Brevet FR2662528A1 — publié le 19911129

DISPOSITIF POUR LA LOCALISATION D'UN OBJET SITUE A PROXI MITE D'UNE AIRE DE DETECTION ET CLAVIER TRANSPARENT UTI LISANT LEDIT DISPOSITIF. La présente invention concerne un dispositif pour la localisation d'un objet situé à proximité d'une aire de détection. Elle s'applique notamment, mais non exclusivement, à la réalisation d'un clavier plat transparent pouvant se placer sur l'aire de visualisation d'un système d'affichage tel que, par exemple, un tube cathodique, un écran à cristaux liquides LCD, etc... D'une manière générale, on sait qu'il a déjà été proposé de nombreux dispositifs de ce genre faisant intervenir une série de plages de détection convenablement réparties dans l'aire de détection et qui sont scrutées successivement par des moyens aptes à identifier et donc à localiser, la plage qui, à un instant donné, détecte la présence d'un objet. Cette détection peut notamment s'effectuer à partir de la mesure de la variation d'un parametre électrique associé à chaque plage. La localisation de l'objet est alors obtenue grâce à l'identification de la plage concernée par ladite variation. Un inconvénient des dispositifs précédemment évoqués consiste en ce qu'ils présentent un nombre de points de commande limité au nombre de plages de détection qu'il est possible d'insérer sur une même aire de détection, de façon compatible avec les dimensions habituelles d'un doigt d'opérateur et des moyens utilisés pour éviter que plusieurs plages de détection soient influencées au même moment par un même doigt de l'opérateur. Pour tenter de supprimer cet inconvénient, il a été proposé, notamment par le brevet FR No 87 07323, déposé le 25 Mai 1987, au nom de la Société Française d'Equipements pour la Navigation Aérienne (S F E N A), un dispositif de détection de type multiplexé dans lequel les points de localisation consistent en le barycentre d'une pluralité de plages de détection influencées au même moment par le doigt de l'opérateur, ce barycentre étant déterminé en utilisant, comme coefficient de pondération affecté au centre de chacune de ces plages, le niveau de variation du paramètre détecté pour cette plage. I1 s'avère cependant que la résolution obtenue grâce à cette solution, bien que très supérieure aux solutions antérieurement proposées, est limitée en raison du nombre de connexions nécessaires (au moins une connexion séparée par plage de détection). En outre, la solution classique consistant à utiliser des circuits imprimés multicouches, de la façon décrite dans le brevet précité, qui permet d'augmenter le nombre de plages de détection, n'est pas utilisable pour réaliser des claviers plats transparents. En effet, en raison de la multiplicité de plages et de liaisons électriquement conductrices ainsi que de l'épaisseur relativement importante des circuits imprimés, il est pratiquement impossible d'obtenir un ensemble suffisamment transparent. L'invention a donc plus particulièrement pour but la réalisation d'un dispositif de localisation extra plat de structure très simple qui, dans le cas où il est transparent, n'occasionne qu'une très faible atténuation du signal lumineux transmis et qui présente cependant une haute résolution avec un nombre de points de commande plus élevé que dans les dispositifs connus. Pour parvenir à ce résultat, elle propose un dispositif pour la localisation d'un objet à proximité d'une aire de détection, caractérisé en ce qu'il comprend - un premier ensemble de plages de détection connectées les unes aux autres de manière à réaliser une multipli cité de lignes indépendantes les unes des autres qui s'étendent parallèlement les unes aux autres sur une première surface parallèle à l'aire de détection ;; - un second ensemble de plages de détection connectées les unes aux autres de manière à réaliser une multipli cité de colonnes indépendantes les unes des autres, qui s'étendent perpendiculairement auxdites lignes sur une seconde surface, parallèle à la première et faiblement distante de celle-ci - un dispositif de scrutation qui applique sur les lignes et les colonnes un signal électrique et qui identifie les lignes et les colonnes pour lesquelles une varia tion de signal due à la proximité de l'objet dont on veut déterminer la position, a été détectée ; et - des moyens aptes à déterminer la position de l'objet en fonction des lignes et des colonnes sur lesquelles des variations de signal ont été détectées. Avantageusement, la position de l'objet sera déterminée par le barycentre de la zone influencée en utilisant, en tant que coefficient de pondération associé à chaque ligne et à chaque colonne, une valeur représentative de la variation du signal détecté sur cette ligne ou sur cette colonne. