Brevet FR2626768A1 — publié le 19890811

DISPOSITIF OPTO-ACOUSTIQUE DESTINE AUX NON-VOYANTS La présente invention concerne un dispositif permettant aux non-voyants d'être inç formés par des signaux sonores de l'environnement lumineux dans lequel ils évoluent Bien qu'il n'existe pas actuellement sur le marche français de dispositif permettant aux non voyants dartre informés de certains para mètres lumineux grSce a une transformation de ceux-ci en signaux sonores, quelques inventeurs ont essaye de résoudre ce problème, on peut citer pour mémoire le brevet U.S n" 1,8204357 déposé en 193=1 faisant appel a la technologie de l'epoque, ou plus près de nous un brevet allemand n 2.932.904 utilisant un montage assez sophistiqué qui a peut etre l'inconvénient d1e tre très couteaux et dont la technique d'émission et de réception infra-rouge limite, du foit de l'énergie rayonneey l'autonomie des batteries utilisées. Le but de la présente invention est de proposer aux non voyants une paire de lunettes d'aspect normal dans lesquelles il a été incorporé grâce à la technologie actuelle des circuits électro niques d'un coût modéré mais performants, capables de donner des informations acoustiques dans un code facile à apprendre par l'utilisateur t les dites informations traduisant l'état d'éclairement du champ de vision qui serait perçu par toute personne à la vue normale La complexité des problèmes a résoudre pour essayer d'améliorer la perception visuelle des non voyants est telle qui faut tout d' abord aborder les solutions avec une certaine modestie prudente, afin de connaître les réactions des utilisateurs à la traduction de l'intensité lumineuse en signaux sonores permettant de repérer l'espace et de se situer par rapport à ces repères, ce qui est aussi, treks important pour nous tous. Dans cet esprit il est avantageux d'opter pour un systeme stéréophonique ; car on obtient ainsi un positionnement précis des sons sur. une ligne donc sur une dimension que l'appareil auditif très exerce de nombreux non-voyants saura utiliser efficace ment l'utilisation d'un dispositif stéréophonique peut s'extrapoler à une surface (donc en deux dimensions) qui pue se comparer aux systèmes quadriphoniques , mais le positionnement spatial des points sonores serait appliqué sur un plan vertical situé comme un écran face A un observateur 1 Le plan sonore étant reproduit grâce à quatre transducteurs sonores (écouteurs ou hauts parleurs) disposés aux quatre angles du plan de circonscription. de 1' auditeur. Les moyens permettant d'obtenir une reproduction quadriphonique peuvent entre simplement analogiques ou les canaux stéréoscopiques peuvent être dédoublés par un multiplexage numérique. Afin d'obtenir une autonomie maximale des piles ou des batteries, il est avantageux d'utiliser des circuits électroniques de technologies H S C os associés à des transducteurs . sonores de type piézoélectriques L'action de la luminance sur le signal sonore agira de préférence sur le niveau analogique du son, afin de conserver disponible le paramètre fréquence qui servira à l'appréciation des couleurs, le troisieme paramètre du rapport cyclique des signaux pouvant servir à la localisation en-prov fondeur, c'est å dire l'appréciation de la distance entre l'observateur et le point observé. La modification du rapport cyclique du signal étant obtenue par technique -digitale à l'aide de compteurs programmables. L'information luminance est ob tenue à l'aide d'une cellule photorésistante dont la variation de conductivité engendre soit une variation de l'amplitude du signal de sortie basse fréquence soit une variation de fréquence du dit signal, et done du son. Le montage de base est donc constitué d'un oscillateur du type résistance-capa- cité à fréquence fixe pouvant etre piloté par quartz ou céramique piézoélectrique Cet oscillateur fournit un signal de type digital obtenu à partir d'opérateurs logiques Une cellule photorésistante controle le niveau analogique du signal d'attaque du transducteur sonore Une variante simplifiée utilise le mme type d'oscillateur sans