FR3144673A1 - Jumelles électroniques - Google Patents
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Abstract
Jumelles électroniques La présente invention concerne des jumelles électroniques (10) comprenant : un ensemble de captage (12) d’un flux optique en provenance d’une scène, un ensemble de restitution (14) du flux optique capté comprenant : un microécran (34) propre à afficher une image en fonction du flux optique capté, etau moins un oculaire (36) pour la visualisation de l’image affichée par le microécran (34), un ensemble de détection (16) de la proximité d’un utilisateur par rapport à au moins un oculaire (36), etun ensemble de commande (18) de l’affichage du microécran (34) en fonction du flux optique capté par l’ensemble de captage (12) et de la détection effectuée par l’ensemble de détection (16) de sorte que le microécran (34) soit activé seulement lors d’une proximité détectée par l’ensemble de détection (16). Figure pour l'abrégé : 2
Description
La présente invention concerne des jumelles électroniques.
Plus précisément, l’invention s’inscrit dans le cadre des jumelles électroniques équipées d’un microécran, notamment lors d’une utilisation de nuit. De telles jumelles sont par exemple des jumelles de vision nocturne à intensification de lumière ou des jumelles thermiques. Le microécran permet d’afficher, dans le domaine de longueurs d’onde visibles par l’œil humain, l’image du flux optique capté par le détecteur vidéo des jumelles.
Néanmoins, lors d’une utilisation de nuit, la lumière émise par le microécran est facilement repérable, en particulier lorsque l’utilisateur approche ou éloigne les jumelles de ses yeux et que cette lumière se reflète sur son visage.
Différentes solutions sont connues de l’état de la technique pour éteindre le microécran lorsque les jumelles ne sont pas utilisées.
En particulier, une première solution consiste à éteindre le microécran par appui sur un bouton des jumelles. Cette solution est fonctionnelle, mais non automatique.
Il est également connu de détecter la présence de l’utilisateur au moyen d’un émetteur-récepteur infra-rouge (IR) sur les jumelles. Cela permet un pilotage automatique des jumelles. Toutefois, cette solution n’est pas utilisable sur un terrain militaire car l’émetteur IR illumine le visage de l’utilisateur tout autant, voire plus, que le microécran.
Une autre solution consiste à détecter la présence d’un utilisateur par mesure d’une différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur de la bonnette. Cependant, cela implique de créer une différence de pression entre l’intérieur et l’extérieur de la bonnette, ce qui impacte l’autonomie et la discrétion des jumelles.
Encore une autre solution consiste à utiliser un dispositif mécanique permettant d’ouvrir des diaphragmes par appui sur les bonnettes des oculaires. Toutefois, cela implique d’appuyer en permanence les jumelles sur les orbites oculaires. En outre, cette solution n’offre pas la possibilité d’augmenter l’autonomie en coupant le microécran.
Encore une autre solution consiste à détecter la présence d’un utilisateur par un capteur de vibrations et de mouvements. Néanmoins, cela n’est pas compatible d’une observation sur trépied de repos ou d’une observation en hauteur vers le bas (tour ou hélicoptère vers le sol).
Il existe donc un besoin pour un moyen permettant d’éteindre automatiquement le microécran de jumelles électroniques dès que l’utilisateur éloigne les jumelles de son visage, en toutes circonstances, notamment dans un contexte militaire, et tout en étant simple d’utilisation.
A cet effet, la présente description a pour objet des jumelles électroniques comprenant :
- un ensemble de captage d’un flux optique en provenance d’une scène,
- un ensemble de restitution du flux optique capté comprenant :
- un microécran propre à afficher une image en fonction du flux optique capté, et
- au moins un oculaire pour la visualisation de l’image affichée par le microécran,
- un ensemble de détection de la proximité d’un utilisateur par rapport à au moins un oculaire, l’ensemble de détection comprenant :
- un capteur capacitif positionné de sorte que sa capacité fluctue lorsqu’un utilisateur s’en approche ou s’en éloigne, ladite capacité étant la somme d’une capacité environnante et d’une capacité éventuelle relative à la proximité de l’utilisateur,
- un bloc de détection de la proximité d’un utilisateur par rapport à au moins un oculaire en fonction de la capacité du capteur capacitif et d’un seuil de détection, le seuil de détection étant fixé en fonction de la capacité environnante en l’absence de proximité détectée, et
- un bloc de calibration propre à mettre à jour le seuil de détection de sorte à compenser des variations de capacité environnante, le bloc de calibration étant propre à réaliser la mise à jour seulement en l’absence de proximité détectée par l’ensemble de détection de sorte que le seuil de détection soit figé à sa dernière valeur lors d’une détection de proximité, et
- un ensemble de commande de l’affichage du microécran en fonction du flux optique capté par l’ensemble de captage et de la détection effectuée par l’ensemble de détection de sorte que le microécran soit activé seulement lors d’une proximité détectée par l’ensemble de détection.
