WO2012089957A1 - Device for detecting an angular direction in which an object is located - Google Patents

Device for detecting an angular direction in which an object is located Download PDF

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WO2012089957A1
WO2012089957A1 PCT/FR2011/053072 FR2011053072W WO2012089957A1 WO 2012089957 A1 WO2012089957 A1 WO 2012089957A1 FR 2011053072 W FR2011053072 W FR 2011053072W WO 2012089957 A1 WO2012089957 A1 WO 2012089957A1
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WO
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receivers
predefined
planes
angular direction
angle
Prior art date
Application number
PCT/FR2011/053072
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French (fr)
Inventor
Philippe Plantier
Claude N. BUREAU
Original Assignee
H2I Technologies
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S17/00Systems using the reflection or reradiation of electromagnetic waves other than radio waves, e.g. lidar systems
    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • G01S17/02Systems using the reflection of electromagnetic waves other than radio waves
    • G01S17/06Systems determining position data of a target
    • G01S17/46Indirect determination of position data
    • G01S17/48Active triangulation systems, i.e. using the transmission and reflection of electromagnetic waves other than radio waves

Definitions

  • the present invention relates to the field of angular direction detection devices in which there is an object.
  • Such a device is in particular intended to be implemented in a system for determining the position of an object present on a geometrical structure, whether this structure is one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional. It can be used in a presence detector, an approach detector, in a light control interface, etc.
  • the device according to the invention can be implemented in a dimmer switch whose output level depends on the distance between the hand of a user and the detection device according to the invention. This distance is then directly a function of the angle at which the hand is viewed by an angular direction detection device.
  • angular direction detection devices to detect a distance.
  • the invention relates to detection devices using light, or any other electromagnetic radiation with close physical properties, including infrared or ultraviolet radiation; that is to say any electromagnetic radiation whose wavelength is between 10 ⁇ and 100 nm.
  • Any visible electromagnetic radiation is therefore concerned with the terms "light” and “optics” used hereafter, but also invisible electromagnetic radiation with wavelengths and near physical properties, namely infrared and ultraviolet radiation.
  • the light receiver is then used to measure the light intensity reflected by the object.
  • the variation of the signal on the receiver makes it possible to determine the presence of an object.
  • such a device operates in all or nothing mode by implementing a threshold.
  • the object is detected only if the reflected light crosses this threshold without any other information on its position.
  • These devices provide no reliable information about the detection distance. Indeed, a highly reflective object, for example white or shiny, located far from the device can reflect more radiation than a low-reflective object, black or matte, located near the device. Other factors, such as the size of the object or its orientation, are also factors in the amount of reflected signal. Thus, by taking the amount of reflected signal separately, it is not possible to access information other than the presence of an object.
  • a first family of techniques uses the flight time of radiation. It's the family of radars, lidars and other sonars. These techniques exploit the fact that radio-light or acoustic waves do not propagate instantaneously. Also, these techniques calculate the detection distance by exploiting the previously known radiation velocity. The propagation properties of the wave in the detection medium make it possible to convert the temporary offset between transmission and reception in distance.
  • the sensors of the GP2 family produced by the SHARP company use such a principle which is moreover described in the Japanese document JP 6 334 819.
  • the device described in this document serves to detect the distance to which an object is located. It includes a transmitter with a lens as a collimator. It further comprises a lens for forming an image of the signal reflected on a linear sensor having a current / voltage conversion circuit and an amplification circuit for measuring the signals by a microprocessor.
  • the sensor described is an imaging sensor. This device is described to measure a distance.
  • the imaging device 23 produces the image formed by the object reflected on the sensor and this image depends on the angle formed by the object to be detected with the normal sensor.
  • the imaging device 23 coupled to the optical 19 thus makes it possible to detect an angle in which an object is located, whether it is located on a fixed line as described in the device of the document of the prior art or located on a wider surface.
  • the position of the image formed by the object reflected on the linear sensor depends on the angle formed by the object to be detected with the normal sensor.
  • the image is formed around a point corresponding to the angle at which the object is viewed from the sensor.
  • the device described in this document of the prior art allows to determine an angular direction in which the object is located.
  • the distance measurement obtained by detecting an angular direction while the object can move only on a predefined line is then completely independent of the amount of reflected light since it is the location of a luminous point on the sensor that provides access to the position of the object.
  • This technique makes it possible to have precise information on the distance between the sensor and the object by triangulation with detection of an angular direction.
  • US 2007/0222760 discloses a data entry device using a similar principle for detecting the position of an object transposed on two dimensions.
  • an imaging sensor makes it possible to locate the object.
  • the device described in this document uses a light plane and a camera, the elements necessary for the implementation of this system being placed in three dimensions. An image of a two-dimensional surface is acquired to detect the position of the object.
  • the senor is two-dimensional, it is able not only to have access to the angle but also to the distance of the finger from the imaged surface.
  • the main object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art by proposing a device for detecting an angular direction in which there is an object intended to be implemented in an optical and electronic system for determining a position of an object present on a predefined geometric structure,
  • this device comprising at least two receivers sensitive to electromagnetic radiation of wavelength between 100 nm and 10 ⁇ , delivering a raw photo-current output and each having a receiving surface on which the radiant power received from an object, and thus the raw photo-current delivered at the output, is dependent on the angle under which the object is viewed according to a strictly monotonic dependence curve of the radiant power received with the angle under which the object is viewed , the two receiving surfaces being placed side by side but each in a separate plane, the two planes forming an angle between them of less than 150 ° and thus forming a so-called edge of the device, the device being intended to be positioned in such a way that the portion of the space defined between these two planes includes the particular geometrical structure on which the object may be located,
  • the device further comprising an electronic module comprising means for, upon illumination of the predefined geometric structure with radiation having specific spectral and / or modulation characteristics:
  • the invention consists in using pairs of receivers located in a particular way, with respect to each other and with respect to the surface to which the predefined geometric structure belongs, these receivers being such that the output signal they deliver is in strictly monotonous dependence with the angle under which is seen the object.
  • these receivers can advantageously be Lambertian type receivers.
  • the principle of Lambert's law is shown in FIG. 1. This property is, in particular, observed for components devoid of a lens of the photodiode or phototransistor type. Indeed, the angular sensitivity of this kind of components is fixed by the physical and optical laws. They have a surface denoted SD receiving light emitted by an object 2 located in the space facing the SD surface. The vector from the center of the photosensitive surface SD to the emitter object 2 makes an angle noted a with the normal to the surface SD.
  • the sensitivity is proportional to the cosine of the angle formed by the light source 2 and the normal to the surface SD. If no optical device is installed on the photosensitive surface SD, it then emits an electrical signal proportional to the light signal it receives.
  • the luminous intensity is a flux per solid angle expressed in candela.
  • a candela, basic unit corresponds to a lumen, unit of luminous flux, per steradian.
  • the luminous intensity on the two receivers is identical, the luminous flux is different because each receiver has a different solid angle (steradians).
  • the electrical signal which corresponds to a received radiant power, is then proportional to the cosine of the angle a.
  • This cosine dependency is maintained on the signal available at the output of the photosensitive surface SD.
  • Other types of dependence between this signal and the angle of view of the object 2 can be used since this dependence is strictly monotonous.
  • the device according to the invention makes it possible to detect the angles under which the object is seen by each of the two receivers, considering that the two receivers receive the same light intensity S 0 at the moment of detection since they are neighbors.
  • the two receivers are such that the reception surfaces are placed on intersecting planes at an edge of the device, the angular direction under which the object is viewed is then a plane passing through the edge and making the angles determined according to the invention with each of the receiving surfaces.
  • the weakest angles between the two planes carrying the receiving surfaces are applicable if it is necessary to make, for example, a detector capable of measuring a distance between 100 cm and 102 cm.
  • the two planes carrying the receiving surfaces form between them an angle of between 60 and 120 °.
  • the two planes carrying the receiving surfaces form between them an angle substantially equal to 90 °.
  • This angle makes it possible to cover a rectangular area optimally.
  • the radiation to which the receivers are sensitive is infrared radiation.
  • emitters and receivers operating in the near infrared range will be used: wavelengths ranging from 700 to 1500 nm, typically 950 nm, for reasons of cost and safety.
  • angles which make it possible to open the space in which the predefined structure can be on angular plane portions of 60 to 120 °, are optimal for the accuracy of the device while giving a good opening on the predefined geometric structure.
  • the distance between the two reception surfaces is less than one-third of the shortest distance that can be measured with the device.
  • This feature ensures that the approximation that the same light intensity is received by the two receivers does not introduce a significant error in the determination of the angular direction.
  • each receiver comprises a reflector bringing the light received on the receiving surface of the receiver on a Lambertian detection surface, the two lambertian detection surfaces of the two receivers being placed in the same plane.
  • This embodiment makes it possible to place the two lambertian components without lens on the same plane circuit. Indeed, place both components in two planes forming an angle between them as is provided according to the invention is not easy from a point of view of the hardware realization. This feature avoids having to place the receivers on two different planes which requires either multiple printed circuits, or a folding circuit board, type "Flex", which is expensive.
  • each receiver with a reflector making it possible to reduce the light received from the predefined geometric structure towards the same common plane for the two receivers.
  • a reflector advantageously plays a selective collection optical role selecting only the radiation coming from the predefined geometric structure. This avoids radiation detections from the space around the predefined geometric structure.
  • the reflector has a surface corresponding to one-half of the solid formed by the revolution of the base of a parabola around an axis perpendicular to the focal axis of the parabola, the halves being determined by the another of a plane passing through the focal axis of the parabola, the focus of the dish located in the median plane of the reflector being located on the sensing surface.
  • Such a reflector shape allows the clustering of the light on the plane facing the reflectors, that is to say the plane perpendicular to each of the receiving surfaces, to be brought together to the Lambertian detection surface.
  • the entrance surfaces of the light in the reflectors coincide with the receiving surfaces of the receivers. They are advantageously placed in such a way that they make it possible not only to avoid detections in the three-dimensional space facing the receivers but also to preserve the strict monotony of the dependence between the signal available at the output of the receiver and the angle formed. by the object with the normal to the receiving surface.
  • the surface of the detection is centered on the focus of the dish. This feature ensures that the Lambertian detection surface receives an optimal amount of light.
  • the axis of revolution of the reflector is such that the focus of the dish is inside the reflector.
  • This feature allows a good compactness of the receiver since the Lambertian detection surface is then located inside the reflector, which is particularly advantageous.
  • the focal length of the dish is close to the size of the photosensitive surface of the detector, typically between 0.5 and 1.2 times the size of the photosensitive surface.
  • This characteristic makes it possible to optimize the ratio between incoming energy and size of the device.
  • the device described has been to detect the presence of an object on a predefined geometric structure that can be, at most, a two-dimensional surface. Indeed, the device according to the invention can not be discriminating on three dimensions. In other words, the device according to the invention can not best determine an angular direction carried by a plane passing through the edge of the device, the position on this plane can not be discriminated with the device according to the invention. .
  • the invention also relates to an optical and electronic system for determining a position of an object, characterized in that it comprises a device according to the invention comprising three receivers each having a reception surface on which the radiant power received in origin of an object is dependent on the angle at which the object is viewed according to a strictly monotonic dependence curve of the radiant power received with the angle under which the object is viewed, the three receiving surfaces being placed side by side. to each other but in a separate plane, the three planes forming, in pairs, an angle of less than 150 ° and thus forming three edges of the device, each associated with a pair of planes, the device being intended to be positioned such that way that the portion of the space defined between these three planes includes the predefined geometric structure where the object is likely to be,
  • the device further comprising an electronic module comprising means for, upon illumination of the predefined geometric structure with radiation having spectral and / or specific modulation characteristics:
  • This application of the invention makes it possible to determine exactly the position where an object is located in the space by intersection of three planes.
  • the invention relates to an optical and electronic system for determining a position of an object present on a predefined line, the system comprising a transmitter emitting a beam of radiation having specific spectral and / or modulation characteristics allowing to detect it even in the presence of a high intensity natural light, this beam being collimated along the predefined line,
  • this system comprising a device for detecting an angular direction according to the invention positioned in such a way that the portion of the space defined between the two planes bearing the receiving surfaces of the two receivers includes the predefined line on which is likely to be finding the object, and comprising a position determining module for, knowing the position of the device with respect to the predefined line and the angular direction of the plane passing through the edge of the device and where the object is located, deduce therefrom the position of the object on the predefined line by intersection.
  • This application in a system for detecting a position of an object provides access to a distance measurement of an object of the type described in document JP 6 334 819.
  • the device implemented by the invention is significantly less expensive than the imaging devices used in known devices. With only two photosensitive surfaces, the invention makes it possible to obtain the same result as the prior art but at a lower cost. It suffices for this to use a device according to the invention, the two planes of the receiving surfaces open on the line on which the object may be located.
  • the predefined line is the beam of a transmitter.
  • This characteristic makes it possible to materialize the predefined line on which the object can be. In the case where a plurality of emitters is used, this makes it possible to cover a surface and to detect the position of an object on this surface as soon as the emitters are switched on sufficiently rapidly.
  • the invention makes it possible to detect, at a lower cost, the position of an object without using a plurality of transmitters.
  • the invention also relates to an optical and electronic system for determining a position of an object present on a predefined surface, the device comprising at least one emitter emitting a beam of radiation having spectral characteristics and / or specific modulation means for detecting it, even in the presence of high intensity natural light, this beam being collimated in the predefined surface,
  • this system comprising a device for detecting an angular direction according to the invention, comprising three receivers, positioned in such a way that the portion of the space defined between the three planes bearing the reception surfaces of the three receivers includes the predefined surface on which is likely to be the object and comprising a position determining module for, knowing the position of the device with respect to the predefined surface and the angular direction of the straight line passing through the corner of the device and where is located the object, deduce the position of the object on the predefined line by intersection.
  • an angular direction detection device comprising three receivers according to the principles of the invention makes it possible, by virtue of the determination of the intersection between the straight line bearing the direction. angle of the object and the predefined surface, to fully determine the position of the object.
