Brevet FR2938722A1 — publié le 20100521

I La présente invention concerne un dispositif destiné à sélectionner à distance, un élément d' une image affichée sur un écran, sans limitation sur le principe d'affichage, sur le type de matériel affichant cette image, sur la grandeur de l'image, sur la quantité d'éléments contenus dans l'image et sur la disposition des éléments dans l'image, ceci sans liaison filaire, par des mouvements de la main qui maintient le dispositif en direction de l'écran d'affichage ( tel un pointeur laser ), la sélection de l'élément étant confirmée par une pression sur le seul bouton de commande du dispositif, sans limitation du nombre de boutons du dispositif. Ce dispositif n'est alimenté par aucune pile, batterie ou liaison filaire ( exemple : adaptateur secteur ). II est déjà connu de réaliser des dispositif de sélection très présents dans le multimédia. Le fonctionnement de ces dispositifs, encore appelés télécommandes, est basé sur une pléthore de boutons et d'interrupteurs mis à la disposition de l'utilisateur, chacun ayant une fonction précise, la transmission vers le matériel multimédia ( avec ou sans affichage ) est réalisée par liaison infrarouge ou radio fréquence, toujours de la télécommande vers le matériel multimédia, il n'y a pas d'interactivité. Ces dispositifs utilisent pour leur alimentation des piles ou batteries qui ont une durée de vie limitée, elles ont un coût de fabrication, d'achat pour l'utilisateur et de recyclage déjà très élevé au plan mondial, malheureusement le réflexe de les rapporter après usage au vendeur fait souvent défaut et environ 70% des piles et batteries utilisées finissent dans les décharges, favorisant la pollution des nappes phréatiques par les métaux lourds qu'elles contiennent. Le but de la présente invention est de proposer un dispositif simple d'utilisation qui n'a aucune limitation sectorielle ( multimédia, domotique, jeux, etc...), avec ce dispositif il suffit de sélectionner les éléments affichés, ce dispositif s'est aussi affranchi de la partie alimentation ( piles, batteries) au niveâu de la télécommande. Le dispositif comporte deux modules, Le Transreceveur et la Télécommande. Le Transreceveur est un module alimenté par le secteur, il est positionné à proximité de la " Zone d'Affichage ", représenté par la figure 3, page 14, ou à l'intérieur du matériel d'affichage, il est composé de 4 éléments qui sont représentés par la figure 5,page 15, les émetteurs infrarouges (IR-1 à IR-4 ), le lecteur UHF et son antenne, le microcontrôleur et le contrôleur USB. Les émetteurs infrarouges (IR-1 à IR-4) commandés par le microcontrôleur via le BUS IR sont la base du système de détection de position, ils sont placés selon 35 les 4 points cardinaux ( Nord, Sud, Est, Ouest ), ils émettent chacun à leur tour, toujours dans le même ordre et pendant un temps défini ( Data Timing, Figure 4, page 14 ), ils ont un deuxième rôle, c'est de transmettre l'identifiant (ID) à la Télécommande. Le lecteur UHF ( compatible : ISO 18000-6) a deux fonctions, la première est d'alimenter la Télécommande par le biais de la porteuse radio fréquence UHF, la deuxième est de récupérer les informations concernant le positionnement, ces informations étant issues d'un traitement des signaux infrarouges reçus par le récepteur infrarouge de la Télécommande. Le microcontrôleur est le gestionnaire du Transreceveur, il renferme le processeur, la mémoire vive (RAM ), la mémoire programmable ( PROM ), dans cette mémoire ce trouve le programme qui gère toutes les fonctionnalités du Transreceveur. Le contrôleur USB commandé par le microcontrôleur via le BUS USB, permet de faire le lien entre le Transreceveur et un ordinateur de type PC, il est vu par le PC comme un périphérique de type " souris ". La Télécommande est réalisée avec des composants dont le point commun est d'avoir une très faible consommation d'énergie, en totalité quelques micro-watt. Elle comporte 6 éléments représentés par la figure 2, page 13 . L'antenne UHF, le modulateur " backscatter ", le convertisseur DC, le récepteur infra-rouge, le bouton de commande et le microcontrôleur. L'antenne est de type patch, sans limitation de type d'antenne, directement gravée sur le circuit imprimé, c'est une antenne UHF 860-900 Mhz, elle alimente en énergie le microcontôleur à partir de la porteuse radio fréquence UHF émise par le Transreceveur, elle est le lien entre le mierocontrôleur et le Transreceveur via le modulateur. Le modulateur, est essentiellement un commutateur ( type NMOS ) commandé par le microcontrôleur avec adaptateur d'impédance, ce qui permet la modulation dite " backscatter "( norme ISO 18000-6) de la porteuse RF UHF réceptionnée via l'antenne, par les données générées localement à partir de la réception infrarouge et le microcontrôleur ( Bus de données ). Le convertisseur DC, il reçoit de l'antenne, la porteuse RF UHF