Suivant des modes de réalisation particuliers, les jumelles électroniques comprennent une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou suivant toutes les combinaisons techniquement possibles :
- chaque oculaire est formé d’un corps métallique, le capteur capacitif étant le corps métallique du ou d’au moins l’un des oculaires ;
- le bloc de détection est propre à détecter une proximité en fonction des variations de phase d’un signal interne au bloc de détection et du seuil de détection, les variations de phase étant fonction de la capacité du capteur capacitif ;
- le bloc de détection comprend :
- un oscillateur propre à générer un signal d’horloge, dit signal interne,
- un déphaseur, dit déphaseur de détection, propre à déphaser le signal interne en fonction de la capacité du capteur capacitif, pour obtenir un signal de détection,
- un déphaseur, dit déphaseur de référence, propre à déphaser le signal interne de façon réglable, pour obtenir un signal d’échantillonnage, le déphaseur de référence étant réglé en fonction du seuil de détection,
- un échantillonneur propre à échantillonner le signal de détection à partir du signal d’échantillonnage pour obtenir un signal de sortie, le signal de sortie étant propre à prendre deux états tels que :
- lorsque la phase du signal de détection est inférieure à celle du signal d’échantillonnage, le signal de sortie est dans un premier état, indiquant une absence de proximité détectée, et
- lorsque la phase du signal de détection est supérieure à celle du signal d’échantillonnage, le signal de sortie est dans un second état, indiquant une détection de proximité ;
- l’échantillonneur est propre à échantillonner le signal de détection sur les deux fronts du signal d’échantillonnage ;
- le bloc de détection comprend, en outre, un filtre à double constante de temps propre à valider le signal de sortie indiquant une détection ou non de proximité, seulement suite à l’obtention d’un nombre prédéterminé d’échantillonnages consécutifs du signal de détection donnant un signal de sortie dans le même état ;
- le bloc de détection comprend un module de protection entre le capteur capacitif et le déphaseur de détection, le module de protection étant propre à filtrer les rayonnements haute fréquence et/ou à former une protection contre les décharges électrostatiques ;
- le seuil de détection est formé par la somme d’une moyenne glissante de la capacité environnante en l’absence de détection et d’un écart de sensibilité ;
- l’écart de sensibilité est ajustable par un utilisateur de sorte à ajuster la distance à partir de laquelle le bloc de détection détecte une proximité ;
- le bloc de calibration est propre à mettre à jour le seuil de détection à une fréquence prédéterminée ;
- les jumelles électroniques sont des jumelles à intensification de lumière ou des jumelles thermiques.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit des modes de réalisation de l’invention, donnés à titre d’exemple uniquement et en référence aux dessins qui sont :
Un exemple de jumelles électroniques 10 est illustré schématiquement sur la . Des modes de réalisation plus spécifiques sont illustrés sur les figures 2 et 3.
Les jumelles électroniques 10 sont, par exemple, des jumelles à intensification de lumière ou des jumelles thermiques. Les jumelles électroniques 10 sont tout type de jumelles, notamment des jumelles monoculaires, des jumelles bioculaires, des jumelles binoculaires ou encore des jumelles panoramiques (4 voies intensifiées).
Comme visible sur la , les jumelles 10 comprennent un ensemble de captage 12, un ensemble de restitution 14, un ensemble de détection 16 et un ensemble de commande 18. L’ensemble de captage 12, l’ensemble de restitution 14 et l’ensemble de détection 16 sont tous trois connectés à l’ensemble de commande 18 pour échanger des informations avec cet ensemble de commande 18.
L’ensemble de captage 12 est propre à capter un flux optique en provenance d’une scène.
Comme illustré par les exemples des figures 2 et 3, l’ensemble de captage 12 comprend au moins un objectif 30 et un capteur 32. L’objectif 30 est propre à focaliser un flux optique, en provenance de la scène observée, sur le capteur 32. Le capteur 32 est sensible à la gamme de longueurs d’onde observée (visible, infra-rouge).
L’ensemble de restitution 14 est propre à restituer le flux optique capté dans une gamme de longueurs d’onde visibles par un utilisateur.