  • the invention in another application, relates to an optical and electronic system for determining a position of an object present on a predefined surface, the device comprising at least one transmitter disposed on a so-called emission side of the predefined surface emitting a beam of radiation having spectral and / or specific modulation characteristics making it possible to detect it, even in the presence of a high intensity natural light, this beam being collimated in the predefined surface,
  • this system comprising two devices for detecting an angular direction according to the invention, each comprising two receivers, positioned on either side of the emission side so that the portions of the space defined between the two pairs of planes carrying the receiving surfaces of the two receivers of each of the angular direction detecting devices according to the invention each include the predefined surface on which the object may be located, and comprising a position determination module for , knowing the position of the two devices with respect to the predefined surface and the angular direction of the planes passing through the edges of each of the angular detection devices and where is the object, to deduce the position of the object on the predefined line by intersection.
  • the use of two devices for detecting an angular direction each comprising two receivers makes it possible to determine completely, knowing the predefined surface on which the object is located and two angular directions detected by each of the detection devices of a sensor. angular direction placed on either side of the predefined surface, allows to completely determine the position of the object.
  • the invention relates to a method for detecting an angular direction in which there is an object intended to be implemented in an optical and electronic system for determining a position of an object present on a predefined geometric structure
  • the two receivers in such a way that the portion of the space defined between the two planes bearing the reception surfaces includes the particular geometrical structure on which the object is likely to be located,
  • Such a method incorporating the characteristics of the device according to the invention makes it possible to access an angular direction in a very simple and inexpensive manner while allowing the implementation of means for compensating for ambient light.
  • FIG. 1 illustrates Lambert's law in optics
  • FIG. 2 shows an angular detection device according to the invention schematically
  • FIG. 3 shows a preferred embodiment of the invention
  • FIG. 4 shows a preferred embodiment of a reflector used in a detection device according to the preferred embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows an application of the invention to a system for detecting the position of an object on a surface
  • FIG. 6 shows an application of the invention for detecting the position of an object in space.
  • FIG. 2 shows an angular direction detection device D according to the invention.
  • the detector D comprises two receivers R1 and R2 each comprising a reception surface SI and S2.
  • the radiant power received from the object 2 is dependent on the angles a and ⁇ under which the object 2 is seen with respect to the normal to these surfaces S1 and S2. This dependence of the radiant power received as a function of the angle at which the object is viewed follows a strictly monotonic dependence curve.
  • receiving surfaces obey Lambert's law.
  • These may be photosensitive commercial components without a lens. In this case it is necessary that the two components are mounted on two planes at an angle to each other.
  • the two receiving surfaces S1 and S2 are placed side by side but each in a separate plane.
  • the two planes form an angle equal to 90 ° between them.
  • the intersection between the two planes forms an edge called "edge of the device" denoted AD.
  • AD edge of the device
  • the portion of the space defined between the two planes includes a predefined surface S on which object 2 may be located.
  • This surface S is the quarter-plane on which the receivers R1 and R2 open. .
  • the device D includes or is connected to an electronic module M which receives the signals received by each of the two receivers R1 and R2.
  • This module M is able to extract, from each signal received by the receivers R1 or R2, a power radiant having spectral characteristics and / or specific modulations received by this receiver.
  • the commercially available photosensitive components emit an output signal depending on the received light and its modulation.
  • the component used allows to have the raw photo-current, without any integration device or other current-voltage converter assembly.
  • a current-voltage converter adapted for ambient light compensation can then be used. This is not the case in the devices of the prior art where, in high brightness, conversion devices for imaging are either saturated or have a gain too low for the signal, for example infrared , reflected by the finger is visible.
  • the electronic module M considers that the distance between the two receivers is negligible compared to the distances between the transmitter and the object and between the detector and the object.
  • the module M2 determines the angular direction al under which the object 2 is seen by the receiver RI, this angular direction al being that of a plane P passing through the edge AD of the device D.
  • Determining the position of the object is possible only if, moreover, it is known that it is located on a line, for example, on the emission beam of a transmitter E.
  • a device of detection of the position of a one-dimensional object is possible only if, moreover, it is known that it is located on a line, for example, on the emission beam of a transmitter E.
  • the object can exhibit any reflection characteristic of the light emitted. This does not affect the determination of the angular direction in which the object 2 is located.
  • lambertian receptors are sensitive on space.
  • the receiving surfaces S1 and S2 receive the radiation present on the half-space facing them. It can then occur three-dimensional parasitic detections.
  • an optic is added to restrict the sensitivity of the receivers to the plane without modifying the angular sensitivity of the Lambertian surface. This further increases their sensitivity in this plane.
  • Such optics only act on the sensitivity in the direction perpendicular to the predefined surface S.
  • FIG. 3 shows a preferred embodiment of the receivers R1 and R2 within a device D for detecting an angular direction according to the invention.
  • the receiving surfaces S1 and S2 are input surfaces in a reflector RF1, RF2.
  • Each of these input surfaces S1 and S2 belongs to a plane. The intersection of the two planes carrying the two receiving surfaces S1 and S2 defines the edge AD of the device D.
  • the reflectors RF1 and RF2 reflect the radiation passing through the receiving surfaces S1 and S2 respectively to a detection surface SD1 and SD2.
  • the detection surfaces SD1 and SD2 are lambertian. These are typically commercial components without a lens. As the detection surfaces SD1 and SD2 are now coplanar, this is very advantageous for the manufacture of the device according to the invention because it follows the usual procedures for mounting discrete electronic components of the photodiode type.
  • the reflector RF1 has particular properties making it possible to reflect the rays striking the reception surface SI coming from the predefined geometric structure so as to bring them back to the Lambertian SD1 detection surface while maintaining the strictly monotonic variation of the latter between received power and angle of vision.
  • the radiant power that hits the detection surface SD1 or SD2 is strictly monotonous dependence with the angle at which the object is seen by ratio to the edge AD.
  • the reflectors are such that they select the radiation perpendicular to the receiving surfaces S1 and S2.
  • the predefined geometric structure is typically the surface carried by the plane perpendicular to the edge AD and passing through the detection surfaces SD1 and SD2 in the open quarter of plane in front of the receivers.
  • FIG. 4 shows a median section of an RF reflector as used in FIG. 3. This section forms a focus parabolic arc F and focal axis OX.
  • the RF reflector is the solid obtained by revolution of this arc on a half-space around the axis OZ perpendicular to the focal axis OX.
  • This RF reflector makes it possible to maintain the dependence at the angle under which the object is viewed and makes it possible to ensure good planar sensitivity to the detection devices of an angular position.
  • Such an RF reflector also makes it possible to obtain a coverage area of a quarter of usable space for the production of a system according to the invention and to select radiation parallel to the plane perpendicular to the edge AD.
  • FIG. 5 schematically shows a first optical and electronic system for determining a position of an object using a device according to the invention.
  • the object is likely to be on a predefined geometric structure which is a surface S.
  • a plurality of emitters E1 to E7 are disposed on a CE emission side of a surface S.
  • the emitters E1 to E7 are aligned next to each other and optionally each have a lens L1 to L7 to collimate the light emitted into a substantially parallel beam.
  • FIG. 5 shows two beams F2, F3 emitted by the emitters E2 and E3.
  • these beams are slightly divergent and illuminate the entirety of the predefined surface without hole or dead zone between them on the surface S.
  • the fact of collimating the beams also makes it possible to increase the range of detection and to allow that the detection remains in the predefined area. It should be noted here that, advantageously, the light will be collimated on the predefined surface in order to avoid parasitic three-dimensional detections.
  • a light preferably infrared, having specific spectral and modulation characteristics for detecting the radiation emitted by the emitters, including in the presence of invasive natural light.
  • the light is then modulated with a modulation frequency between 30 and 100 kHz. Below 30 kHz, the device will be further disrupted by the lights powered by an electronic switching system, at more than 100 kHz. sensitivity to radio frequency signals becomes troublesome.
  • the spectral sensitivity of the receiver is also chosen as thin as possible, centered on the spectral emissivity peak of the transmitter.
  • a compensation principle as described in document FR 08 59048 is used. These characteristics are known elsewhere and will not be explained here. Nevertheless it is remarkable that the invention uses simple components but precisely sensitive to the spectral properties and / or modulation of the received signals to allow the implementation of an ambient light compensation.
  • the plurality of transmitters may be replaced by a single transmitter, provided with a lens transforming its output beam into a plane beam covering the entire predefined area S. It is also possible to use a light plan generator based on on a laser technology.
  • each side of the row of emitters E1 to E7 are placed two devices for detecting an angular direction D1 and D2 of the type described in FIG. 3.
  • These devices for detecting an angular direction D1 and D2 are capable of receiving and processing radiation, preferably infrared, having particular modulation characteristics to determine the angular direction of the object 2, under which is seen this object 2 of the detection device of an angular direction D1 and D2.
  • the detectors D1 and D2 each determine an angular direction, respectively al and a2, in which object 2 is located.
  • each of the two devices Once each of the two devices has determined the angular direction in which it has detected the object 2, it is sent to a module which determines the position XY of the object 2 on the surface S according to the position of the objects. detection devices D1 and D2 with respect to the predefined surface S and the angular directions al, a2.
  • the module 10 determines the position of the object using the formula: sin (£ U2) cos (al)
  • the detections of angular directions made on each side of the emission side CE make it possible to completely determine the position of the object 2.
  • FIG. 6 schematically shows a device for detecting the three-dimensional angular direction.
  • This device comprises three receivers R1, R2, R3 placed side by side in planes forming between them angles of 90 °.
  • the device thus obtained is typically useful for detecting the position of an object 2 in space.
  • Each pair of receivers (R1, R2), (R2, R3), (R1, R3) makes it possible to define a plane, respectively P3, PI and P2, directed with respect to the intersection edge, respectively AD3, AD1 and AD2 of the two planes carrying the receiving surfaces of the receivers, respectively (R1, R2), (R2, R3) and (R1, R3).
  • Figure 6 only the plane P2 passing through the edge AD2 is shown.
  • the intersection of the three planes PI, P2 and P3 passing respectively through the edges AD1, AD2 and AD3 gives a point on which object 2 is located.
  • the object is moreover likely to be only on a predefined surface S, it is possible to check the position of the object by checking that the obtained point is on this surface.

Abstract

The invention relates to a device (D) for detecting an angular direction in which an object (2) is located, which is to be used in an optoelectronic system for determining the position of an object (2) on a predefined geometric structure, said device (D) including at least two receivers (R1, R2), each of which have a receiving surface (S1, S2) on which the radiating power received from the object (2), and thus the raw photocurrent generated as output, is dependent on the angle (α,β) from which the object (2) is viewed along a strictly monotonous dependency curve of the radiating power received with the angle (α,β) from which the object (2) is viewed. Both receiving surfaces (S1, S2) are placed side-by-side, but each receiving surface lies in a separate plane, wherein the two planes formed therebetween form an angle of less than 150º and thus form a so-called device edge (AD). The device makes it possible to determine the angles (α,β) from which the object (2) is viewed by each receiver (R1, R2) while taking into consideration that the brightness for each receiver (R1, R2) is identical, but the radiation has different angles (α,β) of incidence.

Description

Titre de l'invention  Title of the invention
« Dispositif de détection d'une direction angulaire dans laquelle se trouve un objet ». Arrière-plan de l'invention  "Device for detecting an angular direction in which there is an object". Background of the invention
La présente invention concerne le domaine des dispositifs de détection de direction angulaire dans laquelle se trouve un objet.  The present invention relates to the field of angular direction detection devices in which there is an object.
Un tel dispositif est en particulier destiné à être mis en œuvre dans un système de détermination de position d'un objet présent sur une structure géométrique, que cette structure soit unidimensionnelle, bidimensionnelle ou tridimensionnelle. Il peut être utilisé dans un détecteur de présence, un détecteur d'approche, dans une interface de contrôle immatérielle etc. Par exemple, le dispositif selon l'invention peut être mis en œuvre dans un interrupteur gradateur dont le niveau de sortie dépend de la distance entre la main d'un utilisateur et le dispositif de détection selon l'invention. Cette distance est alors directement fonction de l'angle sous lequel la main est vue par un dispositif de détection de direction angulaire. On voit ici une des applications des dispositifs de détection de direction angulaire pour détecter une distance.  Such a device is in particular intended to be implemented in a system for determining the position of an object present on a geometrical structure, whether this structure is one-dimensional, two-dimensional or three-dimensional. It can be used in a presence detector, an approach detector, in a light control interface, etc. For example, the device according to the invention can be implemented in a dimmer switch whose output level depends on the distance between the hand of a user and the detection device according to the invention. This distance is then directly a function of the angle at which the hand is viewed by an angular direction detection device. Here we see one of the applications of angular direction detection devices to detect a distance.
Il existe de multiples principes de détection d'une présence d'un objet à distance. Plus précisément, l'invention concerne les dispositifs de détection utilisant la lumière, ou tout autre rayonnement électromagnétique aux propriétés physiques proches, notamment les rayonnements infrarouges ou ultraviolets ; c'est-à-dire tout rayonnement électromagnétique dont la longueur d'onde est comprise entre 10 μιτι et 100 nm.  There are multiple principles for detecting a presence of a remote object. More specifically, the invention relates to detection devices using light, or any other electromagnetic radiation with close physical properties, including infrared or ultraviolet radiation; that is to say any electromagnetic radiation whose wavelength is between 10 μιτι and 100 nm.
II est commun d'utiliser de tels rayonnements et d'exploiter la réflexion de celui-ci sur l'objet à détecter. Tout rayonnement électromagnétique visible est donc concerné par les termes « lumière » et « optique » utilisés dans la suite, mais également les rayonnements électromagnétiques invisibles aux longueurs d'onde et propriétés physiques proches, à savoir le rayonnement infrarouge et ultraviolet.  It is common to use such radiation and exploit the reflection of it on the object to be detected. Any visible electromagnetic radiation is therefore concerned with the terms "light" and "optics" used hereafter, but also invisible electromagnetic radiation with wavelengths and near physical properties, namely infrared and ultraviolet radiation.
Le récepteur de lumière est alors utilisé pour mesurer l'intensité lumineuse réfléchie par l'objet. La variation du signal sur le récepteur permet de déterminer la présence d'un objet. Dans ce domaine, il est par ailleurs connu des techniques de compensation ou suppression de lumière ambiante pour permettre au dispositif de fonctionner même si le récepteur capte, en plus du signal réfléchi, un signal lumineux provenant de l'environnement. The light receiver is then used to measure the light intensity reflected by the object. The variation of the signal on the receiver makes it possible to determine the presence of an object. In this area, it is also known compensation techniques or removal of ambient light to allow the device to operate even if the receiver captures, in addition to the reflected signal, a light signal from the environment.
