or of the electronic device 2 is minimized by the reduction in the number of signals transmitted to them and by the reduction in the number of information transmitted. towards the electronic device to materialize the position of the zone Z targeted by a cursor. This also makes it possible to minimize the energy consumption used by these processing means. For example, there is no transmission of information to the electronic device if the position of the targeted area has not varied by a predetermined percentage and / or during a predetermined period of time.
  • the graphic cursor 40 displayed by the system 2 on the screen 3 to materialize the position targeted by the user can take the form of any graphic effect viewable by the user, such as for example a color change or shape of an object or the blinking display of any geometric shape.
  • the control unit also has means for controlling the electronic device associated with the screen. These are means that can be positively actuated by the user such as keys, potentiometers, pressure sensors, a voice command or even one or more joysticks allowing the user to transmit information to the electronic device 2.
  • the electronic device corresponds for example to a video game, it is a question of indicating a movement or of simulating a shooting or even, when the device corresponds to a television, it is for the operator remotely select an option from a TV program menu.
  • control unit can comprise two sensors D2 and D3 different from parallel and neighboring axes, having detection fields which are each limited to one reduced area Z, Z 'of the screen.
  • the presence of the second illumination sensor D3 advantageously allows the box to measure the position of the two distinct zones Z and Z 'on the screen 3, and therefore to deduce therefrom an angle of rotation of the box relative to the common axis.
  • the management of two sensors D2 and D3 can for example be carried out as follows:
  • each sensor D2 and D3 is associated with an amplification and filtering chain, as well as with a logic comparator,
  • an assembly of logic gates and flip-flops allows the microprocessor 60 to be presented alternately with the logic signals from the comparators associated with each of the sensors D2 and D3 and providing it with the indication of the sensor D2 or D3 to which the signal corresponds,
  • the microprocessor program 60 is adapted to process this alternation of signals or the signal from the new sensor D3 and calculate the position of the two zones Z and Z '.
  • the microcontroller 60 or the electronic device 2 can then deduce therefrom the position of the medium between these two zones Z and Z 'and the angle of rotation of the segment formed by these two zones Z and Z' with respect to a reference axis formed by the common axis C of the two sensors D2 and D3.
  • control units can be associated with a single electronic device, in particular when several players simultaneously use the same video game. It is then necessary that each of the control boxes has means identification to allow the electronic device to recognize each of these boxes.
  • each of the control units can further comprise means for re-transmitting the information to be transmitted to the electronic device to minimize the probability that two control units transmit simultaneously and therefore to increase the probability that the information is correctly received by the device.
  • electronic The control unit can also contain a combination of identification means electrically accessible by the microcontroller 60, such as electronic memories containing a serial number or a set of electrical contacts such as a set of switches which conditions the logic level on input pins of the microcontroller 60. The information provided by these identification means can be taken into account by the microcontroller 60 in the calculation of the information to be transmitted, in particular in the following ways:
  • each of the control units can, in addition:
  • the control unit can detect whether the user is moving away from or substantially approaching the screen. Indeed, when the sensor D2 targets an area which is completely contained in the screen, the duration of the illumination of this sensor varies in the same direction as the distance separating the sensor D2 from the screen 3. By measuring the direction and the intensity of the variation in this duration of illumination on, for example, the last 20 images observed, it is possible to estimate whether the user has moved away or approached the screen 3 appreciably. duration of illumination of the sensor D2 for each line being of the order of a few microseconds, and the typical variations of this duration being of a few percent, a particular method of measuring the illumination time is useful.
  • the capacitor is initialized by a short circuit of its terminals produced by means of a MOS transistor controlled by the microcontroller 60 before the start of each image; - once per image, during a screen scanning line selected by the microcontroller 60 (for example the third), the capacitor is charged by a current or a constant voltage controlled by another MOS transistor which allows the charge current to pass only during the duration of the logic signal constituted by a logic AND of the following two signals:. the logic signal provided by the comparator associated with the sensor D2 (assuming that it is at 1 when the sensor D2 is lit),
  • a logic signal generated by the microcontroller 60 the level of which is at 1 during the whole duration of the scanning line during which the measurement must take place (this signal can for example be a signal of duration substantially equal to the duration of two scanning lines and which is initiated by the illumination of the sensor D2 during the scanning line preceding that during which the measurement will take place).
  • the charge current of the capacitor must be sufficiently intense (several milliamps or tens of milliamps) so as not to introduce significant errors during the subsequent period of waiting and measuring the voltage at these terminals.
  • the measurement of the voltage across its terminals is then carried out once per image (for example as soon as the end of the illumination has been detected) by means of a converter.
  • analog / digital integrated in the microcontroller 60 This measurement is typically carried out in a few micro seconds by current microcontrollers.
  • the ST7 range includes microcontrollers fitted with such converters.
  • the control unit (s) and the electronic device respectively have an information transmitter and receiver which communicate by cable or by waves such as electromagnetic waves (especially infrared or radio), or acoustic waves (especially ultrasound).
  • the electronic device may include means for indicating to at least one of the control boxes that the signals emitted by this box are not understandable, or that the device is waiting for information of a very specific type from the from the remote control.
  • the signals emitted by the boxes may not be understandable for various reasons, and in particular when several boxes send simultaneously.
  • the device can request information of different types, for example in the following cases:
  • Information requests of different types can be selectively intended for one or more boxes.
  • the indication means can for example consist of a non-emission of an image by the cathode ray tube or by a selected part of the latter and this, for a predetermined time interval.
  • This time interval may be short enough so that there is no deletion of an image for the human eye, but may be long enough for this deletion to be detectable by the control units.
  • the time interval can for example correspond to a non-emission of an image during an image, either 1/50 th or 1/60 th of a second.
  • These means of indication can also be the sending of a predetermined sequence of luminous intensities which can be assimilated to images or parts of images very bright, moderately bright or very little bright.

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Abstract

Ensemble d'interface entre un utilisateur et un dispositif électronique (2) comportant une logique de commande et un écran (3) cathodique à balayage (3) où le spot lumineux occupe successivement tous les points de l'écran selon un cycle de balayage prédéterminé. Le boîtier de commande (1) comprend au moins deux capteurs d'éclairement (D1, D2) qui permettent, grâce à un microprocesseur (60), de calculer la position d'une zone visée (Z) par le boîtier de commande (1) sur l'écran (3), et de transmettre des informations au dispositif électronique (2).

Description

ENSEMBLE D'INTERFACE ENTRE UN UTILISATEUR ET UN DISPOSITIF
ELECTRONIQUE
La présente invention est relative à un ensemble d'interface entre un utilisateur et un dispositif électronique comportant une logique de commande et un écran cathodique rectangulaire à balayage.
