FR3002329A1 - Capteur de proximite - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif comprenant un émetteur de photons (10), un récepteur de photons (27) et un écran (22) opaque aux photons en trajet direct depuis l'extérieur du dispositif vers le récepteur de photons.

Description

B12133 FR - 11-GR2-0509 1 CAPTEUR DE PROXIMITÉ Domaine La présente description concerne un dispositif de détection d'objets dénommé capteur de proximité. Plus particulièrement, il s'agit de détecter la présence d'objets de taille, de forme et de couleur variables, dans diverses conditions de lumière ambiante. Exposé de l'art antérieur Les capteurs de position sont généralement basés sur l'analyse d'ondes sonores, radioélectriques ou lumineuses. Dans le cas d'ondes lumineuses, des émetteurs et récepteurs sont placés en regard d'une ouverture dans le boitier d'un dispositif. De tels dispositifs sont décrits, par exemple dans les documents US-A.-2006/0161871 et US-A.-2012/0162636.

Résumé Un objet d'un mode de réalisation de la présente description est de prévoir un dispositif comprenant un émetteur de photons et un récepteur de photons, agencés de telle manière qu'ils permettent de pallier tout ou partie des défauts de l'art antérieur.

B12133 FR - 11-GR2-0509 2 Un autre objet d'un mode de réalisation de la présente description concerne un procédé permettant d'exploiter un dispositif muni d'un émetteur et d'un récepteur. Ainsi, un mode de réalisation prévoit un dispositif 5 comprenant un émetteur de photons, un récepteur de photons et un écran opaque aux photons en trajet direct depuis l'extérieur du dispositif vers le récepteur de photons. Selon un mode de réalisation, l'émetteur de photons et le récepteur de photons sont portés par un même substrat semi10 conducteur. Selon un mode de réalisation, le récepteur de photons reçoit des photons se propageant à l'intérieur du dispositif par une cavité située entre l'émetteur de photons et le récepteur de photons. 15 Selon un mode de réalisation, le dispositif comporte en outre un écran d'affichage. Selon un mode de réalisation, le dispositif est de type terminal mobile. Selon un mode de réalisation, le dispositif est de 20 type téléphone mobile. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend en outre un récepteur additionnel de photons de type capteur d'ambiance. Selon un mode de réalisation, le dispositif comprend 25 au moins une mesure effectuée par le récepteur additionnel de photons, celle-ci étant utilisée pour ajuster un mode de fonctionnement du récepteur de photons. On prévoit également un procédé utilisant un dispositif tel que ci-dessus, comprenant une étape d'émission de 30 photons par l'émetteur de photons pendant au moins une première plage temporelle, une étape de mesure de la quantité de photons reçue par le récepteur de photons et une étape de mémorisation de la valeur de cette mesure. Selon un mode de réalisation, on prévoit en outre une 35 étape de mesure par le récepteur de photons de la quantité de B12133 FR - 11-GR2-0509 3 photons reçue pendant au moins une deuxième plage temporelle sans émission par l'émetteur de photons, une étape de calcul de la différence entre les mesures respectivement effectuées pendant la première et la deuxième plage temporelle et une étape de mémorisation de la valeur de cette différence. Selon un mode de réalisation, on prévoit une étape de traitement ultérieur visant à considérer qu'un objet extérieur au dispositif est présent ou non. Selon un mode de réalisation, la durée d'au moins une des trois plages temporelles d'émission par l'émetteur de photons, de réception par le récepteur de photons pendant une portion de la plage temporelle d'émission par l'émetteur de photons et de réception par le récepteur de photons pendant une plage temporelle sans émission par l'émetteur de photons, est adaptée en fonction de la quantité de photons précédemment reçue par le récepteur de photons pendant au moins une portion d'une plage temporelle d'émission par l'émetteur de photons. Selon un mode de réalisation, on prévoit en outre une étape de comparaison de la valeur mesurée mémorisée ou de la valeur de la différence mémorisée à un seuil, et une étape de prise en considération du fait qu'un objet extérieur au dispositif est présent si ladite valeur mémorisée est supérieure audit seuil. Selon un mode de réalisation, on prévoit en outre une étape d'émission de photons de manière cyclique par l'émetteur de photons et une étape de prise en considération du fait qu'un objet extérieur au dispositif est présent à la condition supplémentaire que la valeur mesurée mémorisée ou la valeur de la différence mémorisée croisse en moyenne au cours du temps.

Selon un mode de réalisation, on prévoit en outre une étape de comparaison de la valeur mémorisée à un seuil et une étape de prise en considération du fait qu'un objet extérieur au dispositif est présent à la condition supplémentaire que ladite valeur mémorisée soit au moins une fois supérieure audit seuil.

