Brevet FR3000577A1 — publié le 20140704

Brevet d'invention : Pointeur laser anti-tremblement stabilisé Inventeur : Khalil SHAKOURZADEH BOLOURI (Dr. d'Etat ès Sciences Physiques) (18, av.du Mal. Joffre - 60200 Compiègne, France) (Ce document contient 4 pages, un texte de 87 lignes plus quatre figures numérotées de 1 à 4) 1 Brève description et domaine d'application: La présente invention concerne les systèmes de pointage du domaine civil, en particulier les systèmes de projection (projecteurs) multimédia. Il permet d'obtenir un pointage stabilisé éliminant les mouvements indésirables du point lumineux causés par le tremblement de la main ou les mouvements involontaires (et/ou vibration) du pointeur. En effet, les systèmes de pointage habituels, qu'ils soient au laser ou pas, sont confrontés au problème de vibration, tremblement et de mouvements involontaires (ou volontaire) du pointeur. Par exemple, l'utilisateur d'un pointeur simple pour projecteur multimédia est confronté au problème de tremblement de sa main (en particulier sous le stresse et/ou à grande distance de projection). La présente invention permet de stabiliser le pointage et fournit ainsi une aide appréciable à l'utilisateur. Antériorité et revendications : Bien qu'il existe un certain nombre de brevets sur les systèmes de pointage avec diverses qualités (en particulier les pointeurs avec reconnaissance des zones d'image), aucun ne fournit à l'heure actuelle une solution « anti-tremblement » ou « anti-vibration » ou « anti-mouvement » suffisamment simple et efficace pour être commercialisé à l'échelle d'usage courant des projecteurs multimédia. Par ailleurs, les techniques utilisées pour les appareils photos numériques étant basées sur une compensation numérique via le traitement de l'image ne sont pas suffisantes pour ce type de dispositif où les tremblements sont très importants à cause de la distance qui sépare l'utilisateur du pointeur de l'écran de projection. La présente invention, basée sur le principe de séparation en deux éléments d'actions complémentaires, est la seule capable de fournir une telle performance avec simplicité, qualités requise pour une commercialisation à grande échelle destinée au domaine de la projection. Exposé de l'invention: L'idée de base de cette invention est de séparer le système de pointage en deux parties distinctes : Une partie mobile tenue par l'utilisateur (ce terme désigne la personne ou le système qui utilise le pointeur) qui est mobile et sujet aux tremblements et une partie fixe placée sur un support solide et immobile qui produit le pointage stabilisé via un mécanisme asservi (voir la figure 1). (a) - Partie mobile : Cette partie n'est pas très différente des systèmes de pointage classiques. Il s'agit d'une source lumineuse aux longueurs d'ondes peu visibles ou invisibles utilisant la technologie laser ou pas. L'essentiel est que le second dispositif (partie fixe) puisse facilement repérer la position du point lumineux à distance. Compte tenu des applications visées de ce système de pointage (la projection multimédia), les sources avec lumière invisible (comme les ultraviolets) sont les plus adaptées pour cette composante mobile. Sur ce dispositif, il y a au moins deux boutons. Le premier est un bouton poussoir de déclanchement du genre « marche-arrêt ». Le second, optionnel, du genre réglage, permet d'envoyer un signal vers le dispositif fixe (seconde partie) pour que l'utilisateur puisse changer la sensibilité du pointeur (voir la figure 2). Cette action est expliquée plus loin, dans la section « Concepts techniques et technologiques ». (b) - Partie fixe : Cette partie comprend un récepteur fixe permettant de détecter la position du point lumineux (invisible ou peu visible à l'oeil nu). Un processeur électronique permet d'analyser l'image du 2 3000577 pointeur et définir la région du mouvement (tache lumineuse) sur une période donnée. Le processeur définit alors le centre de la tache et envoie l'ordre à un système de pointage asservi qui allume par un rayon laser (ou tout autre type de lumière) le centre de la dite « «tache lumineuse invisible» (voir la figure 3). L'effet se produit de telle sorte qu'un observateur peut croire que c'est le pointeur mobile qui « vise et allume » la 5 cible, alors qu'en réalité c'est le pointeur mobile (sujet aux tremblements) qui vise mais c'est le pointeur fixe qui allume et marque. (c) - Concepts techniques et technologiques : Cette section contient des explications techniques sur les éléments qui sont utilisés dans la conception des deux appareils composant l'invention. Les éléments du genre « émetteur aux rayons invisibles » ou récepteur de lumière, asservissement de positionnement etc., qui 10 sont connus du domaine public - qu'ils nécessitent ou pas une prise de licence - ne sont pas expliqués dans ce texte par soucis de simplification. Le pointeur mobile (figure 1) fonctionne comme les pointeurs classiques sauf que celui-ci utilise une source de lumière invisible à l'oeil nu (par exemple les UV) ou un rayon laser tellement fin qu'il serait « pratiquement invisible » à l'oeil nu. Les émetteurs de ce type sont par exemple utilisés dans la fabrication des 15 télécommandes dont les rayons sont invisibles à l'oeil mais que l'on peut voir dans le viseur d'un appareil photographique numérique. Ce dispositif comporte toutefois un bouton de réglage et un émetteur du genre wifi ou autres technique de communication avec le poste fixe. Le réglage de ce bouton permet de fixer