Un tel écran cathodique est balayé par un spot lumineux qui occupe successivement tous les points de l'écran selon un cycle de balayage prédéterminé.
Les écrans cathodiques habituellement rencontrés sont de forme sensiblement rectangulaire et comportent par exemple environ 625 lignes sur leur largeur et 800 points par ligne. Le spot lumineux se déplace successivement sur tous les points de chaque ligne et parcourt une ligne à une vitesse de balayage de l'ordre de 64 microsecondes par exemple .
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 :
- un boîtier de commande comportant : - au moins deux capteurs d ' eclairement adaptés au balayage de l'écran par le spot lumineux :
. un capteur d' eclairement Dl ayant un champ de détection qui comprend au moins la partie supérieure gauche de 1 ' écran ; . un capteur d ' eclairement D2 ayant un champ de détection qui se limite à une zone Z réduite de l'écran ;
- un amplificateur à large bande et un filtre passe- haut pour chacun des capteurs d' eclairement ;
- des moyens de détection de l'apparition du spot lumineux dans le champ de détection de chacun des capteurs pour produire un signal de niveau logique prédéterminé ;
- des moyens de traitements logiques et arithmétiques des signaux logiques pour calculer la position de la zone Z visée sur l'écran à partir au moins, d'une part, de l'instant d'apparition du signal logique correspondant au capteur d' eclairement Dl dont le champ de détection comprend au moins la partie supérieure gauche de l'écran et qui correspond au début de balayage de l'image et d'autre part, de l'instant d'apparition du signal logique correspondant au capteur d ' eclairement D2 dont le champ de détection est réduit, et qui correspond au passage du spot lumineux devant la zone Z visée ;
- une chaîne de transmission du boîtier vers le dispositif électronique, le dispositif comprenant une logique adaptée pour être modifiée par les informations reçues ; et en ce que le boîtier de commande est placé à distance de 1 ' écran cathodique .
Ainsi, grâce à ses dispositions, l'ensemble d'interface permet facilement à distance de désigner une zone ou de sélectionner un objet sur un écran cathodique.
Dans des modes de réalisation préférés de l'ensemble d'interface selon la présente invention, on a recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes : les moyens de traitements logiques et arithmétiques des signaux logiques calcule la position de la zone Z visée sur l'écran à partir de la différence de temps existant entre, d'une part, l'instant d'apparition du signal logique correspondant au capteur d' eclairement Dl dont le champ de détection comprend au moins la partie supérieure gauche de l'écran et qui correspond au début de balayage de l'image, et d'autre part, l'instant d'apparition du signal logique correspondant au capteur d' eclairement D2 dont le champ de détection est réduit et qui correspond au passage du spot lumineux devant la zone Z visée ; - le champ de détection du capteur Dl contient tout l'écran et les moyens de traitements logiques et arithmétiques des signaux logiques calculent la position de la zone Z visée sur l'écran en se fondant, en outre, sur l'instant d'apparition du signal logique correspondant au capteur d ' eclairement Dl sur une ligne qui correspond également au passage du spot lumineux devant la zone Z visée ;
- les moyens de traitements logiques et arithmétiques sont également aptes à : . mémoriser les instants d'apparition des signaux logiques correspondant au capteur d' eclairement Dl pour plusieurs lignes qui correspondent au début de balayage de 1 ' écran,
. mémoriser pour plusieurs lignes de balayage, les instants des signaux correspondants à 1 ' eclairement des capteurs Dl et D2 par le passage du spot lumineux sur une même ligne ;
- le capteur d' eclairement Dl et le capteur d' eclairement D2 présentent des axes parallèles et proches ;
- le capteur d' eclairement Dl dont le champ de détection comprend au moins la partie supérieure gauche de l'écran, comporte un détecteur d ' eclairement et un dispositif de focalisation pour améliorer la sensibilité du capteur ;
- le dispositif de focalisation est choisi parmi un miroir conique et un système de lentilles optiques ;
- le capteur d' eclairement D2 dont le champ de détection est réduit comprend un détecteur d ' eclairement et un système de focalisation pour focaliser la lumière provenant de la zone Z visée sur la surface active du détecteur ;
- l'écran comprend, dans la partie supérieure gauche, une portion de surface réduite et dont la couleur est claire ;
- le dispositif électronique comprend en outre des moyens de commande de l'écran pour afficher à l'écran un effet graphique en une position en relation avec la zone Z visée ;
- le boîtier de commande comprend des moyens sélectivement actionnables par l'utilisateur et dont le résultat de l'action est transmis au dispositif électronique par le boîtier ; - les moyens de commande sélectivement actionnables sont choisis parmi des touches, des potentiomètres, des capteurs de pression, des capteurs d'angle, des capteurs de position, des gyroscopes, au moins une commande vocale et au moins un manche à balai ;
- le boîtier de commande transmet des informations au dispositif électronique lorsque la position de la zone Z visée a changé d'une valeur minimale prédéterminée ;
- le boîtier de commande comprend en outre des moyens d'identification adaptés pour que le dispositif électronique reconnaisse le boîtier de commande, ces moyens d'identification générant sélectivement des données d'identification du boîtier envoyées au dispositif électronique ; - plusieurs boîtiers de commande communiquent avec le dispositif électronique et les moyens de commande du dispositif de chaque boîtier de commande transmettent un certain nombre de fois leurs informations au dispositif électronique pour augmenter la probabilité que le dispositif électronique reçoive les informations émises par chaque boîtier sans interférence avec les informations émises par les autres boîtiers ;
- plusieurs boîtiers de commande communiquent avec le dispositif électronique et les moyens de commande du dispositif de chaque boîtier de commande transmettent leurs informations au dispositif électronique en étant synchronisés par rapport au début de l'image affichée sur l'écran, et à des instants définis par des décalages spécifiques à chaque boîtier par rapport au début d'image ; - le dispositif électronique comporte des moyens qui provoquent la transmission de nouvelles informations par au moins l'un desdits boîtiers de commande ; - les moyens provoquant la transmission de nouvelles informations consistent en ce qu'au moins une partie de l'écran affiche une séquence prédéterminée d'intensités lumineuses ; - l'émetteur et le récepteur communiquent par ondes ;
- l'émetteur et le récepteur sont reliés par un câble de transmission ;
- le boîtier de commande comprend des moyens de mesure et de mémorisation périodiques du temps d' eclairement du capteur D2 par le spot lumineux pour permettre une détection du rapprochement ou de 1 ' éloignement du boîtier de commande de l'écran par la mesure de la variation du temps d' eclairement du capteur par ledit spot lumineux ; - le boîtier de commande comprend, d'une part, deux capteurs d' eclairement D2 , D3 d'axes parallèles et proches ayant des champs de détection qui se limitent chacun à une zone réduite Z, Z' de l'écran, et d'autre part, des moyens de traitement logiques et arithmétiques supplémentaires pour mesurer la position des deux zones distinctes Z, Z' sur l'écran et permettre le calcul de l'angle de rotation du boîtier de commande par rapport à l'axe commun desdits capteurs d' eclairement D2 , D3.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description détaillée suivante d'une de ses formes de réalisation, donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessins annexés sur lesquels :
- la figure 1 est une vue schématique avec schéma- blocs de l'ensemble d'interface selon la présente invention comprenant un boîtier de commande ; - les figures 2 à 5 représentent schématiquement les capteurs d ' eclairement du boîtier de commande de la figure 1 ;
- la figure 6 représente les instants d ' eclairement du spot lumineux détectés par les capteurs pour permettre le calcul de la position visée sur l'écran ;
- la figure 7 représente une variante de réalisation de la méthode de calcul de la position visée sur l'écran ; et - la figure 8 représente une variante de réalisation du boîtier de commande comprenant deux capteurs d ' eclairement ayant des champs de détection réduits.
