Brevet FR2158166A1 — publié le 19730615

Dans son acception générale, le terme "aveugle" comprend toutes les manifestations phyisiologiques de la cécité humaine.Par exemple, l'âge provoque fréquemment une modification dans le fonctionnement de l'oeil: le cristallin perd de sa souplesse et les muscles ne pouvent que difficilement l'épaissir ou l'aplatir, ce que aboutit à la presbytie. Cette dégradation naturelle n'est cependant pas aussi grave que, par exemple, la cataracte, plus ou moins avancée, des deux yeux. Les personnes atteintes de la cataracte sont, du point de vue pathologique, presque totalement aveugles; en effet, elles voient tout noyé dans un brouillard épais et grisâtre et ne peuvent donc pas évaluer à temps les nombreux dangers qui les menacent. Les autres personnes dont le globe oculaire est trop déforné pour qu' une mise au point normale du cristallin et de la cornée staffectue au contact des rayons lumineux, souffrent de la myopie. Parti celles-ci on trouve de nos Jours de nombreux enfants de tous âges qui doivent nécessairement porter des lunettes d'une très forte dioptrie, sous peine de ne pouvoir reconnaître leurs amis a une distance de 10 mètres; eux aussi "presque-aveugles", sont également exposés à des dangers constants. Ces handicapés, ainsi que les personnes totalenent aveugles (que ce soit par suite d'un accident, d'une maladie, d'un choc ou même que ce soit de naissance) sont partout et à tout instant menacés d'une mort prénaturée et, en cas de chute imprévue, sont encore plus exposés que d'autres à une éventuelle mutilation. Tous ces êtres humains en appellent à notre conscience pour chercher et trouver un moyen de les aider. Comment ? Comment remplacer la linière manquant aux aveugles ? Nous ne conprenons pas encore très bien ce qu'est la lumière, car il nous manque aussi quelque chose : une image spirituelle unique de la lu minore qui nous présente ainsi un des problèmes les plus déroutants de la philosophie naturelle Mais nous savons au moins que l'énergie solaire transforme en chaleur chaque seconde quatre millions de tonnes de sa matière, correspondant env. a 2 calories par minute par ccrtinetre carré de la surface de notre Terre.Cette énergie absorbée en totalité est égale à celle de deux millions de bombes atomiques ... une inimaginable énergie, la plus rande existant sur cette planète I Par suite il est donc bien pur visible que dans un proche avenir, c'est la lumière qui creusera des tunnels et c'est cette même lumière, refusée aux aveugles, qui les guidera dans le monde entier et assurera leur sécurité. Convent voit-on ? Vers l'an 500 avant J.C., les anciens ont pensé (contrairement à l'opinion d'Artistote) que l'homme peut voir grâce à des rayons lumineux sortant de ses yeux. Cette émanation visuelle existe actuellement mais non pas de rayons lumineux; elle est formée d'ondes bio-électriques non perceptibles par 1 C'est en 1625 qu'un jésuite allemand, Christophe Scheiner, prouva que ce sont des rayons provenant de l'extérieur qui entrent dans l'eeil et apportent avec leurs pilotons l'image ainsi vue par I l'homme. La - re se propage dans toutes les directions å une vitesse bien connue et, lorsqu'elle entre dans ltoeil, la cornée la dévie vers la rétine sous forme de rayons convergents et la focalise en images. Par un procossus électro-chimique, les cellules de la rétine convertissent l'éner- gie lumineuse en signaux qui sont transmis au cerveau.Ainsi c'est tou Jours le cerveau qui "voit" 1 Il faut noter que nous ne vivons pas dans un monde d'objets colorés; c'est la luniòre, invisible dans le vide et mie seule source de toutes couleurs, qui, en frappant par ses ondes spécifiques des divers objets, permet à notre oeil d'apercevoir les réflexions de ses ondes non absorbées par les objets et visibles an couleurs déterminées par la fréquence de leurs vibrations. A toute couleur de la lumière correspond une longueur d'onde précise. Si la longueur d'onde dépasse 0,8 microns (le rouge extrème) ou est infé- rieure à 0,4 microns (le violet extrème) l'oeil humain ne voit rien. C'est le cas des radiations appelées souvent "la luuiôre invisible" .Ainsi l'oeil humain n'est donc sensible qu'à une gamme assez étroite dans un large spectre d'ondes entre celles des rayons cosmiques, extrèmement dangereux, même mortels, et celles des ondes hertziennes et électriques. L'acuité de ltoeil humain, frappé