L’ensemble de restitution 14 comprend un microécran 34 et au moins un oculaire 36.
Le microécran 34 est propre à afficher une image en fonction du flux optique capté, l’image affichée étant dans une gamme de longueurs d’onde visibles par l’utilisateur (visible).
Chaque oculaire 36 permet la visualisation, par l’utilisateur, de l’image affichée par le microécran 34.
Dans le cas de jumelles bioculaires, binoculaires, ou encore panoramiques, l’ensemble de restitution 14 comprend deux oculaires 36. Chaque oculaire 36 est, par exemple, associé à une combinaison d’optiques 38 permettant de renvoyer l’image projetée par le microécran 34 sur l’oculaire 36. Cela est notamment le cas dans les exemples des figures 2 et 3.
Dans le cas d’un monoculaire, l’ensemble de restitution 14 comprend un seul oculaire 36. Dans ce cas, l’image du microécran 34 est, par exemple, projetée directement sur l’oculaire 36.
Dans un exemple de mise en œuvre, chaque oculaire 36 comprend des optiques contenues dans un corps métallique, tel qu’un tube métallique. Le corps métallique est isolé du blindage CEM (compatibilité électromagnétique) des jumelles 10.
De préférence, comme illustré par les modes de réalisation des figures 2 et 3, les jumelles 10 comprennent aussi une source d’alimentation portable 40 et une interface utilisateur 42.
La source d’alimentation portable 40 est, par exemple, une batterie ou une pile rechargeable.
L’interface utilisateur 42 permet à un utilisateur d’effectuer des choix parmi les menus logiciels des jumelles 10. L’interface utilisateur 42 comprend, par exemple, un ou plusieurs boutons poussoirs et/ou un joystick.
L’ensemble de détection 16 est propre à détecter la proximité d’un utilisateur par rapport à au moins un des oculaires 36 (la proximité est comptée par rapport aux oculaires 36, car ce sont eux qui transmettent la lumière du microécran et éclairent involontairement le visage de l’utilisateur). En particulier, l’ensemble de détection 16 est propre à détecter une proximité d’un élément (utilisateur) situé à une distance inférieure à une distance prédéterminée de ou d’au moins l’un des oculaires 36. La distance prédéterminée est, par exemple, égale à zéro, ce qui signifie qu’une proximité est détectée lorsque l’utilisateur a son visage contre les oculaires 36. En variante, la distance prédéterminée est, par exemple, égale à quelques centimètres (par exemple à 10 centimètres), ce qui signifie qu’une proximité est détectée dès lors que l’utilisateur a son visage proche des oculaires 36. Comme cela sera décrit dans la suite de la description, la distance prédéterminée dépend d’un écart (offset) de sensibilité prédéterminé, et est éventuellement ajustable par un utilisateur.
L’ensemble de détection 16 comprend un capteur capacitif 50, un bloc de détection 52 et un bloc de calibration 54.
Le capteur capacitif 50 est un capteur de proximité. Le capteur capacitif 50 comprend un élément métallique formant un condensateur avec l’utilisateur (le corps humain étant conducteur). Au moins une électrode de mesure permet de mesurer la capacité du condensateur ainsi formé.
Le capteur capacitif 50 fonctionne à basse fréquence où les contraintes de rayonnement CEM sont très faibles (inférieure à 100kHz, mais supérieures à 20kHz pour éviter tout bruit audible par effet piézoélectrique).
Le capteur capacitif 50 présente, ainsi, de multiples avantages :
- un domaine d’application adapté au faibles distances,
- une grande discrétion : aucun rayonnement visible, proche IR (PIR) ou IR ; très faible rayonnement électromagnétique (celui-ci étant dû à la présence d’un signal variable sur les électrodes capacitives) limité au Mégahertz, en considérant que les rayonnements sont négligeables au-delà de l’harmonique 10 de la fréquence de fonctionnement (à modérer encore plus dans les exemples des figures 2 et 3, par le fait que la position du capteur 50 rend ce rayonnement directif vers l’utilisateur durant l’observation),
- très faible consommation, rendant possible l’optimisation de la consommation des jumelles en éteignant le microécran 34.
Le capteur capacitif 50 est positionné dans les jumelles électroniques 10 de sorte que sa capacité fluctue lorsqu’un utilisateur s’en approche ou s’en éloigne (en particulier s’approche ou s’éloigne d’un oculaire 36). Plus précisément, la capacité du capteur capacitif 50 est la somme d’une capacité environnante (relative à son environnement), et d’une capacité éventuelle relative à la proximité entre un utilisateur et ce capteur 50.