L'ensemble d'interface selon la présente invention prend par exemple la forme d'un boîtier de télécommande 1 destiné à être utilisé par un opérateur pour commander le fonctionnement d'un dispositif électronique 2 qui est associé à un écran cathodique à balayage 3.
Le dispositif électronique 2 permet d'afficher des informations sur l'écran à tube cathodique 3 telles qu'une image vidéo fixe ou animée, des textes, ou des menus ou analogues. A partir des informations affichées sur l'écran cathodique 3, l'opérateur effectue un choix et/ou saisit des données à l'aide du boîtier de commande 1 placé à distance de l'écran 3 et qui va être décrit ci-après. Le boîtier de commande 1 comprend deux capteurs d' eclairement Dl et D2 tels que des photo-diodes dont les axes peuvent être parallèles et voisins, mais dont les angles de capture sont différents.
Le champ de détection de l'un des détecteurs, par exemple du capteur d' eclairement Dl, est large et contient tout l'écran 3, tandis que le champ de détection du capteur d' eclairement D2 est réduit et se limite à une zone Z de l'écran pointée à l'intérieur de la surface de l'écran. Dans le cas où la zone Z se présente sous la forme d'un carré ou d'un rectangle, le rapport des côtés de la zone Z sur les côtés de l'écran 3 sera approximativement compris entre par exemple 0,1 et 0,01. En variante, le capteur d' eclairement Dl comporte un champ de détection qui contient uniquement la partie supérieure gauche de cet écran.
Le capteur d' eclairement Dl est adapté pour que son champ de détection contienne tout l'écran 3, ou en variante uniquement la partie supérieure gauche de l'écran, même quand l'utilisateur vise la partie inférieure droite dudit écran avec son boîtier de télécommande 1.
Le capteur d' eclairement Dl est constitué d'un simple détecteur d' eclairement ou bien, comme cela est plus particulièrement représenté à la figure 2, il est constitué d'un détecteur d ' eclairement 45 en amont duquel, par rapport au sens de déplacement des rayons lumineux 46, est placé un miroir conique 47. Ce miroir définit un angle permettant de concentrer les rayons incidents vers le détecteur 45. En variante, le miroir conique 47 peut être remplacé par un système de lentilles optiques grand angle pour focaliser les rayons lumineux 46 sur la surface active du détecteur d' eclairement 45.
Le capteur d' eclairement D2 est constitué, figure 3, d'un détecteur d' eclairement 50 placé éventuellement au fond d'un tube étroit 51 dont la surface intérieure absorbe les rayons lumineux 52. Dans une variante représentée à la figure 4, le capteur D2 comprend, outre le détecteur 50 et le tube 51, un système de lentilles optiques 53, qui est assimilable optiquement à une lentille convexe. Ce système permet d'améliorer la sensibilité et la directivité du capteur en focalisant sur une partie active du détecteur 50, car les rayons lumineux 52 en provenance de la zone Z visée sont captés par le système dont la surface est nettement supérieure au détecteur. Selon une autre variante représentée sur la figure 5, les rayons lumineux 52 en provenance de la zone Z visée sont captés par le système de lentilles 53 puis sont réfléchis sur un miroir 54 avant d'être renvoyés sur le détecteur 50. Le miroir 54 peut être formé par un miroir plan. Ainsi, la longueur focale du dispositif de focalisation qui correspond aux lentilles 53 et aux miroirs 54 est très supérieure aux dimensions de la partie active du détecteur 50, de telle sorte que ce dispositif de focalisation assure pour le détecteur 50 une fonction analogue à celle d'un téléobjectif en photographie.
Dans tous les cas, les rayons lumineux 46 et 52 proviennent de l'écran cathodique 3 placé à distance de sorte que ces rayons peuvent être considérés comme provenant d'une source commune et distante, et comme sensiblement parallèles entre eux si les axes des capteurs Dl et D2 sont proches et parallèles. Le signal fourni par les capteurs Dl et D2 se compose d'un bruit blanc et d'un courant proportionnel à son eclairement. Par exemple, on peut utiliser la photodiode amplifiée de Texas Instrument ayant pour référence TSL252.
Chaque capteur est reliée à un ensemble réalisant les fonctions suivantes :
- filtre passe-haut à fréquence de coupure de 10 kHz et 6db/octave d'atténuation, ce qui permet d'éliminer l'influence de la lumière du jour et de ses variations, ainsi que l'effet des éclairages artificiels, qui fournissent typiquement une lumière dont l'intensité est modulée avec une fréquence de 100 ou 120 Hz suivant les pays ; - amplification large bande.
Ces deux fonctions peuvent être réalisées par exemple au moyen d'amplificateurs opérationnels à large bande montés de façon classique. On peut par exemple utiliser l'amplificateur fabriqué par STMicroelectronics sous la référence TSH94.
L'amplification du signal doit avoir une bande passante la plus élevée possible pour fournir une position calculée avec une bonne précision. Les photo-diodes ont un temps de réponse très rapide, de l'ordre de la microseconde. Il sera toutefois nécessaire de limiter la bande passante des amplificateurs à la bande passante utile du signal, qui est de quelques centaines de kilohertz au maximum, si les capteurs Dl et D2 sont susceptibles de fournir des signaux ou du bruit à une fréquence supérieure. La détection du spot lumineux dans le champ de capture de chaque capteur d ' eclairement Dl et D2 est réalisée au moyen de comparateurs alimentés par le signal alternatif fourni par les étages d'amplification et dont la tension de référence est réglée à un niveau supérieur à celui du bruit ambiant .