une valeur choisie par un récepteur du même type se trouvant dans le poste fixe. Cette valeur est interprétée en termes de 'secondes' que nous appellerons 'TF' pour désigner la période de filtrage qui est expliquée plus 20 bas. Le poste fixe possède deux voies de réception : le récepteur des signaux wifi qui (éventuellement) viendrait du pointeur mobile et qui fournit la valeur du temps de filtrage 'TF'. Le second récepteur est en réalité un système semblable à celui des appareils de photos numériques. Il s'agit d'une lentille qui focalise l'image de la cible (sur l'écran pour la projection multimédia) sur un capteur photosensible qui envoie l'image vers le microprocesseur (voir la figure 3). Sur cette image les mouvements causés par le tremblement de la 25 main sont identifiés et mémorisés durant la période 'TF' (cf. désignation ci-dessus). Dans un plan X-Y la position des points est mémorisée selon une fréquence qui peut varier suivant la puissance du système de saisie. Si la fréquence de saisie est fixée par exemple à 1/20ème de seconde, alors le nombre de points constituant la « tache lumineuse » sera : TF/(1/20) = 20 TF. Toujours à titre d'exemple, si TF est fixé à 0.5 secondes, il y aura 10 points lumineux constituant « la tache ». Quel que soit le nombre des points lumineux 30 saisis dans l'intervalle TF, cet ensemble forme et délimite une surface que l'on peut définir en portant les coordonnées de ces points dans un système de coordonnées cartésiennes XY (figure 4). Ainsi les coordonnées du « Centre apparent » de la tache lumineuse peuvent être simplement calculées à l'aide de l'opération mathématique suivante (ou toutes autre formule adaptée à ce type de calculs) : Xi équation (1) L ri équation (2) XCA =1- Len YCA Dans cette formule XCA et YCA désignent le centre de la tache invisible qui devient alors la cible, Xi et Yi les 3 3000577 coordonnées des points constituant la tache et « n » le nombre de points constituant la tache. Le microprocesseur détecte également la position actuelle du point allumé en laser et en détermine la position dans le même système de coordonnées que précédemment. Nous appellerons la position du point allumé par le laser X et Y qui désignent les variables d'asservissement. 5 Une fois la cible définie et les quatre valeurs XcA, YcA, X et Y calculées, le microprocesseur envoie une commande avec comme consignes XcA et YcA vers le système d'asservissement de pointage automatisé. Celui-ci a pour tâche de faire en sorte que X et Y (position du point laser) coïncident avec Xcp, et YcA (position filtrée du pointeur mobile qui est le centre de la tache lumineuse). Bien que les systèmes d'asservissement de pointage (ou de positionnement) soient connus du domaine 10 publique, nous avons donné, dans la figure 4, une brève description de leur principe de fonctionnement sous forme de schéma-blocs. Il est important que le système de positionnement asservi soit assez rapide pour que son action ne ralentisse pas de façon sensible les mouvements souhaités par l'utilisateur (en générale nettement plus lents que les tremblements). Le poste fixe peut être un appareil séparé du projecteur, dans ce cas l'utilisateur le placera à une distance 15 raisonnable de l'écran. Il est cependant possible d'intégrer ce dispositif au boîtier d'un projecteur qui réunira ainsi le système de projection et de pointage laser. Dans ce cas, la télécommande mobile sera fournie avec le projecteur. REVENDICATIONS1 1)- Pointeur laser anti-tremblement stabilisé caractérisé en ce qu'il comprend deux éléments séparés, l'un mobile apte à projeter des rayons du type ultraviolet invisibles à l'ceil nu vers un écran de projection et l'autre fixe apte détecter la zone d'impacte de ces rayons ultraviolets sur l'écran de projection, de cibler et d'allume, au moyen des rayons visibles du type laser, le centre de la zone formée par le tremblement des rayons invisibles sur I' écran. 2)- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend dans sa partie mobile une source de lumière ultraviolette invisible à l'oeil nue apte à allumer une zone précise de l'écran de projection. 3)- Dispositif selon les revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend dans sa partie fixe un système de saisie d'image sensible aux rayons ultraviolets permettant de détecter la zone d'impact des rayons ultraviolets sur l'écran de projection. 4)- Dispositif selon la revendication 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend un microprocesseur permettant d'interpréter l'image transmise par le système de saisie d'image pour définir le centre géométrique de la zone formée par le tremblement des rayons ultraviolets sur l'écran de projection et de calculer les coordonnées de ce point central. 5)- Dispositif selon la revendication 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend un système de pointage aux rayons lasers avec un mécanisme d'asservissement apte à recevoir les coordonnées du point central calculées par le microprocesseur, à viser ce point et à l'allumer sur l'écran de projection au moyen des rayons lasers projetés sur ce point. 6)- Dispositif selon la revendication 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend un système de communication du type wifi ou infrarouge entre les deux parties, en émetteur pour l'élément mobile et en récepteur pour l'élément fixe, permettant à l'utilisateur en agissant sur un bouton gradué d'effectuer le réglage de la sensibilité de du mouvement du point laser visible sur l'écran.