pilotage permettant l'ac tion de la cellule photorésistante au niveau de la fre- quence d'accord du circuit, flans une variante sophistiquée destinée à ajouter à l'information de luminance des in formations de chrominance traduisant les couleurs du spectre visible par des notes musìeales, il est employ trois cellules photoélectriques munies de trois filtres dichroïques, connectées à une matrice permettant, entre autre d'extraire le signal de luminance ou plus simplement une quatrième cellule sans filtre ayant le meme rôle {qui est d'agir sur le niveau moyen du son) en amont du tranaducteur A A partir de l'oscillateur à quartzt défini précedemment, un ou plusieurs compteurs programmables vont diviser la fréquence initiale de la note la plus haute afin d'obtenir la correspondance couleur fréquence souhaitée Le principe de l'obtention des cou- leurs autres que les trois couleurs primaires w rou ge,- verte et bleue est celui de la méthode dite soustractive effnectuee par une matrice. t l'expérîence a permis de constater qu'il était nécessaire d'ajuster le niveau du signal sonore en fonction du bruit ambiant pour que le non voyant souvant soucieux de discrétion puisse per cevoir le signal sans que les autres personnes présentes ne soient informées de son handicap dans un lieu public peu bruyant. Pour cette raison un petit microphone agira sur le gain de l'amplificateur précédent le transducteur sonore. La nécessite de régler l'équilibrage des deux canaux stéréophoniques en fonction de la sensibilité auditive de chacun conditionne la présen ce de potentiomètres ou de commutateurs munis de molettes crantées permettant à l'aveugle un repérage manuel. en fait une des caractéristi-ques -es- sentielle de l'invention est donc la création d'un dispositif opto-acoustique destiné aux non voyants du type comportant un oscillateur basses fréquences cami mandé par une-cellule photo--électrique se caractéri sant par un oscillateur constitué de circuits H S C MOS a opérateurs logiques , lequel est associe à des cellules photo résistantes et a des transducteurs sonores piézoélectriques, ce qui permet par une miniaturisation d'équiper des branches de lunettes et ainsi d'assurer aux non voyants le repérage des zones lumineuses de son environnement par la conversion d' un système stéréoscopique en un systeme stéréophoni que. Afin d'expliciter l'invention et de faire apparaitre d'autres caractéristiques techniques nouvelles, il est donné à titre d'exemples non limitatifs plusieurs modes de réalisation de 1' invention illustrés par les dessins ci-annéxés FIGURE 1 : Schéma fonctionnel de circuits électroni- ques cmposant un système permettant la reconnaissance du degré de luminance, et de la couleur des zones d'observation FIGURE 2 : Schéma fonctionnel d'un système simple indiquant la luminance par variation du niveau analogique du son FIGURE 3 : Variante d'un système simple douant une modification de fréquence sonore en fonc tion d'une variation de Luminance. FIGURE 4 : Localisation d'une source lumineuse à l'aide d'un dispositif quadriphonique si- tue sur. un plan vertical autour de l1au- diteur. FIGURE 5 : Schéma d'une variante pararapport au monta ge de la figure 1. La figure 1 est le schéma fonction- nel des circuits électroniques composant un système permettant la reconnaissance du degré de luminance et la couleur des zones d'observation, c'est à dire les portions d'image. captees par trois cellules (1) (2) (3) dont l'angle d'ouverture optique est limité afin d'obtenir une relative précision dire; tionnelle. Les dites cellules (i) (2) et (3) sont situées derrière trois filtres dichroiques (4) (5) (6) permettant la sélection des trois couleurs fondamentales rouge, verte et bleue. Les trois signauxt ainsi obtenus vont entrer dans un circuit appelé "matrice't afin d'en obtenir la sommation pour créer, d'une part, un signal de luminance en (A), et d'autre part ; en (B) un signal de chrominance Le signal de luminance (A) va commander le gain de l'amplificateur de sortie (8) attaquant le transducteur sonore (9). le potentiomètre (10) servant