Brevet FR2678090A1 — publié le 19921224

DISPOSITIF POUR ECRIRE DES SIGNES MANUSCRITS SUR UN SUPPORT QUELCONQUE, APTE A TRANSMETTRE SIMULTANEMENT CES SIGNES A UN SYSTEME RECEPTEUR, ET UTILISATIONS DE CE DISPOSITIF. La présente invention concerne un dispositif pour écrire des signes manuscrits sur un support quelconque, apte à transmettre simultanément ces signes à un système récepteur. Ces signes peuvent être inscrits sur le support à l'aide d'un organe d'écriture, marqueur ou non, connu en soi, tel que crayon rechargeable, stylo à plume, stylo à bille, stylo à feutre, voire un stylet non marqueur, mais associé alors à un écran d'ordinateur ou d'un moyen de traitement, sur lequel on inscrit ces signes à travers un papier transparent. L'invention concerne également des utilisations d'un tel dispositif, notamment dans des systèmes informatiques dans lesquels les signes transmis sont convertis en langage binaire pour être utilisés dans un équipement de traitement de l'information, ou encore dans des appareils d'identification d'écriture ou de signature, où les signes inscrits sont comparés à des signes mémorisés. On sait que la plupart des ordinateurs sont équipés d'un clavier qui constitue l'organe d'entrée des données. La tendance à la miniaturisation des ordinateurs a toutefois amené les fabricants à étudier la possibilité de se dispenser de l'organe volumineux et encombrant qu'est le clavier. Il serait, en effet, particulièrement avantageux de pouvoir utiliser un organe d'écriture d'un type usuel, pour que ltutilisateur puisse écrire lui-même ses données et ses instructions en écriture manuscrite naturelle. Différents systèmes ont été mis au point dans ce but, mais ils présentent tous l'inconvénient de nécessiter une infrastructure auxiliaire comme, par exemple, un support d'écriture sur une surface sensible connectée à un système de traitement des données, ainsi que, éventuellement, des stylets d'un type particulier, aptes à interagir avec la surface sensible, voire des capteurs acoustiques, ou une console support connue en soi, de l'organe d'écriture énoncé ci-dessus. La présente invention vise à supprimer ces organes auxiliaires tels que le support sensible sur lequel on écrit à l'aide d'organes d'écriture particuliers. Un premier but de l'invention est par conséquent de proposer un dispositif pour écrire, apte à transmettre simultanément à un système récepteur les signes qu'il écrit, qui puisse être utilisé avec un support matériel d'écriture absolument quelconque, notamment avec une simple feuille de papier sur des supports aussi variés que bureau, comptoir, tableau ou tablette portative de saisie, ou autre.. Un second but de l'invention est de proposer un dispositif de ce type dans lequel l'organe scripteur est un organe, marqueur ou non, connu en soi, tel que crayon rechargeable, stylo à bille, stylet non marqueur ou autre, avec leur capuchon respectif. Un autre but de 11 invention est de proposer un dispositif de ce type qui puisse, conjointement à l'action d'écriture, servir d'organe d'entrée de données dans un ordinateur ou dans tout dispositif de traitement de données par voie informatique. L'invention vise aussi à proposer un dispositif de ce type que l'utilisateur puisse utiliser de la même manière et aussi facilement qu'un simple stylographe, le cas échéant en association avec un organe de pointage sur écran tel qu'une souris d'ordinateur. L'invention a enfin pour but de proposer un dispositif de ce type qui puisse être fabriqué facilement, moyennant un coût réduit, qui soit d'un très faible volume et qui puisse être employé par un utilisateur sans aucune formation préalable particulière. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif pour écrire, apte à transmettre simultanément à un système récepteur de traitement de données les signes manuscrits qu'il inscrit sur un support d'écriture quelconque, caractérisé en ce qu'il comprend - un fourreau oblong formant organe de préhension; - monté pivotant à l'intérieur de ce fourreau autour d'une articulation lui permettant d'être incliné sensiblement autour d'un même point en toute direction par rapport au fourreau, un élément allongé rigide rappelé en position de repos par un moyen élastique et dont une extrémité faisant saillie en dehors d'une première extrémité de ce fourreau porte un moyen d'écriture connu en soi; - un moyen indicateur de position connu en soi rigidement solidaire de l'élément allongé rigide et apte à émettre ou à réfléchir un signal caractéristique