B12133 FR - 11-GR2-0509 4 Brève description des dessins Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en 5 relation avec les figures jointes parmi lesquelles : les figures LA et 1B illustrent le fonctionnement d'un capteur de proximité usuel ; les figures 2A, 2B et 2C représentent trois modes de réalisation d'un capteur de proximité selon la présente 10 description ; la figure 3 illustre le fonctionnement du capteur de proximité de la figure 2C ; la figure 4 illustre le fonctionnement d'un capteur de proximité tel que représenté par les figures 2A, 2B ou 2C ; 15 la figures 5 représente un exemple de dispositif intégrant un capteur de proximité vu de face et muni d'un écran tactile ; la figure 6 illustre une variante du dispositif de la figure 5 ; 20 les figures 7A et 7B représentent des chronogrammes illustrant la réception de photons par le récepteur selon deux modes de fonctionnement ; et la figure 8 représente partiellement une variante de la figure 7B. 25 Description détaillée De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références dans les différentes figures qui ont été tracées sans respect d'échelle. Par souci de clarté, seules les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation 30 décrits ont été détaillés. En particulier, la nature des informations transmises n'a pas été détaillée, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les informations habituellement transmises par de tels dispositifs. De plus, la constitution des circuits d'émission et de réception n'a pas été B12133 FR - 11-GR2-0509 détaillée, celle-ci étant là encore compatible avec les circuits usuels. Les modes de réalisation décrits ci-dessous se réfèrent au cas de capteurs de proximité mettant en oeuvre des 5 ondes lumineuses situées dans le domaine visible et dans le domaine de l'infrarouge proche. Cependant, ils s'appliquent à l'utilisation d'ondes radioélectriques en général. Les figures LA et 1B sont des vues schématiques en coupe d'un dispositif (DEVICE) 11 équipé d'un capteur de 10 proximité usuel. Un émetteur de photons(TX) 10, situé à l'intérieur du dispositif 11, émet un faisceau de photons 12 au travers d'une l'ouverture 13. Ce faisceau se réfléchit en partie sur un objet (OBJECT) 14 et une partie des photons réfléchis 15 retourne en 15 direction du dispositif 11. La figure LA présente le cas d'un objet 14 relativement lointain. Dans ce cas, une partie des photons réfléchis 15 pénètre par une ouverture 16 différente de l'ouverture 13 et atteint la face sensible d'un récepteur de 20 photons (RX) 17. Le récepteur 17 reçoit également un faisceau de photons 18 en provenance de la lumière ambiante. La figure 1B présente le cas d'un objet 14 relativement proche du dispositif 11. L'émetteur fonctionne de la même manière que précédemment. Dans ce cas, une partie des 25 photons réfléchis 15 retourne vers le dispositif 11. Toutefois, en raison de la proximité de l'objet, la réflexion ne peut atteindre l'ouverture 16 et activer le récepteur 17. Le récepteur 17 ne reçoit que le faisceau 18 provenant de la lumière ambiante. 30 On pourrait penser rapprocher les ouvertures 13 et 16 pour améliorer le fonctionnement. Cependant un phénomène, appelé diaphonie, consistant en la transmission d'un flux de photons parasites depuis l'émetteur 10 vers le récepteur 17 sans que ces photons ne se soient propagés à l'extérieur du dispositif 11, 35 contraint souvent à écarter l'émetteur 10 et le récepteur 17 B12133 FR - 11-GR2-0509 6 l'un de l'autre, et par conséquent à éloigner les ouvertures 13 et 16 l'une de l'autre. Une application d'un détecteur de proximité est par exemple la détection de présence d'un objet 14 avant qu'il n'entre en contact avec un élément d'un équipement doté du dispositif 11 et provoque un dysfonctionnement. Un exemple d'un tel dysfonctionnement correspond à l'exécution involontaire d'une fonction sur un écran tactile avec lequel un objet 14 entre en contact. Il peut s'agir d'éviter le contact de la partie haute d'un téléphone mobile avec l'oreille ou les cheveux de l'utilisateur alors qu'au contraire on doit détecter une action volontaire de la main de cet utilisateur sur une autre partie de ce téléphone mobile. La détection d'objets 14 très proches et très fins tels que des cheveux de couleur sombre est particulièrement difficile. Il est fréquent que le téléphone, pourtant équipé du dispositif 11, ne puisse les détecter avant qu'ils n'entrent en contact avec l'écran. Les caractéristiques des objets à détecter 14 sont très variables. La proportion d'ondes transmises par l'émetteur 10 et qui sont réfléchis par l'objet 14 dépend de la taille de cet objet, de son état de surface, et de sa capacité à absorber une plus ou moins grande proportion des ondes qu'il reçoit de l'émetteur 10. L'état de surface de l'objet 14 peut conduire à ce qu'une partie du rayonnement se réfléchisse dans toutes les directions (réflexion diffuse ou lambertienne) et non selon un angle identique à celui que fait le rayon incident sur l'objet avec la perpendiculaire à l'élément de surface de l'objet situé au point de contact du rayon (réflexion spéculaire). La conséquence est qu'en fonction du type d'objet 14, une partie importante de l'onde réfléchie n'illumine pas le récepteur 17. A l'inverse, dans le cas d'un objet fortement réfléchissant, la réflexion spéculaire peut ne pas atteindre le récepteur tandis que la réflexion diffuse l'atteint. Les objets 14 à proximité immédiate du dispositif 11 35 pouvant en outre être en mouvement relatif vers celui-ci, un B12133 FR - 11-GR2-0509 7 temps de réponse court est en général nécessaire pour la détection des objets. Une onde lumineuse parcourt environ 45 cm en 3 ns et les objets à détecter peuvent être distants de quelques millimètres seulement du boîtier du dispositif 11. En l'état de la technologie actuelle, la méthode d'évaluation de la distance par mesure directe du temps de vol de l'onde émise, au moyen de l'analyse du déphasage entre l'onde émise et l'onde reçue, présente des difficultés de mise en oeuvre pour de courtes distances.

