Brevet FR2548411A1 — publié le 19850104

La présente invention se rapporte aux terminaux de visualisation destinés à être utilisés dans les systèmes dits "interactifs" dans lesquels il est souhaitable que le sujet visualisé puisse être modifié par l'opérateur, d'une manière contrôlable par lui. Dans nombre de tels systèmes, des protocoles d' exploitation exigent l'identification ou la modification d'une partie d'un texte ou d'une image affichée sur un terminal de visualisation La commande par curseur est mal commode, et l'on a tenté de l'éliminer en recourant à des dessus d'écran sensibles au toucher, des matrices de diodes électroluminescentes, et des crayons lumineux pour identifier des sujets affichés ou pour entrer des données sous une forme visuelle Ces solutions ont pour défauts une faible résolution et un coût élevé. La présente invention a pour but de parvenir à un système 15 dans lequel les défauts sus-mentionnés sont réduits au minimum. L'invention propose un procédé d'identification d'un point sur l'écran d'un terminal de visualisation, selon lequel on applique la pointe d'une sonde sur l'écran, à l'endroit à identifier, on provoque l'émission, par la pointe de la sonde, d'un signal d'on20 de ultrasonore dont la fréquence est modifiée d'une manière préétablie, ce signal ultrasonore se propageant sur la surface de l'écran, on détecte des signaux d'ondes ultrasonores en différents points de l'écran o des détecteurs sont disposés, on analyse les signaux ainsi détectés pour identifier le point à localiser, et on 25 signale l'identité de ce point à l'équipement associé. Pour appliquer un tel procédé, on utilise un cadre à détecteur d'ultrasons rapporté sur l'écran, ce cadre pouvant être ajouté à un terminal de visualisation préexistant, et l'on obtient ainsi un moyen à haute résolution capable de remplacer 30 des dispositifs tels que les écrans sensibles au toucher. Les différents objets et caractéristiques de l'invention seront maintenant détaillés dans la description qui va suivre, faite à titre d'exemple non limitatif, en se reportant aux figures années qui représentent: la figure 1, un croquis très schématisé d'un système uti- Disant l'invention. la figure 2, un schéma par blocs représentant une partie des circuits de traitement de signaux utilisés dans un système de mise en oeuvre de l'invention. la figure 3, un graphique montrant comment la fréquence de l'onde ultrasonore transmise varie linéairement avec le temps, dans un système de mise en oeuvre de l'invention, et les figures 4 et 5, des graphiques illustrant les techniques de détection utilisées, la figure 4 correspondant au cas d'une 10 sonde couplée au terminal de visualisation, tandis que la figure 5 correspond à une sonde non couplée à ce terminal. Dans le système décrit ci-après, une sonde 1 tenue à la main, comportant un transducteur générateur d'ultrasons 2 situé à sa pointe, est utilisée pour "marquer" l'écran du terminal de visuali15 sation qui comporte un dispositif à cadre détecteur 3 Ce cadre est un cadre de référence virtuel avec, dans ses coins, des détecteurs tels que 4 Des ondes ultrasonores peuvent se propager dans ce cadre Comme représenté, quatre tels détecteurs sont prévus mais, dans certains cas, on peutn'utiliser que deux détecteurs En outre, les 20 détecteurs peuvent être montés ailleurs sur le cadre. La sonde comporte les circuits nécessaires pour commander l'élément transducteur situé à sa pointe et provoquer l'excursion de la fréquence engendrée dans une plage de fréquence préétablie Ainsi, avec une fréquence de base de 100 k Hz, la fréquence varie linéaire25 ment sur 10 k Hz La sonde comporte aussi un micro-interrupteur qui est actionné lorsque cette pointe est pressée contre l'écran, afin de valider les circuits qui pilotent l'élément transducteur. Ainsi, pour "marquer" l'écran, on touche, avec la pointe de la sonde, l'endroit désiré sur l'écran, ce qui ma Deuvre le micro30 interrupteur dans la sonde Cela provoque la vibration de l'élément transducteur comme décrit plus haut Les signaux ultrasonores ainsi appliqués à l'écran se propagent vers les coins o se trouvent les détecteurs Du fait des variations de fréquence connues, les circuits auxquels les détecteurs sont reliés mesurent les temps de pro35 pagation, de sorte que le point touché par la sonde est "localisé". Pour mesurer les temps de propagation des ondes ultrasonores décelées, on utilise une technique de traitement de signaux qui tire parti de l'excursion linéaire de fréquence de l'onde ultrasonore émise. La différence avec la fréquence ultrasonore décelée par chaque détecteur est obtenue par une opération "hétérodyne" dans un détecteur DET, figure 2 La tension analogique correspondante qui, du fait de l'excursion de fréquenoe sus-mentionnée, est prop Drtionnelle à la distance à mesurer, est obtenue par détection de fré10 quence, linéaire Ainsi, le signal de sortie du détecteur DET passe par un filtre passe-bras LPF, un limiteur LIM, un circuit de différenciation DC, un redresseur RECT et un intégrateur INT, polar donner un signal de sortie VR. Le signal de sortie analogique VR ainsi obtenu par les dé15 tecteurs peut ensuite être traité sous forme analogique pour calculer les coordonnées X et Y de la sonde