par des ondes lumineuses a la cadence de 375 à 750 billions à la seconde est commandée au niveau de la rétine par un grand nombre de facteurs physiologiques; les fibres nerveuses prolongeant la rétine portent le message visuel, de couleur déterminée par les vibrations de la lumiôre, Jusqu'au cerveau par l'intermédiaire du nerf optique. Ce processus n'est pas simple, car selon les récentes études l'oeil humain peut distinguer environ 128 nuances de la lumière visible. A titre de comparaison, l'oeil et l'appareil photographique sont des instruments d'optique tout à fait identiques. Cependant, l'oeil est un organe vivant dépendant du cerveau. Tous deux, l'oeil et le cerveau, forment un système organisé qui peut analyser les informations venant de l'ex tdrieur. Voici les principes connus fondamentaux permettant d'arriver, le plus sûrement,à une soluiton technique réalisable dans le domaine de l'ai@@ aux dix millions d'aveugles qui souffrent les ténebres.D'un point de vue exclusivement technologique, une telle solution est proposée par ce texte sous forme d'un petit appareil optique, recevant l'énergie lumineuse et selon son intensité la transformant en courant électrique amplifié par des composants électroniques. Comme les aveugles sont, pour la plupart, capables, grâce au système Braille, de lire et d'écrire, ils sont également capables, par déduction logiques, de"voir" et de "pre-voir" la présence et la position approximative de tout obstacle situé a une distance corrise autre 1,20 â 3 ètres. Ce- ci est possible si le sujet cst averti convenablement de ces obstacles par des signaux sonores ou sensoriels. Ces signaux sont parfaitement réalisables par les moyens électroniques sensibles au changement de l'intensité lu vineuse. I1 y a habituellement deux grands groupes d'obstacles qu'il faut signa- ler en temps utile aux aveugles selon l'augmentation ou la diminuation de l'intensité lumineuse. Les obstacles signalés par une diminuation do l'intensité lumineuse sont tous les objets, surfaces et créatures immobiles ou mobiles qui se manifestent par un reflet sombre à cause d'absoption de l' intensité lumineuse. C'est virtuellement l'ombre de ces obstacles qui entre par l'optique do l'appareil modifiant ainsi a la photo-cellule de détection l'intensité lumineuse proportionée exactement aux qualités de l' absorption. Il est clair que les obstacles plus proches absorbent davanta- go d'énergie lumineuse que ceux plus distants.Un effet contraire se mani- fente par des obstacles ayant la capacité d'augmenter l'intensité lunineuse dûe à la réflexion (obéissant a la loi fondamentale: l'angle d'incidence a à l'angle de réflexion). Ce sont toujours les objets, surfacos et créatures mobiles ou immobiles qui se manifestent d'un reflet clair en conséquence de leur surfaces de structures extérieures exposées et composées des matières propres à ce reflet. Le système de détection d'obstacles est basé, comme dejà note plus haut, sur la capacité photo-électrique d'une cellule, apelée la cellule de détec tion (10), placée au centre de convergence des rayons lumineux provenant d'une lentille biconvexe (6). Du fait que l'intensité lumineuse varie constamment suivant l'heure de la juornée, les conditions gégraphiques, le te:ps, la période de l'an, le rayonnement solaire, les caractéristiques de la matière, le lieu, etc. on doit rémedier par un réglage automatique commandé par une autre photo-cellule plate (4), dont la surface plus effi cace assure un ajustement précis du "diaphragme-iris" (o) de l'appareil, c'est-à-dire l'ouverture ou la fermeture automatique de son objectif ep tique. Une première réalisation d'assistance pratique et humanitaire destinée aux aveugles fut construite sous la forme d'un appareil photo portable sur la poitrine et attaché autour du cou. Cette maquette expérimentale foncti sinant par deux systèmes électroniques ( photo-cellules et ultra-sons), dotait exposée La consommation du courant électrique n'étant pas assez économique par suite de nombreuses résistances et surtout de 5 bobines d'impédance assez forte (correspondant à 5 points de détection de la platine sensorielle du système traille), toute la conception de cette maquette fut abandonnée et provisoirement replacée en vue d'une expérimentation plus poussée, par la construction de 6 différents appareils électroniques de démonstration. Le fonctionnement de ces 6 