Brevet FR3006435A1 — publié le 20141205

DISPOSITIF DE SAISIE DE DONNEES SANS CONTACT pool La présente invention concerne de manière générale un dispositif de saisie de données sans contact capable de détecter une position d'un corps dans un volume défini, par exemple face à un écran dans un véhicule automobile ou face à une surface plane en présence d'un opérateur. [0002] II est connu dans l'art antérieur divers dispositifs de saisie de données tels que des écrans comprenant différentes zones correspondant à diverses tâches qui peuvent être sélectionnées en indiquant une zone particulière au moyen d'un corps, par exemple un doigt, devant un écran. [0003] Par exemple, il est conventionnel d'utiliser un écran tactile dans lequel la zone est indiquée en établissant un contact entre le corps et l'écran qui est détecté par le dispositif. Cependant ce type de moyen ne permet pas d'anticiper une modification de l'affichage de l'écran au fur et à mesure de l'approche du doigt. En particulier il n'est pas possible de grossir la zone concernée par l'approche du doigt ce qui nécessite une attention visuelle importante sur un écran de taille réduite et un effort de l'opérateur, en particulier du conducteur qui détourne son attention de la route. Il existe d'autres types de dispositifs de saisie de données ne nécessitant pas de contact tels que des dispositifs dans lesquels le corps est détecté grâce à des capteurs émettant des rayons infrarouges (IR) destinés à être coupés par le corps : ces systèmes ne fonctionnent cependant qu'à une faible distance de la surface de l'écran, par exemple 1 à 2 cm, et ne résolvent pas le problème énoncé plus haut. Enfin, il existe des dispositifs à base de caméras couplées à un traitement d'image qui nécessitent cependant des capacités de traitements informatiques intensifs, compliqués et coûteux. [0004] Le document FR 2 960 058 décrit un dispositif de saisie de données comprenant capteur de mouvement photo-électronique sans contact comprenant plusieurs facettes extérieures de transmission, des bandes opaques d'occultation du rayonnement lumineux ainsi qu'un moyen de concentration de la lumière incidente vers une photodiode à l'intérieur du capteur, destiné à être disposé autour d'un écran pour détecter des mouvements d'un corps à proximité de cet écran. Un problème de ce type de dispositif est que chaque capteur ne permet pas de détecter la direction lumineuse selon trois segments angulaires. De ce fait il faut une pluralité de capteurs pour détecter le mouvement et l'amplitude du mouvement d'un objet. De plus, il ne permet pas de détecter un mouvement selon une direction perpendiculaire à la surface du photocapteur. [0005] D'autres travaux publiés dans la revue Sensors and Actuators A 160 (2010) 60-68 par S. Viollet et N. Franceschini permettent l'usage de peu de capteurs mais nécessitent une vibration des capteurs pour améliorer la précision de localisation ce qui entraîne une difficulté de réalisation en introduisant des contraintes mécaniques. [0006] Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des 15 documents de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout d'abord, de fournir un dispositif de saisie de données sans contact, à très bas coût, simple et précis. [0007] Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un dispositif de saisie de données sans contact comprenant au moins deux capteurs sans 20 contact dans un plan agencés pour définir un volume de détection adjacent au plan des capteurs, caractérisé en ce que lesdits capteurs comprennent au moins une source d'ondes électromagnétique et au moins trois composants récepteurs d'ondes réfléchies orientés dans des directions différentes et soient agencés de sorte à détecter la position angulaire d'un corps dans le 25 volume de détection. Ainsi, un corps peut être détecté et localisé sans contact à une distance élevée (quelques dizaines de centimètre) de manière précise et peu coûteuse. [00os] De manière avantageuse, le dispositif comprend en outre un écran entouré d'un support sur les coins duquel sont situés au moins deux capteurs. Ainsi, les capteurs permettent de sélectionner des données sur un écran. [0009] Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que lesdits capteurs comprennent une pluralité de sources d'ondes agencées 5 pour être mises en oeuvre successivement et orientées dans