De préférence, le capteur capacitif 50 est le corps métallique du ou d’au moins l’un des oculaires 36. Cela évite d’ajouter un capteur spécifique en face arrière, ce qui simplifie le design mécanique des jumelles 10. Cet exemple correspond notamment au mode de réalisation de la . Dans ce cas, le corps métallique a bien été isolé du blindage CEM (compatibilité électromagnétique) des jumelles 10.
En variante, le capteur capacitif 50 est un capteur dédié, différent des oculaires 36. Le capteur capacitif 50 est, par exemple, une plaque métallique blindée. Cette variante correspond notamment au mode de réalisation de la .
Le bloc de détection 52 est propre à détecter la proximité d’un utilisateur par rapport à au moins un des oculaires 36, en fonction de la capacité du capteur capacitif 50 et d’un seuil de détection.
De préférence, le bloc de détection 52 est propre à détecter la proximité d’un utilisateur en fonction des variations de phase d’un signal interne au bloc de détection 52 et du seuil de détection. Les variations de phase sont fonction de la capacité du capteur capacitif 50. La prise en compte des variations de phase d’un signal interne permet de rendre la détection robuste aux agressions CEM. En effet, un signal extérieur, et donc indépendant, ne peut avoir exactement la même phase qu’un signal interne.
Dans ce qui suit, nous décrivons un moyen préféré de réalisation du bloc de détection 52.
En particulier, dans un exemple de réalisation illustré en , le bloc de détection 52 comprend un oscillateur 60, un premier déphaseur, dit déphaseur de détection 62, un second déphaseur, dit déphaseur de référence 64, et un échantillonneur 66.
L’oscillateur 60 est propre à générer un signal d’horloge, dit signal interne CLK.
L’oscillateur 60 fonctionne à basse fréquence où les contraintes de rayonnement CEM sont très faibles (inférieure à 100kHz, mais supérieure à 20kHz pour éviter tout bruit audible par effet piézoélectrique). La fréquence de l’oscillateur est, par exemple, égale à 30 kHz.
Le déphaseur de détection 62 est propre à déphaser le signal interne CLK en fonction de la capacité du capteur capacitif 50, pour obtenir un signal de détection SENSE. Dans le mode de réalisation de la , le déphasage du signal issu du déphaseur de détection 62 augmente lorsque la capacité captée par le capteur capacitif 50 augmente (et donc augmente lorsque l’utilisateur s’approche du capteur).
Dans un exemple de mise en œuvre, le déphaseur de détection 62 est formé de la capacité du capteur capacitif 50, d’une résistance série et d’un étage de remise en forme (remise en forme du signal).
Le déphaseur de référence 64 est propre à déphaser le signal interne CLK de façon réglable, pour obtenir un signal d’échantillonnage DCLK. Le réglage du déphaseur de référence 64 est notamment effectué en fonction du seuil de détection.
Dans un exemple de mise en œuvre, le déphaseur de référence 64 est formé d’un condensateur, d’une résistance série et d’un étage de remise en forme du signal. Au moins l’un de ces éléments est variable, par exemple la résistance (pour que le déphaseur de référence 64 soit réglable).
Le déphaseur de référence 64 est réglé de sorte que la phase du signal d’échantillonnage DLCK soit légèrement supérieure à celle du signal de détection SENSE, en dehors des proximités utilisateur. La différence de phase entre les deux est un offset (écart) de sensibilité pour la détection de proximité. L’offset de sensibilité fixe, ainsi, la distance prédéterminée entre l’utilisateur et les oculaires 36, à partir de laquelle une détection de proximité est effectuée. Lorsque la capacité captée par le capteur capacitif 50 augmente à cause d’un utilisateur approchant son visage, le déphasage du signal de détection SENSE augmente jusqu’à dépasser celui du signal d’échantillonnage DLCK (voir chronogramme de la , période P2). Ou, dit autrement, lorsqu’un utilisateur approche son visage, la variation de déphasage du signal de détection SENSE augmente jusqu’à dépasser l’offset de sensibilité.
L’échantillonneur 66 est propre à échantillonner le signal de détection SENSE à partir du signal d’échantillonnage DCLK, pour obtenir un signal de sortie Q. Le signal de sortie Q est propre à prendre deux états tels que :
- lorsque la phase du signal de détection SENSE est inférieure à celle du signal d’échantillonnage DCLK, le signal de sortie Q est dans un premier état, indiquant une absence de proximité détectée, et
- lorsque la phase du signal de détection SENSE est supérieure à celle du signal d’échantillonnage DCLK, le signal de sortie Q est dans un second état, indiquant une détection de proximité.