Un autre problème vient du fait que le récepteur 17 reçoit en plus un faisceau d'ondes issues de la lumière ambiante 18, faisceau dont l'intensité peut être supérieure à celle du faisceau de photons réfléchis 15 par l'objet 14. La précision de la mesure s'en trouve fortement diminuée.

On aurait pu penser filtrer la lumière ambiante. Toutefois, la plupart des capteurs de proximité fonctionnent en utilisant le spectre infrarouge proche, la longueur d'onde se situant souvent dans la gamme de 850 nm à 950 rua. Les capteurs de proximité utilisant une partie du spectre situé dans le domaine visible et de l'infrarouge mettent généralement en oeuvre des émetteurs 10 à diode électroluminescente ou à diode laser. La diode laser focalise la lumière dans un cône plus étroit que la diode électroluminescente : 86 % des photons sont émis dans un angle solide de 30°. L'émetteur à diode laser 10 est également plus performant en mode pulsé, consistant à envoyer des trains d'ondes constitués d'une succession de brèves périodes d'émission suivies de brèves périodes de repos. Les capteurs de proximité utilisent souvent des récepteurs 17 de type photodiode rapide à transfert de charge ou de type diode à avalanche. Dans ce dernier cas, il s'agit de diodes dites Geiger (Single Photon Avalanche Diode -SPAD-), dont le principe de fonctionnement peut être assimilé à celui d'un élément semi-conducteur à très faible temps de réaction, capable 35 de dénombrer chaque photon qui parvient à sa surface. Un B12133 FR - 11-GR2-0509 8 avantage connu des diodes à avalanche est qu'elles peuvent être utilisées pendant des cycles présentant des périodes de réactivation inférieures à 10 ns, ce qui permet de détecter des objets très proches. Le cycle de réactivation est un paramètre déterminant la fréquence à laquelle la diode peut détecter un nouveau photon. La diode à avalanche est bien adaptée dans le cas du fonctionnement en mode pulsé. D'autres effets, comme les perturbations liés à l'échauffement du dispositif, les dispersions technologiques en fonction des lots de composants récepteurs, rendent difficile le calibrage initial des appareils. Seuls les objets 14 proches du dispositif doivent être détectés, par exemple ceux situés dans une plage de quelques mm à une dizaine de cm. Un exemple non limitatif correspond au cas où l'on doit détecter la présence d'un objet proche d'une partie spécifique d'un équipement doté du dispositif 11 mais pas la présence d'objets situés sur une autre partie de l'équipement. Les figures 2A, 2B et 2C décrivent des capteurs de proximité 21A, 21B et 21C selon différents modes de réalisation, dans lesquels, par rapport au récepteur 17 des figures LA et 1B, le récepteur 27 est surmonté d'un écran 22 opaque aux photons qui parviennent en trajet direct depuis l'extérieur. Le fait que le récepteur 27 soit isolé par un écran opaque 22 le surmontant permet d'atténuer fortement l'intensité de la lumière ambiante 18 qu'il perçoit et de privilégier la réception du faisceau réfléchi 15 par un objet 14 lorsque ce dernier est proche. Le récepteur 27 reçoit les photons qui se propagent dans sa direction dans une cavité 23 le séparant de l'émetteur 10 et définie par le logement de réception de l'émetteur 10 et du récepteur 27 et par l'écran 22. En figure 2A, l'émetteur 10 et le récepteur 27 appartiennent respectivement à deux composants distincts, et sont éloignés l'un de l'autre d'une distance pouvant atteindre une dizaine de cm environ.

B12133 FR - 11-GR2-0509 9 En figure 2B, l'émetteur 10 et le récepteur 27 sont portés par un même substrat semi-conducteur 24, et sont proches l'un de l'autre, la distance les séparant étant de l'ordre du mm.