qu'il transforme en tension continue (DC ), et convertit la tension pour obtenir 3,3V avec un dispositif NMOS à plusieurs étages de type " Dickson charge pump ", le dernier étage charge un condensateur de 10 micro farad qui va servir de réserve en énergie, à travers une résistance de limitation à 180 micro A, il alimente le microcontrôleur. Le récepteur infrarouge et de type photodiode, il est connecté directement à l'entrée 3 2938722 analogique du microcontrôleur. Le bouton de commande de type bouton poussoir est connecté directement au microcontrôleur, lors d'une pression, il met l'entrée du microcontrôleur à la masse (0 v) lorsque le bouton n'est pas pressé, l'entrée du microcontrôleur est par défaut 5 à 3,3 v , donc ON= Ov, OFF=3,3v, il est l'équivalent du bouton gauche d'une "souris" Il a trois fonctions, connexion de la télécommande ( start ), sélection d'un élément de l'image affichée et déconnexion de la télécommande le plus souvent réalisé en sélectionnant l'élément " arrêt " ou " exit " dans l'image affichée. Le microcontrôleur de très faible consommation ( 3,3 V / 160 micro A "mode actif " 10 et 0,7 micro A " mode standby " ) est à entrées multiples, sorties sérialisées, il intègre un convertisseur analogique / numérique, une mémoire vive ( RAM ), une mémoire programmable (PROM) qui contient le programme de gestion du microcontrôleur donc de la télécommande. L'intérêt et les avantages de l'invention seront mieux perçus par la description 15 de la séquence des opérations effectuées entre la Télécommande et le Transreceveur. Avant de décrire ces opérations, il faut préciser que le Transreceveur est vu par l'ordinateur ( PC) sur lequel il est connecté, comme étant une " souris ", à partir du Transreceveur sont envoyées à l'ordinateur les informations permettant de définir la position du curseur ( visible ou caché) dans l'image affichée, générée par 20 l'ordinateur et de sélectionner un élément de l'image, si cette image permet l'interactivité, nous pouvons prendre en exemple, des liens d'une page Intemet, des zones prédéfinies dans des programmes de type applicatif graphique développés en langage objet (php, Java, .Net, etc...) sans limitation sur le type de langage de programmation. 25 Une vue synthétique du principe de fonctionnement est donnée par la figure 1, page 12, il y a la Télécommande, la zone d'affichage incluant les émetteurs infrarouges et le Transreceveur avec son antenne. Dans la zone d'affichage, il faut se représenter l'image générée par l'ordinateur sur lequel est connecté le Transreceveur. Les liens physiques ou virtuels entre les divers éléments sont tracés 30 en pointillés. La Télécommande et le Transreceveur utilisent deux supports pour communiquer ( interactivité ), la lumière infrarouge ( ayant comme dénomination ci-après " l'infrarouge ") et la radio fréquence UHF ( ayant comme dénomination ci-après "RFUHF"). 35 Le Transreceveur via l'infrarouge va envoyer à la télécommande sous la forme définie ( figure 4 û DATA TIMING, page 14) des impulsions ( bits ) qui vont êtres reçues par le récepteur infrarouge de la télécommande. Le premier bit de 1 ms appelé CAG ( Contrôle Automatique de Gain) est réalisé en allumant simultanément les quatre émetteurs infrarouges, l'amplitude de la lumière reçue par le récepteur infrarouge de la télécommande va être transformée au niveau de la télécommande par le convertisseur analogique / numérique du microcontrôleur en une information codée numérique de 16 bits qui représente le niveau de base ( offset) des communications infrarouges du Transreceveur vers la télécommande, cette information est envoyée à chaque cycle d'émission infrarouge. Les quinze bits suivant représentent le numéro d'identification (ID) qui est alloué à la télécommande pour s'identifier auprès du Transreceveur lors des communications IR UHF, ce code est formé en allumant ou en éteignant simultanément les quatre émetteurs infrarouges chaque ms, créant ainsi un code binaire ( émetteurs allumés = 1, émetteurs éteints = 0 ).Les quatre bits suivants sont utilisés pour définir dans la zone d'affichage qu'elle est le point d'incidence visé par la télécommande. Pour obtenir ce résultat, chaque émetteur infrarouge est activé pendant 2 ms avec une séparation ( gap) de 1 ms dans un ordre constant de IR-1 à IR-4 ( Figure 3, page 14 ) à chaque cycle d'émission infrarouge, le récepteur infrarouge de la télécommande va transmettre au microcontrôleur via l'entrée analogique, l'amplitude du signal lumineux reçu pour chaque émetteur infrarouge, sachant que l'amplitude du signal est inversement proportionnelle à l'angle d'incidence, chaque amplitude va être transformée en information numérique 16 bits par le microcontrôleur. La période de 4 ms (RESET) intercalée entre chaque cycle de transmission infrarouge est utilisée pour synchroniser le microcontrôleur et effectuer le transfert des informations de la