Le plus souvent, un tel dispositif fonctionne en mode tout ou rien par l'implémentation d'un seuil. L'objet n'est détecté que si la lumière réfléchie franchit ce seuil sans aucune autre information sur sa position. Ces dispositifs ne fournissent aucune information fiable sur la distance de détection. En effet, un objet très réfléchissant, par exemple blanc ou brillant, situé loin du dispositif peut réfléchir davantage de rayonnement qu'un objet peu réfléchissant, noir ou mat, situé près du dispositif. D'autres facteurs, que sont la taille de l'objet ou son orientation, entrent aussi en compte dans la quantité de signal réfléchi. Ainsi, en prenant isolément la quantité de signal réfléchi, il n'est pas possible d'accéder à d'autres informations que la présence d'un objet.  Most often, such a device operates in all or nothing mode by implementing a threshold. The object is detected only if the reflected light crosses this threshold without any other information on its position. These devices provide no reliable information about the detection distance. Indeed, a highly reflective object, for example white or shiny, located far from the device can reflect more radiation than a low-reflective object, black or matte, located near the device. Other factors, such as the size of the object or its orientation, are also factors in the amount of reflected signal. Thus, by taking the amount of reflected signal separately, it is not possible to access information other than the presence of an object.
Des techniques diverses sont couramment utilisées par les concepteurs de détecteur pour résoudre ce problème.  Various techniques are commonly used by detector designers to solve this problem.
Une première famille de techniques utilise le temps de vol du rayonnement. C'est la famille des radars, lidars et autres sonars. Ces techniques exploitent le fait que les ondes radio-lumineuses ou acoustiques ne se propagent pas instantanément. Aussi, ces techniques calculent la distance de détection en exploitant la vitesse du rayonnement préalablement connue. Les propriétés de propagation de l'onde dans le milieu de détection permettent de convertir le décalage temporaire entre l'émission et la réception en distance.  A first family of techniques uses the flight time of radiation. It's the family of radars, lidars and other sonars. These techniques exploit the fact that radio-light or acoustic waves do not propagate instantaneously. Also, these techniques calculate the detection distance by exploiting the previously known radiation velocity. The propagation properties of the wave in the detection medium make it possible to convert the temporary offset between transmission and reception in distance.
Ces techniques sont efficaces mais leurs applications sont limitées car la vitesse de la lumière est extrêmement élevée dans l'air et il n'est pas envisageable d'appliquer ce principe lorsqu'il s'agit d'effectuer des mesures sur des distances courtes, typiquement inférieures aux mètres. En effet, le temps d'aller/retour d'un photon sur une distance de 100 mm est de 667 picosecondes.  These techniques are effective but their applications are limited because the speed of light is extremely high in the air and it is not possible to apply this principle when it comes to making measurements over short distances, typically less than meters. Indeed, the round trip time of a photon over a distance of 100 mm is 667 picoseconds.
Pour pouvoir exploiter le temps de vol, dans un calcul de distance, il est nécessaire, a minima, d'émettre un signal puisé dont les impulsions sont d'une durée de l'ordre de grandeur du temps à mesurer. Il est également nécessaire de disposer d'un dispositif de réception suffisamment sensible pour pouvoir mesurer le décalage temporel du signal réfléchi. Cela peut par exemple être réalisé par analyse du déphasage entre deux signaux alternatifs. De tels composants existent mais ils restent chers et relativement encombrants. L'utilisation de ces principes est généralement réservée à des dispositifs de télémétrie fonctionnant sur des distances élevées. To be able to exploit the flight time, in a distance calculation, it is necessary, at least, to emit a pulsed signal whose pulses are of a duration of the order of magnitude of the time to be measured. It is also necessary to have a sufficiently sensitive reception device to be able to measure the time shift of the reflected signal. This can for example be achieved by analyzing the phase shift between two alternative signals. Such components exist but they remain expensive and relatively bulky. The use of these principles is generally reserved for telemetry devices operating over long distances.
Ainsi, les dispositifs utilisant le temps de vol sont d'autant plus chers et complexes que les distances à mesurer sont faibles. En général, on observe que les techniques employées dans ce cas sont alors plutôt basées sur des techniques de triangulation.  Thus, devices using flight time are all the more expensive and complex that the distances to be measured are low. In general, it is observed that the techniques employed in this case are then rather based on triangulation techniques.
Les capteurs de la famille GP2 produits par la société SHARP utilisent un tel principe qui est par ailleurs décrit dans le document japonais JP 6 334 819. Le dispositif décrit dans ce document sert à détecter la distance à laquelle se situe un objet. Il comprend un émetteur doté d'une lentille servant de collimateur. Il comprend en outre une lentille pour former une image du signal réfléchi sur un capteur linéaire doté d'un circuit de conversion courant/tension et d'un circuit d'amplification permettant la mesure des signaux par un microprocesseur. Le capteur décrit est un capteur d'imagerie. Ce dispositif est décrit pour mesurer une distance.  The sensors of the GP2 family produced by the SHARP company use such a principle which is moreover described in the Japanese document JP 6 334 819. The device described in this document serves to detect the distance to which an object is located. It includes a transmitter with a lens as a collimator. It further comprises a lens for forming an image of the signal reflected on a linear sensor having a current / voltage conversion circuit and an amplification circuit for measuring the signals by a microprocessor. The sensor described is an imaging sensor. This device is described to measure a distance.
Néanmoins, on remarque que le dispositif d'imagerie 23 réalise l'image formée par l'objet réfléchi sur le capteur et cette image dépend de l'angle formé par l'objet à détecter avec la normale au capteur. Le dispositif d'imagerie 23 couplé à l'optique 19 permet ainsi de détecter un angle dans lequel se trouve un objet, que celui-ci soit situé sur une ligne fixe telle que décrite dans le dispositif du document de l'art antérieur ou situé sur une surface plus large.  Nevertheless, it is noted that the imaging device 23 produces the image formed by the object reflected on the sensor and this image depends on the angle formed by the object to be detected with the normal sensor. The imaging device 23 coupled to the optical 19 thus makes it possible to detect an angle in which an object is located, whether it is located on a fixed line as described in the device of the document of the prior art or located on a wider surface.
En effet, la position de l'image formée par l'objet réfléchi sur le capteur linéaire dépend de l'angle formé par l'objet à détecter avec la normale au capteur. Ainsi, puisque l'objet se trouve à une distance donnée sur une ligne prédéfinie, l'image se forme autour d'un point correspondant à l'angle sous lequel l'objet est vu du capteur.  Indeed, the position of the image formed by the object reflected on the linear sensor depends on the angle formed by the object to be detected with the normal sensor. Thus, since the object is at a given distance on a predefined line, the image is formed around a point corresponding to the angle at which the object is viewed from the sensor.
Dans le cas de la localisation de l'objet sur une surface plus large, le dispositif décrit dans ce document de l'art antérieur permet de déterminer une direction angulaire dans laquelle se trouve l'objet.  In the case of the location of the object on a wider surface, the device described in this document of the prior art allows to determine an angular direction in which the object is located.
La mesure de distance, obtenue par détection d'une direction angulaire alors que l'objet ne peut se déplacer que sur une ligne prédéfinie est alors complètement indépendante de la quantité de lumière réfléchie puisque c'est la localisation d'un point lumineux sur le capteur qui permet d'accéder à la position de l'objet. Cette technique permet d'avoir une information précise sur la distance entre le capteur et l'objet par triangulation avec détection d'une direction angulaire. The distance measurement, obtained by detecting an angular direction while the object can move only on a predefined line is then completely independent of the amount of reflected light since it is the location of a luminous point on the sensor that provides access to the position of the object. This technique makes it possible to have precise information on the distance between the sensor and the object by triangulation with detection of an angular direction.
Le document US 2007/0222760 décrit un dispositif de saisie de données utilisant un principe similaire pour détecter la position d'un objet transposé sur deux dimensions. Ici encore, un capteur d'imagerie permet de localiser l'objet. Le dispositif décrit dans ce document utilise un plan de lumière et une caméra, les éléments nécessaires à la mise en œuvre de ce système étant placés sur trois dimensions. Une image d'une surface bidimensionnelle est acquise pour détecter la position de l'objet.  US 2007/0222760 discloses a data entry device using a similar principle for detecting the position of an object transposed on two dimensions. Here again, an imaging sensor makes it possible to locate the object. The device described in this document uses a light plane and a camera, the elements necessary for the implementation of this system being placed in three dimensions. An image of a two-dimensional surface is acquired to detect the position of the object.
Comme le capteur est bidimensionnel, il est capable non seulement d'avoir accès à l'angle mais également à la distance du doigt par rapport à la surface imagée.  As the sensor is two-dimensional, it is able not only to have access to the angle but also to the distance of the finger from the imaged surface.
De nombreux dispositifs connus utilisent ainsi des appareils d'imagerie à une ou deux dimensions pour localiser un objet. Ce principe permet d'obtenir une bonne précision mais ces dispositifs ont un coût de fabrication relativement élevé et une intégration mécanique complexe. Ces arts antérieurs présentent aussi l'inconvénient de devoir nécessiter la mise en œuvre de composants d'imagerie coûteux, en particulier un capteur de caméra et une optique de qualité suffisante pour permettre d'avoir une image sans déformation ni aberration. En outre, l'encombrement de ces dispositifs de l'art antérieur est assez important puisque le capteur d'image doit être situé en hauteur par rapport à la surface prédéfinie où est détectée la position de l'objet ou de manière décalée sur un coté d'une ligne où l'objet est susceptible de se trouver. Cela est nécessaire pour disposer d'un angle suffisant pour pouvoir voir toute la surface ou toute la ligne. L'usage de cette technologie est donc incompatible avec les contraintes mécaniques rencontrées dans de nombreux domaines.  Many known devices thus use one- or two-dimensional imaging devices to locate an object. This principle makes it possible to obtain good accuracy, but these devices have a relatively high manufacturing cost and a complex mechanical integration. These prior art also have the disadvantage of having to require the implementation of expensive imaging components, especially a camera sensor and optics of sufficient quality to allow to have an image without deformation or aberration. In addition, the size of these devices of the prior art is quite important since the image sensor must be located in height with respect to the predefined surface where the position of the object is detected or staggered on one side. a line where the object is likely to be. This is necessary to have a sufficient angle to be able to see the whole surface or the whole line. The use of this technology is therefore incompatible with the mechanical constraints encountered in many areas.
En outre, ces dispositifs ne sont pas compatibles avec les principes de compensation de lumière ambiante du type de celui décrit dans le document FR 08 59048, ces principes de compensation de lumière étant indispensables dès lors que le dispositif doit pouvoir être utilisé en extérieur et pour une détection sur une surface dégagée. Les dispositifs connus utilisant des capteurs d'imagerie ont donc des applications limitées puisqu'ils ne peuvent pas fonctionner en extérieur ou imposent des conditions drastiques d'implémentation du type d'une intégration mécanique maintenant le capteur et l'objet à détecter à l'ombre. In addition, these devices are not compatible with the principles of ambient light compensation of the type described in document FR 08 59048, these principles of light compensation being indispensable when the device must be able to be used outdoors and for detection on an unobstructed surface. Known devices using imaging sensors therefore have limited applications since they can not operate outdoors or impose drastic implementation conditions of the type of a mechanical integration maintaining the sensor and the object to be detected at the same time. shadow.
II existe encore des dispositifs utilisant des émetteurs et des récepteurs placés en quinconce. Ces dispositifs sont compatibles avec l'utilisation de compensation de lumière ambiante mais présentent l'inconvénient d'être non- linéaires. En outre, à la manière du dispositif décrit dans le document JP 6 334 819, ils nécessitent de situer un objet sur une ligne prédéfinie pour en déterminer l'angle sous lequel l'objet est vu dans le cas où une pluralité d'émetteurs et de récepteurs en quinconce sont utilisés.  There are still devices using transmitters and receivers placed in staggered rows. These devices are compatible with the use of ambient light compensation but have the disadvantage of being non-linear. Furthermore, in the manner of the device described in document JP 6 334 819, they require locating an object on a predefined line to determine the angle at which the object is seen in the case where a plurality of transmitters and staggered receivers are used.
On ne connaît pas, à ce jour, de dispositif de détection d'une direction angulaire pouvant être mise en œuvre dans des environnements où la lumière ambiante est très présente et pour déterminer une position angulaire d'un objet sans le situer sur une ligne prédéfinie.  To date, there is no known device for detecting an angular direction that can be implemented in environments where ambient light is very present and for determining an angular position of an object without locating it on a predefined line. .
Objet et résumé de l'invention Object and summary of the invention
La présente invention a donc pour but principal de pallier les inconvénients de l'art antérieur en proposant un dispositif de détection d'une direction angulaire dans laquelle se trouve un objet destiné à être mis en œuvre dans un système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet présent sur une structure géométrique prédéfinie,  The main object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art by proposing a device for detecting an angular direction in which there is an object intended to be implemented in an optical and electronic system for determining a position of an object present on a predefined geometric structure,
ce dispositif comprenant au moins deux récepteurs sensibles à des rayonnements électromagnétiques de longueur d'onde comprise entre 100 nm et 10 μιτι, délivrant un photo-courant brut en sortie et présentant chacun une surface de réception sur laquelle la puissance radiante reçue en provenance d'un objet, et donc le photo-courant brut délivré en sortie, est dépendante de l'angle sous lequel est vu l'objet selon une courbe de dépendance strictement monotone de la puissance radiante reçue avec l'angle sous lequel est vu l'objet, les deux surfaces de réception étant placées côte à côte mais chacune dans un plan distinct, les deux plans faisant entre eux un angle inférieur à 150° et formant ainsi une arête dite arête du dispositif, le dispositif étant destiné à être positionné de telle façon que la portion de l'espace définie entre ces deux plans inclut la structure géométrique particulière sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet, this device comprising at least two receivers sensitive to electromagnetic radiation of wavelength between 100 nm and 10 μιτι, delivering a raw photo-current output and each having a receiving surface on which the radiant power received from an object, and thus the raw photo-current delivered at the output, is dependent on the angle under which the object is viewed according to a strictly monotonic dependence curve of the radiant power received with the angle under which the object is viewed , the two receiving surfaces being placed side by side but each in a separate plane, the two planes forming an angle between them of less than 150 ° and thus forming a so-called edge of the device, the device being intended to be positioned in such a way that the portion of the space defined between these two planes includes the particular geometrical structure on which the object may be located,
le dispositif comprenant en outre un module électronique comprenant des moyens pour, lors d'une illumination de la structure géométrique prédéfinie avec un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques :  the device further comprising an electronic module comprising means for, upon illumination of the predefined geometric structure with radiation having specific spectral and / or modulation characteristics:
- recevoir les signaux reçus par chacun des récepteurs,  receive the signals received by each of the receivers,
- extraire, de chaque signal reçu par un récepteur, la puissance radiante de la part du signal optique présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques reçue par ce récepteur,  extracting, from each signal received by a receiver, the radiant power from the optical signal having specific spectral and / or modulation characteristics received by this receiver,
- à partir de ces puissances radiantes, déterminer les angles sous lesquels l'objet est vu par chacun des récepteurs considérant que l'intensité énergétique éclairant chaque récepteur est identique, mais que le rayonnement se présente sous des angles d'incidence différents,  - from these radiant powers, determine the angles under which the object is seen by each of the receivers considering that the energy intensity illuminating each receiver is identical, but that the radiation is at different angles of incidence,
- déterminer la direction angulaire d'un plan passant par l'arête du dispositif et où se trouve l'objet.  - determine the angular direction of a plane passing through the edge of the device and where is the object.