Par exemple, l’échantillonneur 66 est réalisé avec au moins une bascule D.
De préférence, l’échantillonneur 66 est propre à échantillonner le signal de détection SENSE sur les deux fronts (à 0° et 180°) du signal d’échantillonnage DCLK.
De préférence, le bloc de détection 52 comprend, en outre, un filtre 68 à double constante de temps. Le filtre 68 est propre à valider le signal de sortie Q du bloc de détection 52 indiquant une détection ou non de proximité, seulement suite à l’obtention d’un signal de sortie Q dans le même état sur une durée prédéterminée, ce qui correspond à un nombre prédéterminé d’échantillonnages consécutifs, effectués par l’échantillonneur 66, dans le même état. Ainsi, une détection de proximité est validée seulement si plusieurs échantillons consécutifs du signal de détection SENSE, correspondant au signal de sortie Q dans le second état, sont obtenus.
Ces deux aspects permettent d’assurer la robustesse aux agressions CEM. En effet, si le signal de détection SENSE provient bien du signal interne CLK de l’oscillateur 60, les signaux SENSE et DCLK ont la même fréquence et les deux échantillonnages en opposition de phase de l’échantillonneur 66 ont toujours des niveaux logiques complémentaires. Si, au contraire, le signal de détection SENSE est perturbé par une agression CEM cherchant à simuler la présence de l’utilisateur, les deux échantillonnages en opposition de phase ne peuvent pas rester à des niveaux complémentaires à long terme, car l’agression CEM est extérieure au système et ne peut pas être corrélée à la phase de l’oscillateur 60.
Le filtre 68 à double constante de temps permet de confirmer la détection, notamment après un grand nombre de couple d’échantillonnages (0°/180°) dans le même état et consécutifs. L’aspect consécutif est obtenu, d’une part, grâce à la constante de temps « grande » qui permet d’atteindre le grand nombre d’échantillonnages dans le même état, et, d’autre part, grâce à la constante de temps « petite » qui permet de réinitialiser l’état du filtre 68 dès qu’un couple d’échantillonnages 0°/180° ne présente pas des niveaux logiques complémentaires. La constante de temps « grande » est choisie à la fois grande devant la période de l’oscillateur 60, et à la fois suffisamment petite pour ne pas introduire de retard sensible à l’échelle humaine lorsque l’utilisateur approche son visage du capteur capacitif 50. La constante de temps « grande » est, par exemple, égale à 1000 périodes de l’oscillateur 60, soit 30 ms.
De préférence, le bloc de détection 52 comprend aussi un module de protection 70 entre le capteur capacitif 50 et le déphaseur de détection 62. Le module de protection 70 est propre à filtrer les rayonnements haute fréquence (aussi bien internes qu’externes) et/ou à former une protection contre les décharges électrostatiques (protection ESD). La protection ESD est utile puisque le capteur capacitif 50 est une pièce conductrice accessible à l’extérieur des jumelles 10 et reliée électriquement à l’intérieur des jumelles 10.
Nous allons à présent décrire dans ce qui suit le bloc de calibration 54.
Le bloc de calibration 54 est propre à mettre à jour le seuil de détection de sorte à compenser des variations de capacité environnante. Les variations de capacité environnante sont, par exemple, dues à des variations de la permittivité diélectrique de l’air en fonction de la pression, de la température et de l’humidité, mais aussi des variations de dimension mécanique des matériaux des oculaires 36 et du corps des jumelles 10 due à la dilation.
Le bloc de calibration 54 est propre à réaliser la mise à jour seulement en l’absence de proximité détectée par l’ensemble de détection 16 de sorte que le seuil de détection soit figé à sa dernière valeur lors d’une détection de proximité. Ainsi, le bloc de calibration 54 tient compte des détections de proximité pour stopper les calibrations et ne pas compenser une variation de capacité par proximité. Cela est rendu possible par le fait que les variations de capacité environnante sont très faibles pendant les durées d’observation normales à travers les jumelles.
Le seuil de détection est donc ajusté, par le bloc de calibration 54, en fonction de la capacité environnante et en l’absence d’utilisateur à proximité de l’oculaire 36. Cela permet de compenser les variations de capacité environnante.
