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WO2017060200A1 - Appareil de reception lifi - Google Patents

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Publication number
WO2017060200A1
WO2017060200A1 PCT/EP2016/073576 EP2016073576W WO2017060200A1 WO 2017060200 A1 WO2017060200 A1 WO 2017060200A1 EP 2016073576 W EP2016073576 W EP 2016073576W WO 2017060200 A1 WO2017060200 A1 WO 2017060200A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
display
lens
signal
receiving device
display apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/073576
Other languages
English (en)
Inventor
Huetzin PEREZ OLIVAS
Suat TOPSU
Jorge GARCIA-MARQUEZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Oledcomm SAS
Original Assignee
Oledcomm SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Oledcomm SAS filed Critical Oledcomm SAS
Priority to EP16778766.2A priority Critical patent/EP3360269A1/fr
Publication of WO2017060200A1 publication Critical patent/WO2017060200A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/116—Visible light communication
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/11—Arrangements specific to free-space transmission, i.e. transmission through air or vacuum
    • H04B10/114—Indoor or close-range type systems
    • H04B10/1149—Arrangements for indoor wireless networking of information

Definitions

  • Li-Fi technology for "Light Fidelity”
  • Light Fidelity for "Light Fidelity”
  • the use of the convergent lens makes it possible, for a given position of the receiving device with respect to a modulated light signal transmitter (such as a light-emitting diode lamp), to improve the ability of the reception device to detect radii. light emitted by the transmitter and thus to receive the modulated light signal. This improves the efficiency of communication within a modulated light signal communication system without multiplying the number of transmitters or receiving devices. This reduces the cost of the communication system.
  • a modulated light signal transmitter such as a light-emitting diode lamp
  • a receiving device similar to that just described having a plurality of lenses positioned side by side and each inclined with respect to the detection surface of a different inclination angle.
  • angles of inclination differ two by two from one angle. between 10 ° and 15 °.
  • a reception device similar to the one just described comprising a plurality of lenses positioned side by side in the same plane and substantially aligned, each lens having a slight offset of position in the plane with the one or more adjacent lenses.
  • a display device comprising a reception device similar to those described above, and a display for displaying the received data.
  • the display being a liquid crystal display, an electrophoretic display or an electrochromic display.
  • the invention also relates to a communication system comprising a light-emitting diode lamp and a receiving device such as those just described, the light-emitting diode lamp being intended to emit a modulated light signal and the device receiving means being adapted to be positioned with respect to the LED lamp so as to receive said signal.
  • FIG. 1 represents a part of a magazine in which an LED lamp, a first display apparatus and a second display apparatus are installed, the first display apparatus and the second display apparatus each comprising a receiving device of the invention;
  • Figure 2a is a side view of the first display apparatus attached to an upper radius of a shelf
  • FIG. 2b is a side view of the second display apparatus attached to a lower radius of the shelf;
  • FIG. 3 is a simplified diagram of the receiving device of the invention.
  • FIG. 4 shows four lenses and four semiconductor detection surfaces of the receiving device of the invention
  • FIG. 5 is a detailed view of one of the lenses and the associated detection surface
  • FIG. 6 shows the four lenses each inclined at a different angle with respect to the associated detection surface, as well as incident light rays coming from the LED lamp;
  • FIG. 7 is a figure similar to FIG. 6, in which the angles of incidence of the incident light rays are different.
  • An LED lamp 1 comprising a plurality of light-emitting diodes 2, is attached to the ceiling of a room of the store.
  • the LED lamp 1 is of course used to illuminate the store room, but also to transmit, using the Li-Fi technology, display data to a first display device 3a and a second display device 3b.
  • the display data enables the first display apparatus 3a and the second display apparatus 3b to display the price of a first product associated with the first display apparatus 3a and a second product associated with the second display apparatus. 3b display.
  • the display data contains data on the price of the product, data relating to certain other characteristics of the product (eg size or weight or product name or brand), data identification and data on the position of the LED lamp 1.
  • the price data and the data relating to certain other characteristics are intended to be displayed by the first display apparatus 3a and by the second display apparatus 3b.
  • the identification data makes it possible to identify, from the first display apparatus 3a and the second display apparatus 3b, the display apparatus 3 of destination display data.
  • the data relating to the position of the LED lamp 1 enable the first display apparatus 3a and the second display apparatus 3b to determine their position by geolocation (the geolocation method does not form part of the invention and will not be not described here).
