Brevet FR2797539A1 — publié le 20010216

SYSTEME DE COMMUNICATION PAR VOIE OPTIQUE VERS DES TERMINAUX PASSIFS ET EMETTEUR POUR UN TEL SYSTEME L'invention concerne les systèmes de communication permettant de fournir, à des usagers munis de terminaux et placés en vue directe d'une station émettrice, des commentaires et/ou informations en liaison avec l'environnement local. L'invention est applicable dans des situations très diverses. Elle trouve une application particulièrement importante, mais non exclusive, dans la diffusion de commentaires au fur et à mesure de la visite de pièces ou de lieux successifs par des auditeurs en nombre quelconque, munis chacun d'un récepteur portatif miniature. A l'heure actuelle, il existe des systèmes exigeant que chaque auditeur soit muni d'un récepteur radio ou d'un lecteur d'enregistrement qui lui est remis à l'entrée et qu'il doit restituer à la sortie du site visité. Ces récepteurs sont coûteux et complexes. Par ailleurs, on a déjà utilisé la diffusion de données par voie infrarouge dans des systèmes complexes. L'invention vise notamment à fournir un système et un procédé de communication de coût faible, d'utilisation aisée et de grande flexibilité d'emploi. L'invention propose dans ce but un système de communication vers des terminaux passifs d'usager, comprenant - un émetteur fixe muni de moyens de diffusion sonore par voie infrarouge vers un espace destiné à être occupé par des auditeurs et - des terminaux miniatures à utilisation unique et à durée de vie limitée, portant un capteur infrarouge adapté à l'émetteur, placé de façon à être exposé au rayonnement infrarouge lorsque le terminal est porté. Chaque terminal sera généralement composé d'un boîtier en forme de carte, destiné à être accroché à un vêtement ou placé dans une poche de façon que le capteur en déborde, et d'une oreillette reliée au boîtier par un cordon. Le capteur est muni d'une optique d'entrée à grand champ en azimut (au moins 90 ) de façon à recevoir le rayonnement infrarouge direct ou diffusé par des obstacles quelle que soit la direction vers laquelle se tourne le porteur. L'émetteur aura un champ de diffusion élevé et une puissance adaptée à l'étendue de la zone qu'il doit couvrir. Pour cela, il comportera généralement plusieurs modules affectés à des secteurs angulaires adjacents en azimut et diffusant tous le même signal à la même longueur d'onde. Chaque module comportera plusieurs diodes électroluminescentes montées en série ou en parallèle et au moins une lentille de sortie. Cette lentille sera généralement de Fresnel ou de Weisman. Tous les modules reçoivent le même signal modulé d'entrée. L'invention permet de constituer aisément un système fournissant simultanément des commentaires en plusieurs langues. II suffit en effet de prévoir un émetteur ayant plusieurs jeux de modules, par exemple superposés, émettant à des longueurs d'onde différentes et des terminaux munis d'un filtre de couleur d'entrée permettant de sélectionner l'une des longueurs d'onde correspondant à un canal. Dans la pratique, la diffusion s'effectuera en général à une longueur d'onde comprise entre 850 et 1800 nm. Si plusieurs canaux sont prévus, on utilisera par exemple une bande de 80 nm de large pour chacun, avec une bande de garde d'au moins 20 nm entre eux. La modulation adaptée sera avantageusement d'un type non standardisé réduisant les risques de brouillage, par exemple en largeur d'impulsions, dite PWM ; toutefois d'autres types de modulation sont utilisables, notamment delta, à pause d'impulsions (PPM), etc... Par ailleurs l'émission peut être embrouillée. L'utilisation d'une démodulation synchrone et d'un filtrage de couleur donne une immunité élevée à la lumière ambiante. Les terminaux peuvent comporter de plus des moyens de restitution d'un message enregistré, alors que le terminal est déjà hors service en ce qui concerne la réception d'informations diffusées et/ou des moyens de réception d'information par voie radioélectrique provenant d'une station du genre décrit dans la demande de brevet n 99 07743. Les caractéristiques ci-dessus ainsi que d'autres apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la figure 1 est un schéma d'ensemble d'un système, un seul diffuseur étant représenté ; - la figure 2 est un synoptique d'un émetteur utilisable dans le système de la figure 1 ; - la figure 3 est le synoptique d'un émetteur utilisable dans le système de la figure 1 ; - la figure 4 est un schéma éclaté montrant une constitution possible de terminal récepteur. Le système montré en figure 1 peut être