L'invention consiste à utiliser des paires de récepteurs situées de manière particulière, l'un par rapport à l'autre et par rapport à la surface à laquelle appartient la structure géométrique prédéfinie, ces récepteurs étant tels que le signal de sortie qu'ils délivrent est en dépendance strictement monotone avec l'angle sous lequel est vu l'objet.  The invention consists in using pairs of receivers located in a particular way, with respect to each other and with respect to the surface to which the predefined geometric structure belongs, these receivers being such that the output signal they deliver is in strictly monotonous dependence with the angle under which is seen the object.
Pour une même intensité lumineuse reçue, ces récepteurs peuvent avantageusement être des récepteurs du type lambertien. Le principe de la loi de Lambert est montré sur la figure 1. Cette propriété est, en particulier, observée pour des composants dépourvus de lentille du type photodiodes ou phototransistors. En effet, la sensibilité angulaire de ce genre de composants est fixée par les lois physiques et optiques. Ils présentent une surface notée SD recevant la lumière émise par un objet 2 situé dans l'espace faisant face à la surface SD. Le vecteur allant du centre de la surface photosensible SD à l'objet émetteur 2 fait un angle noté a avec la normale à la surface SD.  For the same received light intensity, these receivers can advantageously be Lambertian type receivers. The principle of Lambert's law is shown in FIG. 1. This property is, in particular, observed for components devoid of a lens of the photodiode or phototransistor type. Indeed, the angular sensitivity of this kind of components is fixed by the physical and optical laws. They have a surface denoted SD receiving light emitted by an object 2 located in the space facing the SD surface. The vector from the center of the photosensitive surface SD to the emitter object 2 makes an angle noted a with the normal to the surface SD.
Selon la loi de Lambert, la sensibilité est proportionnelle au cosinus de l'angle a formé par la source lumineuse 2 et la normale à la surface SD. Si aucun dispositif optique n'est installé sur la surface photosensible SD, cette dernière émet alors un signal électrique proportionnel au signal lumineux qu'elle reçoit. L'intensité lumineuse est un flux par angle solide exprimée en candela. Un candela, unité de base, correspond à un lumen, unité de flux lumineux, par stéradian. L'intensité lumineuse sur les deux récepteurs est identique, le flux lumineux est différent, car chaque récepteur présente un angle solide (stéradians) différent. A intensité lumineuse reçue fixe, le signal électrique, qui correspond à une puissance radiante reçue, est alors proportionnel au cosinus de l'angle a. According to Lambert's law, the sensitivity is proportional to the cosine of the angle formed by the light source 2 and the normal to the surface SD. If no optical device is installed on the photosensitive surface SD, it then emits an electrical signal proportional to the light signal it receives. The luminous intensity is a flux per solid angle expressed in candela. A candela, basic unit, corresponds to a lumen, unit of luminous flux, per steradian. The luminous intensity on the two receivers is identical, the luminous flux is different because each receiver has a different solid angle (steradians). At fixed luminous intensity, the electrical signal, which corresponds to a received radiant power, is then proportional to the cosine of the angle a.
La puissance lumineuse éclairant la surface SD s'écrit alors S=S0 cos(a),The luminous power illuminating the surface SD is then written S = S 0 cos (a),
S0 étant proportionnel à l'intensité lumineuse reçue. S 0 being proportional to the light intensity received.
Cette dépendance en cosinus est conservée sur le signal disponible en sortie de la surface photosensible SD. D'autres types de dépendance entre ce signal et l'angle de vue de l'objet 2 peuvent être utilisés dès lors que cette dépendance est strictement monotone.  This cosine dependency is maintained on the signal available at the output of the photosensitive surface SD. Other types of dependence between this signal and the angle of view of the object 2 can be used since this dependence is strictly monotonous.
En prévoyant de placer côte à côte deux récepteurs de cette sorte dans deux positions angulaires différentes, le dispositif selon l'invention permet de détecter les angles sous lesquels l'objet est vu par chacun des deux récepteurs en considérant que les deux récepteurs reçoivent la même intensité lumineuse S0 au moment de la détection puisqu'ils sont voisins. By providing for placing two receivers of this kind side by side in two different angular positions, the device according to the invention makes it possible to detect the angles under which the object is seen by each of the two receivers, considering that the two receivers receive the same light intensity S 0 at the moment of detection since they are neighbors.
Puisque, selon l'invention, les deux récepteurs sont tels que les surfaces de réception sont placées sur des plans s'intersectant au niveau d'une arête du dispositif, la direction angulaire sous laquelle est vu l'objet est alors un plan passant par l'arête et faisant les angles déterminés selon l'invention avec chacune des surfaces de réception.  Since, according to the invention, the two receivers are such that the reception surfaces are placed on intersecting planes at an edge of the device, the angular direction under which the object is viewed is then a plane passing through the edge and making the angles determined according to the invention with each of the receiving surfaces.
Les angles les plus faibles entre les deux plans portant les surfaces de réception sont applicables si on a besoin de faire, par exemple, un détecteur capable de mesurer une distance entre 100 cm et 102 cm.  The weakest angles between the two planes carrying the receiving surfaces are applicable if it is necessary to make, for example, a detector capable of measuring a distance between 100 cm and 102 cm.
Dans une réalisation avantageuse, les deux plans portant les surfaces de réception font entre eux un angle compris entre 60 et 120°.  In an advantageous embodiment, the two planes carrying the receiving surfaces form between them an angle of between 60 and 120 °.
Ces angles permettent d'assurer une couverture d'une surface étendue devant les récepteurs tout en permettant une bonne distinction de l'angle sous lequel l'objet est vu par rapport à chacun des récepteurs. Avantageusement, les deux plans portant les surfaces de réception font entre eux un angle substantiellement égal à 90°. These angles make it possible to ensure coverage of an extended surface in front of the receivers while allowing a good distinction between the angle at which the object is viewed with respect to each of the receivers. Advantageously, the two planes carrying the receiving surfaces form between them an angle substantially equal to 90 °.
Cet angle permet de couvrir une zone rectangulaire de manière optimale. This angle makes it possible to cover a rectangular area optimally.
Selon une caractéristique préférentielle de l'invention, les rayonnements auxquels les récepteurs sont sensibles sont des rayonnements infrarouges. According to a preferred characteristic of the invention, the radiation to which the receivers are sensitive is infrared radiation.
En effet, il est parfois souhaitable d'utiliser, pour la détection, un rayonnement visible pour l'utilisateur, pour des raisons esthétiques ou pour fournir un retour visuel. Cependant, dans la plupart des cas, cependant, on souhaitera rendre le dispositif de détection invisible pour l'utilisateur. Dans ce but, l'utilisation d'un rayonnement invisible, infrarouge ou ultraviolet, sera privilégiée.  Indeed, it is sometimes desirable to use, for detection, visible radiation for the user, for aesthetic reasons or to provide a visual feedback. However, in most cases, however, one will wish to make the detection device invisible to the user. For this purpose, the use of invisible radiation, infrared or ultraviolet, will be preferred.
On utilisera ainsi avantageusement des émetteurs et récepteurs fonctionnant dans le proche infrarouge : longueur d'onde comprise 700 à 1500 nm, typiquement 950 nm, pour des raisons de coût et de sécurité.  Advantageously, emitters and receivers operating in the near infrared range will be used: wavelengths ranging from 700 to 1500 nm, typically 950 nm, for reasons of cost and safety.
Ces angles, qui permettent d'ouvrir l'espace dans lequel peut se trouver la structure prédéfinie sur des portions de plan angulaires de 60 à 120°, sont optimaux pour la précision du dispositif tout en donnant une bonne ouverture sur la structure géométrique prédéfinie.  These angles, which make it possible to open the space in which the predefined structure can be on angular plane portions of 60 to 120 °, are optimal for the accuracy of the device while giving a good opening on the predefined geometric structure.
On comprend ici qu'il sera très avantageux de placer les deux récepteurs à 90°. La surface ainsi couverte sera un quart d'espace seulement limité par la portée des émetteurs/récepteurs utilisés.  It is understood here that it will be very advantageous to place the two receivers at 90 °. The surface thus covered will be a quarter space only limited by the range of transmitters / receivers used.
Avantageusement, la distance entre les deux surfaces de réception est inférieure à un tiers de la distance la plus courte que l'on pourra avoir à mesurer avec le dispositif.  Advantageously, the distance between the two reception surfaces is less than one-third of the shortest distance that can be measured with the device.
Cette caractéristique assure que l'approximation selon laquelle la même intensité lumineuse est reçue par les deux récepteurs n'introduit pas d'erreur sensible au niveau de la détermination de la direction angulaire.  This feature ensures that the approximation that the same light intensity is received by the two receivers does not introduce a significant error in the determination of the angular direction.
Selon une réalisation préférentielle, chaque récepteur comprend un réflecteur rapportant la lumière reçue sur la surface de réception du récepteur sur une surface de détection lambertienne, les deux surfaces de détection lambertiennes des deux récepteurs étant placées dans un même plan.  According to a preferred embodiment, each receiver comprises a reflector bringing the light received on the receiving surface of the receiver on a Lambertian detection surface, the two lambertian detection surfaces of the two receivers being placed in the same plane.
Cette réalisation autorise de placer les deux composants lambertiens démunis de lentille sur un même circuit plan. En effet, placer les deux composants sur deux plans faisant un angle entre eux ainsi que cela est prévu selon l'invention n'est pas aisé d'un point de vue de la réalisation matérielle. Cette caractéristique évite donc de devoir placer les récepteurs sur deux plans différents ce qui nécessite soit plusieurs circuits imprimés, soit un circuit imprimé pliable, de type « Flex », qui est coûteux. This embodiment makes it possible to place the two lambertian components without lens on the same plane circuit. Indeed, place both components in two planes forming an angle between them as is provided according to the invention is not easy from a point of view of the hardware realization. This feature avoids having to place the receivers on two different planes which requires either multiple printed circuits, or a folding circuit board, type "Flex", which is expensive.
Ce mode de réalisation préférentiel permet de s'affranchir de ce problème en munissant chaque récepteur d'un réflecteur permettant de ramener la lumière reçue en provenance de la structure géométrique prédéfinie vers un même plan commun pour les deux récepteurs. En outre, avantageusement, un tel réflecteur joue avantageusement un rôle d'optique de collection sélective ne sélectionnant que les rayonnements provenant de la structure géométrique prédéfinie. Cela évite des détections de rayonnements provenant de l'espace situé autour de la structure géométrique prédéfinie.  This preferred embodiment makes it possible to overcome this problem by providing each receiver with a reflector making it possible to reduce the light received from the predefined geometric structure towards the same common plane for the two receivers. In addition, advantageously, such a reflector advantageously plays a selective collection optical role selecting only the radiation coming from the predefined geometric structure. This avoids radiation detections from the space around the predefined geometric structure.
Dans une réalisation avantageuse, le réflecteur présente une surface correspondant à une moitié du solide formé par la révolution de la base d'une parabole autour d'un axe perpendiculaire à l'axe focal de la parabole, les moitiés étant déterminées de part et d'autre d'un plan passant par l'axe focal de la parabole, le foyer de la parabole situé dans le plan médian du réflecteur étant situé sur la surface de détection.  In an advantageous embodiment, the reflector has a surface corresponding to one-half of the solid formed by the revolution of the base of a parabola around an axis perpendicular to the focal axis of the parabola, the halves being determined by the another of a plane passing through the focal axis of the parabola, the focus of the dish located in the median plane of the reflector being located on the sensing surface.
Une telle forme de réflecteur autorise le regroupement, vers la surface de détection lambertienne, de la lumière présente sur le plan faisant face aux réflecteurs, c'est-à-dire le plan perpendiculaire à chacune des surfaces de réception.  Such a reflector shape allows the clustering of the light on the plane facing the reflectors, that is to say the plane perpendicular to each of the receiving surfaces, to be brought together to the Lambertian detection surface.
Ainsi, les surfaces d'entrée de la lumière dans les réflecteurs sont confondues avec les surfaces de réception des récepteurs. Ils sont avantageusement placés de telle manière qu'ils permettent non seulement d'éviter les détections dans l'espace tridimensionnel faisant face aux récepteurs mais aussi de conserver la stricte monotonie de la dépendance entre le signal disponible en sortie du récepteur et l'angle formé par l'objet avec la normale à la surface de réception.  Thus, the entrance surfaces of the light in the reflectors coincide with the receiving surfaces of the receivers. They are advantageously placed in such a way that they make it possible not only to avoid detections in the three-dimensional space facing the receivers but also to preserve the strict monotony of the dependence between the signal available at the output of the receiver and the angle formed. by the object with the normal to the receiving surface.
Dans une caractéristique particulière, la surface de la détection est centrée sur le foyer de la parabole. Cette caractéristique permet d'assurer que la surface de détection lambertienne reçoive une quantité optimale de lumière. In a particular feature, the surface of the detection is centered on the focus of the dish. This feature ensures that the Lambertian detection surface receives an optimal amount of light.