  • Each display apparatus 3 comprises an electrical card 7 on which are mounted an electrorectric display 8 and a reception device according to the invention 9.
  • the receiving device 9 of each display apparatus 3 comprises a photodetector 11 and a processing module 12 comprising an amplification module 13, a first microcontroller 14, a second microcontroller 15 and a memory module 16.
  • the LED lamp 1 transmits to the first display apparatus 3a and the second display apparatus 3b Li-Fi signals containing the display data.
  • the Li-Fi signals here are light signals modulated according to a so-called PPM modulation (for "pulse-position modulation in English, or” modulation in position of pulses "in French).
  • the second microcontroller 15 decodes the wanted signal, extracts the display data from the useful signal, converts the price data and the data relating to certain other characteristics of the display data into a graphic signal compatible with the display 8 and transmits the display 8 the graphical signal via a serial interface type SPI (for "Serial Peripheral Interface" in English). If the display 8 is in a low power consumption operation mode, it sends a return signal to the first microcontroller 14 which goes to sleep.
  • SPI Serial Peripheral Interface
  • the memory module 16 makes it possible to store certain data among the display data as well as data specific to the operation of the display apparatus 3.
  • the quality of the reception of the display data by the first display apparatus 3a and the second display apparatus 3b depends in particular on the position of the first display apparatus 3a and the second apparatus. display 3b with respect to the LED lamp 1.
  • the quality of reception of the display data can be defined, for each display apparatus 3, by an error rate of reception of the Li-Fi signals emitted by the LED lamp 1 and which are intended for it, the receiving error must be less than a maximum receive error rate.
  • the reception rate depends on the capacity of each LED device. 3 to receive the light rays emitted by the LED lamp 1. This capacity itself depends on the relative position of the display apparatus 3 with respect to the LED lamp 1, and in particular the orientation of the luminaires. display 3 with respect to the LED lamp 1.
  • the first display apparatus 3a is fixed to the upper radius 4a of the shelf 5 while being oriented by a first orientation angle 9o formed between the plane PI of the first display apparatus 3a and an orthogonal plane P3 at the upper radius. 4a.
  • the relative positions of the first display apparatus 3a and the ends of the LED lamp 1 define a first relative position angle 9ra.
  • the second display apparatus 3b is attached to the lower radius 4b by being oriented by a second orientation angle 9ob formed between the plane P2 of the second display apparatus 3b and the plane P'3.
  • the relative positions of the second display apparatus 3b and the ends of the LED lamp 1 define a second angle of relative position 9rb.
  • the reception quality of the display data therefore depends in particular on the orientation angle ⁇ and the relative position angle ⁇ r of the display apparatus 3.
  • the reception device 9 makes it possible to improve the reception quality of each display apparatus 3 by improving, for a given relative position of the display apparatus 3 with respect to the LED lamp 1, and therefore for an angle of orientation ⁇ given and a relative position angle 9r given, the ability of the display apparatus 3 to receive the light rays emitted by the LED lamp 1.
  • the photodetector 11 of the reception device 9 comprises four convergent circular lenses 20a, 20b, 20c, 20d each associated with a semiconductor detection surface 21a, 21b, 21c, 21d (here it is noted that only a lens 20 and a semiconductor sensing surface 21 are shown in Figures 2a and 2b to improve the clarity of these Figures 2a and 2b).
  • the lens 20b is positioned between the lens 20a and the lens 20c.
  • the lens 20c is positioned between the lens 20b and the lens 20d.
  • Each detection surface 21, substantially flat, is mounted on the electrical board 7.
  • the associated lens 20 is itself positioned on the detection surface 21, so that light rays emitted by the LED lamp 1 and arriving in the angle of acceptance ⁇ of each lens 20 are projected onto the surface of de- 21.
  • the detection surface 21 then transforms the Li-Fi signal carried by the light rays into an analog electrical signal.
  • an orthonormal reference consisting of two perpendicular axes X and Y.
  • the four lenses 20 are positioned on the electrical board 7 side by side and substantially aligned on an axis X 'parallel to the axis X, each lens having a slight offset ⁇ in the direction of the axis Y with the one or more adjacent lenses.