En figure 2C, une partie de la cavité 23 est aménagée sous la forme d'un conduit 25, situé entre la périphérie de l'émetteur 10 et celle du récepteur 27, permettant de guider une partie du flux de photons présent dans la cavité vers le récepteur 27. De préférence, l'intervalle entre l'émetteur 10 et le récepteur 27 est comblé à affleurement de leurs surfaces supérieures respectives (zone 26), afin d'éviter des trajets parasites des photons. La figure 3 illustre le cheminement de différents types de faisceaux de photons aux abords et à l'intérieur du 15 dispositif 21C de la figure 2C. Un premier faisceau 12 correspond à l'émission d'un faisceau par l'émetteur 10 vers l'objet 14 externe. Le faisceau réfléchi 15 pénètre par l'ouverture 13 et se propage par le conduit 25 en direction du récepteur 27. 20 Un deuxième faisceau 18 provient de la lumière ambiante et parvient au récepteur 27 de la même manière que le faisceau réfléchi 15. Un troisième faisceau 30 provient de l'émetteur 10 et se propage directement au travers du conduit 25 sans avoir 25 franchi l'ouverture 13. Ce faisceau parasite crée de la diaphonie entre l'émetteur 10 et le récepteur 27. Les angles solides d'émission 31 et de réception 32, définissant les fenêtres d'émission et de réception, dépendent de l'ouverture 13 située dans le boitier et de la réalisation 30 des composants recevant l'émetteur 10 et le récepteur 27. L'ouverture 13 du boîtier est souvent réalisée au moyen d'une zone d'épargne de la peinture occultante déposée sur une vitre du boîtier. Le conduit 25 agit sensiblement comme un guide d'onde. 35 il peut être réalisé, par exemple, à l'aide d'un élément en B12133 FR - 11-GR2-0509 10 plastique, à l'aide d'un segment de fibre optique ou par un simple évidement. La figure 4 est un diagramme illustrant l'évolution de la quantité de photons Q 40 reçue par le récepteur 27, en 5 fonction de la distance d 41, entre le dispositif 21 de la figure 2C et l'objet 14. L'échelle des distances 42 varie, dans cet exemple, de 3 mm à 50 mm. La quantité de photons nécessaire pour une mesure précise dépend du type de récepteur 27. Par exemple, un récepteur 27 à diode Geiger peut comptabiliser de 10 l'ordre de 109 photons par seconde par mm2 de surface sensible, et un temps de mesure de l'ordre de la milliseconde permet une détection de l'objet 14 avec une précision correcte. La figure 4 représente trois exemples de courbes 46, 47 et 48 de réponse du récepteur 27 en fonction du type d'objet 15 présent. La courbe 46 illustre le cas d'un objet 14 sombre fortement dispersif. La courbe 47 illustre le cas d'un objet 14 clair fortement dispersif. La courbe 48 illustre le cas d'un objet 14 clair non dispersif à fort coefficient de réflexion. Chacune de ces courbes résulte d'un cumul de photons provenant 20 de différentes sources et origines. Une première quantité (NOISE) 43, que l'on nomme bruit résiduel de photons, résulte du bruit électronique inhérent à tout composant actif de type capteur de photons, ce bruit étant assimilé à une quantité de photons par les moyens de traitement 25 associés au récepteur 27. Une deuxième quantité (CROSSTALK) 44 résulte de la diaphonie entre l'émetteur 10 et le récepteur 27. Une troisième quantité (AMBIANT LIGHT) 45 provient de la lumière ambiante. 30 Chacune des courbes 46, 47 et 48 résulte du cumul de ces trois quantités et des photons provenant de la partie du faisceau 15 qui se réfléchit sur chacun des objets 14 correspondants, et qui pénètre dans l'ouverture 13 pour être recueillie par le récepteur 27 au travers du conduit 25.

B12133 FR - 11-GR2-0509 11 L'amplitude des courbes 46, 47 et 48 varie en fonction du type d'objet 14 à détecter et de la position relative de celui-ci par rapport au dispositif 21. L'amplitude présente une décroissance suivant approximativement une loi proportionnelle à 5 l'inverse du carré de la distance d 41. De préférence, le conduit 25 est dimensionné pour que l'amplitude de la courbe 48, qui correspond au maximum de photons réfléchis par unité de temps, soit supérieure d'au moins un ordre de grandeur à la plus haute des courbes de bruit 43, de diaphonie 44 et de lumière 10 ambiante 45, dans le cas d'un objet de grande taille et situé face à l'ouverture 13. Le rapport entre l'amplitude de cette courbe 48 et celle de la courbe 46, cette dernière correspondant aux objets les plus difficiles à détecter, varie typiquement de dix à plusieurs dizaines. 15 De préférence, on privilégie la réception du faisceau réfléchi 15, tout en réduisant la proportion relative de photons ayant pour origine le bruit résiduel de photons 43, la diaphonie 44 et la lumière ambiante 45, et on privilégie le fonctionnement dans une plage de distances 42 allant de quelques mm à quelques 20 cm, 3mm à 50 mm dans l'exemple de la figure 4. La quantité de photons mesurée liée à la diaphonie 44 et au bruit résiduel 43 peut être déterminée par exemple grâce à une calibration du dispositif 21. Dans les modes de réalisation du dispositif de la présente description, la fraction mesurée 25 liée à la lumière ambiante 45 est minimisée par rapport à la quantité de photons réfléchis par un objet 14 proche, du fait de la constitution et de la géométrie de l'ensemble constitué de l'émetteur 10, du conduit 25 et du récepteur 27. Par exemple, le conduit 25 peut être réalisé au moyen d'un matériau filtrant la 30 lumière visible mais laissant passer la composante infrarouge proche. La figure 5 représente un exemple d'équipement 50 (EQUIPMENT), muni d'un dispositif 21 selon l'une des figures 2A, 2B ou 2C, et d'un écran d'affichage 51, ce dernier pouvant ou 35 non être tactile. Dans le cas d'un écran tactile, on utilise le B12133 FR - 11-GR2-0509 12 dispositif 21 pour effectuer une fonction de contrôle de l'écran 51. Par exemple, l'équipement 50 est de type terminal mobile. Il peut s'agir en particulier et de manière non limitative d'un terminal de type tablette numérique, de type console de jeux, de type PC portable ou de type téléphone mobile. De nombreux dispositifs usuels munis d'un écran, en particulier d'un écran tactile, sont en outre dotés d'un récepteur de photons dénommé capteur d'ambiance. La surface sensible du capteur est surmontée d'une ouverture, souvent sous forme d'une fenêtre laissant passer la lumière, pratiquée sur le capot du dispositif. Les rayons lumineux, en provenance directe de l'extérieur du dispositif, sont captés par le récepteur.