Dans un exemple de mise en œuvre, le bloc de calibration 54 utilise un algorithme de calibration qui mesure la capacité environnante et forme le seuil de détection par la somme d’une moyenne glissante de cette capacité environnante (en l’absence de détection) et d’un offset de sensibilité (notion évoquée plus haut dans le cadre de l’exemple de réalisation du bloc de détection 52). L’offset de sensibilité est, par exemple, ajustable par un utilisateur de sorte à ajuster la distance à partir de laquelle le bloc de détection 52 détecte une proximité.
De préférence, le bloc de calibration 54 est propre à mettre à jour le seuil de détection, non pas de façon continue, mais à une fréquence prédéterminée. La fréquence prédéterminée est choisie de sorte à constituer un rythme d’activation de l’algorithme de calibration beaucoup plus rapide que les variations de capacité environnante et que, ainsi,
à chaque itération, la quantité de variation de capacité environnante à compenser soit très faible. Par exemple, si on cherche à compenser les variations de capacité environnante dues à des variations de température à vitesse maximum de 3°C/min sur une plage de +/-60°C, avec une résolution de 8 bits, la fréquence prédéterminée peut, par exemple, être choisie à 1 fois toutes les 10s. Dans cet exemple, et avec ce choix de fréquence prédéterminée, la variation maximum de température à chaque itération de l’algorithme de calibration est 0.5°C, soit 1.07 LSB (Least Significant Bit) de la plage à compenser. Il est donc possible, par exemple, de limiter les compensations de l’algorithme de calibration à 2 LSB maximum à chaque itération.
Cela apporte deux avantages :
- d’une part, cela permet d’obtenir une durée de calibration très courte, ce qui rend très peu probable le fait qu’une calibration démarre exactement en même temps qu’une détection de proximité,
- d’autre part, si une calibration démarre exactement en même temps qu’une détection de proximité (une et une seule calibration puisqu’elles sont ensuite bloquées tant qu’une proximité est détectée), la correction apportée au seuil de détection, à cause de l’application d’une calibration alors que l’utilisateur est à proximité, est très faible et ne remet pas en cause significativement le réglage de sensibilité. En outre, le retard que la calibration engendre alors que l’utilisateur souhaite utiliser les jumelles est très court et insensible à l’échelle humaine.
En particulier, comme visible sur la , le bloc de calibration 54 est cadencé par un séquenceur qui active l’algorithme de calibration au rythme souhaité. Cet algorithme permet de former le seuil de détection en suivant les variations à long terme du signal capacitif (typiquement T2 : variation lente de la capacité environnante sur plusieurs dizaines de minutes). La sensibilité de détection est configurée par l’offset introduit entre le signal capacitif, hors détections de proximité utilisateur, et le seuil de détection. L’algorithme de calibration tient compte des détections de proximité (T1 : proximité brève, quelques secondes ; T3 : proximité longue, quelques minutes) et, dans ce cas, stoppe les calibrations pour ne pas compenser une variation de capacité par proximité, ce qui implique un seuil de détection verrouillé à sa dernière valeur.
Dans l’exemple de réalisation du bloc de détection 52 détaillé précédemment, le seuil de détection correspond au réglage du déphaseur de référence 64.
Dans un exemple de réalisation du bloc de calibration 54, celui-ci utilise le signal interne CLK de l’oscillateur 60 pour synchroniser l’application des corrections au déphaseur de référence 64, ainsi que le signal de sortie Q de l’échantillonneur 66 pour déterminer s’il faut augmenter ou diminuer le déphasage du déphaseur de référence 64 pendant les phases de calibration.
De préférence, le bloc de calibration 54 est propre à communiquer avec l’ensemble de commande 18 (électronique principale des jumelles 10) par un lien de contrôle/commande (typiquement une liaison série). Ce lien permet d’échanger les informations relatives à la calibration, et permet de configurer la sensibilité du bloc de détection 52. L’information de proximité du visage de l’utilisateur peut, quant à elle, être remontée à l’ensemble de commande 18 soit par cette liaison série, soit par un signal d’interruption spécifique.
L’ensemble de commande 18 est propre à commander l’affichage du microécran 34 en fonction du flux optique capté par l’ensemble de captage 12 et de la détection effectuée par l’ensemble de détection 16. En particulier, l’ensemble de commande 18 est propre à activer le microécran 34 (l’éclairage du microécran 34) seulement lorsqu’une détection de proximité a été effectuée par l’ensemble de détection 16.