  • the center of the lens 20a is located on the axis X '
  • the center of the lens 20b is located above the axis X' at a distance ⁇ from the axis X 'in the direction of the Y axis
  • the center of the lens 20c is located above the axis X 'at a distance 2 ⁇ from the axis X * in the direction of the Y axis
  • the center of the lens 20d is located at above the X 'axis at a distance 3 ⁇ from the X' axis in the direction of the Y axis.
  • the slight offset ⁇ is between one twentieth and one fifth of the diameter D of the lenses 20.
  • Each lens 20 is spaced from the adjacent lens (s) by a length d in the direction of the X axis. More precisely, the distance between projection on the X axis of two points closest to two lenses. Adjacent is equal to the length d.
  • the length d is 0.4mm.
  • each lens 20 of the photodetector 11 and the LED lamp 1 is defined by a plurality of optical parameters, among which: - the radius of curvature of the lens;
  • the distance s between the LED lamp 1 and the main object plane Po (s is typically between 3.5 and 5m);
  • the lens 20 is not inclined relative to the associated detection surface 21 (or is inclined at an angle of 0 °).
  • the four lenses 20a, 20b, 20c, 20d of the photodetector 11 are each inclined at a different angle of inclination y, yb, yc, yd with respect to the associated detection surface 21a, 21b, 21c, 21d.
  • the angle of inclination ⁇ between the lens 20a and the detection surface 21a is 0 ° (it is therefore in the case of the lens of FIG. tilt angle yb between the lens 20b and the detection surface 21b is 15 °, the tilt angle yc between the lens 20c and the detection surface 21c is 32 °, and the tilt angle yd between the lens 20d and the detection surface 21d is 43 °.
  • D is the diameter of the lens 20 and f is the image focal length of the lens 20.
  • the angle of incidence Qc of the light rays 23 on the lens 20c is 33 °
  • the angle of incidence Qd of the light rays 23 on the lens 20d is 40 °.
  • the image 24 of the LED lamp 1 on the detection surface 21 associated with each lens 20 is shifted downwards when the angle of inclination y and the incident angle Q increase (Schempflug condition).
  • the focal length image is in turn shortened and progressively increases from 4mm for the lens 20a to 3, 6mm for the lens 20d.
  • the angle of incidence Qc 'of the light rays 23 on the lens 20c is 18 °
  • the angle of incidence Qd' of the light rays 23 on the lens 20d is 28 ° (the angles of inclination ⁇ lenses 20 are the same as those of FIG. 6).
  • the product price display application described here is of course in no way limiting.
  • the receiving device of the invention can be used in all types of applications in which communication via Li-Fi is implemented.
  • the reception device of the invention can in particular equip interconnected Li-Fi signal receivers in a network of Li-IF signal receivers.
  • Such a network may for example be intended to transmit information generated by a computer or a server, transmitted to one or more LED lamps and transmitted via Li-Fi signals to the interconnected Li-Fi signal receivers.
  • the architecture of the electrical board and the electrical components used can be very different. For example, it is possible to position the lenses and the detection surfaces on a first electrical card and the other components on a second electrical card, or to replace the microcontroller (s) with processing means comprising an FPGA or an ASCI or a microprocessor. It is also possible to use, in place of the electrophoretic display, a liquid crystal or electrochromic display.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

Dispositif de réception destiné à recevoir un signal lumineux modulé de type signal Li-Fi, comportant un photodétecteur (11) adapté à détecter le signal lumineux modulé et à le transformer en un signal électrique, et un module de traitement relié au photodétecteur (11) et destiné à acquérir le signal électrique pour en extraire des données transmises, caractérisé en ce que le photodétecteur (11) comporte une surface de détection semi-conductrice (21) et une lentille convergente (20) destinée à concentrer le signal lumineux modulé sur la surface de détection (21).

Description

Appareil de réception LiFi
L' invention concerne le domaine des systèmes de communication par signaux lumineux modulés de type si- gnaux Li-Fi.
ARRIERE PLAN DE L'INVENTION
L'utilisation de la technologie Li-Fi (pour « Light Fidelity ») pour mettre en œuvre une communication sans fil présente de nombreux avantages dont la disponibilité du spectre optique et l'absence d'interférences électromagnétiques.
De plus, grâce notamment au développement de diodes électroluminescentes (LED) présentant des capacités de commutation très importantes et de photodiodes présentant des temps de réponse très rapides, on peut émettre et recevoir avec le Li-Fi des données avec un débit nettement plus important que le débit offert par exemple par la technologie WiFi (pour « Wireless Fidelity ») .