Par exemple, chaque comparateur est du type LM329 dont la tension de référence est établie à 6db au dessus du niveau de bruit blanc. Les deux comparateurs sont reliés à un microcontrôleur 60 qui permet de mesurer l'instant où le signal logique correspondant à chaque capteur a changé .
Le micro-contrôleur doit permettre des mesures de temps avec une précision de 0.5 ou 1 microseconde sur plusieurs signaux logiques simultanément. Il est possible d'utiliser un micro-contrôleur fabriqué par STMicrotechnics dans la gamme ST7, qui comporte des moyens d'acquisition de données temporelles d'entrée et de capacité de mémoire vive suffisants, et dont la vitesse de traitement maximum permet en moins de 64 microsecondes de traiter le signal logique associé au capteur Dl ainsi que le signal logique associé au capteur D2.
On pourra par exemple utiliser un microcontroleur de la gamme ST7 possédant les caractéristiques suivantes :
- mémoire vive de 384 octets (qui permet la mémorisation de plusieurs dizaines de mesures d'instants d'apparition des signaux logiques associés au début de 1 ' eclairement des capteurs Dl et D2 ) ,
- deux timers de 16 bits avec deux canaux chacun,
- horloge du microcontrôleur pilotée par un quartz en raison de la précision requise pour les mesures de temps. Le microcontroleur est par exemple configuré de la manière suivante :
- trois broches sont utilisées pour recevoir des signaux logiques et déclencher des interruptions :
. une broche pour le signal logique correspondant au début de 1 ' eclairement du capteur Dl,
. une broche pour le signal logique correspondant au début de 1 ' eclairement du capteur D2 ,
. une broche pour le signal logique correspondant à l'absence pendant 1 à 2 millisecondes du signal correspondant à 1 ' eclairement du capteur Dl . Cette application sera décrite plus en détail dans la suite de la description ;
- le premier timer a ses deux canaux configurés en acquisition de données, ce qui permet au microcontroleur de mémoriser automatiquement dans sa mémoire l'instant d'apparition sur ses broches de chacun des signaux logiques associés au début de l' eclairement des capteurs Dl et D2 et de générer une interruption pour chacun des signaux logiques ;
- le deuxième timer génère des interruptions périodiques et sert d'horloge système. Certains signaux vidéo ont une fréquence ligne bien plus élevée que celle des standards PAL, SECAM ou NTSC (qui est de l'ordre de 16 Khz, ce qui correspond à une durée de ligne de 64 microsecondes environ) . Par exemple, les écrans des moniteurs informatiques ont des fréquences lignes de 60 KHz ou plus, ce qui correspond à une durée d'une ligne de 16,7 microsecondes ou moins.
Pour pouvoir effectuer les mesures de temps et de position avec les moyens précédents, on se ramène au cas d'une fréquence ligne au voisinage de 16 Khz en ne sélectionnant au moyen d'un assemblage de portes logiques qu'un signal logique sur N pour les signaux logiques correspondant aux débuts d' eclairement des capteurs Dl et D2.
Par exemple, si la fréquence ligne est de 60 KHz, on ne sélectionnera qu'un signal sur 4 et on se ramènera ainsi au cas d'une fréquence ligne de 15 Khz.
Le micro-contrôleur 60 est relié à l'interface utilisateur permettant à l'utilisateur d'indiquer que le boîtier doit effectuer une mesure de position de la zone Z. Selon une première variante de l'invention, lorsque l'on veut connaître la position de la zone Z de l'écran pointée et que le champ de détection du capteur Dl ne contient que la partie supérieure gauche de l'écran, le micro- contrôleur procède comme suit (en référence à la figure 6) : - il surveille le niveau logique du signal provenant du capteur d' eclairement Dl dont le champ de détection inclut seulement la partie supérieure gauche de cet écran ;
- il détecte l'existence d'une période de temps sans détection de signal qui correspond au moins à la période de temps nécessaire au passage du spot du coin inférieur droit de l'écran au coin supérieur gauche de cet écran. De manière connue en soi, la période de temps correspondant au passage du spot du coin inférieur droit de l'écran au coin supérieur gauche de cet écran varie de 1 à 2 millisecondes suivant les standards européen ou américain de télévision (PAL, SECAM, NTSC) et aucune nouvelle ligne ou image n'est alors affichée sur l'écran pendant cette période. Ainsi, lorsque le champ de détection du capteur Dl inclut seulement le coin supérieur gauche de l'écran et en sachant que le spot balaye une ligne de l'écran en 64 microsecondes environ, le microcontrôleur sera apte à détecter l'absence du spot dans le champ de détection du capteur Dl . Lorsque la période d'absence du spot dans le champ de détection du capteur Dl est au moins égale à 1 ou 2 millisecondes, le microcontrôleur est alors apte à savoir que la réapparition du spot se fera nécessairement dans le coin supérieur gauche de l'écran. De même, lorsque le champ de détection du capteur Dl inclut tout l'écran et en sachant que le spot balaye toujours une ligne de l'écran en 64 microsecondes environ, le micro-contrôleur sera également apte à détecter l'absence du spot dans le champ de détection du capteur Dl . Lorsque la période d'absence du spot dans le champ de détection du capteur Dl est au moins égale à 1 ou 2 millisecondes, et que l'image affichée ne comporte pas un nombre de lignes très sombres tel que le capteur Dl ne détecte pas le spot pendant cette même période de 1 à 2 millisecondes, le micro- contrôleur est alors apte à savoir que la réapparition du spot se fera nécessairement dans le coin supérieur gauche de l'écran. Cette détection de l'absence d ' eclairement du capteur Dl pendant une période d'au moins 1 à 2 millisecondes peut être directeur effectuée par le microcontrôleur ou par un circuit électronique adapté disposé en sortie du comparateur associé au capteur Dl , ce circuit envoyant alors un signal au micro-contrôleur ;
- il détecte ensuite le changement de niveau logique généré par le comparateur alimenté par le signal du capteur d ' eclairement Dl correspondant au retour du spot dans le coin supérieur gauche. Dans ce cas, le micro-contrôleur affecte à ce premier signal 1 ' instant Tl qui correspond au début de balayage d'une nouvelle image. Toutefois, sans sortir du cadre de l'invention, le micro-contrôleur peut également ignorer systématiquement les premiers signaux émis par le capteur Dl , par exemple les trois premiers signaux qui correspondent au balayage des trois premières lignes et affecter au quatrième signal 1 ' instant Tl qui correspond alors au début de balayage d'une nouvelle image (figure 6) . En effet, il peut s'avérer utile d'ignorer au moins les trois premières lignes de balayage de l'écran étant donné les fluctuations de la vitesse du spot lors des premiers balayages. Dans la suite de la description, on entend par signal correspondant au début de balayage de l'image, non pas le signal émis par le balayage de la première ligne de l'écran, mais le premier signal émis par le capteur Dl qui sera détecté et mémorisé par le micro-contrôleur 60 ;
- il détecte ensuite l'instant T2 du changement de niveau logique généré par le comparateur alimenté par le signal du capteur D2 dont le champ de détection est limité à la zone Z pointée. Comme dans le cas précédent, le micro- contrôleur peut affecter l'instant T2 au changement de niveau qui correspond au début du passage du spot dans la zone visée, c'est-à-dire à la première ligne de la zone visée ou alors au changement de niveau logique correspondant, par exemple, au quatrième passage du spot dans la zone Z visée en ignorant par conséquent les trois premiers signaux émis par le capteur D2.