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ciaprès, à titre d'exemple non limitatif, avec référence aux dessins annexés dans lesquels La figure 1 est une représentation schématique montrant un clavier transparent selon l'inven tion ainsi que les circuits électroniques asso ciés à ce clavier La figure 2 est une coupe transversale schéma tique du clavier transparent représenté figure 1; La figure 3 est une représentation schématique, à plus grande échelle, du clavier représenté figure 1, cette représentation illustrant un mode de détermination de la position du doigt de l'utilisateur sur le clavier. Dans cet exemple, le clavier 11 se présente sous la forme d'une plaque transparente, de faible épaisseur, pouvant s'appliquer sur un substrat 12, éventuellement transparent tel que, par exemple, la surface de visualisation d'un tube cathodique. Comme ceci apparaît sur la figure 2, cette plaque est formée de trois couches en matière transparente, électriquement isolante, à savoir - une couche centrale 13 sur les deux faces desquelles sont respectivement disposées, d'une part, une première pluralité de plages transparentes P1 électriquement conductrices 14 reliées les unes aux autres de manière à réaliser une multiplicité de lignes L1 à Ln paral lèles les unes aux autres et électriquement isolées les unes des autres et, d'autre part, une seconde pluralité de plages transparentes P2 électriquement conductrices, reliées les unes aux autres de manière à réaliser une multiplicité de colonnes C1 à Cn perpendiculaires aux susdites lignes et électriquement isolées les unes des autres, et - deux couches de protection 15, 16 électriquement iso lantes respectivement appliquées sur les deux faces de la couche centrale 13, qui portent les métallisations. Les plages conductrices P1, P2, de même que les éléments de connexion qui les relient, consistent en des dépôts métalliques dont l'épaisseur est suffisamment faible pour que la transparence de la plaque 11 ne soit pas affectée d'une façon significative. Selon ce mode d'exécution, les plages P1, P2 présentent une forme carrée ou en losange, et les éléments de connexion consistent en des bandes étroites, rectilignes 17, 18, axées selon la diagonale des plages P1, P2 sur lesquelles elles se raccordent (les connexions s'effectuant au niveau des sommets des plages P1, P2). Les plages conductrices P1, formant les lignes L1 à Ln sont disposées en quinconce par rapport aux plages conductrices P2 formant les colonnes C1 à Cn, chacune de ces plages P1 étant disposées à l'intérieur d'une zone sensiblement hexagonale délimitée par quatre plages P2 adjacentes. On remarquera que selon cette disposition, les croisements entre les lignes L1 à Ln et les colonnes C1 à Cn se font au niveau des éléments de connexion 17, 18 et, par conséquent, dans des zones très réduites et n'affectent que dans une très faible mesure les propriétés de transparence du clavier 11 : Dans la majeure partie du clavier il, les rayons lumineux ne traverseront qu'une seule couche de métallisation. En outre, cette configuration permet de réduire au strict minimum les zones mortes comprises entre les différentes plages P1 et P2 ainsi que les capacités entre ces plages. Les lignes L1 à Ln ainsi que les colonnes C1 à Cn sont reliées à deux circuits électroniques respectifs comprenant chacun - un circuit de commutation 17, 17' (par exemple de type mutiplexeur), piloté par un processeur 18 de manière à appliquer sur les lignes L1 à Ln et les colonnes C1 à Cn, via des condensateurs respectifs 19, 19', un signal périodique, par exemple d'une fréquence 4 MHz, engendré par un générateur 20 - un circuit de détection 21, 21' apte à détecter les variations des signaux appliqués sur les lignes et sur les colonnes, en synchronisme avec les circuits de com mutation 17, 17', ces circuits 21, 21' étant pilotés par le processeur 18 et transmettant à ce dernier les informations concernant l'amplitude desdites varia tions - un circuit de liaison entre les lignes et les colonnes et le circuit de détection 21, 21', ce circuit compre nant deux diodes D1, D2 - D'1, D'2 reliant chaque ligne L et chaque colonne C respectivement à la masse et au circuit de détection 21, 21', les diodes D1, D2 étant disposées de manière à conduire de la masse au circuit de détection 21, 21'. Le fonctionnement du dispositif précédemment décrit est alors le suivant Lorsqu'un opérateur applique un doigt sur la face extérieure du clavier 11, la présence du doigt provoque, par effet capacitif, une variation du signal appliqué par les circuits 17, 17' sur les plages conductrices P1, P2 situées au voisinage immédiat du doigt. Ces variations qui affectent les lignes L1 à Ln et les colonnes C1 à Cn comprenant les plages influencées par le doigt, sont détectées par les circuits de détection 21, 21' qui transmettent au processeur 18 une information relative au numéro de chaque ligne (ou colonne) influencée ainsi qu'une information sur l'amplitude de la variation du signal appliqué sur cette ligne. Grâce à ces informations, le processeur 18 va pouvoir localiser la position du doigt de l'opérateur (lieu des intersections des lignes et des colonnes influencées). Le processeur pourra en outre déterminer la position d'un point d'appui G correspondant sensiblement au barycentre de la zone du clavier influencée par le doigt, le calcul de cette position pouvant s'effectuer comme suit, en se référant à la figure 3. Sur cette figure, la courbe fermée 22 indique une zone du clavier influencé par un doigt de l'opérateur. A l'intérieur de cette zone, les plages conductrices ont été hachurées et