Certains de ces dispositifs usuels possèdent une fonction de désactivation de l'écran exploitant les informations fournies par ce récepteur, ce qui présente des inconvénients, comme décrit précédemment. La figure 6 représente un équipement 55 présentant, comme différence par rapport à l'équipement 50 de la figure 5, le fait qu'il intègre en outre un capteur d'ambiance 60. Ce capteur est formé d'un récepteur 17 surmonté d'une ouverture 16. Le capteur d'ambiance 60 a pour fonction première le réglage de la luminosité de l'écran 51 de l'équipement 55 en fonction de l'intensité de la lumière ambiante. Dans un mode de réalisation, les informations que le capteur 60 fournit sont exploitées par exemple pour ajuster la sensibilité du récepteur 27 en fonction de l'intensité moyenne de la lumière ambiante. Les figures 7A et 7B illustrent un procédé de détection d'objet utilisant le dispositif 21. Le principe de fonctionnement général est décrit ci-après, et est suivi d'une description détaillée des chronogrammes selon des modes de réalisation particuliers. Pendant une plage temporelle ou plusieurs plages 35 temporelles successives, représentées sur l'axe des temps t 79, B12133 FR - 11-GR2-0509 13 l'émetteur 10 envoie un faisceau de photons 12 vers l'extérieur du dispositif 21, ce faisceau étant destiné à illuminer un éventuel objet 14 proche du dispositif 21. Pendant une ou plusieurs portions de chaque plage 5 temporelle, le récepteur 27 mesure la quantité de photons qui lui parvient (plus généralement, on compte en nombre de phénomènes par seconde, qui peut s'exprimer en nombre d'électrons créés dans un matériau semi-conducteur, en courant, en tension, en valeur numérique, etc.). En variante, cette 10 mesure s'effectue de façon retardée par rapport à la ou aux plages temporelles pour tenir compte des temps de propagation de la lumière de l'émetteur 10 au récepteur 27. Selon une autre variante, la mesure s'effectue pendant et après la ou les plages temporelles. 15 Enfin, une troisième étape comprend la mémorisation de l'information mesurée, à des fins de traitement ultérieur visant en particulier à considérer qu'un objet est présent ou non. Dans un premier mode de fonctionnement, le récepteur 27 mesure la quantité de photons reçue pendant toute la période 20 d'émission. En variante, la fenêtre temporelle de mesure est réduite par rapport à la plage d'émission. En fonction du type d'émetteur 10 et de récepteur 27, et plus généralement du moyen de traitement de l'information fournie par le récepteur 27, 25 d'autres modes de réalisation sont possibles, comme par exemple un mode de réception pendant un train de périodes constitué de plusieurs portions intermittentes pendant la plage d'émission. Dans encore un deuxième mode de fonctionnement, le procédé décrit précédemment comprend au moins les trois étapes 30 supplémentaires ci-après. Une première étape supplémentaire est la mesure, par le récepteur 27, de la quantité de photons qui lui parvient pendant une ou plusieurs plages temporelles au cours desquelles l'émetteur 10 est inactif. La durée de la ou des plages de 35 mesure pendant ces périodes temporelles est avantageusement B12133 FR - 11-GR2-0509 14 rendue proportionnelle, ou égale, à la durée de la ou des plages de mesure pendant les périodes temporelles d'émission. Une deuxième étape supplémentaire est le calcul de la différence entre les mesures respectivement effectuées pendant 5 un couple de plages temporelle d'émission et de plage temporelle sans émission. De préférence, ces deux mesures sont effectuées pendant des périodes courtes et consécutives, de manière à pouvoir considérer la variation de lumière ambiante comme négligeable, et de la même manière pouvoir considérer que la 10 diaphonie et le flux résiduel sont sensiblement constants entre les deux mesures. Le résultat de cette deuxième étape est donc sensiblement la quantité de photons mesurés par le récepteur 27 en provenance de la réflexion sur un objet situé à l'extérieur du dispositif 21. 15 Une troisième étape supplémentaire est la mémorisation du résultat obtenu pour chaque mesure à des fins de traitement ultérieur. La figure 7A représente une série de chronogrammes illustrant le premier mode de fonctionnement, dans lequel 20 plusieurs périodes d'émission se succèdent. Au cours de chaque période, le récepteur 27 effectue une mesure pendant une portion unique de la plage d'émission. Un premier chronogramme 71A correspond aux plages d'émission successives. Un deuxième chronogramme 72A correspond aux portions de temps Te01, Te02, 25 Te03 pendant lesquelles le récepteur 27 mesure la quantité de photons reçue pendant une fraction de la plage d'émission. Les plages de temps de mesure pendant l'émission sont notées Tej, avec j=1, 2, 3, ... . Un troisième chronogramme 73A représente les quantités Q(Tej) de photons cumulées mesurées pendant chaque 30 portion de temps Te01, Te02, Te03. Chaque quantité Q(Tej) est la somme de quatre quantités : Qb(Tej) 74 correspondant au bruit résiduel 43 ; Qd(Tej) 75 correspondant à la diaphonie 44 ; Qa(Tej) 76 correspondant à la lumière ambiante 45 ; et Qr(Tej) 77 correspondant à la portion de photons réfléchis, les trois B12133 FR - 11-GR2-0509 15 dernières quantités parvenant au récepteur 27 par la cavité 23 (et s'il est prévu, le conduit 25). La mesure effectuée par le récepteur 27 pendant chaque plage d'émission est réalisée de manière continue. D'autres modes de réalisation sont possibles pour tenir compte des caractéristiques du récepteur 27. Il peut s'agir par exemple d'un mode où le récepteur 27 effectue la mesure pendant plusieurs portions discontinues de chaque plage d'émission. Une mémorisation de la mesure est effectuée à des fins 10 de traitement ultérieur. Chaque valeur mémorisée correspond à la quantité Q(Tej) mesurée pendant les portions liées à une plage d'émission. La figure 7B est une série de chronogrammes illustrant le fonctionnement selon le deuxième mode de réalisation. 