Les moyens de traitement arithmétiques du boîtier ou du dispositif électronique 2 calculent alors la position du début de la zone Z visée à partir des instants Tl et T2 selon le principe suivant :
- la position du début de cette zone commence à la ligne dont le numéro est donné par le calcul suivant :
Valeur entière [(T2-T1) / Tligne] sachant que Tligne est la durée de balayage d'une ligne par le spot,
- à l'intérieur de cette ligne dont le numéro vient d'être calculé, la position du début de la zone Z, exprimée en pourcentage de longueur de ligne est donnée par le calcul suivant :
[ (T2-Tl) odulo (Tligne) ] / Tligne sachant que (T) Modulo (Tligne) est le reste de la division de T par Tligne.
On remarquera que : -l'opération Valeur entière [ (T2-T1) / Tligne] revient à éliminer de (T2-T1) la durée qui correspond à une fraction de ligne. En conséquence, Valeur entière [(T2-T1) ] est directement comparable et égal à la durée qui s'écoule entre d'une part le début de l' eclairement du capteur Dl au début du balayage de l'image (instant Tl) et d'autre part le début de 1 ' eclairement (bord gauche de l'écran 3) de la première ligne de balayage qui éclaire le capteur D2 ; -l'opération Modulo (Tligne) revient à soustraire de (T2-T1) la durée correspondant au balayage des lignes de l'écran 3 avant que le capteur D2 ne soit éclairé.
En conséquence [ (T2-T1) Modulo (Tligne) ] est directement comparable et égal à la durée qui s'écoule au cours de la première ligne de balayage qui éclaire le capteur D2 entre d'une part le début de 1 ' eclairement (bord gauche de l'écran) et d'autre part le début de 1 ' eclairement du capteur D2. Pour augmenter la précision et la fiabilité de la détection du début de l'affichage d'image à l'écran 3, le dispositif électronique maintient affiché en permanence une portion 58 de couleur claire (figure 1) dans le coin supérieur gauche de l'image affichée à l'écran 3. Cette portion est de dimensions réduites par rapport à l'écran, et est par exemple de forme carrée dont le côté est égal à 2 à 5% de la valeur de la diagonale de l'écran. De préférence, la portion 58 est de couleur blanche.
Selon une autre variante de l'invention, lorsque l'on veut connaître la position de la zone Z visée sur l'écran et que le champ de détection du capteur Dl contient tout l'écran, le micro-contrôleur 60 peut également procéder comme suit (figure 6) :
- il détecte et mémorise les instants Tl et T2 comme décrit précédemment, et
- il détecte, en outre, l'instant T3 du changement de niveau logique qui correspond au début de 1 ' eclairement du capteur Dl par la même ligne de balayage qui éclaire également le capteur D2 (instant T2) . Pour ce faire, le micro-contrôleur 60 valide uniquement la mémorisation de 1 ' instant T3 si le spot lumineux éclaire également le capteur D2 dans une période de temps inférieur à la durée de balayage totale de la ligne, c'est-à-dire environ 64 microsecondes .
Les moyens de traitement arithmétiques du boîtier ou du dispositif électronique 2 calculent alors la position du début de la zone Z visée à partir des instants Tl , T2 et T3 selon le principe suivant :
- la position du début de cette zone commence à la ligne dont le numéro est donné par le calcul suivant :
Valeur entière [ (T3-T1) /Tligne] - à l'intérieur de cette ligne dont le numéro vient d'être calculé, la position du début de la zone Z, exprimée en pourcentage de longueur de ligne est donnée par le calcul suivant :
(T2-T3) / Tligne où "Tligne" correspond toujours à la durée de balayage d'une ligne par le spot.
Selon une autre variante représentée sur la figure
7, lorsque l'utilisateur souhaite connaître la position de la zone Z visée, le micro-contrôleur peut mémoriser plusieurs instants d ' eclairement des capteurs Dl et D2. Dans ce cas, le micro-contrôleur peut procéder comme suit :
- il ignore systématiquement les instants des premiers signaux émis par le capteurs Dl et par le capteur D2 , par exemple les deux premiers instants d ' eclairement T10, Tll ; T20, T21 et T30, T31 pour chacun des capteurs Dl et D2 ;
- il mémorise les instants T12, T13 et T14 des signaux correspondant à l' eclairement du capteur Dl pour plusieurs lignes de balayage correspondant au début de l'image (par exemple les signaux correspondant aux trois premières lignes de balayage de l'écran qui sont prises en compte par le micro contrôleur 60) ; - il calcule la moyenne Ml des instants T12, T13 et T14 ainsi mémorisés ;
- il mémorise les instants T32, T33 et T34 des signaux correspondant à 1 ' eclairement du capteur Dl pour plusieurs lignes de balayage qui correspondent à des instants d ' eclairement T22, T23 et T24 du capteur D2 (par exemple les signaux correspondant aux trois premières lignes de balayage de l'écran qui éclairent le capteur D2 et qui sont prises en compte par le micro-contrôleur 60) ; - il calcule les moyennes respectives M2 et M3 des instants T22, T23, T24 et des instants T32, T33, T34 ainsi mémorisés .