portent des chiffres 1, 2 qui correspondent à des niveaux d'influence du doigt sur ces plages, étant entendu que cette influence du doigt sur les plages engendre des variations du signal appliqué sur les lignes ou les colonnes influencées du clavier, les niveaux d'influence des plages d'une même ligne ou d'une même colonne s'additionnant entre eux. Pour déterminer le barycentre G de la zone influencée, le calculateur détermine les coordonnées X, Y des deux axes V, W, respectivement parallèles aux lignes et aux colonnes qui passent par ce barycentre G, et ce, au moyen d'une formule du type formule dans laquelle xn et yn représentent respectivement les abscisses et les ordonnées des lignes et des colonnes influencées et Kn est le coefficient de pondération affecté à chaque ligne et à chaque colonne. Pour une ligne (ou une colonne) déterminée, le coefficient K sera égal à la somme des niveaux d'influence des plages influencées de cette ligne ou de cette colonne. Il sera directement obtenu à partir de la mesure de la variation du signal appliqué à cette ligne et à cette colonne. Connaissant les coordonnées x et y du barycentre, le processeur pourra, par exemple, identifier la touche qui inclut ce barycentre et qui peut, par exemple, être représentée par une image lumineuse affichée sur la surface de visualisation du tube cathodique. Un avantage important du clavier transparent précédemment décrit consiste en ce qu'il permet d'obtenir un nombre de zones détectables bien supérieur au nombre de lignes et de colonnes utilisées. Par ailleurs, grâce à la structure matricielle des circuits du clavier, les moyens électroniques ainsi que la connectique permettant de connecter le clavier à ces moyens électroniques sont considérablement simplifiés. En outre, pour les raisons précédemment évoquées, le clavier possède une bonne transparence et pourra être traité de manière à présenter un effet anti-reflet. Revendications 1. Dispositif pour la localisation d'un objet à proximité d'une aire de détection, caractérisé en ce qu'il comprend - un premier ensemble de plages de détection (P2) connec tées les unes aux autres de manière à réaliser une mul tiplicité de lignes (L1 à Ln) indépendantes les unes des autres qui s entendent parallèlement les unes aux autres sur une première surface parallèle à l'aire de détection ;; - un second ensemble de plages de détection (P1) connec tées les unes aux autres de manière à réaliser une mul tiplicité de colonnes (C1 à Cn) indépendantes les unes des autres, qui s'étendent perpendiculairement auxdites lignes (L1 à Ln) sur une seconde surface, parallèle à la première et faiblement distante de celle-ci - un dispositif de scrutation (17, 17' - 21, 21') qui applique sur les lignes (L1 à Ln) et les colonnes (C1 à Cn) un signal électrique et qui identifie les lignes et les colonnes pour lesquelles une variation de signal due à la proximité de l'objet dont on veut déterminer la position, a été détectée ; et - des moyens (18) aptes à déterminer la position de l'objet en fonction des lignes et des colonnes sur les quelles des variations de signal ont été détectées. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (18), servant à déterminer la position de l'objet, effectuent le calcul du barycentre de la zone influencée, en utilisant, en tant que coefficient de pondération associé à chaque ligne (L1 à Ln) et à chaque colonne (C1 à Cn) une valeur représenta tive de la variation de signal détectée sur cette ligne (L1 à Ln) ou sur cette colonne (C1 à Cn). 3. Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les plages de détection (P1) appartenant au premier ensemble sont séparées des plages de détection (P2) du deuxième ensemble par une couche intercalaire (13) en matière électriquement isolante. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que la couche intercalaire (13) portant les lignes (L1 à Ln) et les colonnes (C1 à Cn) est recouverte par deux couches de protection (15, 16) en matière électriquement isolante. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que les susdites plages de détection (P1, P2), ainsi que les éléments de connexion (17) qui les relient pour former les lignes (L1 à Ln) et les colonnes (C1 à Cn) consistent en des dépôts de matière conductrice suffisamment minces pour être transparents, et en ce que la susdite couche intermédiaire (13) et les couches de protection (15, 16) sont réalisées en matière transparente. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les plages conductrices (P1) formant les lignes (L1 à Ln) sont disposées en quinconce par rapport aux plages conductrices (P2) formant les colonnes (C1 à Cn). 7. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les susdites plages (P1, P2) présentent une forme carrée ou en losange, et en ce que les éléments de connexion qui relient ces plages entre elles consistent en des bandes étroites rectilignes (17, 18) axées sur la diagonale des plages (P1, P2) sur laquelle elles se raccordent, les connexions s'effectuant au niveau des sommets des plages (P1, P2). 8. Clavier transparent, caractérisé en ce qu'il utilise un dispositif de localisation selon l'une des revendications précédentes.