Brevet FR2344066A1 — publié le 19771007

La présente invention a pour objet un dispositif de commande du déplacement d'un repère sur une surface d'affichage. Cette surface d'affichage est, par exemple, formée par l'écran d'un tube à rayons cathodiques. Le repère, se présentant (par exemple) sous la forme d'une croix ou d'un cercle, doit généralement être déplacé à partir d'une position de référence déterminée pour coïncider avec un point affiché représentant par exemple un avion. LorSque le repère a été placé dans la position désirée un calculateur peut, en se basant sur les coordonnées du repère, fournir des informations au sujet de l'avion. Un procédé connu pour déplacer le repère utilise une "boule roulante" (plus connue sous la dénomination anglaise "tracker ball") comprenant une sphère montée de façon à pouvoir pivoter librement autour de l'un quelconque de ses diamètres en entraînant, lors de sa rotation, deux disques disposés perpendiculairement. Chaque disque comporte des fentes transparentes permettant le passage d'un faisceau lumineux qui est détecté par un photo-transistor. Lorsque la boule (ou sphère) tourne en entraînant un disque le faisceau lumineux est haché, les impulsions lumineuses étant alors transformées en impulsions électriques par le photo-transistor; ces impulsions peuvent donc être comptées, le nombre d'impulsions étant stocké dans un registre. Les deux registres associés aux disques fournissent les coordonnées X et Y, information qui commande le déplacement du repère; lorsque le repère est déplacé, grâce à la boule, pour coïncider avec une cible apparaissant sur l'é- cran, la position de la cible est donnée par le contenu des registres X et Y. Un dispositif à boule roulante doit satisfaire à plusieurs conditions, en particulier - la boule peut déplacer le repère dans la direction où elle tourne et peut être entraînée en rotation pour déplacer le repère à grande vitesse. L'impulsion de la boule continue de déplacer le repère après que la boule ait été entraînée en rotation de sorte que le repère puisse être amené rapidement dans une zone particulière de l'écran; - de plus, la boule peut être déplacée lentement pour positionner le repère avec précision. Un dispositif à boule roulante présente des inconvénients car il comporte des parties mécaniques mobiles qui introduisent des problèmes de frottement, des limitations pour l'utiliser dans des plans différents et des difficultés lorsque le dispositif est placé dans un environnement soumis à des vibrations ou se déplaçant. L'invention a notamment pour but de réaliser un dispositif de commande du déplacement d'un repère sans avoir à prévoir une boule roulante. Le dispositif selon l'invention comprend un premier moyen délimitant une surface de détection; un deuxième moyen détectant le mouvement d'un élément de positionnement introduit dans le périmètre de la surface de détection et-fournissant un signal correspondant à une position ou le repère doit se dépla cer; et In troisième moyen pour modifier le signal lorsque l'élément de posi tionnement a été retiré du périmètre de la surface de détection et permettre au repère de poursuivre son chemin. L'élément de positionnement est, par exemple, le doigt de l'opérateur, un style ou un photo-style, ou encore d'autres dispositifs fournissant une information de position. De préférence la surface de détection est une surface X-Y délimitée par un ensemble de photo-sources disposé sur chacune des coordonnées, celui-ci étant associé à un ensemble de composants détectant un faisceau lumineux, le tout étant agencé de façon qu'une photo-source soit placée en regard d'un composant. Le terme "faisceau lumineux" est utilisé de façon générale, les longueurs d'ondes utilisées pouvant être choisies en dehors du spectre visible. Il est utile qu'une partie du deuxième moyen détectant le mouvement de l'élément de positionnement permette de mesurer la distance parcourue par l'élément de positionnement et modifie le signal de façon que le repère se déplace à une vitesse maximale déterminée par la distance. L'élément de positionnement peut se déplacer sur une distance plus grande que l'une des dimensions de la surface de détection. De préférence cette partie