de sa position vis-à-vis du fourreau;; - un organe récepteur connu en soi, porté par le fourreau et apte à recevoir le signal émis ou réfléchi par le moyen indicateur de position et à le convertir en au moins un signal électrique approprié - un système de réception et de traitement de données connu en soi, apte à traiter le ou les signaux électriques émis par l'organe récepteur; - un moyen de liaison entre l'organe récepteur et le système de réception; - un moyen d'alimentation électrique. L'articulation entre le fourreau et l'élément allongé rigide logé dans celui-ci pourra être une simple rotule solidaire de l'élément rigide et montée pivotante dans un logement approprié du fourreau. Toute autre articulation équivalente peut également être utilisée, par exemple une articulation élastique du type commercialisé sous l'appellation "Sphériflex" par la Société PAULSTRA. Le moyen indicateur de position porté par l'élément allongé rigide pourra être un moyen optique, par exemple une lampe émettrice d'un signal lumineux à travers une fibre optique ou non, ou une surface réfléchissante apte à réfléchir un signal lumineux émis par une lampe portée par le fourreau. L'organe récepteur pourra alors être un élément sensible aux rayons lumineux et apte à émettre deux ou trois signaux électriques caractéristiques de deux ou de trois coordonnées de l'indicateur de position. De tels capteurs sont par exemple vendus par la Société SITEK sous la référence PSD2L2. Le moyen indicateur de position pourra aussi comprendre un dipôle magnétique mobile par rapport à un couple de magnétomètres directifs portés par le fourreau et constituant les organes récepteurs. Le moyen indicateur de position pourra également comprendre un plateau en un matériau métallique, mobile entre des capteurs portés par le fourreau et constituant les organes récepteurs électromagnétiques montés en différentiel. Le moyen indicateur de position pourra aussi comprendre un plateau métallique formant l'armature mobile de couples de condensateurs variables, dont les armatures fixes sont portées par le fourreau et constituent les organes récepteurs capactif montés en différentiel. Le moyen indicateur de position pourra également comprendre un plateau coopérant mécaniquement avec l'organe récepteur, par exemple par friction avec deux rouleaux à surface souple appliqués contre le plateau et transmettant leur mouvement à un disque encodeur respectif, comportant, à sa périphérie, des contacts métalliques aptes à établir la liaison entre deux conducteurs métalliques connectés à un système de contrôle pour lui transmettre un signal électrique, de la même manière que dans les "souris" mécaniques des périphériques de micro-ordinateurs. Ces exemples de moyens indicateurs de position et d'organes récepteurs ne sont, bien entendu, pas limitatifs et l'homme de l'art pourra en concevoir ou mettre en oeuvre des variantes et des équivalents sans sortir du cadre de la présente invention. Le moyen indicateur de position sera avantageusement solidaire de l'extrémité de l'élément allongé rigide opposée à celle qui fait saillie en dehors du fourreau et qui porte un moyen d'écriture. Le moyen de liaison entre l'organe récepteur et le système de réception pourra être un câble électrique assurant également l'alimentation électrique des organes électroniques et le transport des signaux. Il pourra être remplacé par une pile électrique ou similaire et un moyen de liaison par ondes hertziennes ou rayonnement infrarouge d'un type connu pour la transmission des signaux électriques. De préférence, des moyens de rappel élastique de l'élément allongé rigide sont prévus, en vue de ramener cet élément sensiblement suivant l'axe du fourreau, lorsque ce dernier n'est pas sollicité par la main de l'utilisateur, et d'interdire à l'élément allongé de pivoter autour de son axe longitudinal. Ces moyens de rappel pourront comprendre, par exemple, des ressorts tendus entre la paroi interne des deux extrémités du fourreau et les parties correspondantes de l'élément allongé rigide. Dans le cas où l'articulation est constituée par une rotule sphérique, l'organe de rappel élastique pourra être constitué par cette rotule ellemême, dont la partie externe sera alors en un matériau souple déformable élastiquement.Une telle boule sphérique agissant comme moyen de rappel élastique est connue par exemple sous les marques déposées Sphériflex, Flexibloc, Silenbloc, de la société PAULSTRA. Enfin, un moyen sera avantageusement prévu pour détecter