15 Un premier chronogramme 71B correspond aux plages d'émission successives. Un deuxième chronogramme 72B correspond aux portions de temps pendant lesquelles le récepteur 27 mesure la quantité de photons reçue pendant une fraction de la plage d'émission, 20 puis mesure la quantité de photons reçue pendant une fraction de la plage consécutive sans émission, ce couple de mesures étant dénommé séquence de mesure. Les plages temporelles de mesure lorsque l'émetteur 10 n'émet pas sont notées Trj, avec j=1, 2, 3_ Un troisième chronogramme 73B représente les quantités Q(Txj) 25 de photons cumulées mesurées pendant chaque portion de plage Txj, avec x=e ou x=r. La quantité Qb(Txj) 74 correspond au bruit, la quantité Qd(Txj) 75 correspond à la diaphonie, la quantité Qa(Txj) 76 correspond à la lumière ambiante, la quantité Qr(Txj) 77 correspond à la portion de photons 30 réfléchis, les trois dernières quantités constituant la fraction parvenant au récepteur 27 par la cavité 23 (et s'il est prévu, le conduit 25). Ces chronogrammes, sur lesquels sont figurées plusieurs plages d'émission successives et rapprochées dans le 35 temps, sont représentatifs d'un mode de fonctionnement du B12133 FR - 11-GR2-0509 16 dispositif 21 exploitant un émetteur 10 et un récepteur 27 rapides, par exemple une diode laser et un détecteur Geiger. Les quantités Qb(Txj) 74, Qd(Txj) 75 et Qa(Txj) 76 sont sensiblement constantes, au moins pendant une séquence de mesure. De ce fait, la différence entre les quantités de photons mesurées pendant deux plages consécutives, la première avec émission et la seconde sans émission, est sensiblement égale à la quantité Qr(Tej) 77. Sur l'exemple illustré par la figure 7B, pendant la plage Te01, aucun objet 14 n'est suffisamment proche pour réfléchir une partie des photons émis. Pendant la plage Te02, une faible quantité de photons est réfléchie par un objet 14 lointain. Enfin, pendant la plage Te03, une quantité de photons relativement forte est mesurée, correspondant à la réflexion par un objet 14 proche. Comme pour le cas correspondant à la figure 7A, différents modes de mesure sont possibles, en particulier en continu ou pendant plusieurs portions discontinues. Selon une variante, la durée d'une ou plusieurs des plages d'émission et la durée des portions de plage de réception sont paramétrables. A cette fin, on utilise la fonction de mesure de la quantité de photons reçus. Il suffit que la quantité de photons mesurée pendant une portion de plage de réception dépasse une certaine valeur, déterminé lors de la conception, pour que la précision de la mesure effectuée soit satisfaisante. On sait comment déterminer une telle valeur, soit de manière expérimentale en utilisant une série de dispositifs 21 mis en oeuvre dans diverses conditions d'environnement, soit par calcul en tenant compte des spécifications techniques de l'émetteur 10 et du récepteur 27. Ce fonctionnement est adapté au cas où un certain nombre de plages d'émission se succèdent dans un laps de temps réduit de manière à ce qu'en particulier la lumière ambiante ne varie pas dans des proportions importantes. En tenant compte de la quantité de photons mesurée pendant une période Tej, on peut B12133 FR - 11-GR2-0509 17 alors réduire la durée des plages d'émission et de réception des périodes ultérieures. Ce fonctionnement permet, entre autres avantages, d'améliorer le bilan énergétique de la fonction de détection d'objets dans son ensemble, c'est-à-dire non seulement de l'émetteur 10 et du récepteur 27 mais également de circuits électroniques servant au calcul et au traitement associé. Les figures 7A. et 7B illustrent des modes de réalisation comprenant en outre une comparaison de la valeur mémorisée à un seuil et un test sur le résultat de cette comparaison. Un objectif est de déterminer si un objet 14 est considéré présent. Le seuil est, par exemple, issu d'une mesure initiale faite durant une phase de calibration sur un ou plusieurs échantillons du dispositif 21. Il est noté Ss 78 dans le mode de réalisation représenté sur la figure 7A, Sd 80 dans le mode de réalisation représenté sur la figure 7B. Le seuil Ss 78 est déterminé de telle manière qu'il soit supérieur à la somme des quantités Qa(Txj), Qb(Txj) et Qd(Txj) (ou à un majorant de cette somme pour tenir compte d'éventuelles tolérance de mesure) dans la plage de fonctionnement opérationnel du dispositif 21. Lorsque la quantité, constituée de la somme des quantités Qa(Txj), Qb(Txj), Qd(Txj) et Qr(Txj), est strictement supérieure au seuil Ss 78, on considère qu'un objet 14 est présent à proximité du dispositif 21. Le seuil Sd 80 est théoriquement égal à 0 et en pratique choisi de manière à s'affranchir d'éventuelles incertitudes de mesure de la quantité Qr(Txj). Lorsque Qr(Txj) est strictement supérieure à Sd 80, on considère qu'un objet 14 est présent à proximité du dispositif 21. En figure 7A, la quantité totale de photons mesurée croit strictement au cours du temps. En figure 7B, on a reporté sur l'axe des temps 79 la différence mesurée, cycle après cycle, entre la quantité reçue pendant l'émission et la quantité reçue au cours de la même séquence lorsqu'il n'y a pas d'émission.