Les moyens de traitement arithmétiques du boîtier ou du dispositif électronique 2 calculent alors la position du début de la zone Z visée à partir des moyennes précédemment calculées selon le principe suivant :
- la position du début de cette zone commence à la ligne dont le numéro est donné par le calcul suivant :
Valeur entière [(M3-M1) / Tligne] sachant que Tligne est la durée de balayage d'une ligne par le spot,
- à 1 ' intérieur de cette ligne dont le numéro vient d'être calculé, la position du début de la zone Z, exprimée en pourcentage de longueur de ligne est donnée par le calcul suivant :
[ (M2-M3) /Tligne] On peut en effet vérifier que cette méthode de calcul est compatible avec la précédente :
- la position en Y est calculée selon un principe identique, en remplaçant des valeurs isolées par des moyennes de ces mêmes valeurs, - la position en X est calculée à partir d'une moyenne de durées entre le début de 1 ' eclairement du capteur
Dl et le début de 1 ' eclairement du capteur D2 d'une même ligne de balayage. La remarque faite précédemment sur la signification de l'opération Modulo (Tligne) montre que la position en X est calculée à partir d'une moyenne de valeurs analogues dans leur nature à celles fournies par l'opération Modulo .
Bien entendu, ce mode de calcul suppose que l'écran 3 dans son entier est dans le champ du capteur Dl .
On comprend également que le micro-contrôleur 60, selon la première variante, peut mémoriser plusieurs instants Tl et T2 et procéder au calcul de la position de la zone Z visée uniquement avec les moyennes Ml et M2 et en appliquant le mode de calcul faisant intervenir l'opération Modulo. De même, lorsque le champ de détection du capteur Dl contient tout l'écran, le micro-contrôleur pourra effectuer le calcul de la position en X de la zone visée à partir de M2 et Ml et appliquant l'opération Modulo et/ou à partir de M3 et Ml et procéder également à une moyenne des résultats obtenus par ces deux modes de calcul pour déterminer la position en X de la zone Z visée.
L'imprécision apportée par ces moyennes est très réduite eu égard au nombre de lignes d'une image de télévision (250 à 280 lignes utiles typiquement en PAL, SECAM, NTSC chaque l/50ème ou l/60ème de seconde) et à l'amélioration de la stabilité et de la reproductibilité des mesures apportées par ces moyennes .
La capacité des moyens de traitement logiques et arithmétiques du boîtier ou du dispositif électronique 2 est minimisée par la réduction du nombre de signaux qui leur est transmis et par la réduction du nombre d'informations émises vers le dispositif électronique pour matérialiser la position de la zone Z visée par un curseur. Ceci permet encore de minimiser la consommation d'énergie utilisée par ces moyens de traitement. Par exemple, il n'y a pas d'émission d'informations vers le dispositif électronique si la position de la zone visée n'a pas varié d'un pourcentage prédéterminé et/ou pendant une période de temps prédéterminée .
Le curseur graphique 40 (figure 1) affiché par le système 2 sur l'écran 3 pour matérialiser la position visée par l'utilisateur peut prendre la forme de tout effet graphique visualisable par l'utilisateur, tel que par exemple un changement de couleur ou de forme d'un objet ou bien l'affichage clignotant d'une forme géométrique quelconque.
Le boîtier de commande selon la présente invention possède en outre des moyens de commande du dispositif électronique associé à l'écran. Il s'agit de moyens positivement actionnables par l'utilisateur tels que des touches, des potentiomètres, des capteurs de pression, une commande vocale ou bien encore un ou plusieurs manche (s) à balai permettant à l'utilisateur de transmettre des informations au dispositif électronique 2. Lorsque le dispositif électronique correspond par exemple à un jeu vidéo, il s'agit d'indiquer un déplacement ou de simuler un tir ou bien encore, lorsque le dispositif correspond à une télévision, il s'agit pour l'opérateur de sélectionner à distance une option d'un menu d'émissions de télévision.
Selon une autre variante de l'invention représentée sur la figure 8, le boîtier de commande peut comporter deux capteurs D2 et D3 différents d'axes parallèles et voisins, ayant des champs de détection qui se limitent chacun à une zone réduite Z, Z' de l'écran. La présence du deuxième capteur d ' eclairement D3 permet avantageusement au boîtier de mesurer la position des deux zones distinctes Z et Z ' sur l'écran 3, et donc d'en déduire un angle de rotation du boîtier par rapport à l'axe commun C des capteurs D2 et D3. La gestion de deux capteurs D2 et D3 peut par exemple être réalisée de la manière suivante :
- chaque capteur D2 et D3 est associé à une chaîne d'amplification et de filtrage, ainsi qu'à un comparateur logique,
- (si le micro-contrôleur 60 n'est pas assez rapide pour traiter au cours d'une ligne de balayage tous les signaux logiques générés par les capteurs) , un assemblage de portes logiques et de bascules permet de présenter au microprocesseur 60 alternativement les signaux logiques issus des comparateurs associés à chacun des capteurs D2 et D3 et de lui fournir l'indication du capteur D2 ou D3 auquel correspond le signal,
- le programme du micro processeur 60 est adapté pour traiter cette alternance de signaux ou le signal du nouveau capteur D3 et calculer la position des deux zones Z et Z' . Le micro-contrôleur 60 ou le dispositif électronique 2 peuvent alors en déduire la position du milieu entre ces deux zones Z et Z' et l'angle de rotation du segment constitué par ces deux zones Z et Z ' par rapport à un axe de référence formé par l'axe commun C des deux capteurs D2 et D3.
En variante, plusieurs boîtiers de commande peuvent être associés à un seul dispositif électronique, en particulier lorsque plusieurs joueurs utilisent simultanément le même jeu vidéo. Il est alors nécessaire que chacun des boîtiers de commande possède des moyens d'identification pour permettre au dispositif électronique de reconnaître chacun de ces boîtiers.
De plus, chacun des boîtiers de commande peuvent en outre comporter des moyens de réémission des informations à transmettre au dispositif électronique pour minimiser la probabilité que deux boîtiers de commande émettent simultanément et donc pour augmenter la probabilité que l'information soit correctement reçue par le dispositif électronique . Le boîtier de commande peut aussi contenir une combinaison de moyens d'identification accessibles électriquement par le microcontrôleur 60, tels que des mémoires électroniques contenant un numéro de série ou un ensemble de contacts électriques tels que un ensemble d' interrupteurs qui conditionne le niveau logique sur des broches d'entrée du microcontrôleur 60. Les informations fournies par ces moyens d'identification peuvent être pris en compte par le microcontrôleur 60 dans le calcul des informations à transmettre, notamment suivant les manières suivantes :
- envoi périodique ou lié à l'envoi des informations de position des informations d'identification ou d'informations provenant de ces informations d'identification (par exemple envoi d'une partie de l'information d'identification lié à l'envoi de l'information de position),
- envoi de l'information de position à un instant défini en fonction de l'information d'identification.