du deuxième moyen permet de mesurer la vitesse de déplacement de l'élément de positionnement et modifie le signal de fa çon que le repère se déplace avec une accélération initiale déterminée par la vitesse. En outre, le dispositif comprend des moyens pour maintenir le signal à un niveau constant lorsque l'élément de détection est immobilisé dans le périmètre de la surface de détection, ce signal immobilisant alors le repère. D'autres moyens sont prévus pour stopper la modification du signal,un temps déterminé après que l'élément de détection ait été retiré de la surface de détection. De préférence les moyens pour arrêter la modification du signal comprennent des éIéments pour retarder cette modification afin de ralentir le mouvement du repère et l'arrêter. Aux dessins annexés, donnés à titre d'exemple la figure 1 est un schéma d'une partie du dispositif; et la figure 2 est un schéma bloc d'un circuit électronique associé à la partie du dispositif de la figure 1. Le dispositif (figure I) comprend une surface de détection rectangulaire 10 délimitée par des axes X 11 et des axes Y 12. Des photo-transistors 13 et des diodes émettrices 14 sont disposés de façon alternative le long de l'axe X et de chaque côté de la surface rectangulaire, chaque diode émettrice 14 étant placée en regard d'un photo-transistor 13 disposé de l'autre côté de la surface. Les diodes et les photo-transistors sont séparés poùr éviter une interférence entre des faisceaux adjacents. Pour simplifier la description, le dispositif de la figure 1 ne comporte que six diodes et six photo-transistors. I1 est clair qu'en pratique il pourrait y en avoir plus.Bien que diodes et transistors soient disposés d'une façon alternative sur chacun des côtés de la surface il est également possible de prévoir pour chacune des coordonnées, toutes les diodes 14 le long d'un côté de la surface et tous les photo-transistors 13 le long du côté opposé. La description qui va suivre sera restreinte aux composants et au fonctionnement correspondant à une seule des coordonnées, l'agencement étant identique pour l'autre direction. Les rectangles 15 représentent diodes et phototransistors prévus pour la direction X et dont le détail ne sera pas décrit par la suite Dans la direction Y, et en admettant que l'on numérote les photo-transistors 13 de haut en bas (la rangée de gauche commençant par un photo-transistor 13, la rangée de droite par une diode 14), les interconnexions sont les suivantes Rangée de gauche Rangée de droite Connexion Premier photo-transistor 13 Deuxième photo-transistor 16 Deuxième " Troisième " 17 Troisième tt Premier " 18 Chacune des lignes 16, 17, 18 est reliée à l'entrée d'un amplificateur, respectivement, 19, 20, 21; les sorties des amplificateurs 19, 20, 21 sont reliées respectivement à des bornes 22, 23, 24. Cet agencement des connexions permet de détécter la direction du mouvement d'un élément de positionnement introduit dans le champ de la surface 10. Un élément de positionnement introduit et déplacé dans le périmètre de la surface 10 produira une impulsion de sortie sur l'une des bornes 22, 23 et 24 lorsqu'un faisceau lumineux est coupé; lors du mouvement une suite d'impulsions apparaît sur ces bornes dans un ordre particulier qui changera selon que l'élément de positionnement est déplacé vers le haut ou vers le bas. Un mouvement vers le haut produira des impulsions formant une séquence répétitive qui peut être représentée par 24, 23, 22, 24 alors qu'un mouvement vers le bas produira une séquence dans l'ordre 22, 23, 24, 22. Ces séquences d'impulsions sont traitées par le circuit de la figure 2. Les bornes 24, 22 et 23 sont reliées à des générateurs d'impulsions 25, 26 et 27. Les sorties des générateurs d'impulsions 25 et 26 sont reliées aux entrées S et R d'un bistable 28 dont la sortie Q est connectée à l'entrée D d'un registre 29. Ce registre 29 a une sortie Q 30 qui est reliée à entrée de sélection d'un compteur réversible 31 dont les sorties parallèles 32 fournissent les coordonnées utilisées pour déplacer un repère sur un écran tel que celui d'un tube à rayons cathodiques. Le générateur d'impulsions 27 est connecté à entrée d'horloge 33 du registre 29 et à une entrée de la