à ajuster le niveau moyen du gain de l'amplificateur (e) en fonction du but ambiant Par ailleurs le signal de chrominance (B) issu de la matrice (7) va -servir à commander le facteur de division dun compteur programmable (11) dont le raie est de diviser la fréquence du signal en trant au point (C3 en provenance de l'oscillateur à opérateurs logiques (12). Sachant que les tons entiers qui composent un octave ont des rapports fractionnaires pré cis et définis en fréquence r on part de- la note la plus haute générée par l'oscillateur (12) et on commute la sortie du compteur (il) dans le rapport fractionnaire déterminé par le signal (B) issu de la matrice (7). La figure 2 -représente le schéma fonctionnel d'un système simple indiquant la luminance par variation du niveau analogique du son; dans ce montage on trouve la cellule photorésistante (13) agissant sur le gain d'un amplificateur (14) en fonction du niveau d'éclairement de la surface couverte par la cellule (13), l'entrée de l'amplificateur reçoit un signal basse fréquence issu d'un oscillateur (15) à opérateurs lopiques. Par ailleurs un potentiomètre (16) permet le réglage du vau moyen du gain de l'amplifi capteur (14) en fonction du bruit ambiant dans lequel: le non voyant evolue. A la sortie de l'amplificateur (14) est connecté un transducteur sonore (17) piézoélec trique La figure 3 est une variante d'un sys-- tème simple donnant une modification de fréquence sonore en fonction d'une variation de luminance compose essentiellement d'une cellule photorésistante montée dans le circuit d'accord d'un oscillateur operateurs logiques (19) attaquant un amplificateur (20) dont la sortie est connectée un transducteur so- nore piezoélectrique (21). Un potentiomètre (22) permet le réglage du niveau du son en fonction du bruit ambiant. La figure 4 symbolise la localisation d'une source lumineuse à l'aide d'un dispositif quadriphonique situé sur un plan vertical autour de l'auditeur (23), le dit plan entant défini par le positionnement dans ses quatre angles de quatre sources sonores (24)(25)(26)(27), llauditeur (23) étant au centre du plan (28). La source lumineuse ou zone de luminance (29) se déplaçant sur un plan (30) situé face à l'auditeur (23). sera localisée grâce à quatre cellules {31) 2)(33} et (34) qui agiront selon l'invention sur le niveau du son des quatre transducteurs (24) (25) (26) et (27) permettant ainsi la création d'une "image" sonore en deux di mensions La figure 5 représente le schéma fonctionnel d'une variante par rapport au montage de la figure 1, permettant d'obtenir les informations de luminance et de chrominance des zones observeesi D' une part on utilise comme dans la figure 1 un oscillateur (12) suivi d'un compteur programmable (11) pilotant l'ensemble basses fréquences (8)(9) et (10). D'autre part l'analyse des zones observées est faite simplement par l'intermédi- aire de deux cellules photorésistantes (36J et (37) ayant-une sensibilité spectrale différente, la cel lule (37) étant la plus proche de l'oeil humain, elle génère un signal de luminance y dirigé d'une part dans l'amplificateur (8), et d'autre part dans un comparateur (38) où il sera comparé au signal issu de la cellule (36), la dite comparaison permettant de situer à partir du point de recouvre- ment = des courbes de réponse la correspondance entre lé rendement relatif des cellules et la coureur reçue. R V E N D I C A T I O N S 1.-Dispositif opto-acoustique destiné aux non-voyants du type comportant un oscillateur basses fréquences commandé par une cellule photoélectrique, caractérisé en ce que le dit oscil- lateur est constitué de circuits HS CMOS à opera- teurs logiques associés à des cellules photorésistantes et à des transducteurs sonores piezoélectriques ce qui permet par une miniaturisation maximale d'équiper les branches de lunettes et d'assurer au non-voyant le repérage des zones lumineuses de son environnement par la conversion d'un système stéréoscopique en système stéréophonique. Z*- Dispositif- opto-accustique destiné aux non-voyants selon la revendication 1 caractérisé en ce que le repérage des zones lumineuses est obtenu par un dis- positif quadriphonique situé sur un plan vertical autour de l'auditeur (23), le dit plan étant défini par le positionnement dans ses quatre angles de qua tre transducteurs sonores (24) (25) (26) (27), l'audi teur (Z3) étant au centre du plan (28). 