Par ailleurs, chacun des boîtiers de commande peuvent, en outre :
- être synchronisés par rapport au début de l'image affichée sur l'écran 3, puisqu'ils détectent cet instant et peuvent se synchroniser sur cet événement grâce à l'horloge interne du microcontrôleur 60,
- émettre à des instants définis par un décalage propre à chaque boîtier par rapport à ce début d'image, le décalage étant défini en fonction de moyens d' identification du boîtier de commande.
En variante, le boîtier de commande peut détecter si l'utilisateur s'éloigne ou se rapproche sensiblement de l'écran. En effet, lorsque le capteur D2 vise une zone qui est totalement contenue dans l'écran, la durée de 1 ' eclairement de ce capteur varie dans le même sens que la distance séparant le capteur D2 de l'écran 3. En mesurant le sens et l'intensité de la variation de cette durée d' eclairement sur, par exemple, les 20 dernières images observées, il est possible d'estimer si l'utilisateur s'est éloigné ou rapproché de manière appréciable de l'écran 3. La durée d' eclairement du capteur D2 pour chaque ligne étant de l'ordre de quelques microsecondes, et les variations typiques de cette durée étant de quelques pourcents, une méthode particulière de mesure du temps d' eclairement est utile .
On utilisera pour cela la mesure de la tension aux bornes d'un condensateur, qui est une fonction strictement croissante de la durée de la charge, par exemple selon la méthode suivante :
- le condensateur est initialisé par un court- circuit de ses bornes réalisé au moyen d'un transistor MOS commandé par le microcontrôleur 60 avant le début de chaque image ; - une fois par image, durant une ligne du balayage de l'écran sélectionnée par le microcontrôleur 60 (par exemple la troisième) , le condensateur est chargé par un courant ou une tension constante commandée par un autre transistor MOS qui laisse passer le courant de charge uniquement pendant la durée du signal logique constitué par un ET logique des deux signaux suivants : . le signal logique fourni par le comparateur associé au capteur D2 (en supposant qu'il est à 1 lorsque le capteur D2 est éclairé) ,
. un signal logique généré par le micro-contrôleur 60 dont le niveau est à 1 pendant toute la durée de la ligne de balayage pendant laquelle la mesure doit avoir lieu (ce signal peut par exemple être un signal de durée sensiblement égale à la durée de deux lignes de balayage et qui est initié par l'éclairage du capteur D2 au cours de la ligne de balayage qui précède celle au cours de laquelle la mesure aura lieu) .
Le courant de charge du condensateur doit être suffisamment intense (plusieurs milliampères ou dizaines de milliampères) pour ne pas introduire d'erreurs significatives durant la période ultérieure d'attente et de mesure de tension à ces bornes.
La mesure de la tension à ses bornes, qui est une fonction strictement croissante de la durée de la charge, est alors réalisée une fois par image (par exemple dès que la fin de 1 ' eclairement a été détectée) au moyen d'un convertisseur analogique/numérique intégré au microcontrôleur 60. Cette mesure est typiquement réalisée en quelques micro secondes par les micro-contrôleurs actuels. La gamme ST7 comprend des micro- contrôleurs équipés de tels convertisseurs . Le ou les boîtiers de commande et le dispositif électronique possèdent respectivement un émetteur et un récepteur d'information qui communiquent par un câble ou par ondes telles que des ondes électromagnétiques (notamment infrarouges ou radio) , ou ondes acoustiques (notamment ultrasons) .
Par ailleurs, le dispositif électronique peut comporter des moyens d'indication à l'un au moins des boîtiers de commande que les signaux émis par ce boîtier ne sont pas compréhensibles, ou que le dispositif attend des informations d'un type bien précis de la part du boîtier de télécommande. Les signaux émis par les boîtiers peuvent ne pas être compréhensibles pour des raisons diverses, et notamment lorsque plusieurs boîtiers émettent simultanément. Le dispositif peut demander des informations de types différents par exemple dans les cas suivants :
- demande d'envoi (ou de fin d'envoi) d'informations générées par les moyens positivement et sélectivement actionnables associés au boîtier de télécommande,
- demande d'envoi (ou de fin d'envoi) d'informations d'identification associées au boîtier de télécommande,
- demande d'envoi plus fréquent ou moins fréquent des informations de position,
- demande d'envoi d'informations de position avec des traitements complémentaires tels que des moyennes réalisées sur plusieurs images afin d'améliorer la précision des informations (en contrepartie d'une fréquence d'envoi plus réduite de ces informations) .
Les demandes d'informations de types différents peuvent être sélectivement destinées à un ou plusieurs boîtiers .
Les moyens d'indication peuvent par exemple consister en une non émission d'image par le tube cathodique ou par une partie sélectionnée de ce dernier et ce, pendant un intervalle de temps prédéterminé. Cet intervalle de temps peut être suffisamment bref pour qu'il n'y ait pas de suppression d'image pour l'œil humain, mais peut être suffisamment long pour que cette suppression soit détectable par les boîtiers de commande. L'intervalle de temps peut par exemple correspondre à une non émission d'image pendant une image, soit l/50ème ou l/60ème de seconde.
Ces moyens d'indication peuvent aussi être l'envoi d'une séquence prédéterminée d'intensités lumineuses qui peuvent être assimilées à des images ou des parties d' images très illuminées, moyennement illuminées ou très peu illuminées .

Claims

REVENDICATIONS
1. Ensemble d'interface entre un utilisateur et un dispositif électronique (2) comportant une logique de commande et un écran cathodique rectangulaire à balayage (3) où un spot lumineux occupe successivement tous les points de l'écran (3) selon un cycle de balayage prédéterminé, caractérisé en ce que l'ensemble comprend :
- un boîtier de commande comportant : . au moins deux capteurs d' eclairement adaptés au balayage de l'écran par le spot lumineux :
. un capteur d' eclairement Dl ayant un champ de détection qui comprend au moins la partie supérieure gauche de l'écran (3) ; . un capteur d ' eclairement D2 ayant un champ de détection qui se limite à une zone Z réduite de l'écran
(3) ;
. un amplificateur à large bande et un filtre passe-haut pour chacun des capteurs d' eclairement ; . des moyens de détection de l'apparition du spot lumineux dans le champ de détection de chacun des capteurs pour produire un signal de niveau logique prédéterminé ;
- des moyens de traitements logiques et arithmétiques des signaux logiques pour calculer la position de la zone Z visée sur l'écran à partir au moins, d'une part, de l'instant d'apparition du signal logique correspondant au capteur d' eclairement Dl dont le champ de détection comprend au moins la partie supérieure gauche de l'écran et qui correspond au début de balayage de l'image et d'autre part, de l'instant d'apparition du signal logique correspondant au capteur d' eclairement D2 dont le champ de détection est réduit, et qui correspond au passage du spot lumineux devant la zone Z visée ;
- une chaîne de transmission du boîtier (1) vers le dispositif électronique (2) , le dispositif comprenant une logique adaptée pour être modifiée par les informations reçues , et en ce que le boîtier de commande (1) est placé à distance de l'écran cathodique (3) .