porte OU 34. Lorsqu'un élément de positionnement est déplacé vers le haut (situation correspondant à l'état de la figure 2) sur la surface 10, une première impulsion arrive sur la borne 24 et le générateur 25 produit une impulsion qui active le bistable 28. L'impulsion suivante arrive alors sur la borne 23 et le générateur 27 produit une impulsion sur l'entrée d'horloge 33 du registre 29 pour synchroniser la sortie du bistable 28, transmise par le registre 29, qui enclenche le compteur réversible 31 dans la direction de comptage. L'impulsion suivante arrive alors sur la borne 22 et remet le bistable 28 à zéro. Si l'élément de positionnement est déplacé vers le bas, une impulsion arrivera tout d'abord sur la borne 22 et remettra à zéro la sortie du bistable 28, état qui sera transmis à travers le règistre 29 pour mettre le compteur réversible 31 en pose'ion de décomptage. La sortie de chaque générateur d'impulsions 25, 26 et 27 est reliée à une entrée de la porte OU 34. La sortie de la porte OU 34 est reliée à l'entrée de commande d'un monostable 35 pouvant être redéclenché), à une entrée d'une porte ET 36 et, par la ligne 37, à l'une des entrées d'une porte ET 38. Une deuxième entrée de la porte ET 36 est reliée à la sortie de report 39 (en anglais "carry") d'un compteur réversible 40, la sortie de la porte ET 36 étant connectée de façon à mettre le compteur 40 dans la direction de comptage. La sortie 39 reste dans un état logique t'l" jusqu'à ce que le compteur soit rempli ce qui bloque la porte ET 36 et évite de compter plus loin dans la direction de comptage et de ramener le compteur 40 dans les conditions initiales. L'utilité de cette sécurité deviendra évidente par la suite. La sortie du monostable 35 reliée à entrée 41 (entrée de remise à zéro dite "car") du compteur 40, sert à remettre à zéro le compteur 40 dans le cas où une impulsion n'apparait pas pour redéclencher le monostable dans un temps plus grand que la période du monostable. Chacune des bornes 24, 22, 23 est connectée aux entrées d'une porte OU 42 dont la sortie commande le redéclenchement d'un monostable 43. La sortie de ce dernier est connectée à l'une des entrées d'une porte ET 44. Les deux autres entrées de cette porte sont reliées à la sortie de prélèvement 45 (dite 'borrow' ET 44 est connectée à l'entrée d'horloge de décomptage du compteur 40. La sortie de prélèvement 45 reste dans un état logique "1" jusqu'à ce que le compteur 40 soit remis à zéro par un "0" logique bloquant la porte ET 44 et empêchant de poursuivre le décomptage. Le compteur 40 décompte grâce à l'oscil- lateur 46 lorsque la porte ET 44 est débloquée. Lorsque l'élément de positionnement est introduit dans le champ de la surface 10 puis déplacé ou immobilisé, un état logique "1" apparat sur l'une des bornes 22, 23, 24 selon la position de l'élément dans le périmètre de la surface de détection. Cet état logique "1" est transmis par la porte OU 42 à l'entrée de déclenchement du mono stable 43. Dans cet état, la porte ET 44 est bloquée par la sortie du monostable 43 de sorte que ltoscillateur 46 ne peut provoquer le décomptage du compteur 40. Si l'élément de positionnement est déplacé sur la surface en coupant suc cessivement des faisceaux lumineux, les générateurs d'impulsions 25, 26 et 27 délivreront chacun une impulsion de sorte qu'un train d'impulsions sera fourni par la porte OU 34 pour redéclencher le monostable.35, évitant ainsi la remise à zéro du compteur 40. Des mouvements répétés de l'élément de positionnement sur la surface de détection ne maintiennent le monostable 43 enclenché que si l'élément n'est pas sorti de la surface pendant un temps plus grand que celui de la période de recyclage du monostable. Puis, chaque impulsion est transmise par la porte ET 36 et active le compteur 40 dans la direction de comptage. Le compteur 40 présente des sorties parallèles 47 qui alimentent un convertisseur logique-analogique 48. Les sorties 47 sont inversées car les convertisseurs usuels fournissent une tension analogique minimale pour un signal logique maximal. La sortie du convertisseur 48 alimente un amplificateur 49 ayant une caractéristique quadratique fournissant une tension de commande pour un oscillateur 