La technologie Li-Fi est ainsi parfaitement adaptée pour transmettre et recevoir de la musique, des vidéos, des données internet, des données de mesure (température, humidité, luminosité, etc.), des alarmes (incendie, présence de vapeurs toxiques, intrusion, etc.), pour connecter en réseau des capteurs ou d'autres types d'appareils.5 Les concepteurs des systèmes de communication par signaux Li-Fi cherchent bien sûr à réduire les coûts de développement et d' intégration des systèmes de communication.
OBJET DE L'INVENTION
0 L'invention a pour objet de réduire le coût d'un système de communication par signaux lumineux modulés de type signaux Li-Fi. RESUME DE L'INVENTION
En vue de la réalisation de ce but, on propose un dispositif de réception destiné à recevoir un signal lumineux modulé de type signal Li-Fi, comportant un photo- détecteur adapté à détecter le signal lumineux modulé et à le transformer en un signal électrique, et un module de traitement relié au photodétecteur et destiné à acquérir le signal électrique pour en extraire des données transmises. Le photodétecteur comporte une surface de détec- tion semi-conductrice et une lentille convergente destinée à concentrer le signal lumineux modulé sur la surface de détection.
L'utilisation de la lentille convergente permet, pour une position donnée du dispositif de réception par rapport à un émetteur du signal lumineux modulé (tel qu'une lampe à diodes électroluminescentes), d'améliorer la capacité du dispositif de réception à détecter des rayons lumineux émis par l'émetteur et donc à recevoir le signal lumineux modulé. On améliore ainsi l'efficacité de la communication au sein d'un système de communication par signaux lumineux modulés sans multiplier le nombre d'émetteurs ou de dispositifs de réception. On réduit ainsi le coût du système de communication.
On propose de plus un dispositif de réception sem- blable à celui qui vient d'être décrit, comportant une pluralité de lentilles positionnées côte à côte et inclinées chacune par rapport à la surface de détection d'un angle d'inclinaison différent.
On propose de plus un dispositif de réception sem- blable à celui qui vient d'être décrit, dans lequel les angles d' inclinaison diffèrent deux à deux d' un angle compris entre 10° et 15°.
On propose de plus un dispositif de réception semblable à celui qui vient d'être décrit, comportant une pluralité de lentilles positionnées côte à côte dans un même plan et sensiblement alignées, chaque lentille présentant un léger décalage de position dans le plan avec la ou les lentilles adjacentes.
On propose aussi un dispositif de réception semblable à celui qui vient d'être décrit, dans lequel le léger décalage est compris entre un vingtième et un cinquième du diamètre des lentilles.
On propose par ailleurs un appareil d'affichage comportant un dispositif de réception semblable à ceux décrits ci-dessus, et un afficheur destiné à afficher les données reçues.
On propose de plus un afficheur semblable à celui décrit ci-dessus, l'afficheur étant un afficheur à cristaux liquides, un afficheur électrophorétique ou un afficheur électrochrome.
L'invention a également pour objet un système de communication comprenant une lampe à diodes électroluminescentes et un dispositif de réception tel que ceux qui viennent d'être décrits, la lampe à diodes électroluminescentes étant destinée à émettre un signal lumineux mo- dulé et le dispositif de réception étant destiné à être positionné par rapport à la lampe à diodes électroluminescentes de manière à recevoir ledit signal.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description qui suit d'un mode de réalisation particulier, non limitatif de 1' invention. BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Il sera fait référence aux dessins annexés parmi lesquels :
- la figure 1 représente une pièce d'un magasin dans laquelle sont installés une lampe à LED, un premier appareil d'affichage et un deuxième appareil d'affichage, le premier appareil d'affichage et le deuxième appareil d'affichage comportant chacun un dispositif de réception de l'invention ;
- la figure 2a est une vue de côté du premier appareil d'affichage fixé à un rayon supérieur d'une étagère ;
- la figure 2b est une vue de côté du deuxième appareil d' affichage fixé à un rayon inférieur de l'étagère ;
- la figure 3 est un schéma simplifié du dispositif de réception de l'invention ;
- la figure 4 représente quatre lentilles et quatre surfaces de détection semi-conductrices du dispositif de réception de l'invention ;
- la figure 5 est une vue de détail de l'une des lentilles et de la surface de détection associée ;
- la figure 6 représente les quatre lentilles inclinées chacune d'un angle différent par rapport à la surface de détection associée, ainsi que des rayons lumineux incidents provenant de la lampe à LED ;
- la figure 7 est une figure analogue à la figure 6, dans laquelle les angles d'incidence des rayons lumineux incidents sont différents.