l'utilisation de l'organe d'écriture et interrompre le fonctionnement du dispositif conforme à l'invention lorsque cet organe d'écriture ne sera pas sollicité. Les dessins schématiques annexés, qui n'ont pas de caractère limitatif, illustrent diverses formes de mise en oeuvre de l'invention. Sur ces dessins La figure la est une coupe verticale d'une première forme de réalisation de l'invention La figure lb montre une variante de la forme de réalisation de la figure la; La figure 2 est une coupe transversale suivant la ligne II-II de la figure la La figure 3 est une vue analogue à la figure 1 d'une autre forme de réalisation de l'invention La figure 4 est une vue de dessus d'un organe du dispositif de la figure 3 Les figures 5 à 8 représentent respectivement d'autres formes de réalisation de l'invention. Sur toutes les figures, les organes identiques ou ayant une fonction analogue sont désignés par les mêmes chiffres de référence. On se référera d'abord aux figures la et 2. Le dispositif représenté sur ces figures comprend un stylo à bille 1. d'un type usuel, qui constitue l'élément allongé rigide de cette forme de réalisation et dont la pointe 2, équipée d'une bille, constitue l'organe d'écriture. Ce stylo 1 est logé à l'intérieur d'un fourreau 3 servant d'organe de préhension pour l'utilisateur et constitué de deux parties 3a, 3b assemblées par vissage de leurs extrémités filetées ou par tout autre moyen, par exemple par encliquetage. Les parties 3a, 3b s'épanouissent à partir de leur liaison. La partie 3b comporte deux bossages distincts Bl, B2 nécessaires au positionnement des doigts pendant l'écriture. Au niveau de l'assemblage des parties 3a et 3b, le stylo l porte un élément sphérique 4 formant rotule, dans un passage diamétral duquel est engagé le stylo. La rotule 4 et le stylo 1 sont rendus rigidement solidaires l'un de l'autre à l'aide de vis à pointeau 5. Un joint souple, non représenté, est interposé entre la rotule 4 et son logement. Cette rotule peut être remplacée par une articulation élastique. Dans le cas du dessin, le fourreau 3 et le stylo 1 ont un axe de symétrie longitudinal. Des ressorts 6 de rappel en position du stylo sont prévus entre la paroi interne de l'extrémité libre de la partie 3b du fourreau 3 et le stylo l, en vue d'orienter celui-ci suivant l'axe du fourreau, lorsque ce dernier n'est pas sollicité par l'utilisateur, et d'interdire au stylo 1 de pivoter autour de son axe. De façon analogue et dans le même but, des ressorts 7 sont tendus entre la paroi interne de l'extrémité libre de la partie 3a du fourreau et un plateau d'ancrage 8 solidaire de l'extrémité du stylo 1 opposée à la pointe 2. Le stylo 1 est ainsi libre de se déplacer angulairement en toute direction par rapport au fourreau 3, par pivotement de la rotule 4 par rapport au fourreau, et le fait que celui-ci s'épanouisse en direction de ses deux extrémités libres accroît les possibilités d'inclinaison du stylo. Le plateau 8 supporte, par l'intermédiaire d'un étrier 9, une lampe 10, disposée suivant son axe et dirigée vers l'extrémité libre de la partie 3a du fourreau. Cette lampe 10 est connectée à une source de courant électrique par l'intermédiaire du câble latéral 11 et constitue le moyen indicateur de la position du stylo, dans cette forme de réalisation. L'organe récepteur du signal lumineux de la lampe 10 est porté par un couvercle 12, qui coiffe l'extrémité ouverte de la partie 3a du fourreau 3 et en est solidaire. Il comprend une ossature 13, qui porte un système optique symbolisé par une lentille 14, qui concentre le faisceau lumineux provenant de la lampe 10 sur un capteur de position opto-électronique 15, connecté à un circuit imprimé 16, ainsi que son contrôleur 17, qui transmet par le câble 11 ou par onde radio ou infrarouge les données reçues du capteur 15 à un système de traitement de données. Le système électrique de contrôle 17 est porté par l'ossature 13. Le capteur 15 est apte à la mesure des trois coordonnées de l'indicateur de position, ce qui est utile lorsque l'articulation est de type élastique. On conçoit que tout mouvement du stylo 1 et par conséquent de la lampe 9 par rapport au fourreau 3 se traduit par un mouvement du faisceau lumineux émis par cette lampe par rapport au capteur 15 et que les signes écrits par le stylo 1 sous forme manuscrite sur un support quelconque par un utilisateur, qui agit manuellement sur le fourreau 3, sont ainsi transmis sous forme de signaux au système externe de traitement des données