regardé comme comportant un émetteur, constitué d'un poste central 10 et d'un ou plusieurs diffuseurs 12, et des terminaux portables de réception 14. La description qui suit correspond au cas où il y a diffusion simultanée d'informations en plusieurs langues à partir du même diffuseur. Chaque diffuseur 12 est prévu pour diffuser un rayonnement infrarouge portant l'information à communiquer dans un angle solide qui dépend du volume desservi par le diffuseur. Dans le cas schématisé sur la figure 1, le diffuseur dessert un angle d'environ 120 en azimut. II se présente sous forme d'une colonne ayant des couches superposées affectées chacune à une longueur d'onde ou d'émission 11,... Xn. Chaque couche est constituée de plusieurs modules ayant des lobes d'émission 13 qui se recouvrent partiellement. Dans le cas illustré chaque module comporte une source de lumière placée au fond d'un compartiment délimité par des parois verticales 16 et des parois horizontales 18, avantageusement réfléchissantes pour mieux utiliser la puissance lumineuse fournie par les sources. La source de chaque module peut être constituée par un jeu de plusieurs diodes électroluminescentes 20 (LED) ou de plusieurs diodes laser placées en série ou en parallèle. Les LED des différentes couches sont choisies pour émettre respectivement aux longueurs d'onde Xn. La bande d'émission des diodes laser est suffisamment étroite pour qu'il ne soit généralement pas nécessaire de placer un filtre de couleur devant elle. En cas d'utilisation de sources moins sélectives telles que des LED, un filtre de couleur est interposé entre la source et l'ambiance. La mise en service du diffuseur peut être commandée par un interrupteur local, par exemple lorsque les visites s'effectuent sous la conduite d'un guide. Lorsqu'au contraire la visite est libre, le début de la diffusion, alors qu'aucune diffusion n'est déjà en cours, peut être provoquée par un détecteur de présence, auquel est affectée une couche 22. Ce détecteur peut être d'un type couramment utilisé à l'heure actuelle pour donner l'alerte en cas d'intrusion. Le poste central 10 représenté est constitué par un pupitre de régie et des auxiliaires tels qu'un magnétophone 24 à plusieurs pistes ou un jeu de magnétophones, un lecteur 26 de disque magnéto-optique ou DVD, etc... et un microphone 28 permettant de faire des annonces. Le pupitre est relié aux différents diffuseurs par des câbles de transmission 30. Si chaque diffuseur a une alimentation propre, un générateur audio propre et des moyens de commutation commandés par le détecteur de présence, la liaison peut être unidirectionnelle. Dans le cas d'un contrôle à partir du pupitre, la liaison est bidirectionnelle, de façon à transmettre les signaux de présence au pupitre. L'émetteur peut avoir la constitution de principe donné par le synoptique de la figure 2, dans le cas où chaque diffuseur comporte une alimentation propre et reçoit le signal audio du poste central. Le poste central comporte, pour chaque diffuseur 12, un mélangeur basse fréquence 32 muni de moyens réglables d'équilibrage entre les voies. Ce mélangeur comporte autant de voies qu'il y a de langues dans lesquelles la diffusion doit se faire simultanément. A chaque voie du mélangeur est associée une chaîne de modulation et d'amplification ayant, en série, un interrupteur 34 et un modulateur 36, généralement à modulation de largeur d'impulsion. Le modulateur 36 reçoit un signal haute fréquence fourni par un oscillateur 38 à fréquence réglable, par exemple à l'aide d'un générateur de tension 40. Si on utilise une modulation en largeur d'impulsions (PWM), il est avantageux d'adopter un oscillateur fournissant un signal de sortie triangulaire symétrique. II est possible d'utiliser un même oscillateur haute fréquence dans la mesure où la séparation entre les voies est assurée suffisamment à la réception par une sélectivité de couleurs. Toutefois, pour réduire encore les brouillages, il est préférable d'utiliser un oscillateur 38 par voie, les différents oscillateurs étant à des fréquences différentes. II est souhaitable d'utiliser une modulation à front raide et largeur d'impulsion courte, afin de pouvoir fournir une puissance crête élevée à la source. Pratiquement, on adoptera une fréquence de répétition des impulsions comprises entre 30 et 300 kHz. Le signal modulé fourni par le modulateur 36 est appliqué à un amplificateur de puissance 42 qui alimente les sources de tous les modules d'une même couche horizontale. On peut notamment utiliser quatre diodes électroluminescentes 22 par module, ce