des directions différentes de sorte à ce que leur émission successives segmentent le volume de détection en différents étages. De cette manière, le volume est séparé en différents étages qui sont successivement analysés ce qui permet d'obtenir des informations sur l'orientation du corps en plus de sa position 10 pour une détection haute résolution. [0olo] Avantageusement, chaque source est implantée dans un sillon d'orientation réalisé dans le capteur afin d'assurer la segmentation du volume éclairé. [0011] Optionnellement un dispositif de type lentille convergente ou 15 divergente, ou plus complexe, peut être ajouté en interface des émetteurs ou récepteurs pour modifier le trajet des ondes afin d'optimiser le fonctionnement du capteur. [0012] De manière avantageuse, le cadre comprend en outre ou à la place des capteurs en angle au moins un capteur sans contact disposé sur un côté 20 dans lequel le capteur comprend au moins deux sources d'ondes électromagnétique et au moins quatre composants récepteurs d'ondes réfléchies. De cette manière, on peut améliorer la précision. [0013] Avantageusement, le capteur a une forme de cube coupé par un plan de coupe orienté par sa normale à 45° en longitude et 45° en colatitude et 25 passant par trois de ses côtés de sorte que la source d'ondes soit agencée sur le plan de coupe et les trois composants récepteurs d'ondes sur les côtés du cube coupés par le plan de coupe. Cette réalisation permet d'avoir une bonne définition sur 1/8 d'un volume sphérique face à lui. [0014] Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que la source d'onde émette une onde modulée. De cette manière, on peut filtrer la lumière environnante continue pour améliorer la précision. [0015] Avantageusement, au moins une source d'onde est une diode électroluminescente infrarouge lointain ou proche. Ainsi, personne ne peut voir l'éclairage. Il est important de préciser que le capteur peut aussi fonctionner dans une large gamme spectrale d'émission de rayonnement visible ou non. [0016] De manière avantageuse, les composants récepteurs d'ondes sont 10 des photodiodes. Ainsi, on obtient une haute sensibilité angulaire pour un bas coût. [0017] Avantageusement, le capteur comprend en outre un micro-miroir mobile agencé pour diriger les ondes électromagnétiques émises. Ainsi une détection très haute définition peut être obtenue. 15 [0018] Un second aspect de l'invention est un véhicule automobile comportant au moins un système de saisie de données selon le premier aspect de l'invention. [0019] D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit 20 d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - les figures 'I A et 1B représentent un dispositif de saisie de données selon la présente invention. - les figures 2A à 2C représentent un capteur de position selon la 25 présente invention [0020] La figure 1 A représente un exemple d'un dispositif de saisie de données sans contact, pouvant par exemple être monté dans un véhicule automobile, comprenant un écran 1 et un cadre 2 entourant l'écran 1. Le cadre 2 comprend au moins deux capteurs sans contact 31 disposés dans des coins du cadre 2 ou au moins deux capteurs sans contact 32 disposés sur les côtés du cadre 2. Une électronique spécifique pourra être développée de manière à activer un seul capteur à la fois et ainsi éviter tout phénomène d'éblouissement mutuel entre capteurs. [0021] La figure 1B représente un coin du cadre 2 dans lequel est monté un capteur de coin 31 représenté plus en détail sur la figure 2A. De préférence, le cadre 2 comprend deux surfaces planes 21 et 23 reliées par une paroi oblique 22. Chaque capteur 31 est monté dans le plan du cadre 2 de sorte à être pris entre ces surfaces et comprend une source d'ondes électromagnétique 311 et trois composants récepteurs d'ondes réfléchies 312, 313, 314 orientés dans des directions différentes de sorte à définir un volume adjacent au plan des capteurs de sorte à déterminer des informations de direction et de distance de la position d'un corps dans ce volume et devant l'écran. [0022] La figure 2A représente un premier mode de réalisation de capteur de coin 31 qui a une forme de cube coupé par un plan de coupe 30 orienté par sa normale à 45° en longitude et 45° en colatitudeet passant par trois de ses côtés de sorte que la source d'ondes 311 soit agencée sur le plan de coupe 