0 DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION
En référence aux figures 1 à 3, l'invention est ici mise en œuvre dans une application d'affichage du prix de produits proposés à la vente dans un magasin.
Une lampe à LED 1, comprenant une pluralité de diodes électroluminescentes 2, est fixée au plafond d'une pièce du magasin. La lampe à LED 1 est bien sûr utilisée pour éclairer la pièce du magasin, mais aussi pour transmettre, en utilisant la technologie Li-Fi, des données d'affichage à un premier appareil d'affichage 3a et à un deuxième appareil d'affichage 3b. Les données d'affichage permettent au premier appareil d'affichage 3a et au deuxième appareil d'affichage 3b d'afficher le prix d'un premier produit associé au premier appareil d'affichage 3a et d'un deuxième produit associé au deuxième appareil d'affichage 3b.
Le premier appareil d'affichage 3a est fixé à un rayon supérieur 4a d'une étagère 5 du magasin et le deuxième appareil d'affichage 3b est fixé à un rayon inférieur 4b de l'étagère 5.
Pour chaque produit, les données d'affichage con- tiennent des données relatives au prix du produit, des données relatives à certaines autres caractéristiques du produit (par exemple, la taille ou le poids ou le nom ou la marque du produit), des données d'identification et des données relatives à la position de la lampe à LED 1.
Les données relatives au prix et les données relatives à certaines autres caractéristiques sont destinées à être affichées par le premier appareil d' affichage 3a et par le deuxième appareil d'affichage 3b. Les données d'identification permettent d'identifier, parmi le pre- mier appareil d'affichage 3a et le deuxième appareil d'affichage 3b, l'appareil d'affichage 3 de destination des données d'affichage. Les données relatives à la position de la lampe à LED 1 permettent au premier appareil d'affichage 3a et au deuxième appareil d'affichage 3b de déterminer leur position par géolocalisation (la méthode de géolocalisation ne fait pas partie de 1' invention et ne sera pas décrite ici) .
Le premier appareil d'affichage 3a et le deuxième appareil d'affichage 3b présentent chacun une forme générale sensiblement plane. Le premier appareil d'affichage 3a s'étend dans un plan PI et le deuxième appareil d'affichage 3b s'étend dans un plan P2.
Chaque appareil d'affichage 3 comporte une carte électrique 7 sur laquelle sont montés un afficheur élec- trophorétique 8 et un dispositif de réception selon l'invention 9.
Le dispositif de réception 9 de chaque appareil d'affichage 3 comporte un photodétecteur 11 et un module de traitement 12 comprenant un module d'amplification 13, un premier microcontrôleur 14, un deuxième microcontre— leur 15 et un module mémoire 16.
La lampe à LED 1 émet à destination du premier appareil d'affichage 3a et du deuxième appareil d'affichage 3b des signaux Li-Fi contenant les données d'affichage. Les signaux Li-Fi sont ici des signaux lumineux modulés selon une modulation dite PPM (pour « puise-position modulation en anglais, ou « modulation en position d' impulsions » en français) .
Le photodétecteur 11 du dispositif de réception 9 de chaque appareil d'affichage 3 reçoit les signaux Li-Fi et transforme les signaux Li-Fi en un signal électrique analogique lui aussi modulé en PPM. Le module d'amplification 13 amplifie le signal électrique analogique. Le premier microcontrôleur 14 acquiert le signal électrique analogique et le numérise pour obtenir un signal numérique. Le premier microcontrôleur 14 supprime du signal numérique les informations liées au protocole de communication utilisé (par exemple, des données d' entête ou des données de hachage cryptographique) et génère un signal utile contenant les données d'affichage. Le premier microcontrôleur 14 transmet le signal utile au deu- xième microcontrôleur 15 via une interface de sortie UART (pour « Universal Asynchronous Receiver Transmitter » en anglais ou « émetteur-récepteur asynchrone universel » en français) . Le deuxième microcontrôleur 15 décode le signal utile, extrait du signal utile les données d'affichage, convertit les données relatives au prix et les données relatives à certaines autres caractéristiques des données d'affichage en un signal graphique compatible avec l'afficheur 8 et transmet à l'afficheur 8 le signal graphique via une interface série de type SPI (pour « Se- rial Peripheral Interface » en anglais) . Si l'afficheur 8 se trouve dans un mode d'opération de basse consommation d'énergie électrique, il envoie un signal de retour au premier microcontrôleur 14 qui se met en veille.