qui conduit à placer vingt quatre diodes en série dans le cas d'un diffuseur du genre montré en figure 1. Sur le faisceau de sortie de chaque jeu de diodes électroluminescentes sont placés un filtre de couleur 44 et une lentille de Fresnel 46 destinés à former le lobe de sortie. Un réflecteur peut être placé derrière les diodes. La puissance nécessaire au fonctionnement est fournie par une source de puissance 48. Cette source alimente les composants et un générateur 56 de courant régulé pendant les périodes d'excitation des LED. Elle est commandée par le détecteur de présence 50 qui, de plus, envoie au poste central un signal d'initialisation sur un conducteur 54. Ce signal est exploité par un organe de gestion 57 présentant des sorties de commande des auxiliaires. Des interrupteurs manuels 52 placés sur chaque voie permettent de sélectionner les voies actives. La partie optoélectronique des terminaux peut avoir la constitution de principe montrée en figure 3. Le capteur 60 est constitué par une photodiode ou un phototransistor qui reçoit la lumière infrarouge diffusée, à travers une lentille de Fresnel 62 à grand champ et un filtre de couleur 64 destiné à sélectionner la bande de fréquence que doit traiter le terminal. Le signal de sortie du capteur 60 est appliqué à un amplificateur 62. Le signal amplifié est traité par un filtre passe-bande 64. Lorsque le système est prévu pour que les différents canaux correspondent à des fréquences porteuses différentes, ce qui sera le cas en général, le filtre 64 est avantageusement accordable. Ainsi, il est possible d'utiliser une même électronique sur tous les terminaux. Le signal filtré est transmis à un comparateur discriminateur 66 permettant de séparer les impulsions infrarouge utiles des flux lumineux parasites, par exemple en effectuant une détection synchrone. L'amplificateur 62 fournit une composante de tension continue qui est utilisable comme tension de référence dans le comparateur 66. A la sortie du comparateur, le signal est constitué par des impulsions. Dans le cas d'une modulation en largeur d'impulsion, ces impulsions sont appliquées à un diviseur par deux 68 qui décode le signal. Après chaque impulsion il y a aussi changement de niveau de sortie et on obtient un signal à modulation de durée d'impulsion reproduisant le signal d'origine. Le signal est ensuite appliqué à un filtre passe bas 70, qui sera généralement un filtre actif, permettant de récupérer un signal à basse fréquence d'attaque d'un amplificateur 72 (amplificateur de classe B en général). Le diviseur par deux 68 comporte avantageusement un réseau de retard qui évite une synchronisation erronée du diviseur provoquée par des parasites dans le signal reçu. Ce réseau de retard maintient le niveau précédent sur l'entrée de données pendant une durée brève, de l'ordre de la micro seconde, permettant d'écarter l'influence de l'état de l'entrée d'horloge. Les composants qui viennent d'être décrits sont alimentés par une pile 74 mise en service par appui sur un bouton poussoir 76. Un programmateur 78 met hors service la pile au bout d'un délai déterminé après la première mise en route, par exemple au bout de vingt quatre heures. Avantageusement, le terminal est prévu pour se mettre en état de veille lors de la fermeture de l'interrupteur, avec une consommation minimale de courant. Le terminal porte alors un capteur supplémentaire 96 alimenté dès mise en veille. En l'absence de détection infrarouge, ce capteur maintient ou commute à l'arrêt tous les circuits du terminal 14 de façon à avoir une consommation minimale en dehors des périodes de présence dans un milieu où existe la diffusion de rayonnement infrarouge dans la bande de détection. Dès retour dans une zone où est diffusé un rayonnement, le circuit 78 quitte son état de veille et alimente à nouveau tous les circuits du terminal 14. La programmation de délai, initialisée lors de la première mise en route, n'est pas influencée par la mise en veille. L'électronique représentée sur la figure 3 permet de fournir un message enregistré, après mise hors service de la pile 74. Pour cela il comporte une seconde pile 80 qui permet d'alimenter un générateur de message 84, par fermeture d'un second interrupteur 82. Un second programmateur 86 peut alors être prévu pour limiter la durée pendant laquelle il sera possible d'écouter le message enregistré. La constitution de chaque terminal peut être celle schématisée en figure 4. Le terminal représenté est constitué par une carte ayant un fond 88 et un couvercle 90, dont les faces externes peuvent porter une publicité, collées sur un cadre 92 contenant les composants actifs et dont la tranche porte les boutons poussoirs des interrupteurs 76 et 82. Le capteur 60 est placé sur le couvercle, dans une position et une orientation telles qu'il collecte le flux infrarouge diffusé lorsque la carte est placée dans une poche de poitrine et déborde. La carte est reliée à une oreillette 94 par un fil. Le système peut.