Dans une réalisation particulière, l'axe de révolution du réflecteur est tel que le foyer de la parabole est à l'intérieur du réflecteur.  In a particular embodiment, the axis of revolution of the reflector is such that the focus of the dish is inside the reflector.
Cette caractéristique autorise une bonne compacité du récepteur puisque la surface de détection lambertienne est alors située à l'intérieur du réflecteur, ce qui est particulièrement avantageux.  This feature allows a good compactness of the receiver since the Lambertian detection surface is then located inside the reflector, which is particularly advantageous.
Avantageusement, la distance focale de la parabole est proche de la taille de la surface photosensible du détecteur, typiquement comprise entre 0.5 et 1.2 fois la taille de la surface photosensible.  Advantageously, the focal length of the dish is close to the size of the photosensitive surface of the detector, typically between 0.5 and 1.2 times the size of the photosensitive surface.
Cette caractéristique permet d'optimiser le rapport entre énergie entrante et encombrement du dispositif.  This characteristic makes it possible to optimize the ratio between incoming energy and size of the device.
Jusqu'à présent, le dispositif décrit l'a été pour détecter la présence d'un objet sur une structure géométrique prédéfinie qui peut être, au maximum, une surface bidimensionnelle. En effet, le dispositif selon l'invention ne saurait être discriminant sur trois dimensions. En d'autres termes, le dispositif selon l'invention ne peut déterminer au mieux qu'une direction angulaire portée par un plan passant par l'arête du dispositif, la position sur ce plan ne pouvant être discriminée avec le dispositif selon l'invention.  Until now, the device described has been to detect the presence of an object on a predefined geometric structure that can be, at most, a two-dimensional surface. Indeed, the device according to the invention can not be discriminating on three dimensions. In other words, the device according to the invention can not best determine an angular direction carried by a plane passing through the edge of the device, the position on this plane can not be discriminated with the device according to the invention. .
L'invention concerne aussi un système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'invention comprenant trois récepteurs présentant chacun une surface de réception sur laquelle la puissance radiante reçue en provenance d'un objet est dépendant de l'angle sous lequel est vu l'objet selon une courbe de dépendance strictement monotone de la puissance radiante reçue avec l'angle sous lequel est vu l'objet, les trois surfaces de réception étant placées côte à côte mais chacune dans un plan distinct, les trois plans faisant entre eux, par paires, un angle inférieur à 150° et formant ainsi trois arêtes du dispositif, chacune associée à une paire de plans, le dispositif étant destiné à être positionné de telle façon que la portion de l'espace définie entre ces trois plans inclut la structure géométrique prédéfinie où est susceptible de se trouver l'objet,  The invention also relates to an optical and electronic system for determining a position of an object, characterized in that it comprises a device according to the invention comprising three receivers each having a reception surface on which the radiant power received in origin of an object is dependent on the angle at which the object is viewed according to a strictly monotonic dependence curve of the radiant power received with the angle under which the object is viewed, the three receiving surfaces being placed side by side. to each other but in a separate plane, the three planes forming, in pairs, an angle of less than 150 ° and thus forming three edges of the device, each associated with a pair of planes, the device being intended to be positioned such that way that the portion of the space defined between these three planes includes the predefined geometric structure where the object is likely to be,
le dispositif comprenant en outre un module électronique comprenant des moyens pour, lors d'une illumination de la structure géométrique prédéfinie avec un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques : the device further comprising an electronic module comprising means for, upon illumination of the predefined geometric structure with radiation having spectral and / or specific modulation characteristics:
- recevoir les signaux reçus par chacun des récepteurs,  receive the signals received by each of the receivers,
- extraire, de chaque signal reçu par un récepteur, la puissance radiante de la part du signal optique présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques reçue par ce récepteur,  extracting, from each signal received by a receiver, the radiant power from the optical signal having specific spectral and / or modulation characteristics received by this receiver,
- à partir de ces puissances radiantes, déterminer les angles sous lesquels l'objet est vu par chacun des récepteurs en considérant que les récepteurs reçoivent la même intensité lumineuse mais sous des angles différents,  - from these radiant powers, determine the angles under which the object is seen by each of the receivers, considering that the receivers receive the same luminous intensity but at different angles,
- déterminer les directions angulaires de trois plans passant par les arêtes du dispositif et où se trouve l'objet,  determining the angular directions of three planes passing through the edges of the device and where the object is located,
- déterminer la position de l'objet à l'intersection des trois plans.  - determine the position of the object at the intersection of the three planes.
Cette application de l'invention permet de déterminer exactement la position où se trouve un objet dans l'espace par intersection de trois plans.  This application of the invention makes it possible to determine exactly the position where an object is located in the space by intersection of three planes.
Aussi, l'invention concerne un système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet présent sur une ligne prédéfinie, le système comprenant un émetteur émettant un faisceau d'un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques permettant de la détecter y compris en présence d'une lumière naturelle de haute intensité, ce faisceau étant collimaté le long de la ligne prédéfinie,  Also, the invention relates to an optical and electronic system for determining a position of an object present on a predefined line, the system comprising a transmitter emitting a beam of radiation having specific spectral and / or modulation characteristics allowing to detect it even in the presence of a high intensity natural light, this beam being collimated along the predefined line,
ce système comprenant un dispositif de détection d'une direction angulaire selon l'invention positionné de telle façon que la portion de l'espace définie entre les deux plans portant les surfaces de réception des deux récepteurs inclut la ligne prédéfinie sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet, et comprenant un module de détermination de la position pour, connaissant la position du dispositif par rapport à la ligne prédéfinie et la direction angulaire du plan passant par l'arête du dispositif et où se trouve l'objet, en déduire la position de l'objet sur la ligne prédéfinie par intersection.  this system comprising a device for detecting an angular direction according to the invention positioned in such a way that the portion of the space defined between the two planes bearing the receiving surfaces of the two receivers includes the predefined line on which is likely to be finding the object, and comprising a position determining module for, knowing the position of the device with respect to the predefined line and the angular direction of the plane passing through the edge of the device and where the object is located, deduce therefrom the position of the object on the predefined line by intersection.
Cette application dans un système de détection d'une position d'un objet permet d'accéder à une mesure de distance d'un objet du type de celle décrite dans le document JP 6 334 819. Cependant, le dispositif mis en œuvre grâce à l'invention est nettement moins coûteux que les dispositifs d'imagerie utilisés dans les dispositifs connus. Avec seulement deux surfaces photosensibles, l'invention permet d'obtenir le même résultat que l'art antérieur mais à moindre coût. Il suffit pour cela d'utiliser un dispositif selon l'invention dont les deux plans des surfaces de réception ouvrent sur la ligne sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet. This application in a system for detecting a position of an object provides access to a distance measurement of an object of the type described in document JP 6 334 819. However, the device implemented by the invention is significantly less expensive than the imaging devices used in known devices. With only two photosensitive surfaces, the invention makes it possible to obtain the same result as the prior art but at a lower cost. It suffices for this to use a device according to the invention, the two planes of the receiving surfaces open on the line on which the object may be located.
Dans une réalisation particulière, la ligne prédéfinie est le faisceau d'un émetteur.  In a particular embodiment, the predefined line is the beam of a transmitter.
Cette caractéristique permet de matérialiser la ligne prédéfinie sur laquelle peut se trouver l'objet. Dans le cas où une pluralité d'émetteurs est utilisée, cela permet de recouvrir une surface et de détecter la position d'un objet sur cette surface dès lors que l'allumage des émetteurs est suffisamment rapide.  This characteristic makes it possible to materialize the predefined line on which the object can be. In the case where a plurality of emitters is used, this makes it possible to cover a surface and to detect the position of an object on this surface as soon as the emitters are switched on sufficiently rapidly.
Cependant, l'invention permet en fait de détecter, à moindre coût, la position d'un objet sans utiliser une pluralité d'émetteurs.  However, the invention makes it possible to detect, at a lower cost, the position of an object without using a plurality of transmitters.
En effet, l'invention concerne également un système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet présent sur une surface prédéfinie, le dispositif comprenant au moins un émetteur émettant un faisceau d'un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques permettant de la détecter y compris en présence d'une lumière naturelle de haute intensité, ce faisceau étant collimaté dans la surface prédéfinie,  Indeed, the invention also relates to an optical and electronic system for determining a position of an object present on a predefined surface, the device comprising at least one emitter emitting a beam of radiation having spectral characteristics and / or specific modulation means for detecting it, even in the presence of high intensity natural light, this beam being collimated in the predefined surface,
ce système comprenant un dispositif de détection d'une direction angulaire selon l'invention, comprenant trois récepteurs, positionné de telle façon que la portion de l'espace définie entre les trois plans portant les surfaces de réception des trois récepteurs inclut la surface prédéfinie sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet et comprenant un module de détermination de la position pour, connaissant la position du dispositif par rapport à la surface prédéfinie et la direction angulaire de la droite passant par le coin du dispositif et où se trouve l'objet, en déduire la position de l'objet sur la ligne prédéfinie par intersection.  this system comprising a device for detecting an angular direction according to the invention, comprising three receivers, positioned in such a way that the portion of the space defined between the three planes bearing the reception surfaces of the three receivers includes the predefined surface on which is likely to be the object and comprising a position determining module for, knowing the position of the device with respect to the predefined surface and the angular direction of the straight line passing through the corner of the device and where is located the object, deduce the position of the object on the predefined line by intersection.
L'utilisation d'un dispositif de détection d'une direction angulaire comprenant trois récepteurs selon les principes de l'invention, permet en effet, grâce à la détermination de l'intersection entre la droite portant la direction angulaire de l'objet et la surface prédéfinie, de déterminer entièrement la position de l'objet. The use of an angular direction detection device comprising three receivers according to the principles of the invention makes it possible, by virtue of the determination of the intersection between the straight line bearing the direction. angle of the object and the predefined surface, to fully determine the position of the object.
Dans une autre application, l'invention concerne un système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet présent sur une surface prédéfinie, le dispositif comprenant au moins un émetteur disposé sur un coté dit d'émission de la surface prédéfinie émettant un faisceau d'un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques permettant de la détecter y compris en présence d'une lumière naturelle de haute intensité, ce faisceau étant collimaté dans la surface prédéfinie,  In another application, the invention relates to an optical and electronic system for determining a position of an object present on a predefined surface, the device comprising at least one transmitter disposed on a so-called emission side of the predefined surface emitting a beam of radiation having spectral and / or specific modulation characteristics making it possible to detect it, even in the presence of a high intensity natural light, this beam being collimated in the predefined surface,
ce système comprenant deux dispositifs de détection d'une direction angulaire selon l'invention, comprenant chacun deux récepteurs, positionnés de part et d'autre du coté d'émission de telle façon que les portions de l'espace définie entre les deux paires de plans portant les surfaces de réception des deux récepteurs de chacun des dispositifs de détection d'une direction angulaire selon l'invention incluent chacune la surface prédéfinie sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet, et comprenant un module de détermination de la position pour, connaissant la position des deux dispositifs par rapport à la surface prédéfinie et la direction angulaire des plans passant par les arêtes de chacun des dispositifs de détection angulaire et où se trouve l'objet, en déduire la position de l'objet sur la ligne prédéfinie par intersection.  this system comprising two devices for detecting an angular direction according to the invention, each comprising two receivers, positioned on either side of the emission side so that the portions of the space defined between the two pairs of planes carrying the receiving surfaces of the two receivers of each of the angular direction detecting devices according to the invention each include the predefined surface on which the object may be located, and comprising a position determination module for , knowing the position of the two devices with respect to the predefined surface and the angular direction of the planes passing through the edges of each of the angular detection devices and where is the object, to deduce the position of the object on the predefined line by intersection.
Ici, l'utilisation de deux dispositifs de détection d'une direction angulaire comportant chacun deux récepteurs, permet de déterminer complètement, connaissant la surface prédéfinie sur laquelle se trouve l'objet et deux directions angulaires détectées par chacun des dispositifs de détection d'une direction angulaire placée de part et d'autre de la surface prédéfinie, permet de déterminer complètement la position de l'objet.  Here, the use of two devices for detecting an angular direction each comprising two receivers makes it possible to determine completely, knowing the predefined surface on which the object is located and two angular directions detected by each of the detection devices of a sensor. angular direction placed on either side of the predefined surface, allows to completely determine the position of the object.
Enfin, l'invention concerne un procédé de détection d'une direction angulaire dans laquelle se trouve un objet destiné à être mis en œuvre dans un système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet présent sur une structure géométrique prédéfinie,  Finally, the invention relates to a method for detecting an angular direction in which there is an object intended to be implemented in an optical and electronic system for determining a position of an object present on a predefined geometric structure,
ce procédé comprenant les étapes de :  this process comprising the steps of:
- disposer l'un par rapport à l'autre au moins deux récepteurs sensibles à des rayonnements électromagnétiques de longueur d'onde comprise entre 100 nm et 10 μιτι, délivrant en sortie un photo-courant brut et présentant chacun une surface de réception sur laquelle la puissance radiante reçue en provenance d'un objet est dépendant de l'angle sous lequel est vu l'objet selon une courbe de dépendance strictement monotone de la puissance radiante reçue avec l'angle sous lequel est vu l'objet, de telle manière que les deux surfaces de réception sont placées côte à côte mais chacune dans un plan distinct, les deux plans faisant entre eux un angle inférieur à 150° et formant ainsi une arête dite arête du dispositif, placing at least two receivers sensitive to electromagnetic radiation of wavelength between 100 and nm and 10 μιτι, outputting a raw photo-current and each having a receiving surface on which the radiant power received from an object is dependent on the angle at which the object is viewed according to a dependence curve strictly monotonous of the radiant power received with the angle under which the object is seen, so that the two receiving surfaces are placed side by side but each in a separate plane, the two planes forming an angle between them less than 150 ° and thus forming a so-called edge of the device,
- disposer les deux récepteurs de telle façon que la portion de l'espace définie entre les deux plans portant les surfaces de réception inclut la structure géométrique particulière sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet,  arranging the two receivers in such a way that the portion of the space defined between the two planes bearing the reception surfaces includes the particular geometrical structure on which the object is likely to be located,
- illuminer la structure géométrique prédéfinie avec un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques,  illuminate the predefined geometric structure with radiation having specific spectral and / or modulation characteristics,
- recevoir, au sein d'un module électronique, les signaux reçus par chacun des récepteurs,  receiving, within an electronic module, the signals received by each of the receivers,
- extraire, de chaque signal reçu par un récepteur, la puissance radiante de la part du signal optique présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques reçue par ce récepteur,  extracting, from each signal received by a receiver, the radiant power from the optical signal having specific spectral and / or modulation characteristics received by this receiver,
- à partir de ces puissances radiantes, déterminer les angles sous lesquels l'objet est vu par chacun des récepteurs en considérant que les récepteurs reçoivent la même intensité lumineuse mais sous des angles différents,  - from these radiant powers, determine the angles under which the object is seen by each of the receivers, considering that the receivers receive the same luminous intensity but at different angles,
- déterminer la direction angulaire d'un plan passant par l'arête du dispositif et où se trouve l'objet.  - determine the angular direction of a plane passing through the edge of the device and where is the object.