30 et les trois composants récepteurs d'ondes 312, 323, 324 sur les côtés du cube coupés par le plan de coupe 30. [0023] La figure 2B représente un second mode de réalisation de capteur 31 comprenant une pluralité de sources d'ondes 311, 311', 311" agencées pour être mises en oeuvre successivement et orientées dans des directions différentes de sorte à ce que leurs émissions successives segmentent l'espace en différents étages. De préférence, chaque source 311, 311', 311" est implantée dans un sillon d'orientation réalisé dans le capteur 31. [0024] Enfin, la figure 2C représente un capteur de bord 32 qui comprend au moins deux sources d'ondes électromagnétique 321, 321' et au moins quatre composants récepteurs d'ondes réfléchies 322, 323, 324, 325. [0025] De préférence, la source d'onde 311, 311', 311", 321, 321' est une diode électroluminescente infrarouge et/ou émet une onde modulée et les composants récepteurs d'ondes 312, 313, 314, 322, 323, 324, 325 sont des photodiodes. Optionnellement, le capteur 31, 32 peut comprendre en outre un micro-miroir mobile agencé pour diriger les ondes électromagnétiques émises. [0026] On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. En particulier, il est fait référence au nombre de sources d'ondes et de composants récepteurs sur chaque capteur sans contact, aux différentes plages de fréquences et gammes spectrales des sources d'ondes et des composants récepteurs, aux caractéristiques géométriques des capteurs. REVENDICATIONS1. Dispositif de saisie de données sans contact comprenant au moins deux capteurs sans contact (31) dans un plan agencés pour définir un volume de détection adjacent au plan des capteurs, caractérisé en ce que lesdits capteurs comprennent au moins une source d'ondes électromagnétique (311) et au moins trois composants récepteurs d'ondes réfléchies (312, 313, 314) orientés dans des directions différentes et soient agencés de sorte à détecter la position d'un corps dans le volume de détection. 2. Dispositif de saisie de données sans contact selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un écran (1) entouré d'un support (2) sur les coins duquel sont situés les au moins deux capteurs (31). 3. Dispositif de saisie de données sans contact selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lesdits capteurs (31) comprennent une pluralité de sources d'ondes (311, 311', 311") agencées pour être mises en oeuvre successivement et orientées dans des directions différentes de sorte à ce que leurs émissions successives segmentent le volume de détection en différents étages. 4. Dispositif de saisie de données sans contact selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque source (311, 311', 311") est implantée dans un sillon d'orientation réalisé dans le capteur (31). 5. Dispositif de saisie de données sans contact selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le cadre (2) comprend en outre 25 ou en remplacement des capteurs (31) au moins un capteur sans contact (32) disposé sur un côté dans lequel le capteur comprend au moins deuxsources d'ondes électromagnétique (321, 321') et au moins quatre composants récepteurs d'ondes réfléchies (322, 323, 324, 325). 6. Dispositif de saisie de données sans contact selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le capteur (31) a une forme de cube coupé par un plan de coupe (30) orienté par sa normale à 45° en longitude et 45° en colatitude et passant par trois de ses côtés de sorte que la source d'ondes (311) soit agencée sur le plan de coupe et les trois composants récepteurs d'ondes (312, 323, 324) sur les côtés du cube coupés par le plan de coupe. 7. Dispositif de saisie de données sans contact selon les revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la source d'onde (311, 311', 311", 321, 321') émet une onde modulée. 8. Dispositif de saisie de données sans contact selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'au moins une source d'onde (311, 15 311', 311", 321, 321') est une diode électroluminescente infrarouge. 9. Dispositif de saisie de données sans contact selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le capteur (31, 32) comprend en outre un micro-miroir mobile agencé pour diriger les ondes électromagnétiques émises. 20 10. Véhicule automobile comportant au moins un système de saisie de données selon l'une des revendications 1 à 9.