50 à tension contrôlée, oscillateur qui sera désigné dans la suite de la description par l'abbréviation V.C.O. Le signal issu du V.C.O. 50 commande, par l'intermédiaire d'une porte OU 51, le compteur 31 qui, comme expliqué précédemment, compte ou décompte selon la direction du mouvement de l'élément de positionnement sur la surface et fournit une valeur correspondant à une coordonnée où le repère doit être amené. La distance totale parcourue par l'élément de positionnement au cours d'un va-et-vient sur la surface détermine le nombre total d'impulsions fournies par les générateurs 25, 26 et 27 et, par suite, la capacité de comptage maximale du compteur 40. Cette capacité de comptage détermine alors la grandeur de la tension analogique produite par le convertisseur 48, la grandeur de cette tension étant d'autant plus grande que la fréquence d'oscillation du V.C.O. 50 est grande, ce qui implique, par suite, un taux de comptage élevé pour le compteur 31. Plus le taux de comptage est grand, plus le changement des coordonnées où l'on doit amener le repère est rapide. La vitesse maximale est limitée par la capacité de comptage du compteur 40. Des traversées répétées de l'élément de positionnement sur la surface 10 tendent à maintenir une capacité maximale constante du compteur 40, ce qui conduira à déplacer le repère à une vitesse constante maximale. Si, après un ou plusieurs mouvements de va-et-vient de l'élément de po sitionnement sur la surface 10 l'élément est sorti du périmètre de détection, le monostable 43 bloquera, après sa période de recyclage, la porte ET 44 un signal sera alors délivré par l'oscillateur 46 à l'entrée de décomptage du compteur 40 pour le ramener à zéro. Par suite, le convertisseur 48 recevant un comptage qui décroît, appliquera une tension analogique décroissante sur le V. C.O. 50, lequel oscillera alors à une fréquence diminuant d'une façon correspondante, éventuellement jusqu'à cesser d'osciller. Le V. C. O. 50 cessera d'osciller si une certaine tension de seuil est atteinte, tension qui apparaîtra avant que le compteur 40 soit remis à zéro. Il en résulte que le V.C.O. 50 amènera le compteur 31 à zéro avec un taux de comptage réduit, le contenu du compteur à cet instant étant mémorisé; donc, la position du repère correspondant à ce contenu continuera de changer plus lentement et jusqu'à l'arrêt, bien que l'élément de positionnement ait été enlevé. Le monostable 35 remet, après sa période de recyclage, le compteur 40 à zéro, la période de recyclage étant choisie de façon à être plus longue que le temps nécessaire pour la mise à zéro du compteur 40 à l'aide de l'oscillateur 46. Si, après avoir changé la position du repère en déplaçant l'élément de positionnement en travers de la surface 10 cet élément est maintenu immobile, un signal apparaîtra alors sur au moins I'une des entrées de la porte OU 42 qui servira à redéclencher le monostable 43 et maintenir la porte ET 44 bloquée pour éviter un décomptage du compteur 40. Dans ce cas, les générateurs dtimpulsions 25, 26, 27 ne reçoivent plus les trains d'impulsions engendrés par la coupure des faisceaux lumineux et cessent de délivrer des impulsions à la porte OU 34, permettant ainsi de recycler le monostable et de remettre le compteur 40 à zéro. Le mouvement du repère est stoppé brusquement. Vu que le contenu du compteur 40 commande, à n'importe quel moment, la vitesse de déplacement du repère, il s'ensuit que le comptage maximal possible détermine la vitesse maximale dn déplacement. Plus grande sera la vitesse de déplacement de l'élément de positionnement, plus rapprochées seront les impulsions délivrées par les générateurs 25, 26 et 27 et plus grand sera le taux de comptage du compteur 40. Ce dernier atteindra plus vite sa capacité maximale et, par suite, le V.C.O. 50 atteindra plus vite sa fréquence maximale. Par conséquent, la vitesse maximale du repère sur l'écran sera atteinte dans un temps plus court. La vitesse de l'élément de positionnement peut être utilisée pour commander l'accélération du repère jusqu'à sa vitesse maximale. Comme décrit, la sortie de la porte OU 34 est reliée (par la ligne 37) à l'une des entrées d'une porte ET 38. Cette porte ET 38 reçoit également des