Ainsi, l’ensemble de détection 16 fournit l’information de proximité du visage de l’utilisateur, à l’ensemble de commande 18 (électronique principale des jumelles 10). L’ensemble de commande 18 utilise ou non cette information pour piloter l’éclairage du microécran 34 en fonction de la configuration logicielle.
En particulier, l’ensemble de commande 18 est également propre à réaliser la mise en forme de l’information issue du capteur d’images 32, le traitement vidéo et l’exécution du logiciel des jumelles 10, ainsi que la mise en forme de l’information vidéo vers le microécran 34.
Un exemple de fonctionnement des jumelles 10 va maintenant être décrit, en particulier dans le contexte d’une détection de proximité.
En l’absence de proximité d’un utilisateur par rapport à l’oculaire 36, la capacité du capteur capacitif 50 résulte seulement de l’environnement. Comme visible sur la , les signaux de détection SENSE et de référence DCLK sont déphasés de sorte que la phase du signal de détection SENSE est inférieure à la phase du signal d’échantillonnage DCLK. En effet, le déphasage du signal de détection SENSE est dans ce cas seulement dû à la capacité environnante. L’échantillonnage du signal de détection SENSE par le signal d’échantillonnage DCLK est tel que le signal de sortie Q de l’échantillonneur 66 est dans le premier état. Cela est notamment visible sur le chronogramme de la (période P1, le premier état correspond à l’état haut).
Cette absence de détection de proximité est communiquée par l’ensemble de détection 16 à l’ensemble de commande 18, permettant ainsi à l’ensemble de commande 18 de conserver le microécran 34 inactif, ou de le désactiver si celui-ci était allumé.
Lors d’une détection de proximité, la phase du signal de détection SENSE est supérieure à la phase du signal d’échantillonnage DCLK. En effet, le déphasage du signal de détection SENSE est dans ce cas dû à la capacité environnante et en plus à une capacité ajoutée du fait de la présence de l’utilisateur. L’échantillonnage du signal de détection SENSE par le signal d’échantillonnage DCLK est tel que le signal de sortie Q de l’échantillonneur 66 est dans le second état. Cela est notamment visible sur le chronogramme de la (période P2, le second état correspond à l’état bas). Le changement d’état est validé par le filtre 68 à double constante de temps (signal OUT) seulement après une période de temps P3. La période P3 est, par exemple, égale à 30 ms.
Cette détection de proximité est communiquée par l’ensemble de détection 16 à l’ensemble de commande 18, permettant ainsi à l’ensemble de commande 18 d’activer le microécran 34 ou de continuer à le maintenir actif.
Ainsi, l’ensemble de détection 16 permet de détecter la proximité d’un utilisateur par rapport à l’un des oculaires 36 des jumelles 10. Cela permet à l’ensemble de commande 18 d’éteindre automatiquement le microécran 34 des jumelles 10 dès que l’utilisateur éloigne son visage des jumelles 10 (ou ses yeux des oculaires 36), de sorte que la lumière du microécran 34 ne se réfléchisse pas sur son visage, ce qui le rendrait très facilement repérable en pleine nuit. Une telle fonction permet également d’optimiser la consommation des jumelles 10 en supprimant celle du microécran 34 chaque fois que l’utilisateur éloigne ses yeux.
Le fait de figer le seuil de détection à sa dernière valeur une fois une proximité détectée permet une détection à la fois des proximités longues et des proximités brèves, sans erreur de détection en début ou en fin de ces proximités.
La détection de proximité capacitive présente en outre l’avantage d’être discrète : aucun rayonnement visible, proche infrarouge (PIR), ni infrarouge, et très faible rayonnement électromagnétique.
L’homme du métier comprendra que les modes de réalisation et variantes précédemment décrits peuvent être combinés entre eux pourvu qu’ils soient compatibles techniquement.