3.- Dispositif opta-acoustique destiné aux non-voyants selon la revendication 2, caractérisé en ce que la zone de luminance (29) se déplaçant sur un plan (3O) situé face a l'auditeur (23) , est localisée par les quatre cellules (31)(32)(33)(34) qui agissent sur le niveau du son des quatre transducteurs (24) (25)(26)(27) permettant ainsi la création d'une "image' sonore à deux dimensions. 4.- Dispositif opto-acoustique destiné aux non-voyants selon la revendication 2, caractérisé en ce que la reproductton quadriphonique est obtenue par multi- pléxage des canaux stéréophoniques 5.-Dispositif opto-acoustique destiné aux non-voyants selon la revendication 1, caractérisé en ce que le degré de la luminance des zones observées est obtenu par une variation du niveau analogique du son grâce à une cellule photorésistante (13) dont la variation de conductivité engendre une variation de l'amplitude du signal de sortie basse fréquence > ia dite cellule agissant sur le gain d'un amplificateur (14) qui aliw mente le transducteur sonore (17). 6 - Dispositif opto-acoustique destiné aux non-voyants selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscil- lateur ^st du type résistance-capacité à fréquence fixe pouvant être piloté par quartz ou céramique piézoélec trique 7. Dispositif opto-acoustîque destiné aux -non-voyants selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'oscillateur est du type résistance-capacité à opérateurs logiques Na fréquence variable déterminée par la pré sence de la cellule (18) dans le circuit d'accord de l'oscillateur (19). a.- Dispositif opto-acoustique destiné aux non-voyants selon la revendication 1, caractérisé en ce que le repérage des zones lumineuses comporte des informations complémentaires de chrominance traduisant les couleurs du spectre visible par des notes musicales obtenues par trois cellules photoeleetriques (i) (2) (3) dont l'angle d'ouverture optique est limité pour obtenir une relative précision directionnelle , les dites cellulles étant situées derriere trois filtres (4) (s) (6)dichroïques et connectées à une matrice (7) 9. - Dispositif opto-acoustique destiné aux non-voyants selon la revendication B, caractérisé en ce que la ma tri ce (7) recevant les trois signaux de chrominance = correspondant aux trois couleurs fondamentales rouge, vert et bleue les transforme et une part en un si gnsl de chrominance (B) et d'autre part en un signal - de luminance en (A). 10.- Dispositif opto-acoustique destiné aux non-voyants selon la revendication 8, caractéréisé en ce que la matrice (7) générant le signal de chrominance en (B) commande le facteur de division de compteurs program mables ( agissant sur la fréquence du signal issu de lloscillateur (12)=ce qui permet d'obtenir la corres- - pondance couleur-fréquence souhaitée. 11.- Dispositif opto-acoustique destiné aux non-voyants selon la revendication 1, caractérisé en ce Rue chaque canal stéréophonique est équipé d'un microphone agis- sant sur le gain de l'amplificateur précédent le transducteur sonore ce qui permet d'ajuster le niveau sonore en fonction du bruît ambiant. 12.- Dispositif opto-acoustique destiné aux non-voyants selon la revendication 11, caractérisé en ce que les utilisateurs peuvent agir sur un potentiomètre (16) ou un eommutateur par l'intermédiaire de molettes crantées afin d'équilibrer les deux canaux stéréophoniques en fonction de l'acuité auditive de chaque oreille. 13.- Dispositif opto-acoustique destiné aux non-voyants selon la revendication 1 > caractérisé en ce que le repue rage des zones lumineuses comporte des informatlons complémentaires de distance traduites par une modifica- tion du rapport cyclique du signal sonore , obtenu par technique digitale à l'aide de compteurs programmables.