signaux de chacun des étages du compteur 40, à l'exception du signal le moins significatif. La sortie de la porte ET 38 active, par l'intermédiaire de la porte OU 51, le compteur 31. A cause des sorties inversées du compteur 40, la porte ET 38 sera bloquée lorsque les sorties de l'un quelconque des étages du compteur 40, autre que l'étage le moins significatif, est dans un état différent de zéro. Par conséquent, lors d'un déplacement rapide du repère (en traversant de façon répétée le champ de la surface 10) la porte ET 38 restera bloquée et la commande du compteur 31 sera seulement effectuée par l'intermédiaire du V.C.O. 50. Lorsque l'élément de positionnement est déplacé très lentement, au départ ou après être resté immobile pendant un laps de temps suffisant pour stopper le repère, le compteur 40 est remis à zéro et restera dans cet état, excepté pour une modification du signal le moins significatif. Les signaux sur les sorties du compteur 40 reliées à la porte ET 38 débloqueront cette dernière. Chacun des faisceaux étant coupé individuellement lors du déplacement de l'élément de positionnement, une impulsion activera (par la ligne 37), à travers les portes ET 38 et OU 51, le compteur 31 une fois pour chaque coupure du faisceau. Le V.C.O. 50 sera au-dessous de sa tension de seuil et dans ces conditions ntoscillera pas. Le repère commandé par le contenu du compteur 31 sera déplacé très lentement sur ltécran, facilitant ainsi un positionnement précis. Lorsque le repère a été positionné de façon précise, le contenu du compteur 31 peut entrer dans un calculateur capable de fournir des informations liées à la position du repère sur l'écran. Au-dessous de la surface 10 sur laquelle on déplace l'élément de positionnement, on peut disposer des moyens sensibles à une pression. Lorsque le repère est à sa place, on peut appuyer sur l'élément de positionnement pour commander l'entrée de l'information dans le calculateur. On peut aussi envisager des surfaces de détection ne comportant pas de faisceaux lumineux croisés. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande du déplacement d'un repère sur une surface d'affichage, caractérisé en ce qui comprend : un premier moyen délimitant une surface de détection; un deuxième moyen détectant le mouvement d'un élément de positionnement introduit dans le périmètre de la surface de détection et fournissant un signal correspondant à une position où le repère doit se déplacer; et, un troisième moyen pour modifier le signal lorsque l'élément de positionnement a été retiré du périmètre de la surface de détection et permettre au repère de poursuivre son chemin. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface de détection est une surface X-Y. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que la surface X-Y est délimitée par un ensemble de photo-sources disposé sur chacune des coordonnées, celui-ci étant associé à un ensemble de composants détectant un faisceau lumineux, le tout étant agencé de façon qu'une photo-source soit placée en regard d'un composant. 4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'une partie du deuxième moyen permet de mesurer la distance parcourue par l'élé- ment de positionnement et modifie le signal de façon que le repère se déplace à une vitesse maximale déterminée par la distance. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la partie du deuxième moyen permet de mesurer la vitesse de déplacement de l'élément de positionnement et modifie le signal de façon que le repère se déplace avec une accélération initiale déterminée par la vitesse. 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour maintenir le signal à un niveau constant lorsque l'élément de détection est immobilisé dans le périmètre de la surface de détection, ce signal immobilisant alors le repère. 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour stopper la modification du signal un temps déterminé après que l'élément de détection ait été retiré de la surface de détection. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que les moyens pour arrêter la modification du signal comprennent des éléments pour retarder cette modification afin de ralentir le mouvement du repère et l'arrêter.