Le module mémoire 16 permet de stocker certaines données parmi les données d'affichage ainsi que des données propres au fonctionnement de l'appareil d'affichage 3.
La qualité de la réception des données d'affichage par le premier appareil d'affichage 3a et le deuxième ap- pareil d' affichage 3b dépend notamment de la position du premier appareil d'affichage 3a et du deuxième appareil d'affichage 3b par rapport à la lampe à LED 1.
La qualité de réception des données d' affichage peut être définie, pour chaque appareil d'affichage 3, par un taux d' erreur de réception des signaux Li-Fi émis par la lampe à LED 1 et qui lui sont destinés, le taux d'erreur de réception devant être inférieur à un taux d'erreur de réception maximal.
Or, comme les signaux Li-Fi sont générés par un clignotement des diodes électroluminescentes 2 de la lampe à LED 1 et sont portés par des rayons lumineux émis par la lampe à LED 1, le taux de réception dépend de la capacité de chaque appareil d' affichage 3 à recevoir les rayons lumineux émis par la lampe à LED 1. Cette capacité dépend elle-même de la position relative des appareils d'affichage 3 par rapport à la lampe à LED 1, et notamment de l'orientation des appareils d'affichage 3 par rapport à la lampe à LED 1.
Le premier appareil d'affichage 3a est fixé au rayon supérieur 4a de l'étagère 5 en étant orienté d'un premier angle d'orientation 9oa formé entre le plan PI du premier appareil d' affichage 3a et un plan orthogonal P3 au rayon supérieur 4a. Les positions relatives du premier appareil d'affichage 3a et des extrémités de la lampe à LED 1 définissent un premier angle de position relative 9ra.
Le deuxième appareil d'affichage 3b est fixé au rayon inférieur 4b en étant orienté d'un deuxième angle d'orientation 9ob formé entre le plan P2 du deuxième appareil d'affichage 3b et le plan P'3. Les positions rela- tives du deuxième appareil d'affichage 3b et des extrémités de la lampe à LED 1 définissent un deuxième angle de position relative 9rb.
Pour chaque appareil d'affichage 3, la qualité de réception des données d'affichage dépend donc notamment de l'angle d'orientation θο et de l'angle de position re- lative 9r de l'appareil d'affichage 3.
Le dispositif de réception 9 permet d' améliorer la qualité de réception de chaque appareil d'affichage 3 en améliorant, pour une position relative donnée de l'appareil d'affichage 3 par rapport à la lampe à LED 1, et donc pour un angle d'orientation θο donné et un angle de position relative 9r donné, la capacité de l'appareil d' affichage 3 à recevoir les rayons lumineux émis par la lampe à LED 1.
En référence à la figure 4 , le photodétecteur 11 du dispositif de réception 9 comporte quatre lentilles circulaires convergentes 20a, 20b, 20c, 20d associées chacune à une surface de détection semi-conductrice 21a, 21b, 21c, 21d (on note ici que seule une lentille 20 et une surface de détection semi-conductrice 21 sont repré- sentées sur les figures 2a et 2b pour améliorer la clarté de ces figures 2a et 2b) .
Chaque lentille 20 a ici un diamètre D = 7.5mm.
La lentille 20b est positionnée entre la lentille 20a et la lentille 20c. La lentille 20c est positionnée entre la lentille 20b et la lentille 20d.
Chaque surface de détection 21, sensiblement plane, est montée sur la carte électrique 7. La lentille 20 associée est elle-même positionnée sur la surface de détection 21, de sorte que des rayons lumineux émis par la lampe à LED 1 et arrivant dans l'angle d'acceptance β de chaque lentille 20 soient projetés sur la surface de dé- tection 21. La surface de détection 21 transforme alors le signal Li-Fi porté par les rayons lumineux en un signal électrique analogique.
On définit, dans le plan de la carte électrique 7, un repère orthonormal constitué de deux axes perpendiculaires X et Y.