Un tel procédé reprenant les caractéristiques du dispositif selon l'invention permet d'accéder à une direction angulaire de manière très simple et peu coûteuse tout en permettant la mise en œuvre de moyens de compensation de la lumière ambiante.  Such a method incorporating the characteristics of the device according to the invention makes it possible to access an angular direction in a very simple and inexpensive manner while allowing the implementation of means for compensating for ambient light.
Brève description des dessins Brief description of the drawings
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-dessous, en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les figures : - la figure 1 illustre la loi de Lambert en optique ; Other features and advantages of the present invention will emerge from the description given below, with reference to the accompanying drawings which illustrate an embodiment having no limiting character. In the figures: FIG. 1 illustrates Lambert's law in optics;
- la figure 2 montre un dispositif de détection angulaire selon l'invention schématiquement ;  - Figure 2 shows an angular detection device according to the invention schematically;
- la figure 3 montre un mode de réalisation préférentiel de l'invention ; - la figure 4 montre un mode de réalisation préférentiel d'un réflecteur utilisé dans un dispositif de détection selon le mode préférentiel de l'invention ;  FIG. 3 shows a preferred embodiment of the invention; FIG. 4 shows a preferred embodiment of a reflector used in a detection device according to the preferred embodiment of the invention;
- la figure 5 montre une application de l'invention à un système de détection de position d'un objet sur une surface ;  FIG. 5 shows an application of the invention to a system for detecting the position of an object on a surface;
- la figure 6 montre une application de l'invention pour détecter la position d'un objet dans l'espace.  FIG. 6 shows an application of the invention for detecting the position of an object in space.
Description détaillée d'un mode de réalisation Detailed description of an embodiment
La figure 2 montre un dispositif de détection de direction angulaire D selon l'invention. Le détecteur D comprend deux récepteurs RI et R2 comprenant chacun une surface de réception SI et S2. Sur ces surfaces SI et S2, la puissance radiante reçue en provenance de l'objet 2 est dépendante des angles a et β sous lesquels est vu l'objet 2 par rapport à la normale à ces surfaces SI et S2. Cette dépendance de la puissance radiante reçue en fonction de l'angle sous lequel est vu l'objet suit une courbe de dépendance strictement monotone.  FIG. 2 shows an angular direction detection device D according to the invention. The detector D comprises two receivers R1 and R2 each comprising a reception surface SI and S2. On these surfaces S1 and S2, the radiant power received from the object 2 is dependent on the angles a and β under which the object 2 is seen with respect to the normal to these surfaces S1 and S2. This dependence of the radiant power received as a function of the angle at which the object is viewed follows a strictly monotonic dependence curve.
Par exemple les surfaces de réception obéissent à la loi de Lambert. Il peut s'agir de composants du commerce photosensibles dépourvus de lentille. Dans ce cas il est nécessaire que les deux composants soient montés sur deux plans faisant un angle entre eux.  For example, receiving surfaces obey Lambert's law. These may be photosensitive commercial components without a lens. In this case it is necessary that the two components are mounted on two planes at an angle to each other.
En effet, selon l'invention, les deux surfaces de réception SI et S2 sont placées côte à côte mais chacune dans un plan distinct. Dans la réalisation de la figure 2, les deux plans font, entre eux, un angle égal à 90°. L'intersection entre les deux plans forme une arête dite « arête du dispositif » notée AD. On voit ici que la portion de l'espace défini entre les deux plans inclut une surface prédéfinie S sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet 2. Cette surface S est le quart de plan sur lequel s'ouvrent les récepteurs RI et R2.  Indeed, according to the invention, the two receiving surfaces S1 and S2 are placed side by side but each in a separate plane. In the embodiment of FIG. 2, the two planes form an angle equal to 90 ° between them. The intersection between the two planes forms an edge called "edge of the device" denoted AD. It can be seen here that the portion of the space defined between the two planes includes a predefined surface S on which object 2 may be located. This surface S is the quarter-plane on which the receivers R1 and R2 open. .
Le dispositif D inclut ou est relié à un module électronique M qui reçoit les signaux reçus par chacun des deux récepteurs RI et R2. Ce module M est apte à extraire, de chaque signal reçu par les récepteurs RI ou R2, une puissance radiante présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulations spécifiques reçues par ce récepteur. The device D includes or is connected to an electronic module M which receives the signals received by each of the two receivers R1 and R2. This module M is able to extract, from each signal received by the receivers R1 or R2, a power radiant having spectral characteristics and / or specific modulations received by this receiver.
En effet, les composants photosensibles du commerce émettent un signal de sortie dépendant de la lumière reçue et de sa modulation. Cela permet de mettre en œuvre une compensation de lumière ambiante. L'important pour cela est que le composant utilisé permette de disposer du photo-courant brut, sans aucun dispositif d'intégration ou autre montage convertisseur courant-tension. Un convertisseur courant-tension, adapté à la compensation de lumière ambiante, peut alors être utilisé. Cela n'est pas le cas dans les dispositifs de l'art antérieur où, en haute luminosité, les dispositifs de conversion destinés à l'imagerie sont soit saturés, soit disposeraient d'un gain trop faible pour que le signal, par exemple infrarouge, réfléchi par le doigt ne soit visible.  Indeed, the commercially available photosensitive components emit an output signal depending on the received light and its modulation. This makes it possible to implement ambient light compensation. The important thing for this is that the component used allows to have the raw photo-current, without any integration device or other current-voltage converter assembly. A current-voltage converter adapted for ambient light compensation can then be used. This is not the case in the devices of the prior art where, in high brightness, conversion devices for imaging are either saturated or have a gain too low for the signal, for example infrared , reflected by the finger is visible.
En faisant l'hypothèse que les surfaces de réception ont des comportements lambertiens (loi de Lambert) c'est-à-dire que la puissance radiante reçue sur une surface est proportionnelle au cosinus de l'angle sous lequel l'objet réfléchissant est vu par rapport à la normale à cette surface, les puissances radiantes reçues s'expriment alors sous la forme : Assuming that the receiving surfaces have Lambertian behaviors (Lambert's law) that is to say that the radiant power received on a surface is proportional to the cosine of the angle under which the reflective object is seen relative to the normal at this surface, the received radiant powers are expressed then in the form:
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0001
52 =S2/0.cos( ) 5 2 = S 2/0 .cos ()
A partir de ces puissances radiantes, le module électronique M considère que la distance entre les deux récepteurs est négligeable par rapport aux distances entre l'émetteur et l'objet et entre le détecteur et l'objet.  From these radiating powers, the electronic module M considers that the distance between the two receivers is negligible compared to the distances between the transmitter and the object and between the detector and the object.
Il considère que les deux récepteurs RI et R2 sont confondus. Ainsi les deux récepteurs RI et R2 reçoivent la même intensité lumineuse mais sous des angles différents et donc que Si,0 = S2,o = S0. Comme les deux récepteurs sont en outre placés à 90° l'un de l'autre, β = π/2 - α. He considers that the two receivers RI and R2 are merged. Thus the two receivers R1 and R2 receive the same luminous intensity but at different angles and therefore that Si, 0 = S 2 , o = S 0 . Since the two receivers are also placed at 90 ° to one another, β = π / 2 - α.
Ainsi :  So :
51 = So.cos(oc) 5 1 = So.cos (oc)
52 = S0.cos(7t/2 - a) = So.sin(a) 5 2 = S 0 .cos (7t / 2 - a) = So.sin (a)
Ainsi  So
5, S cos  5, S cos
arccos = arccos = La valeur du signal réfléchi est alors éliminée et l'angle a est ainsi obtenu en fonction des deux signaux reçus. Le module M2 détermine donc la direction angulaire al sous laquelle l'objet 2 est vu par le récepteur RI, cette direction angulaire al étant celle d'un plan P passant par l'arête AD du dispositif D. arccos = arccos = The value of the reflected signal is then eliminated and the angle a is thus obtained as a function of the two received signals. The module M2 thus determines the angular direction al under which the object 2 is seen by the receiver RI, this angular direction al being that of a plane P passing through the edge AD of the device D.
On voit bien, sur la figure 2, que seule la direction angulaire al du plan P peut être connue et qu'il n'est pas possible, en l'occurrence, de distinguer la différence de position entre les deux objets 2i et 22 qui se situent dans la même direction angulaire par rapport au dispositif de détection d'une direction angulaire D. It can clearly be seen in FIG. 2 that only the angular direction α1 of the plane P can be known and that it is not possible, in this case, to distinguish the difference in position between the two objects 2i and 2 2 which are in the same angular direction relative to the detection device of an angular direction D.
Déterminer la position de l'objet n'est possible que si, par ailleurs, on sait que celui-ci se situe sur une ligne, par exemple, sur le faisceau d'émission d'un émetteur E. On obtient alors un dispositif de détection de la position d'un objet unidimensionnel.  Determining the position of the object is possible only if, moreover, it is known that it is located on a line, for example, on the emission beam of a transmitter E. A device of detection of the position of a one-dimensional object.
En revanche, on voit ici que l'objet peut présenter n'importe quelle caractéristique de réflexion de la lumière émise. Cela ne nuit pas à la détermination de la direction angulaire dans laquelle se situe l'objet 2.  On the other hand, it can be seen here that the object can exhibit any reflection characteristic of the light emitted. This does not affect the determination of the angular direction in which the object 2 is located.
On note ici que les récepteurs lambertiens sont sensibles sur l'espace. En l'occurrence, avec la réalisation montrée sur la figure 2, les surfaces de réception SI et S2 reçoivent les rayonnements présents sur le demi-espace qui leur fait face. Il peut alors se produire des détections parasites tridimensionnelles. Dans ce cas, une optique est ajoutée pour restreindre la sensibilité des récepteurs au plan sans modifier la sensibilité angulaire de la surface lambertienne. Cela augmente en outre leur sensibilité dans ce plan. Une telle optique agit seulement sur la sensibilité dans la direction perpendiculaire à la surface S prédéfinie.  It is noted here that lambertian receptors are sensitive on space. In this case, with the embodiment shown in FIG. 2, the receiving surfaces S1 and S2 receive the radiation present on the half-space facing them. It can then occur three-dimensional parasitic detections. In this case, an optic is added to restrict the sensitivity of the receivers to the plane without modifying the angular sensitivity of the Lambertian surface. This further increases their sensitivity in this plane. Such optics only act on the sensitivity in the direction perpendicular to the predefined surface S.
II est possible de disposer des composants photosensibles dépourvus d'optique dans le commerce en coin comme cela est montré sur la figure 2. Néanmoins, ceux-ci, que l'on trouve en général dans un package dépourvu d'optique, se soudent en général parallèlement au circuit imprimé. La réalisation à faible cout du dispositif de détection d'une direction angulaire ainsi que montré sur la figure 2 avec des composants discrets est donc difficile.  It is possible to have the light-sensitive components without optical in the wedge trade as shown in Figure 2. Nevertheless, these, which are generally found in a package devoid of optics, are welded together. general parallel to the printed circuit. The low cost realization of the detection device of an angular direction as shown in Figure 2 with discrete components is difficult.
La figure 3 montre un mode de réalisation préférentiel des récepteurs RI et R2 au sein d'un dispositif D de détection d'une direction angulaire selon l'invention. Dans ce mode de réalisation préférentiel, les surfaces de réception SI et S2 sont des surfaces d'entrée dans un réflecteur RF1, RF2. Chacune de ces surfaces d'entrée SI et S2 appartient à un plan. L'intersection des deux plans portant les deux surfaces de réception SI et S2 définit l'arête AD du dispositif D. FIG. 3 shows a preferred embodiment of the receivers R1 and R2 within a device D for detecting an angular direction according to the invention. In this preferred embodiment, the receiving surfaces S1 and S2 are input surfaces in a reflector RF1, RF2. Each of these input surfaces S1 and S2 belongs to a plane. The intersection of the two planes carrying the two receiving surfaces S1 and S2 defines the edge AD of the device D.
Les réflecteurs RF1 et RF2 réfléchissent les rayonnements traversant les surfaces de réception SI et S2, respectivement vers une surface de détection SD1 et SD2. Les surfaces de détection SD1 et SD2 sont lambertiennes. Ce sont typiquement des composants du commerce dépourvus de lentille. Comme les surfaces de détection SD1 et SD2 sont désormais coplanaires, cela est très avantageux pour la fabrication du dispositif selon l'invention car cela respecte les procédures habituelles de montage des composants électroniques discrets du type photodiode.  The reflectors RF1 and RF2 reflect the radiation passing through the receiving surfaces S1 and S2 respectively to a detection surface SD1 and SD2. The detection surfaces SD1 and SD2 are lambertian. These are typically commercial components without a lens. As the detection surfaces SD1 and SD2 are now coplanar, this is very advantageous for the manufacture of the device according to the invention because it follows the usual procedures for mounting discrete electronic components of the photodiode type.
Dans la réalisation préférentielle présentée sur la figure 3, le réflecteur RF1 possède des propriétés particulières permettant de réfléchir les rayons venant frapper la surface de réception SI en provenance de la structure géométrique prédéfinie de manière à les ramener vers la surface de détection SD1 lambertienne en maintenant la variation strictement monotone de cette dernière entre puissance reçue et angle de vision.  In the preferred embodiment shown in FIG. 3, the reflector RF1 has particular properties making it possible to reflect the rays striking the reception surface SI coming from the predefined geometric structure so as to bring them back to the Lambertian SD1 detection surface while maintaining the strictly monotonic variation of the latter between received power and angle of vision.