reçues du capteur 15. Ce système fait partie intégrante d'un ordinateur, d'un ensemble informatique ou encore d'un système d'identification d'écriture, de signature, de symbole etc... Sur la figure la, le stylo 1 est représenté coiffé de son capuchon C et repose sur un socle S. On peut ainsi s'en servir comme pointeur de curseur sur un écran d'ordinateur ou de système de traitement de données associé, à la place d'une souris usuelle, après indication du changement de mode au système de traitement, par exemple par appui sur un bouton poussoir. L'utilisation du dispositif conforme à l'invention ne nécessite donc l'emploi d'aucun support sensible ou spécial, ou dispositif auxiliaire, puisque les signes que l'utilisateur désire introduire dans le système de traitement de données peuvent être inscrits par lui sur un simple support de papier, plat ou non, horizontal ou non. On notera d'ailleurs que ce dispositif peut éventuellement être utilisé pour écrire sur des tableaux verticaux ou des panneaux quelconques, lors de conférences publiques, tout en enregistrant le texte dans un ordinateur, ou un moyen de traitement pour une utilisation différée. Ce dispositif peut aussi éventuellement être utilisé sur l'écran d'un ordinateur, lui-même revêtu d'une feuille transparente, lors de saisie d'information, notamment pour un système de saisie de données portatif lors d'enquête. La forme de réalisation de la figure lb constitue une variante de celle de la figure la, où le stylo 1 porte deux lampes 10 orientées perpendiculairement l'une par rapport à l'autre, et à l'axe du stylo l et dirigées vers les flancs du fourreau 3. Les organes récepteurs des signaux lumineux respectifs de ces lampes sont portés par les flancs en vis-à-vis du fourreau 3. Ils comportent chacun un capteur 15 pour coordonnée unique et un dispositif optique. Les autres organes sont similaires à ceux de la forme de réalisation de la figure la, mais on ne peut pas détecter les déplacements selon l'axe du stylo quand l'articulation est élastique. Dans le cas de la figure 3, l'extrémité du stylo 1 opposée à la pointe 2 porte un plateau 20, dont la surface externe a de préférence une forme sphérique correspondant au mouvement de l'extrémité du stylo 1. Cette surface externe, représentée sur la figure 4, est en un matériau réfléchissant et porte une trame quadrillée de lignes parallèles d'une première couleur, noire par exemple, et de lignes perpendiculaires aux précédentes et d'une seconde couleur, bleue par exemple, comme utilisé dans les souris optiques des périphériques des microordinateurs (voir Revue SVM, de Décembre 1990, page 197). Deux lampes 21 (diodes électroluminescentes), portées par l'ossature 13, émettent un faisceau lumineux en direction du plateau 20, qui le réfléchit en direction d'un miroir 22, lequel le renvoie lui-même en direction de deux photodétecteurs 23 associés.Comme décrit dans l'article de la revue SVM, l'une des lampes 21 émet un faisceau lumineux d'une couleur, qui peut être absorbée par certaines lignes de la trame portée par le plateau 20 (lumière rouge pour des lignes bleues, par exemple), tandis que l'autre lampe 22 émet un faisceau lumineux d'une couleur absorbée par les autres lignes de la trame (lumière infrarouge pour des lignes noires, par exemple). Lorsque le plateau 20 se déplace, les photodétecteurs 23 perçoivent des interruptions du faisceau lumineux qu'ils reçoivent, correspondant au passage de lignes de la trame devant le faisceau de la lumière qu'elles absorbent.Chaque interruption correspond ainsi à un mouvement précis du plateau 20 et les signaux des photodétecteurs sont transmis au système externe de traitement de données pour reconstituer après traitement le mouvement du plateau 20 et, par conséquent, le signe écrit par la pointe 2. Dans le cas de la forme de réalisation de la figure 5, l'extrémité du stylo 1 opposée à la pointe 2 porte un dipôle magnétique 25, tandis que la structure 13 porte des ensembles 26 de magnétomètres directifs, qui mesurent les variations du champ magnétique et les communique sous forme de signaux au système externe de traitement de données, lequel en déduit le mouvement du bipale 25 et, par conséquent, le signe écrit par la pointe 2. Un tel moyen de localisation d'un objet est décrit par exemple dans FR-A-2 586 302. Il est apte à la mesure des trois coordonnées de l'indicateur de position, ce qui est utile lorsque l'articulation est de type élastique. Dans la forme de réalisation de la figure 6, l'extrémité du