Les quatre lentilles 20 sont positionnées sur la carte électrique 7 côte à côte et sensiblement alignées sur un axe X' parallèle à l'axe X, chaque lentille pré- sentant un léger décalage Δ selon la direction de l'axe Y avec la ou les lentilles 20 adjacentes.
Plus précisément, le centre de la lentille 20a est situé sur l'axe X', le centre de la lentille 20b est situé au-dessus de l'axe X' à une distance Δ de l'axe X' dans la direction de l'axe Y, le centre de la lentille 20c est situé au-dessus de l'axe X' à une distance 2Δ de l'axe X* dans la direction de l'axe Y, et le centre de la lentille 20d est situé au-dessus de l'axe X' à une distance 3Δ de l'axe X' dans la direction de l'axe Y.
Le léger décalage Δ est compris entre un vingtième et un cinquième du diamètre D des lentilles 20.
Chaque lentille 20 est espacée de la ou des lentilles 20 adjacentes d'une longueur d dans la direction de l'axe X. Plus précisément, la distance entre la pro- jection sur l'axe X de deux points les plus proches de deux lentilles 20 adjacentes est égale à la longueur d.
Ici, la longueur d est de 0.4mm.
En référence à la figure 5, l'agencement de chaque lentille 20 du photodétecteur 11 et de la lampe à LED 1 est défini par une pluralité de paramètres optiques parmi lesquels : - le rayon de courbure de la lentille ;
la position du plan principal objet Po ;
la position du point principal objet H sur l'axe optique Xo ;
- la position du plan principal image Pi ;
la position du point principal image H' sur l'axe optique Xo ;
la distance s entre la lampe à LED 1 et le plan principal objet Po (s est typiquement comprise entre 3, 5m et 5m) ;
la distance s' entre, le point principal image H' et la position de l'image de la lampe à LED 1 sur la surface de détection 21 ;
la hauteur hl de la surface de détection et la demi- hauteur h1/2 ;
la hauteur h2 de la lampe à LED 1 et la demi-hauteur h2/2 ;
l'angle d'acceptance β de la lentille 20 ;
le demi-angle objet a.
- le demi-angle image a' .
Sur la figure 5, la lentille 20 n'est pas inclinée par rapport à la surface de détection 21 associée (ou est inclinée d'un angle de 0°) .
En référence à la figure 6, les quatre lentilles 20a, 20b, 20c, 20d du photodétecteur 11 sont inclinées chacune d'un angle d'inclinaison ya, yb, yc, yd différent par rapport à la surface de détection associée 21a, 21b, 21c, 21d.
L' angle d' inclinaison ya entre la lentille 20a et la surface de détection 21a est de 0° (on est donc dans le cas de la lentille de la figure 5), l'angle d' inclinaison yb entre la lentille 20b et la surface de détection 21b est de 15°, l'angle d'inclinaison yc entre la lentille 20c et la surface de détection 21c est de 32°, et l'angle d'inclinaison yd entre la lentille 20d et la surface de détection 21d est de 43°.
L'acceptance pa de la lentille 20a est pa = 20,93e, l'acceptance pb de la lentille 20b est pb = 17,54°, l'acceptance pc de la lentille 20c est pc = 15°, et l'acceptance pd de la lentille 20d est pd = 12°. On cal- cule l'acceptance p de chaque lentille 20 en utilisant la formule :
Figure imgf000013_0001
où D est le diamètre de la lentille 20 et f est la focale image de la lentille 20.
L'acceptance globale pg du photodétecteur est donc pg = 50,46°.
En utilisant quatre lentilles 20 positionnées comme décrit ci-dessus, on augmente l'acceptance globale Pg du photodétecteur 11, on augmente la capacité de chaque ap- pareil de réception 3 à recevoir les rayons lumineux émis par la lampe à LED 1, et on augmente donc la qualité de réception de chaque appareil d' affichage 3.
L' angle d' incidence des rayons lumineux 23 sur la lentille 20a est Qa = 10,46°, l'angle d'incidence des rayons lumineux 23 sur la lentille 20b est C2b = 23°, l'angle d'incidences Qc des rayons lumineux 23 sur la lentille 20c est de 33° et l'angle d'incidence Qd des rayons lumineux 23 sur la lentille 20d est de 40°.