2. Ensemble d'interface selon la revendication 1, dans lequel les moyens de traitements logiques et arithmétiques des signaux logiques calcule la position de la zone Z visée sur l'écran à partir de la différence de temps existant entre, d'une part, l'instant d'apparition du signal logique correspondant au capteur d' eclairement Dl dont le champ de détection comprend au moins la partie supérieure gauche de 1 ' écran et qui correspond au début de balayage de l'image, et d'autre part, l'instant d'apparition du signal logique correspondant au capteur d' eclairement D2 dont le champ de détection est réduit et qui correspond au passage du spot lumineux devant la zone Z visée.
3. Ensemble d'interface selon la revendication 1, dans lequel le champ de détection du capteur Dl contient tout l'écran (3) et les moyens de traitements logiques et arithmétiques des signaux logiques calculent la position de la zone Z visée sur l'écran en se fondant, en outre, sur l'instant d'apparition du signal logique correspondant au capteur d ' eclairement Dl sur une ligne qui correspond également au passage du spot lumineux devant la zone Z visée .
4. Ensemble d'interface selon la revendication 3, dans lequel les moyens de traitements logiques et arithmétiques sont également aptes à : - mémoriser les instants d'apparition des signaux logiques correspondant au capteur d ' eclairement Dl pour plusieurs lignes qui correspondent au début de balayage de 1 ' écran, - mémoriser pour plusieurs lignes de balayage, les instants des signaux correspondants à 1 ' eclairement des capteurs Dl et D2 par le passage du spot lumineux sur une même ligne.
5. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendication précédentes, dans lequel le capteur d ' eclairement Dl et le capteur d' eclairement D2 présentent des axes parallèles et proches.
6. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur d' eclairement Dl dont le champ de détection comprend au moins la partie supérieure gauche de l'écran (3), comporte un détecteur d' eclairement (45) et un dispositif de focalisation (47) pour améliorer la sensibilité du capteur.
7. Ensemble d'interface selon la revendication 6, dans lequel le dispositif de focalisation est choisi parmi un miroir conique et un système de lentilles optiques.
8. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le capteur d ' eclairement D2 dont le champ de détection est réduit comprend un détecteur d ' eclairement (50) et un système de focalisation (53) pour focaliser la lumière provenant de la zone Z visée sur la surface active du détecteur (50) .
9. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'écran (3) comprend, dans la partie supérieure gauche, une portion (58) de surface réduite et dont la couleur est claire.
10. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le dispositif électronique (2) comprend en outre des moyens de commande de l'écran pour afficher à l'écran un effet graphique (40) en une position en relation avec la zone Z visée.
11. Ensemble d'interface selon la revendication 10, dans lequel le boîtier de commande (1) comprend des moyens sélectivement actionnables par l'utilisateur et dont le résultat de l'action est transmis au dispositif électronique (2) par le boîtier (1) .
12. Ensemble d'interface selon la revendication 11, dans lequel les moyens de commande sélectivement actionnables sont choisis parmi des touches, des potentiomètres, des capteurs de pression, des capteurs d'angle, des capteurs de position, des gyroscopes, au moins une commande vocale et au moins un manche à balai .
13. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications 10 à 12, dans lequel le boîtier de commande
(1) transmet des informations au dispositif électronique (2) lorsque la position de la zone Z visée a changé d'une valeur minimale prédéterminée.
14. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications 10 à 13, dans lequel le boîtier de commande (1) comprend en outre des moyens d'identification adaptés pour que le dispositif électronique (2) reconnaisse le boîtier de commande, ces moyens d'identification générant sélectivement des données d'identification du boîtier (1) envoyées au dispositif électronique (2) .
15. Ensemble d'interface selon la revendication 14, dans lequel plusieurs boîtiers de commande (1) communiquent avec le dispositif électronique (2) et les moyens de commande du dispositif de chaque boîtier de commande transmettent un certain nombre de fois leurs informations au dispositif électronique (2) pour augmenter la probabilité que le dispositif électronique reçoive les informations émises par chaque boîtier sans interférence avec les informations émises par les autres boîtiers.
16. Ensemble d'interface selon la revendication 13, dans lequel plusieurs boîtiers de commande (1) communiquent avec le dispositif électronique (2) et les moyens de commande du dispositif de chaque boîtier de commande transmettent leurs informations au dispositif électronique (2) en étant synchronisés par rapport au début de l'image affichée sur l'écran (3) , et à des instants définis par des décalages spécifiques à chaque boîtier par rapport au début d' image .
17. Ensemble d'interface selon l'une ou l'autre des revendication 15 et 16, dans lequel le dispositif électronique (2) comporte des moyens qui provoquent la transmission de nouvelles informations par au moins l'un desdits boîtiers de commande (1) .
18. Ensemble d'interface selon la revendication 17, dans lequel les moyens provoquant la transmission de nouvelles informations consistent en ce qu'au moins une partie de l'écran (3) affiche une séquence prédéterminée d'intensités lumineuses.
19. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'émetteur et le récepteur communiquent par ondes .
20. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'émetteur et le récepteur sont reliés par un câble de transmission.
21. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier de commande comprend des moyens de mesure et de mémorisation périodiques du temps d' eclairement du capteur D2 par le spot lumineux pour permettre une détection du rapprochement ou de 1 ' éloignement du boîtier de commande de l'écran par la mesure de la variation du temps d' eclairement du capteur par ledit spot lumineux.
22. Ensemble d'interface selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le boîtier de commande comprend, d'une part, deux capteurs d' eclairement D2 , D3 d'axes parallèles et proches ayant des champs de détection qui se limitent chacun à une zone réduite Z, Z' de l'écran, et d'autre part, des moyens de traitement logiques et arithmétiques supplémentaires pour mesurer la position des deux zones distinctes Z, Z' sur l'écran et permettre le calcul de l'angle de rotation du boîtier de commande par rapport à l'axe commun desdits capteurs d ' eclairement D2, D3.
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