Télécommande vers le Tranreceveur par la méthode dite " backscatter " utilisée pour la RFID ( ISO 18000-6) , le principe est celui du RADAR, la RF UHF émise par le Transreceveur va être modulée par la Télécommande en fonction des données à transférer. Cette RF UHF modulée est réfléchie vers le Transreceveur qui va en extraire les données. Au niveau de la Télécommande la modulation est assurée par le Modulateur ( Figure 2, page 13 ) commandé par le microcontrôleur en fonction des données, sauvegardées dans sa RAM, qui ont été générées lors du cycle infrarouge. Les données extraites par le Transreceveur comportent 8 champs de 16 bits ( sans limitation du nombre de champs ) dont voici le descriptif et le traitement effectué par le Transreceveur. 5 2938722 Champs 1 : Numéro d'identification de la Télécommande, en effet ce numéro doit correspondre à l'identifiant attendu par le Transreceveur, ce qui prouve que la Télécommande qui a modulé la RF UHF est bien dans la zone d'émission des infrarouges, puisque l'identifiant est envoyé à la Télécommande par l'émission 5 infrarouge, sinon le Transreceveur ne tient pas compte de la suite des informations. Champs 2 : Contrôle Automatique de Gain, cette information permet au Transreceveur d'augmenter ou de diminuer l'amplitude des émissions infrarouges, cette variation est directement liée à la distance qui sépare la Télécommande des émetteurs infrarouges du Transreceveur. 10 Champs 3 : Amplitude de l'infrarouge réceptionné par la Télécommande et émis par l'émetteur " IR-1 Nord " de la zone d'affichage ( Figure 3, page 14 ). Champs 4 : Amplitude de l'infrarouge réceptionné par la Télécommande et émis par l'émetteur " IR-2 Est " de la zone d'affichage ( Figure 3, page 14 ). Champs 5 : Amplitude de l'infrarouge réceptionné par la Télécommande et émis par 15 l'émetteur " IR-3 Sud "de la zone d'affichage ( Figure 3, page 14 ). Champs 6 : Amplitude de l'infrarouge réceptionné par la Télécommande et émis par l'émetteur " IR-4 Ouest " de la zone d'affichage ( Figure 3, page 14 ). Champs 7 : Réservé à tous les dispositifs ou options de la Télécommande, dans notre cas le bouton codé sur 1 bit (1 = pressé, 0 = relâché ). 20 Champs 8 : CRC ( contrôle de redondance cyclique) permet de détecter une erreur dans la transmission, le cas échéant les informations sont ignorées par le Transreceveur. La position du curseur dans la zone d'affichage est définie à partir des informations contenues dans les champs 3 à 6, le principe est basée sur les 25 coordonnées cartésiennes, le point d'origine ( milieu de la zone d'affichage) est positionné ( concrétisé ) par la pression sur le bouton de la Télécommande alors que celle-ci était considérée déconnectée. Les champs 3 et 5 représentent l'axe des ordonnées et les champs 4 et 6 l'axe des abscisses. Le Transreceveur fait une soustraction entre les valeurs des champs 3 et 5 30 pour trouver la valeur positive ou négative de la position sur l'axe des ordonnées et la soustraction entre les valeurs des champs 4 et 6 pour trouver la valeur positive ou négative sur l'axe des abscisses, les positions extrêmes étant limitées au cadre de la zone d'affichage. Le Transreceveur transfère ces positions via le contrôleur USB ( Figure 5, page 15 ), sans limitation sur le type de contrôleur, à l'ordinateur qui est à 35 l'origine de l'image affichée, l'ordinateur va considérer que l'information qui arrive 6 2938722 par le port USB, sans limitation sur le type de port utilisé, est fournie par une " souris ". Le Transreceveur peut très facilement calculer l'amplitude de la variation des positions dans un temps défini, donc fournir le paramètre de vélocité lié au 5 déplacement plus ou moins rapide de la Télécommande. REVENDICATIONS1. La " Télécommande Interactive Multimédia " est un dispositif permettant de pointer et de sélectionner à distance un élément graphique dans une image affichée ou projetée, générée par un ordinateur ou tout autre appareil ayant les caractéristiques connues d'un ordinateur. Ce dispositif se caractérise par le fait qu'il utilise deux supports de communication ( multimédia ), la lumière infrarouge en réception et la modulation hertzienne en émission. Ce dispositif transforme l'information infrarouge reçue, après traitement interne, en information numérisée, transmise par voie hertzienne ( interactivité ). Ce dispositif s'utilise comme un pointeur laser mais avec un rayon lumineux virtuel, seul le résultat à l'écran est visible. 2. Dispositif conforme à la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il est uniquement alimentée par la modulation radio émise par le module " Transreceveur ". 3. Dispositif conforme à la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il ne possède qu'un seul bouton de sélection. 4. Dispositif conforme aux revendications 1; 2 et 3 en ce que la zone 15 d'affichage explorée par le dispositif n'est pas limitée en taille.