appareils a bien confirmé la présente conception technologique de détection d'obstacles par changement de l'intensité lumineuse et montré les possibles améliorations suivantes: un meilleur choix des composants électroniques, un perfectionnement de leur protection contre la chaleur, une réduction considérable de l'enconbrement de l'appareil sous une forme nouvelle et plus pratique, une consommation du courant électrique parfaitement économique et enfin une simplification accrue, assurant ainsi un prix de revient très bas. De cette naniare la conception technologique s'est développée et a été nettement orientée vers le retour à une ancienne construction idéale se présentant sous la forme de lunettes, semblables au celles de sport.Lori gine et la priorité de cette conception technique peuvent titre prouvées par deux enveloppes "SOLEAU" du 4 Juin 1970 de N 25815 et Il Juin 1970 portant le N0 25883, les deux étant déposées à l'institut National de la Propriété Industrielle à Paris. Par suite d'un développement continuel, basé sur nombreux essais pratiques effectués en extérieur ( bois de Boulogne), l'appareil est devenu capable de remplir sa rflssion. L'avantage de cet appareil complet, réside dans le fait qu'il peut fonctionner aussi bien le jour que la nuit. Un autre avantage, celui de la sécurité : deux petits voyants rouges clignotants (v) à volonté et fixés soit sur 1 appareil même soit sur la cerne blanche, donnant ainsi aux automobilistes un signal bien visible de loin. Le fonctionnement électronique de cet appareil est assuré pour toutes les conditions, résultant de l'intensité do la lumiére, en fonction du temps et du lieu. L'aveugle peut sortir de la plus forte intensité de la lumière du soleil d'été et entrer dens la cave d'une maison où l'intensité lumineuse est très limitée, même inexistante, et - grâce au réglage auto matique incorporé - il peut s'orienter et éviter tous les obstacles rencontrés. Il est évident que l'appareil peut être utilisé à la même manière pendant la nuit sans se préoccuper du mécanisme de celui-ci, car tout est déclanché automatiquement. A cet effect l'appareil est muni d'un minuscule et puissant réflecteur nocturne (7) comman pour la diminution su la disparition de la lumière. Pour pouvoir servir également à la réadaptation de yeux fatiguée ou malades, l'appareil est muni de deux lentilles polarisantes (2) que l'on peut remplacer par d'autres lentilles plus ou oins foncées. Tous les composants électroniques ( excepté la photo-cellule plate (4) de réglage automatique, fixée à l'extérieur de l'appareil) sont inclus a l'intérieur d'un support de plastique (1), fornant un boîtier solide, ul tra-léger et ayant une certaine élasticité. Pour effectuer un contrôle du bon fonctionnement de l'appareil, il suffit de passer un doigt devant ltoW jectif de l'optique (6). L'appareil, en bonne convection électrique avec la pile d'alimentation, doit répondre immédiatement par un signal d'aver tissesent. Vient la question de savoir comment fonctionne le système de détection des obstacles. Comme noté plus haut l'appareil est muni d'une photo-cellule (10) qui agit dans le champ potentiel de son optique (5) incorporée dont l'obJectif est réglable a la main en vue de satisfaire à une perception exacte des obstacles situés entre 1m 20 cm et 3 mètres. L'énergie lumineuse se transforme dans les électrodes dc la photo-cellule (10) en courant électrique qui est à son tour amplifié par deux transistors et cet assemblage, (la photo-cellule (10) et les deux transistors) est protégé par deux résistances de la série 1/2 W et par des thermistances.L'efficacité lumineuse de l'optique (5) s'obtient par l'action combinée d'une lentille biconvexe(6) et de deux dispositifs mécaniques ( 8 et 9) lesquels sont réglés automatiquement par la photo-cellule plate (4). le système adopté pour l'amplification et la protection de cette cellule plate (4) est semblable à celui de la cellule de détection (10). Le dispositif d'avertissement, sonore ou de vibrations ensiles, est mis en marche automatiquement par le change- ment naturel et constant de l'intensité lumineuse actionnant deux relais, servant à établir un contact électrique avec la pile d'alimentation, qui peut être portée dans la poche ou dans un étui spécial. Le reflecteur nocturne (7) est un éclairage automatizue fonctionnant selon l'intensité lumineuse du milieu ambiant au