En d'autres termes, pour la mise en œuvre de l'invention, il est indispensable que la puissance radiante qui vient frapper la surface de détection SD1 ou SD2 soit en dépendance strictement monotone avec l'angle sous lequel l'objet est vu par rapport à l'arête AD.  In other words, for the implementation of the invention, it is essential that the radiant power that hits the detection surface SD1 or SD2 is strictly monotonous dependence with the angle at which the object is seen by ratio to the edge AD.
Cette caractéristique permet, en supposant que les deux récepteurs RI et R2 reçoivent la même intensité lumineuse, de déterminer la direction angulaire du plan passant par l'arête AD dans laquelle se trouve l'objet ainsi que décrit auparavant et selon les principes de l'invention.  This characteristic makes it possible, assuming that the two receivers R1 and R2 receive the same luminous intensity, to determine the angular direction of the plane passing through the edge AD in which the object is located as described previously and according to the principles of the invention.
En outre les réflecteurs sont tels qu'ils sélectionnent les rayonnements perpendiculaires aux surfaces de réception SI et S2. Ainsi, dans cette réalisation, la structure géométrique prédéfinie est typiquement la surface portée par le plan perpendiculaire à l'arête AD et passant par les surfaces de détection SD1 et SD2 dans le quart de plan ouvert devant les récepteurs.  In addition, the reflectors are such that they select the radiation perpendicular to the receiving surfaces S1 and S2. Thus, in this embodiment, the predefined geometric structure is typically the surface carried by the plane perpendicular to the edge AD and passing through the detection surfaces SD1 and SD2 in the open quarter of plane in front of the receivers.
Le réflecteur RF1 joue donc en outre le rôle d'optique de sélection dans l'espace. On évite ainsi des détections parasites en trois dimensions. La figure 4 montre une section médiane d'un réflecteur RF tel qu'utilisé sur la figure 3. Cette section forme un arc de parabole de foyer F et d'axe focal OX. Le réflecteur RF est donc le solide obtenu par révolution de cet arc sur un demi-espace autour de l'axe OZ perpendiculaire à l'axe focal OX. Ce réflecteur RF permet de conserver la dépendance à l'angle sous lequel est vu l'objet et permet d'assurer une bonne sensibilité plane aux dispositifs de détection d'une position angulaire. Un tel réflecteur RF permet en outre d'obtenir une zone de couverture d'un quart d'espace utile pour la réalisation d'un système selon l'invention et de sélectionner les rayonnements parallèles au plan perpendiculaire à l'arête AD. The reflector RF1 therefore plays the role of optical selection in space. This prevents parasitic detections in three dimensions. FIG. 4 shows a median section of an RF reflector as used in FIG. 3. This section forms a focus parabolic arc F and focal axis OX. The RF reflector is the solid obtained by revolution of this arc on a half-space around the axis OZ perpendicular to the focal axis OX. This RF reflector makes it possible to maintain the dependence at the angle under which the object is viewed and makes it possible to ensure good planar sensitivity to the detection devices of an angular position. Such an RF reflector also makes it possible to obtain a coverage area of a quarter of usable space for the production of a system according to the invention and to select radiation parallel to the plane perpendicular to the edge AD.
La figure 5 montre schématiquement un premier système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet utilisant un dispositif selon l'invention.  FIG. 5 schematically shows a first optical and electronic system for determining a position of an object using a device according to the invention.
Dans ce système, l'objet est susceptible de se trouver sur une structure géométrique prédéfinie qui est une surface S. Une pluralité d'émetteurs El à E7 sont disposés sur un côté d'émission CE d'une surface S. Les émetteurs El à E7 sont alignés les uns à côté des autres et disposent éventuellement chacun d'une lentille Ll à L7 permettant de collimater la lumière émise en un faisceau sensiblement parallèle.  In this system, the object is likely to be on a predefined geometric structure which is a surface S. A plurality of emitters E1 to E7 are disposed on a CE emission side of a surface S. The emitters E1 to E7 are aligned next to each other and optionally each have a lens L1 to L7 to collimate the light emitted into a substantially parallel beam.
Sur la figure 5, sont représentés deux faisceaux F2, F3 émis par les émetteurs E2 et E3. On voit que ces faisceaux sont légèrement divergents et éclairent l'intégralité de la surface prédéfinie sans trou ni zone morte entre eux sur la surface S. Le fait de collimater les faisceaux permet par ailleurs d'augmenter la portée de détection et de permettre que la détection reste dans la surface prédéfinie. On remarque ici que, avantageusement, la lumière sera collimatée sur la surface prédéfinie afin d'éviter des détections tridimensionnelles parasites.  FIG. 5 shows two beams F2, F3 emitted by the emitters E2 and E3. We see that these beams are slightly divergent and illuminate the entirety of the predefined surface without hole or dead zone between them on the surface S. The fact of collimating the beams also makes it possible to increase the range of detection and to allow that the detection remains in the predefined area. It should be noted here that, advantageously, the light will be collimated on the predefined surface in order to avoid parasitic three-dimensional detections.
Ils émettent avantageusement une lumière, préférentiel lement infrarouge, comportant des caractéristiques spectrales et de modulation particulières permettant de détecter le rayonnement émis par les émetteurs, y compris en présence d'une lumière naturelle envahissante. Typiquement la lumière est alors modulée avec une fréquence de modulation située entre 30 et 100 kHz. En dessous de 30 kHz, le dispositif sera davantage perturbé par les éclairages alimentés par un système électronique à découpage, à plus de 100 kHz, la sensibilité aux signaux radiofréquence devient gênante. La sensibilité spectrale du récepteur est par ailleurs choisie la plus fine possible, centrée sur le pic d'émissivité spectrale de l'émetteur. Typiquement, un principe de compensation telle que décrit dans le document FR 08 59048 est utilisé. Ces caractéristiques sont connues par ailleurs et ne seront pas explicitées ici. Néanmoins il est remarquable que l'invention utilise des composants simples mais justement sensibles aux propriétés spectrales et/ou de modulation des signaux reçus afin de permettre la mise en œuvre d'une compensation de lumière ambiante. They emit preferably a light, preferably infrared, having specific spectral and modulation characteristics for detecting the radiation emitted by the emitters, including in the presence of invasive natural light. Typically the light is then modulated with a modulation frequency between 30 and 100 kHz. Below 30 kHz, the device will be further disrupted by the lights powered by an electronic switching system, at more than 100 kHz. sensitivity to radio frequency signals becomes troublesome. The spectral sensitivity of the receiver is also chosen as thin as possible, centered on the spectral emissivity peak of the transmitter. Typically, a compensation principle as described in document FR 08 59048 is used. These characteristics are known elsewhere and will not be explained here. Nevertheless it is remarkable that the invention uses simple components but precisely sensitive to the spectral properties and / or modulation of the received signals to allow the implementation of an ambient light compensation.
La pluralité d'émetteurs peut être remplacée par un émetteur unique, muni d'une lentille transformant son faisceau de sortie en un faisceau plan couvrant l'intégralité de la surface prédéfinie S. Il est aussi possible d'utiliser un générateur de plan lumineux basé sur une technologie laser.  The plurality of transmitters may be replaced by a single transmitter, provided with a lens transforming its output beam into a plane beam covering the entire predefined area S. It is also possible to use a light plan generator based on on a laser technology.
De chaque côté de la rangée d'émetteurs El à E7, sont placés deux dispositifs de détection d'une direction angulaire Dl et D2 du type décrit sur la figure 3. Ces dispositifs de détection d'une direction angulaire Dl et D2 sont aptes à recevoir et traiter un rayonnement, préférentiel lement infrarouge, présentant des caractéristiques de modulation particulières pour déterminer la direction angulaire de l'objet 2, sous laquelle est vu cet objet 2 du dispositif de détection d'une direction angulaire Dl et D2.  On each side of the row of emitters E1 to E7 are placed two devices for detecting an angular direction D1 and D2 of the type described in FIG. 3. These devices for detecting an angular direction D1 and D2 are capable of receiving and processing radiation, preferably infrared, having particular modulation characteristics to determine the angular direction of the object 2, under which is seen this object 2 of the detection device of an angular direction D1 and D2.
Ainsi, à réception d'un rayonnement présentant les caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques attendues pour un éclairage par un des émetteurs et réflexion sur un objet 2 présent sur la surface S, les détecteurs Dl et D2 déterminent chacun une direction angulaire, respectivement al et a2, dans laquelle se trouve l'objet 2.  Thus, upon reception of a radiation having the spectral and / or specific modulation characteristics expected for illumination by one of the emitters and reflection on an object 2 present on the surface S, the detectors D1 and D2 each determine an angular direction, respectively al and a2, in which object 2 is located.
Une fois que chacun des deux dispositifs a déterminé la direction angulaire dans laquelle il a détecté l'objet 2, celle-ci est envoyée vers un module qui détermine la position XY de l'objet 2 sur la surface S en fonction de la position des dispositifs de détection Dl et D2 par rapport à la surface S prédéfinie et en fonction des directions angulaires al, a2.  Once each of the two devices has determined the angular direction in which it has detected the object 2, it is sent to a module which determines the position XY of the object 2 on the surface S according to the position of the objects. detection devices D1 and D2 with respect to the predefined surface S and the angular directions al, a2.
En effet, en fonction des deux angles al, a2 déterminés par ces dispositifs, par triangulation, le module 10 détermine la position de l'objet en utilisant la formule : sin(£û2)cos(al) Indeed, according to the two angles al, a2 determined by these devices, by triangulation, the module 10 determines the position of the object using the formula: sin (£ U2) cos (al)
sin(orl) cos(or2) + cos(orl) sin(or2)  sin (or1) cos (or2) + cos (or1) sin (or2)
sin(orl) sin(or2)  sin (orl) sin (or2)
sin(orl) cos(or2) + cos(orl) sin(or2)  sin (or1) cos (or2) + cos (or1) sin (or2)
Les détections de directions angulaires effectuées de chaque coté du coté d'émission CE permettent de déterminer complètement la position de l'objet 2.  The detections of angular directions made on each side of the emission side CE make it possible to completely determine the position of the object 2.
La figure 6 montre schématiquement un dispositif de détection de la direction angulaire tridimensionnel. Ce dispositif comprend trois récepteurs RI, R2, R3 placés cote à cote dans des plans faisant entre eux des angles de 90°. Le dispositif ainsi obtenu est typiquement utile pour détecter la position d'un objet 2 dans l'espace.  FIG. 6 schematically shows a device for detecting the three-dimensional angular direction. This device comprises three receivers R1, R2, R3 placed side by side in planes forming between them angles of 90 °. The device thus obtained is typically useful for detecting the position of an object 2 in space.
Chaque paire de récepteurs (R1,R2), (R2,R3), (R1,R3) permet de définir un plan, respectivement P3, PI et P2, dirigé par rapport à l'arête d'intersection, respectivement AD3, ADl et AD2 des deux plans portant les surfaces de réception des récepteurs, respectivement (R1,R2), (R2,R3) et (R1,R3). Sur la figure 6, seul le plan P2 passant par l'arête AD2 est représenté. L'intersection des trois plans PI, P2 et P3 passant respectivement par les arêtes ADl, AD2 et AD3 donne un point sur lequel se situe l'objet 2. Lorsque l'objet est en outre susceptible de ne se trouver que sur une surface prédéfinie S, il est possible de bien vérifier la position de l'objet en vérifiant que le point obtenu se trouve sur cette surface.  Each pair of receivers (R1, R2), (R2, R3), (R1, R3) makes it possible to define a plane, respectively P3, PI and P2, directed with respect to the intersection edge, respectively AD3, AD1 and AD2 of the two planes carrying the receiving surfaces of the receivers, respectively (R1, R2), (R2, R3) and (R1, R3). In Figure 6, only the plane P2 passing through the edge AD2 is shown. The intersection of the three planes PI, P2 and P3 passing respectively through the edges AD1, AD2 and AD3 gives a point on which object 2 is located. When the object is moreover likely to be only on a predefined surface S, it is possible to check the position of the object by checking that the obtained point is on this surface.
On remarque enfin que diverses mises en œuvre peuvent être réalisées selon les principes de l'invention.  Finally, we note that various implementations can be made according to the principles of the invention.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de détection (D) d'une direction angulaire dans laquelle se trouve un objet (2) destiné à être mis en œuvre dans un système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet (2) présent sur une structure géométrique prédéfinie, 1. Device for detecting (D) an angular direction in which there is an object (2) intended to be implemented in an optical and electronic system for determining a position of an object (2) present on a predefined geometric structure,
ce dispositif (D) comprenant au moins deux récepteurs (R1,R2) sensibles à des rayonnements électromagnétiques de longueur d'onde comprise entre 100 nm et 10 μιτι, délivrant un photo-courant brut en sortie et présentant chacun une surface de réception (S1,S2) sur laquelle la puissance radiante reçue en provenance d'un objet (2), et donc le photo-courant brut délivré en sortie, est dépendante de l'angle (α,β) sous lequel est vu l'objet (2) selon une courbe de dépendance strictement monotone de la puissance radiante reçue avec l'angle (α,β) sous lequel est vu l'objet (2), les deux surfaces de réception (S1,S2) étant placées côte à côte mais chacune dans un plan distinct, les deux plans faisant entre eux un angle inférieur à 150° et formant ainsi une arête dite arête du dispositif (AD), le dispositif (D) étant destiné à être positionné de telle façon que la portion de l'espace définie entre ces deux plans inclut la structure géométrique particulière sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet (2),  this device (D) comprising at least two receivers (R1, R2) sensitive to electromagnetic radiation of wavelength between 100 nm and 10 μιτι, delivering a raw photo-current output and each having a receiving surface (S1 , S2) on which the radiant power received from an object (2), and therefore the raw photo-current output, is dependent on the angle (α, β) under which the object (2 ) according to a strictly monotonic dependence curve of the radiant power received with the angle (α, β) under which the object (2) is seen, the two receiving surfaces (S1, S2) being placed side by side but each in a separate plane, the two planes forming between them an angle less than 150 ° and thus forming a so-called edge edge of the device (AD), the device (D) being intended to be positioned in such a way that the portion of the space defined between these two planes includes the particular geometric structure e on which object (2) may be found,
le dispositif (D) comprenant en outre un module électronique (M) comprenant des moyens pour, lors d'une illumination de la structure géométrique prédéfinie avec un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques :  the device (D) further comprising an electronic module (M) comprising means for, upon illumination of the predefined geometric structure with radiation having specific spectral and / or modulation characteristics:
- recevoir les signaux reçus par chacun des récepteurs (R1,R2), - extraire, de chaque signal reçu par un récepteur (R1,R2), la puissance radiante de la part du signal optique présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques reçue par ce récepteur (R1,R2),  receiving the signals received by each of the receivers (R1, R2) extracting, from each signal received by a receiver (R1, R2), the radiant power from the optical signal having specific spectral and / or modulation characteristics received by this receiver (R1, R2),
- à partir de ces puissances radiantes, déterminer les angles (α,β) sous lesquels l'objet (2) est vu par chacun des récepteurs (R1,R2) considérant que l'intensité énergétique éclairant chaque récepteur (R1,R2) est identique, mais que le rayonnement se présente sous des angles (α,β) d'incidence différents, - from these radiant powers, determine the angles (α, β) under which the object (2) is seen by each of the receivers (R1, R2) whereas the energy intensity illuminating each receiver (R1, R2) is identical, but that the radiation is at angles (α, β) of different incidence,
- déterminer la direction angulaire (oc2) d'un plan (P) passant par l'arête du dispositif (AD) et où se trouve l'objet (2). - Determine the angular direction (oc2) of a plane (P) passing through the edge of the device (AD) and where the object (2).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux plans portant les surfaces de réception (S1,S2) font entre eux un angle compris entre 60° et 120°. 2. Device according to claim 1, characterized in that the two planes carrying the receiving surfaces (S1, S2) are between them an angle of between 60 ° and 120 °.