Claims (11)
- Jumelles électroniques (10) comprenant :
- un ensemble de captage (12) d’un flux optique en provenance d’une scène,
- un ensemble de restitution (14) du flux optique capté comprenant :
- un microécran (34) propre à afficher une image en fonction du flux optique capté, et
- au moins un oculaire (36) pour la visualisation de l’image affichée par le microécran (34),
- un ensemble de détection (16) de la proximité d’un utilisateur par rapport à au moins un oculaire (36), l’ensemble de détection (16) comprenant :
- un capteur capacitif (50) positionné de sorte que sa capacité fluctue lorsqu’un utilisateur s’en approche ou s’en éloigne, ladite capacité étant la somme d’une capacité environnante et d’une capacité éventuelle relative à la proximité de l’utilisateur,
- un bloc de détection (52) de la proximité d’un utilisateur par rapport à au moins un oculaire (36) en fonction de la capacité du capteur capacitif (50) et d’un seuil de détection, le seuil de détection étant fixé en fonction de la capacité environnante en l’absence de proximité détectée, et
- un bloc de calibration (54) propre à mettre à jour le seuil de détection de sorte à compenser des variations de capacité environnante, le bloc de calibration (54) étant propre à réaliser la mise à jour seulement en l’absence de proximité détectée par l’ensemble de détection (16) de sorte que le seuil de détection soit figé à sa dernière valeur lors d’une détection de proximité, et
- un ensemble de commande (18) de l’affichage du microécran (34) en fonction du flux optique capté par l’ensemble de captage (12) et de la détection effectuée par l’ensemble de détection (16) de sorte que le microécran (34) soit activé seulement lors d’une proximité détectée par l’ensemble de détection (16).
- Jumelles électroniques (10) selon la revendication 1, dans lequel chaque oculaire (36) est formé d’un corps métallique, le capteur capacitif (50) étant le corps métallique du ou d’au moins l’un des oculaires (36).
- Jumelles électroniques (10) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le bloc de détection (52) est propre à détecter une proximité en fonction des variations de phase d’un signal interne au bloc de détection (52) et du seuil de détection, les variations de phase étant fonction de la capacité du capteur capacitif (50).
- Jumelles électroniques (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel le bloc de détection (52) comprend :
- un oscillateur (60) propre à générer un signal d’horloge, dit signal interne (CLK),
- un déphaseur, dit déphaseur de détection (62), propre à déphaser le signal interne (CLK) en fonction de la capacité du capteur capacitif (50), pour obtenir un signal de détection (SENSE),
- un déphaseur, dit déphaseur de référence (64), propre à déphaser le signal interne (CLK) de façon réglable, pour obtenir un signal d’échantillonnage (DCLK), le déphaseur de référence (64) étant réglé en fonction du seuil de détection,
- un échantillonneur (66) propre à échantillonner le signal de détection (SENSE) à partir du signal d’échantillonnage (DCLK) pour obtenir un signal de sortie (Q), le signal de sortie (Q) étant propre à prendre deux états tels que :
- lorsque la phase du signal de détection (SENSE) est inférieure à celle du signal d’échantillonnage (DCLK), le signal de sortie (Q) est dans un premier état, indiquant une absence de proximité détectée, et
- lorsque la phase du signal de détection (SENSE) est supérieure à celle du signal d’échantillonnage (DCLK), le signal de sortie (Q) est dans un second état, indiquant une détection de proximité.
- Jumelles électroniques (10) selon la revendication 4, dans lequel l’échantillonneur (66) est propre à échantillonner le signal de détection (SENSE) sur les deux fronts du signal d’échantillonnage (DCLK).
- Jumelles électroniques (10) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le bloc de détection (52) comprend, en outre, un filtre (68) à double constante de temps propre à valider le signal de sortie (Q) indiquant une détection ou non de proximité, seulement suite à l’obtention d’un nombre prédéterminé d’échantillonnages consécutifs du signal de détection (SENSE) donnant un signal de sortie (Q) dans le même état.
- Jumelles électroniques (10) selon l’une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel le bloc de détection (52) comprend un module de protection (70) entre le capteur capacitif (50) et le déphaseur de détection (62), le module de protection (70) étant propre à filtrer les rayonnements haute fréquence et/ou à former une protection contre les décharges électrostatiques.
- Jumelles électroniques (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le seuil de détection est formé par la somme d’une moyenne glissante de la capacité environnante en l’absence de détection et d’un écart de sensibilité.
- Jumelles électroniques (10) selon la revendication 8, dans lequel l’écart de sensibilité est ajustable par un utilisateur de sorte à ajuster la distance à partir de laquelle le bloc de détection (52) détecte une proximité.
- Jumelles électroniques (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel le bloc de calibration (54) est propre à mettre à jour le seuil de détection à une fréquence prédéterminée.
- Jumelles électroniques (10) selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel les jumelles électroniques (10) sont des jumelles à intensification de lumière ou des jumelles thermiques.
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| FR2214699A FR3144673A1 (fr) | 2022-12-30 | 2022-12-30 | Jumelles électroniques |
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- 2022-12-30 FR FR2214699A patent/FR3144673A1/fr active Pending
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- 2023-12-28 WO PCT/EP2023/087906 patent/WO2024141591A1/fr unknown
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2024141591A1 (fr) | 2024-07-04 |
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