dessous d'un certain seuil. Les deux feux rouges clignotants (3) peuvent être réduits non seuelement par une miniaturisation trés pousée mais aussi à un seul voyant rouge fi -é sur la c ale blanche. Ces few: de securité sont ris en fonstionnement, l'un et l'autre, à volonté par un bouten-poussoir, placé sur le boîtier de la pile d'alimentation ou bien sur la canne blanche. Ces feux rouges cligno tarots sont a utiliser si l'aveugle est obligé do travcrscr un espace range reux. De cette façon l'aveugle peut marcher et contrôler sa route par l'audi- tion et par ses sentiments physiques de la manière indique par lo tableau suivant de perceptions électroniques dirigées infailliblement par les phé- nomènes de la lumiére. Tableau de la perception élecronique L'intensité de la lumiére est augmentée par 7 facteurs: normale: diminuée par 8 facteurs: 1. Rayonnement fort du soleil Quand la 1. Le lieu. 2, Le ciel largement dégagé. route dans 2. L'heure du jour. 3. La position de l'appareil. le champ 3. L'humidité - pluviosité. 4. Le feu. potentiel de 4. L'orage. 5. Une autre lurtière. l'optique de 5. Le brouillard. 6. La surface de l'eau. l'appareil 6. Les obstacles sombres. 7. Les obstacles clairs. est libre. 7. L'impureté de l'optique. La position de l'appareil. Automatiques réactions électroniques i se manifestent Par : a) Signal d'avertissement. Ouverture ou a) Signal d'avertissement. b) Fermeture progressive de fermeture b) Ouverture progressive de l'objectif de l'appareil. progressive l'objectif de l'appareil c) Signal d'avertissement au de l'objec- et éventuellement branche rotent de la fermeture ou tif par la ment du réflecteur noctur blocage de l'objectif. photo-cellu- ne. le plate (4) Ce systène de détection d'obstacles par l'énergie lumineuse est infind- ment mois cher et surtout plus sûr par son fonctionnement qu'un éventuel système de détection d'obstacles au moyen des ultra-sons (Radar) dont les propagations rectilignes sont exposées au danger hêtre déroutées par les moindres inégalités de surface, les conditions atmosphériques et jusqu'aux petit insectes traversant les deux champs de leur propagation. Ainsi, mal- gré de bonnes intentions, on recueille de trop nombreux signaux-parasites qui énervent l'aveugle et seraient capables de le mettre en danger. Pour trouver établir mentalement l'endroit et la position assez précise d'un obstacle signalé par l'apparaeil et pour éviter egalement une erreur toujours possible et peut-être fatale, l' ##### ## nique signal d'avertissement, signal de fréference sc##rc ov sonoriel, dont la continuité dépend de la projection optique. Pour cette rai## il faut que l'aveugle exécute, au moment exact d'un tel #i### l'avertissement, deux légers mouvenents de la tête, d'un côté ou de l'autre, de gauche à droite. Ces mouvements de la tête de l'aveugle habitué à la appaareil, sont si discrets et rapides qu'ils restent inaperçu même par les passants lcD plus proches.Ensuite. l'aveugle peut continuer tranquillement sa marche dans la direction indiquée quand l'avertissement de l'appareil cesse brus- auenent, signifiant ainsi que la route, dans cette section, est libre. Si l'aveugle est habitué à marcher avec la tête baissée, les tones d'on bre et de la luniòre provoquées par le soleil sur le sol de même que la neige en hiver ou une feuille de papier blanc, sont capables de déclencher des signaux inutiles. Ces signaux-parasites peuvent etre facilement évités par la position normale de la tête. Les habitudes et les sentiments des aveugles avec tous leurs ennuis sont bien connus. Ainsi le fait que les aveugles n'aiment pas autre visible ment re-marqués comme des aveugles. C'est un sentiment absolument normal et conforme à leur psychologie : être toujours discret même en soufrant dans une pénible obscurité sans fin et éviter de montrer chaque sentiment personnel. Pour cette raison et par souci du respect primordial du libre arbitre de l'aveugle, il faut élargir la gante des prochaines constructions de cet appareil par les réalisations ultimes de différents prototypes, comme ils sont prévus d'après les modifications spécifiées plus bas. Cette conception psychologique conditionne une favorable acceptation de l'appareil par des aveugles et accorde une garantie essentielle de sa viabilité et de son exploitation humanitaire. En conséquence, les constructions prochaines doivent s'engager dans de telles