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la distance entre les deux surfaces de réception (S1,S2) est inférieure à 1/3 de la distance la plus courte que l'on pourra avoir à mesurer avec le dispositif. 3. Device according to one of claims 1 and 2, characterized in that the distance between the two receiving surfaces (S1, S2) is less than 1/3 of the shortest distance that can be measured. with the device.
4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque récepteur (R1,R2) comprend un réflecteur (RF1,RF2) rapportant la lumière reçue sur la surface de réception (S1,S2) du récepteur (R1,R2) sur une surface de détection (SD1,SD2) lambertienne, les deux surfaces de détection (SD1,SD2) lambertiennes des deux récepteurs (R1,R2) étant placées dans un même plan. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that each receiver (R1, R2) comprises a reflector (RF1, RF2) returning the light received on the receiving surface (S1, S2) of the receiver (R1, R2 ) on a Lambertian detection surface (SD1, SD2), the two Lambertian detection surfaces (SD1, SD2) of the two receivers (R1, R2) being placed in the same plane.
5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le réflecteur (RF) présente une surface correspondant à une moitié du solide formé par la révolution de la base d'une parabole autour d'un axe perpendiculaire à l'axe focal de la parabole, les moitiés étant déterminées de part et d'autre d'un plan passant par l'axe focal de la parabole, le foyer (F) de la parabole situé dans le plan médian du réflecteur étant situé sur la surface de détection (SD). 5. Device according to claim 4, characterized in that the reflector (RF) has a surface corresponding to one half of the solid formed by the revolution of the base of a parabola about an axis perpendicular to the focal axis of the parabola, the halves being determined on either side of a plane passing through the focal axis of the parabola, the focus (F) of the parabola situated in the median plane of the reflector being located on the detection surface (SD ).
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que la surface de détection (SD) est centrée sur le foyer (F) de la parabole. 6. Device according to claim 5, characterized in that the detection surface (SD) is centered on the focus (F) of the parabola.
7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'axe de révolution du réflecteur (RF) est tel que le foyer (F) de la parabole est à l'intérieur du réflecteur (RF). 7. Device according to claim 6, characterized in that the axis of revolution of the reflector (RF) is such that the focus (F) of the dish is inside the reflector (RF).
8. Système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet (2), caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une des revendications 1 à 7 comprenant trois récepteurs (R1,R2,R3) présentant chacun une surface de réception sur laquelle la puissance radiante reçue en provenance d'un objet est dépendant de l'angle sous lequel est vu l'objet selon une courbe de dépendance strictement monotone de la puissance radiante reçue avec l'angle sous lequel est vu l'objet (2), les trois surfaces de réception étant placées côte à côte mais chacune dans un plan distinct, les trois plans faisant entre eux, par paires, un angle inférieur à 150° et formant ainsi trois arêtes (AD1,AD2,AD3) du dispositif, chacune associée à une paire de plans, le dispositif étant destiné à être positionné de telle façon que la portion de l'espace définie entre ces trois plans inclut la structure géométrique prédéfinie où est susceptible de se trouver l'objet (2), 8. Optical and electronic system for determining a position of an object (2), characterized in that it comprises a device according to one of claims 1 to 7 comprising three receivers (R1, R2, R3) each presenting a receiving surface on which the radiant power received from an object is dependent on the angle at which the object is viewed according to a strictly monotonic dependence curve of the received radiant power with the angle under which the object is viewed object (2), the three receiving surfaces being placed side by side but each in a separate plane, the three planes forming, in pairs, an angle of less than 150 ° and thus forming three edges (AD1, AD2, AD3 ) of the device, each associated with a pair of planes, the device being intended to be positioned in such a way that the portion of the space defined between these three planes includes the predefined geometric structure where the object is likely to be located (2 )
le système comprenant en outre un module électronique comprenant des moyens pour, lors d'une illumination de la structure géométrique prédéfinie avec un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques :  the system further comprising an electronic module comprising means for, upon illumination of the predefined geometric structure with radiation having specific spectral and / or modulation characteristics:
- recevoir les signaux reçus par chacun des récepteurs (R1,R2,R3), receiving the signals received by each of the receivers (R1, R2, R3),
- extraire, de chaque signal reçu par un récepteur, la puissance radiante de la part du signal optique présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques reçue par ce récepteur, extracting, from each signal received by a receiver, the radiant power from the optical signal having specific spectral and / or modulation characteristics received by this receiver,
- à partir de ces puissances radiantes, déterminer les angles sous lesquels l'objet (2) est vu par chacun des récepteurs (R1,R2,R3) en considérant que les récepteurs (R1,R2,R3) reçoivent la même intensité lumineuse mais sous des angles différents,  - from these radiant powers, determine the angles under which the object (2) is seen by each of the receivers (R1, R2, R3) while considering that the receivers (R1, R2, R3) receive the same luminous intensity but from different angles,
- déterminer les directions angulaires de trois plans passant par les arêtes du dispositif (AD1,AD2,AD3) et où se trouve l'objet (2),  determining the angular directions of three planes passing through the edges of the device (AD1, AD2, AD3) and where the object (2) is located,
- déterminer la position de l'objet (2) à l'intersection des trois plans.  - determine the position of the object (2) at the intersection of the three planes.
9. Système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet (2) présent sur une ligne prédéfinie, le système comprenant un émetteur (E) émettant un faisceau d'un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques permettant de la détecter y compris en présence d'une lumière naturelle de haute intensité, ce faisceau étant collimaté le long de la ligne prédéfinie, ce système comprenant un dispositif de détection (D) d'une direction angulaire selon l'une des revendications 1 à 7 positionné de telle façon que la portion de l'espace définie entre les deux plans portant les surfaces de réception des deux récepteurs (R1,R2) inclut la ligne prédéfinie sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet (2), et comprenant un module de détermination de la position pour, connaissant la position du dispositif (D) par rapport à la ligne prédéfinie et la direction angulaire (oc2) du plan (P) passant par l'arête du dispositif (AD) et où se trouve l'objet (2), en déduire la position de l'objet (2) sur la ligne prédéfinie par intersection. An optical and electronic system for determining a position of an object (2) present on a predefined line, the system comprising an emitter (E) emitting a beam of radiation having specific spectral and / or modulation characteristics allowing it to be detected even in the presence of a high intensity natural light, this beam being collimated along the predefined line, this system comprising a detection device (D) of an angular direction according to one of claims 1 to 7 positioned such that the portion of the space defined between the two planes carrying the receiving surfaces of the two receivers (R1 , R2) includes the predefined line on which the object (2) may be located, and comprising a position determining module for, knowing the position of the device (D) with respect to the predefined line and the angular direction (oc2) of the plane (P) passing through the edge of the device (AD) and where is the object (2), deduce the position of the object (2) on the predefined line by intersection.
10. Système optique selon la revendication 9, caractérisé en ce que la ligne prédéfinie est le faisceau d'un émetteur (E). 10. Optical system according to claim 9, characterized in that the predefined line is the beam of a transmitter (E).
11. Système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet (2) présent sur une surface (S) prédéfinie, le sytème comprenant au moins un émetteur (E) disposé sur un coté dit d'émission (CE) de la surface (S) prédéfinie émettant un faisceau (F) d'un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques permettant de la détecter y compris en présence d'une lumière naturelle de haute intensité, ce faisceau (F) étant collimaté dans la surface prédéfinie, 11. An optical and electronic system for determining a position of an object (2) present on a predefined surface (S), the system comprising at least one emitter (E) disposed on a so-called emission side (CE) of the predefined surface (S) emitting a beam (F) of a radiation having specific spectral and / or modulation characteristics making it possible to detect it, even in the presence of a high intensity natural light, this beam (F) being collimated in the predefined area,
ce système comprenant deux dispositifs de détection (D1,D2) d'une direction angulaire (ocl,oc2) selon l'une des revendications 1 à 7 positionnés de part et d'autre du coté d'émission (CE) de telle façon que les portions de l'espace définie entre les deux paires de plans portant les surfaces de réception (S1,S2) des deux récepteurs (R1,R2) de chacun des dispositifs de détection (D1,D2) d'une direction angulaire (ocl,oc2) selon l'une des revendications 1 à 7 incluent chacune la surface (S) prédéfinie sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet (2), et comprenant un module de détermination de la position pour, connaissant la position des deux dispositifs (D1,D2) par rapport à la surface (S) prédéfinie et la direction angulaire (ocl,oc2) des plans passant par les arêtes (AD1,AD2) de chacun des dispositifs de détection (D1,D2) d'une direction angulaire et où se trouve l'objet (2), en déduire la position de l'objet (2) sur la ligne prédéfinie par intersection. this system comprising two detection devices (D1, D2) of an angular direction (ocl, oc2) according to one of claims 1 to 7 positioned on either side of the emission side (CE) so that the portions of the space defined between the two pairs of planes carrying the receiving surfaces (S1, S2) of the two receivers (R1, R2) of each of the detection devices (D1, D2) of an angular direction (oc1, oc2) according to one of claims 1 to 7 each include the surface (S) predefined on which the object (2) is likely to be, and comprising a position determining module for knowing the position of the two devices (D1, D2) relative to the predefined surface (S) and the angular direction (oc1, oc2) of the planes passing through the edges (AD1, AD2) of each of the detection devices (D1, D2) of an angular direction and where is the object (2), deduce the position of the object (2) on the predefined line by intersection.
12. Procédé de détection d'une direction angulaire (α,β) dans laquelle se trouve un objet (2) destiné à être mis en œuvre dans un système optique et électronique de détermination d'une position d'un objet (2) présent sur une structure géométrique prédéfinie, 12. A method for detecting an angular direction (α, β) in which there is an object (2) intended to be implemented in an optical and electronic system for determining a position of an object (2) present. on a predefined geometric structure,
ce procédé comprenant les étapes de :  this process comprising the steps of:
- disposer l'un par rapport à l'autre au moins deux récepteurs (R1,R2) sensibles à des rayonnements électromagnétiques de longueur d'onde comprise entre 100 nm et 10 μιτι, délivrant en sortie un photo-courant brut et présentant chacun une surface de réception (S1,S2) sur laquelle la puissance radiante reçue en provenance d'un objet (2) est dépendant de l'angle (α,β) sous lequel est vu l'objet (2) selon une courbe de dépendance strictement monotone de la puissance radiante reçue avec l'angle (α,β) sous lequel est vu l'objet (2), de telle manière que les deux surfaces de réception (S1,S2) sont placées côte à côte mais chacune dans un plan distinct, les deux plans faisant entre eux un angle inférieur à 150° et formant ainsi une arête dite arête du dispositif (AD1,AD2), placing at least two receivers (R1, R2) sensitive to electromagnetic radiation of wavelength between 100 nm and 10 μιτι, delivering at the output a raw photo-current and each presenting a receiving surface (S1, S2) on which the radiant power received from an object (2) is dependent on the angle (α, β) under which the object (2) is viewed according to a dependence curve strictly monotone of the radiant power received with the angle (α, β) under which the object (2) is seen, so that the two receiving surfaces (S1, S2) are placed side by side but each in a plane distinct, the two planes forming between them an angle less than 150 ° and thus forming a so-called edge edge of the device (AD1, AD2),
- disposer les deux récepteurs (R1,R2) de telle façon que la portion de l'espace définie entre les deux plans portant les surfaces de réception (S1,S2) inclut la structure géométrique particulière sur laquelle est susceptible de se trouver l'objet (2), arranging the two receivers (R1, R2) so that the portion of the space defined between the two planes carrying the reception surfaces (S1, S2) includes the particular geometrical structure on which the object is likely to be located (2)
- illuminer la structure géométrique prédéfinie avec un rayonnement présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques,  illuminate the predefined geometric structure with radiation having specific spectral and / or modulation characteristics,
- recevoir, au sein d'un module électronique, les signaux reçus par chacun des récepteurs (R1,R2),  receiving, within an electronic module, the signals received by each of the receivers (R1, R2),
- extraire, de chaque signal reçu par un récepteur, la puissance radiante de la part du signal optique présentant des caractéristiques spectrales et/ou de modulation spécifiques reçue par ce récepteur,  extracting, from each signal received by a receiver, the radiant power from the optical signal having specific spectral and / or modulation characteristics received by this receiver,
- à partir de ces puissances radiantes, déterminer les angles (α,β) sous lesquels l'objet est vu par chacun des récepteurs (R1,R2) en considérant que les récepteurs (R1,R2) reçoivent la même intensité lumineuse mais sous des angles différents (α,β),  from these radiant powers, determine the angles (α, β) under which the object is seen by each of the receivers (R1, R2) while considering that the receivers (R1, R2) receive the same luminous intensity but under different angles (α, β),
- déterminer la direction angulaire (oc2) d'un plan (P) passant par l'arête du dispositif (AD) et où se trouve l'objet (2).  - Determine the angular direction (oc2) of a plane (P) passing through the edge of the device (AD) and where the object (2).
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