Toutefois, à ce stade, il est préférable de convertir les signaux en signaux numériques et de recourir à un traitement numérique pour effectuer les calculs requis. Bien entendu, une telle utilisation de techniques numériques est alors particulièrement bien appropriée si le terminal de visualisation est associé à un équipement numérique. La fréquence du signal d'onde ultrasonore appliquée à l'écran par la sonde varie linéairement avec le temps, comme représenté par le graphe en trait plein sur la figure 3 Le temps de pro25 pagation, donc la distance que l'onde a franchie depuis la pointe de sonde jusqu'à un détecteur peut être mesurée en notant la différence entre les fréquences de l'onde transmise et de l'onde reçue, comme indiqué par le graphe en tireté Les circuits utilisés pour cela sont comme décrit plus haut en considérant la figure 2, et four30 nissent un signal variant linéairement, dont l'amplitude est proportionnelle à la distance de propagation. Pour identifier l'emplacement de la sonde transmettrice d'ultrasons par rapport aux détecteurs récepteurs, le traitement de données est simple, la nature des calculs dépendant de ce que la 35 sonde est ou n'est pas reliée au terminal de visualisation par un c.b 1 e conducteur. Dans le premier agencement, il ne faut que deux détecteurs. Ils peuvent alors être situés l'un dans le coin inférieur gauche, l'autre dans le coin inférieur droit Les distances de la sonde à ces détecteurs sont mesurés directement en utilisant comme référence la fréquence transmise Les coordonnées de la sonde rapportées à l'écran de visualisation, peuvent être obtenues à partir de considérations géométriques, voir figure 4 Sur la figure 4, W est la largeur d'écran, h la hauteur d'écran, et R 1, R 2 sont les distances de 10 la sonde aux détecteurs On peut voir que les distances R 1 et R 2, plus les angles a et B, définissant les coordonnées. Dans le deuxième agencement, celui dans lequel la sonde n'est pas couplée au terminal, la sonde émettrice ne peut pas être utilisée comme référence de fréquence, et il faut quatre détec15 teurs, un à chaque coin de l'écran On mesure des fréquences de différence entre les diverses paires de fréquences revues, et les considérations géométriques applicables sont, comme on peut le voir en considérant la figure 5, telles qu'à tout emplacement de la sonde rapporté à l'écran correspond aussi un point d'intersection entre 20 deux hyperboles dont les grands axes sont situés sur le côté supérieur et le côté inférieur de l'écran, et dont les foyers coïncident avec les détetecteurs. Les signaux linéairement variables représentant les coordonnées de la sonde peuvent être numérisés, avec n'importe quel de25 gré de précision désiré, avant d'êtremémorisés dans une table de configuration numérique présentant des rapports géométriques identiques à ceux de l'écran du terminal de visualisation Cette table de configuration est explorée par le balayage d'image du terminal de visualisation, de sorte que les chiffres binaires mémorisés dans ladite table sont utilisés pour illuminer les points correspondants de l'écran Ainsi, on peut dessiner ou effacer des images sur l'écran en déplaçant la sonde comme on le ferait avec un crayon. Ilest bien évident que les descriptions qui précèdent ont été faites à titre d'exemple non limitatif et que de nombreuses variantes peuvent être envisagées sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Procédé d'identification d'un point sur l'écran d'un terminal de visualisation, caractérisé par le fait que l'on applique la pointe d'une sonde sur l'écran, à l'endroit à identifier, on provoque l'émission, par la pointe de la sonde, d'un signal d'onde ultrasonore dont la fréquence est modifiée d'une manière préétablie, ce signal ultrasonore se propageant sur la surface de l'écran, on détecte des signaux d'ondes ultrasonores en différents points de l'écran o des détecteurs sont disposés, on analyse les 10 signaux ainsi détectés pour identifier le point à localiser, et on signale l'identité de ce point à l'équipement associé. 2 Procédé de modification d'une image affichée sur l'écran d'un terminal de visualisation, caractérisé par le fait qu'au point o l'on désire modifier l'image, on applique sur l'écran la pointe 15 d'une sonde à la main, on provoque l'émission, par la pointe de la sonde, d'un signal d'onde ultrasonore dont on modifie la fréquence d'une manière préétablie, ce signal se propageant sur la surface de l'écran, on détecte des signaux d'ondes ultrasonores en différents points de l'écran o des détecteurs sont disposés, on ana20 lyse les signaux ainsi détectés pour identifier le point o l'image doit être modifiée, on établit le faisceau du terminal de visualisation sur le point o la modification doit être faite, et l'on commande ce faisceau d'une manière correspondante à la modification désirée. 3 Procédé selon la revendicationl ou 2, caractérisé par le fait que l'écran du terminal de visualisation est pourvu d'un cadre de référence virtuel dans lequel les ondes ultrasonores se propagent facilement, et par le fait que la pointe de la sonde est aménagée pour rencontrer l'écran du terminal de visualisa30 tion. 4 Dispositif de mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3.