être prévu de façon à permettre à un opérateur placé au pupitre de régie d'intervenir en interrompant la diffusion des messages enregistrés et en diffusant une annonce à l'aide d'un microphone 96 sur l'ensemble des canaux. Il est également possible d'intercaler des messages publicitaires entre ceux qui ont un caractère informationnel. De plus, il est possible de prévoir l'intervention d'un tiers, par exemple d'un guide, muni d'un module baladeur émetteur-récepteur. L'une des couches du diffuseur 12 peut comporter des récepteurs permettant de recevoir une émission provenant du module et de la restituer localement. Dans ce cas le poste central doit être modifié de façon à permettre au module baladeur de prendre la main en interrompant temporairement le contrôle depuis le poste central. II peut être prévu sur le diffuseur un amplificateur relié par une liaison filaire à des récepteurs supplémentaires à distance, non accessibles par le rayonnement infrarouge diffusé. Une telle liaison permettra par exemple à une régie ou un bureau de gestion d'assurer la sécurité et la gestion de flux de visiteurs. Les terminaux portables peuvent de plus être prévus pour recevoir aussi bien la diffusion infra rouge d'un système du genre qui vient d'être décrit que la diffusion hertzienne prévue dans un système du genre décrit dans la demande de brevet No. 99 07743 déjà mentionné. REVENDICATIONS 1. Système de communication par voie optique vers des terminaux passifs d'usagers, comprenant - un émetteur fixe muni de moyens de diffusion sonore par voie infrarouge vers un espace destiné à être occupé par des auditeurs et - des terminaux miniature à utilisation unique et à durée de vie limitée, portant un capteur infrarouge adapté à l'émetteur, placé de façon à être exposé au rayonnement infrarouge lorsque le terminal est porté. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque terminal est composé d'un boîtier en forme de carte, destiné à être accroché à un vêtement ou placé dans une poche de façon que le capteur en déborde, et d'une oreillette reliée au boîtier par un cordon. 3. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur est muni d'une optique d'entrée à grand champ en azimut de façon à recevoir le rayonnement infrarouge direct ou diffusé par des obstacles quelle que soit la direction vers laquelle se tourne le porteur. 4. Système selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'émetteur comporte plusieurs modules affectés à des secteurs angulaires adjacents en azimut et diffusant tous le même signal à la même longueur d'onde. 5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que chaque module comporte plusieurs diodes électroluminescentes montées en série ou en parallèle et au moins une lentille de Fresnel cylindrique de sortie. 6. Système selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'émetteur a plusieurs jeux de modules émettant à des longueurs d'onde différentes et des terminaux munis d'un filtre de couleur d'entrée permettant de sélectionner l'une des longueurs d'onde correspondant à des jeux. 7. Système selon la revendication 6, caractérisé en ce que la diffusion est effectuée à une longueur d'onde comprise entre 850 et 1800 nm, une bande de 80 nm de large étant affectée à chaque canal. 8. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la diffusion est à modulation de largeur d'impulsions. 9. Terminal miniature à utilisation unique et à durée de vie limitée, comportant - une carte portant un capteur infrarouge (60) placé de façon à être exposé à un rayonnement infrarouge ambiant lorsque la carte est portée ; à travers une optique de focalisation (62) et un filtre de couleur (64), une chaîne de réception ayant des moyens de filtrage et d'amplification, et une pile (76) associée à des moyens (78) pour la mettre hors service au bout d'un temps déterminé après sa mise en service à l'aide d'un interrupteur (76), et - une oreillette (94) reliée à la carte par un fil. 10. Terminal selon la revendication 9, comportant de plus des moyens de restitution d'un message enregistré, alors que le terminal est déjà hors service en ce qui concerne la réception d'informations diffusées.