réalisations pratiques que l'appareil puisse s'apparenter à paire de lunette d'aspect courant, et que sa forme et ses éléments orthopédiques puissent rester aussi discrets quc possible, aboutissant ainsi à une présentation d'esthétique moderne. A cause de ces revendications psychologiques, l'appareil complet, comme il est présenté par ce texte technique et son destin ci-joint, doit subir des remaniements selon les zodifications suivantes : a) Suppresion de deux feux rouges clignotants fixés sur les deux cô tés extérieures de lunettes par remplacement d'un seul voyant rouge clignotant fixc au bout de la canne blanche. J Remplacement de son objectif optique (5) rar un autre objactif op tique spécial et miniaturisé. D'autre part la suppresion de son réflecteur nocturne (7). Cette modification permet une maxima réduc tien de cet appareil a condition d'adoption cas circuits intégrés.- il est clair Que l'appareil ainsi modifié ne peut fonctionner que a la lumière du jour ou .ì une forte lumière artifîcielle.Ceiendant l'appareil restera toujours capable, avec la canne blanche mention- née plus haut, d'assurer aux aveugles toute la sécurité nécessaire pour leurs déplacements dans les conditions normales. Le premier prototype du "GUIDE-ELECTRONIQUE POUR AVEUGLES" dans son complet comme il est présenté par ce texte et le dessin joint, se con pose d'un assemblage extérieur formé des 9 payes suivantes: 1) i boîtier de plastique. 2) 2 lentilles polarisantes. 3) 2 voyants rouges du feu clignotant. 4) 1 photo-cellule plate de réglage automatique. 5) 1 canon de l'optique. 6) 1 lentille biconvexe. 7) 1 réflecteur nocturne. A l'intérieur de l'appareil, on trouve s 6 transistors, 2 condensateurs électrolytiques., 2 relais, 8 résistances fixes de la série Y W, quelques thermistances, 2 ampoules pour les feux rouges clignotants en tout 25 mi- nuacules composants électroniques, optiques et mécaniques, ensemble avec les composants suivants s 8) 1 dispositif du réglage automatique du "Diaphragme" de l'objectif. 9) 1 rondelle de la concentration lumineuse. 10) 1 photo-cellule de détection optico-lumineuse. 11) 3 minuscules bobines du dispositif de l'ouverture et la fermeture automatique de l'objectif optique. 12) 1 ampoule du réflecteur nocturne. 13) 1 support et point d'appui nasal en matière plastique. 14) 2 bras métalliques du support nasal. 15) 1 dispositif couplet d'avertissement sonore ou sensoriel. Ainsi l'intérieur de l'appareil est composé de 36 parties et cet ensem- ble de l'intérieur et de l'extérieur comporte 45 éléments de fonctionne zzeilt prévu et actuel. Dispositif optico-électrique permettant aux lentiles de contact, in stallé à la l'intérieur d'un boîtier en matière plastique, ultra-léger et semblable à lunette de sport, une détection automatique et sûre de tout obstacle que ce oit le jour ou la # At. 1) Ce dispositif est caractérisé par le fait qu'il est équipé par des composants électroniques et optiques de détection photographique à réglage automatique, fonctionnant selon l'intensité de la lumière convertie à courant électrique amplifié par deux transistors. 2) Fonctionnement automatique de ce dispositif est caractérisé par le fait que l'aveugle, guidé et protégé par le dispositif, est averti par moyen des signaux sonores ou sensoriel de la présence d'obstacles situés devant l'aveugle à une distance de 1,20 n â v 'gtres. Assemblage de ce dispositif initié à l'action combinée par la capacité photo-électrique d'une cellule de détections platée au centre de convergence de rayons lumineux, est caractérisé par les suivants moyens techniques de la sécurité d'aveugles : 5) Par deux feux rouges clignotants à volonté et fixés sur les côtés extérieurs du boîtier. Ces feux rouges clignotants peuvent être remplacés par un seul feu rouge clignotant n volonté au bout de la calne blanche d'aveugle. 4) Par un minuscule réflecteur nocturne qui s'ahurie automatiquement lors d'une forte diminution de l'intensité lumineuse. 5) Par un dispositif pernettant de porter le boîtier appuyé sur le nez et accroché derrière des oreilles de l'aveugle. 6) Pour caractériser une conception psychologique, propre aux aveugles, ce dispositif doit permettre d'autres modifications réalisables a condition d'adoption des circuits intégrés de telle façon que le bottier du dispositif s'évoluera en manière qu'il ne puisse se distinguer de lunet- tes d'aspect courant.