B12133 FR - 11-GR2-0509 18 Dans cet exemple, la quantité résultante mesurant le faisceau réfléchi 15 absorbé par le récepteur croit également strictement au cours du temps. La figure 8 est un chronogramme illustrant le cas d'un procédé déterminant que la valeur mesurée croit en moyenne au cours du temps et représente l'évolution de la quantité Qr(Tej). Le cas représenté correspond au mode de réalisation de la figure 7B. Un raisonnement identique s'applique au mode de réalisation de la figure 7A, en substituant au seuil Sd et à la mesure Qr(Tej) les valeurs appropriées. Pendant une suite de plages de mesure, les quantités Qa(Txj), Qb(Txj) et Qd(Txj) sont sensiblement constantes, Pendant les plages Te01 et Te02, aucun objet 14 n'est suffisamment proche pour réfléchir une partie des photons émis.

Pendant les plages Te03 à Te05, une faible quantité de photons est réfléchie par un objet 14 lointain sans que le seuil Sd 80 ne soit dépassé par Qr(Tej). Au cours des plages Te07 à Te010, Te12 et Te13, une quantité de photons plus élevée, correspondant à la réflexion par un objet proche, a pour conséquence le dépassement du seuil Sd 80. Une variante des modes de réalisation illustrés par les figures 7A, 7B et 8 introduit une étape supplémentaire dans laquelle l'émetteur 10 effectue au moins deux cycles d'émission, préférentiellement un nombre relativement élevé de cycles rapprochés dans le temps. Un exemple est le cas d'une émission cyclique permanente pendant le fonctionnement opérationnel du dispositif 21 avec une périodicité de l'ordre de quelques dizaines de nanosecondes à quelques microsecondes. L'émission est effectuée sur une à quelques dizaines de périodes. Une mesure est comparée à une mesure précédemment mémorisée. Si le résultat est strictement positif, c'est une indication que le faisceau de photons 15 réfléchi par l'objet 14 situé à l'extérieur du dispositif 21 est en augmentation (ou bien que l'on détecte pour la première fois un faisceau réfléchi 15).

B12133 FR - 11-GR2-0509 19 Le procédé donne un résultat d'autant plus précis que le nombre de cycles d'émission est élevé et que ces cycles sont rapprochés dans le temps. On peut imaginer de nombreuses techniques qui permettent de réaliser les étapes de calcul et de mémorisation lorsque le nombre de mesures est suffisamment élevé, par exemple une à quelques dizaines. Par exemple, pour vérifier l'augmentation en moyenne de la quantité de photons mesurée, tout en éliminant un nombre limité de mesures 83 considérées aberrantes, on peut effectuer une comparaison après chaque nouvelle mesure ou bien après avoir fait la moyenne de plusieurs mesures. Par ailleurs, on trouvera sans difficulté des mécanismes et moyens de mémorisation des mesures, par exemple consistant en le stockage en mémoire de la dernière valeur mesurée en remplacement de la valeur précédente une fois la comparaison effectuée, ou consistant en le stockage d'un certain nombre de mesures dans différentes positions mémoire, série de mesures sur laquelle on applique une des variantes décrites précédemment. Chacune de ces méthodes, permet de déterminer si la mesure croit en moyenne au cours du temps, ce qui est une indication qu'un objet 14 est présent à l'extérieur du dispositif 21 et s'en rapproche de manière relative. Selon un mode de réalisation, on prévoit en outre une comparaison des valeurs mémorisées avec le seuil et un test sur le résultat de cette comparaison. Ce test, combiné avec le précédent test de vérification du fait que la valeur mémorisée croit en moyenne au cours du temps, a pour objectif d'écarter les cas où la valeur mesurée, bien que croissant en moyenne, resterait inférieure à un seuil tel qu'on ne puisse déterminer si une réflexion sur un objet a bien lieu. Il s'agit par exemple d'éliminer le cas où la valeur mesurée se situe dans une plage correspondant aux incertitudes de mesure. On pourra utiliser de multiples algorithmes usuels de comparaison de la valeur mémorisée au fur et à mesure des cycles 35 d'émission. Un exemple simple correspond au cas où le test est B12133 FR - 11-GR2-0509 20 déclaré positif, c'est à dire que l'objet est considéré présent, dès lors qu'une valeur mémorisée dépasse le seuil. Les figures 7.A et 7B illustrent cet exemple (fonction croissante et au moins une valeur au-dessus du seuil).