L'image 24 de la lampe à LED 1 sur la surface de détection 21 associée à chaque lentille 20 se trouve décalée vers le bas lorsque l'angle d'inclinaison y et l'angle incident Q augmentent (condition de Schempflug) . La distance focale image est quant à elle raccourcie et passe progressivement de 4mm pour la lentille 20a à 3, 6mm pour la lentille 20d.
Sur la figure 7, l'angle d'incidence des rayons lumineux 23 sur la lentille 20a est Qa' = -10, 46°, l'angle d' incidences des rayons lumineux 23 sur la lentille 20b est Ωο' = 5,46e, l'angle d'incidence Qc' des rayons lumineux 23 sur la lentille 20c est de 18° et l'angle d'incidence Qd' des rayons lumineux 23 sur la lentille 20d est de 28° (les angles d'inclinaison γ des lentilles 20 sont les mêmes que ceux de la figure 6) .
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation décrit, mais englobe toute variante en- trant dans le champ de l'invention telle que définie par les revendications.
L'application d'affichage du prix de produits décrite ici n'est bien sûr aucunement limitative. Le dispositif de réception de l'invention peut être utilisé dans tous types d'applications dans lesquelles une communication par Li-Fi est mise en œuvre. Le dispositif de réception de l'invention peut notamment équiper des récepteurs de signaux Li-Fi interconnectés en un réseau de récepteurs de signaux Li-FI. Un tel réseau peut par exemple être destiné à transmettre des informations générées par un ordinateur ou un serveur, transmis à une ou plusieurs lampes à LED et transmis via des signaux Li-Fi aux récepteurs de signaux Li-Fi interconnectés.
Les valeurs numériques des différents paramètres (nombre de lentilles, paramètres optiques, inclinaisons, etc.) citées ici sont fournies à titre d'exemple, et il est bien sûr possible de mettre en œuvre l'invention en utilisant des valeurs différentes pour ces paramètres.
De même, l'architecture de la carte électrique et les composants électriques utilisés peuvent être très différents. Il est par exemple possible de positionner les lentilles et les surfaces de détection sur une première carte électrique et les autres composants sur une deuxième carte électrique, ou bien de remplacer le ou les microcontrôleurs par des moyens de traitement comprenant un FPGA ou un ASCI ou un microprocesseur. Il est aussi possible d'utiliser, à la place de l'afficheur électro- phorétique, un afficheur à cristaux liquides ou électrochrome .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif de réception destiné à recevoir un signal lumineux modulé de type signal Li-Fi, comportant un photodétecteur (11) adapté à détecter le signal lumi- neux modulé et à le transformer en un signal électrique, et un module de traitement (12) relié au photodétecteur (11) et destiné à acquérir le signal électrique pour en extraire des données transmises, caractérisé en ce que le photodétecteur (11) comporte une surface de détection se- mi-conductrice (21) et une lentille convergente (20) destinée à concentrer le signal lumineux modulé sur la surface de détection (21) .
2. Dispositif de réception selon la revendication
1, comportant une pluralité de lentilles (20a, 20b, 20c, 20d) positionnées côté à côte et inclinées chacune par rapport à la surface de détection d'un angle d'inclinaison (ya, yb, yc, yd) différent.
3. Dispositif de réception selon la revendication
2, dans lequel les angles d'inclinaison diffèrent deux à deux d'un angle compris entre 10° et 15°.
4. Dispositif de réception selon la revendication 1, comportant une pluralité de lentilles positionnées côte à côte dans un même plan et sensiblement alignées, chaque lentille (20a, 20b, 20c, 20d) présentant un léger décalage (Δ) de position dans le plan avec la ou les lentilles adjacentes.
5. Dispositif de réception selon la revendication 4, dans lequel le léger décalage (A) est compris entre un vingtième et un cinquième du diamètre des lentilles (20) .
6. Appareil d'affichage comportant un dispositif de réception selon l'une des revendications précédentes et un afficheur (8) destiné à afficher les données reçues.
7. Appareil d'affichage selon la revendication 6, dans lequel l'afficheur (8) est un afficheur à cristaux liquides, un afficheur électrophorétique ou un afficheur électrochrome.
8. Système de communication comprenant une lampe à diodes électroluminescentes (1) et un dispositif de réception (9) selon l'une des revendications 1 à 6, la lampe à diodes électroluminescentes (1) étant destinée à émettre un signal lumineux modulé et le dispositif de réception (9) étant destiné à être positionné par rapport à la lampe à diodes électroluminescentes (1) de manière à recevoir ledit signal.
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