Un autre exemple correspond au cas où le test de croissance décrit précédemment n'est validé que si toutes les valeurs mémorisées ayant servi à ce test sont supérieures audit seuil, éventuellement après élimination de valeurs aberrantes. La figure 8 illustre cet autre exemple. Dans ce diagramme, à partir du 7ème cycle, toutes les valeurs dépassent le seuil à l'exception d'une mesure 83 aberrante au Hème cycle qui n'est donc pas prise en compte. Les tests « valeur mémorisée croissant en moyenne » et « valeur mémorisée au moins une fois supérieure au seuil » étant tous deux positifs, un objet 14 est considéré présent. Différents modes de réalisation avec diverses variantes ont été décrits ci-dessus. On notera que l'homme de métier peut combiner divers éléments de ces divers modes de réalisation avec variantes sans faire preuve d'activité inventive. En particulier, on a fait référence à une détection de présence d'un objet, mais il pourra s'agir plus généralement de détecter une condition relative à cet objet, par exemple une vibration de l'objet, sa capacité de réflexion de la lumière, etc.

Par ailleurs, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation décrits est à sa portée à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus et en utilisant des outils en eux-mêmes usuels. Par exemple, on connaît, pour les différents types de récepteurs 27 de photons usuels, de multiples méthodes de mémorisation de la mesure de la quantité de photons reçue. À titre d'exemple, on connaît des capteurs dont la sortie est une tension variant en fonction de l'énergie absorbée. On convertit cette tension en une valeur numérique ou analogique que l'on peut mémoriser de différentes manières : charge d'un B12133 FR - 11-GR2-0509 21 condensateur, conversion analogique digitale et mémorisation dans un élément de mémoire numérique etc. L'utilisation d'un processeur mettant en oeuvre une série d'instructions et auquel sont associés des moyens de type mémoire digitale est également possible. De même, le mécanisme de synchronisation effectué au sein du dispositif 21 et permettant de régler la période de mesure par rapport à la période d'émission est à la portée de l'homme du métier. Ce mécanisme peut faire appel à tout principe électronique ou informatique usuel mis en oeuvre dans des dispositifs semblables (par exemple tel que décrit dans la demande de brevet US-A.-2007/0182949).

Claims (15)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif comprenant un émetteur de photons (10), un récepteur de photons (27) et un écran (22) opaque aux photons en trajet direct depuis l'extérieur du dispositif vers le récepteur de photons (27).
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel l'émetteur de photons (10) et le récepteur de photons (27) sont portés par un même substrat semi-conducteur (24).
3. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, dans lequel le récepteur de photons (27) reçoit des photons se propageant à l'intérieur du dispositif par une cavité (23) située entre l'émetteur de photons (10) et le récepteur de photons (27).
4. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant en outre un écran d'affichage (51).
5. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, ce dispositif étant de type terminal mobile (50).
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ce dispositif étant de type téléphone mobile.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant en outre un récepteur additionnel de photons (60) de type capteur d'ambiance.
8. 8. Dispositif selon la revendication 7, dans lequel au moins une mesure effectuée par le récepteur additionnel de photons (60) est utilisée pour ajuster un mode de fonctionnement du récepteur de photons (27).
9. 9. Procédé utilisant un dispositif selon l'une 30 quelconque des revendications 1 à 8, comprenant une étape d'émission de photons par l'émetteur de photons (10) pendant au moins une première plage temporelle, une étape de mesure de la quantité de photons reçue par le récepteur de photons (27) et une étape de mémorisation de la valeur de cette mesure.B12133 FR - 11-GR2-0509 23
10. 10. Procédé selon la revendication 9, comprenant en outre une étape de mesure par le récepteur de photons (27) de la quantité de photons reçue pendant au moins une deuxième plage temporelle sans émission par l'émetteur de photons (10), une étape de calcul de la différence entre les mesures respectivement effectuées pendant la première et la deuxième plage temporelle et une étape de mémorisation de la valeur de cette différence.
11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 10 et 10, comprenant une étape de traitement ultérieur visant à considérer qu'un objet extérieur au dispositif est présent ou non.
12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 11, dans lequel la durée d'au moins une des trois plages 15 temporelles d'émission par l'émetteur de photons (10), de réception par le récepteur de photons (27) pendant une portion de la plage temporelle d'émission par l'émetteur de photons (10) et de réception par le récepteur de photons (27) pendant une plage temporelle sans émission par l'émetteur de photons (10), 20 est adaptée en fonction de la quantité de photons précédemment reçue par le récepteur de photons (27) pendant au moins une portion d'une plage temporelle d'émission par l'émetteur de photons (10).
13. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 25 à 12, comprenant en outre une étape de comparaison de la valeur mesurée mémorisée ou de la valeur de la différence mémorisée à un seuil, et une étape de prise en considération du fait qu'un objet extérieur au dispositif est présent si ladite valeur mémorisée est supérieure audit seuil. 30
14. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 9 à 12, comprenant en outre une étape d'émission de photons de manière cyclique par l'émetteur de photons (10) et une étape de prise en considération du fait qu'un objet extérieur au dispositif est présent à la condition supplémentaire que laB12133 FR - 11-GR2-0509 24 valeur mesurée mémorisée ou la valeur de la différence mémorisée croisse en moyenne au cours du temps.
15. 15. Procédé selon la revendication 14, comprenant en outre une étape de comparaison de la valeur mémorisée à un seuil et une étape de prise en considération du fait qu'un objet extérieur au dispositif est présent à la condition supplémentaire que ladite valeur mémorisée soit au moins une fois supérieure audit seuil.