stylo 1 opposée à la pointe 2 porte un plateau métallique 30, dont les bords sont engagés entre deux couples de deux soldnoides tels que 31 et 32, à entrefer variable, montés en différentiel, qui agissent comme des capteurs magnétiques, dont les signaux sont transmis au système externe du traitement des données pour reconstituer le mouvement du stylo. La forme de réalisation de la figure 7 constitue une variante de celle de la figure 6, où le stylo 1 porte un plateau métallique 35, dont les bords constituant l'armature mobile de condensateurs fixes sont engagés dans les armatures de condensateurs variables tels que 36 et 37 montés en différentiels, qui agissent comme des capteurs capacitifs. Enfin, la figure 8 représente une autre forme de réalisation dans laquelle les mouvements du stylo sont enregistrés après une transmission mécanique. Dans cette variante, dérivée des souris mécaniques des périphériques de micro-ordinateurs (voir revue SVM, de Décembre 1990, page 196), l'extrémité du stylo 1 opposée à la pointe 2 porte un plateau sphérique 40, en contact avec deux rouleaux 41, dont les axes 42 forment un angle et sont par exemple perpendiculaires entre eux et qui sont entraînés en rotation par friction par le plateau 40. Ces rouleaux entraînent par leur axe 42 un disque encodeur 43, qui porte des contacts métalliques aptes à établir le contact entre deux conducteurs 44, pour envoyer au moins un signal électrique grâce au contrôleur 17 au système externe de traitement de données, qui en déduit le mouvement du plateau 40 et par conséquent du stylo 1. Bien d'autres formes de mise en oeuvre peuvent naturellement être réalisées sans sortir du cadre de l'invention. Celle-ci apporte par conséquent un moyen simple pour écrire des signes manuscrits sur un support quelconque, plat ou non, horizontal ou non, tel qu'une feuille de papier, et apte à les transmettre simultanément sous forme de données à un système récepteur qui traite ensuite ces données. Elle permet également de se servir d'un écran d'ordinateur ou du moyen de traitement lui-même, revêtu d'une feuille transparente, comme support, par exemple, pour un système dit "tablette de saisie de données" portatif. REVENDICATIONS 1- Dispositif pour écrire des signes manuscrits sur un support quelconque, apte à les transmettre simultanément à un système récepteur de traitement de données, caractérisé en ce qu'il comprend : - un fourreau (3) oblong formant organe de préhension; - monté pivotant à l'intérieur de ce fourreau autour d'une articulation lui permettant d'être incliné sensiblement autour d'un même point en toute direction par rapport au fourreau, un élément allongé rigide (1) rappelé en position de repos par un moyen élastique et dont une extrémité faisant saillie en dehors d'une première extrémité de ce fourreau porte ou non un moyen d'écriture (2) connu en soi; - un moyen indicateur de position, rigidement solidaire de l'élément allongé rigide et apte à engendrer ou à réfléchir un signal caractéristique de sa position vis-à-vis du fourreau;; - un organe récepteur porté par le fourreau et apte à recevoir le signal engendré ou réfléchi par le moyen indicateur de position et à le convertir en au moins un signal électrique approprié; - un système de réception et de traitement de données, apte à traiter le ou les signaux électriques émis par l'organe récepteur - un moyen de liaison entre l'organe récepteur et le système de réception; - un moyen d'alimentation électrique. 2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément rigide allongé comprend un stylo marqueur ou un stylet sans marqueur (1). 3- Dispositif selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'articulation entre l'élément rigide allongé (1) et le fourreau (3) comprend une rotule (4), solidaire de l'élément rigide (1) et montée pivotante dans un logement du fourreau (3), ou une articulation élastique. 4- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe indicateur de position porté par l'élément rigide allongé comprend un moyen optique tel qu'au moins une lampe (10) émettrice d'un signal lumineux en direction de l'organe récepteur (15) porté par le fourreau, ou une surface réfléchissante (20) apte à recevoir un signal lumineux émis par au moins une lampe (21) portée par le fourreau et à le réfléchir en direction d' organes récepteurs (23) portés également par le fourreau, les organes récepteurs (15,23) comprenant au moins un élément sensible aux rayons lumineux et apte à émettre un signal électrique lorsqu'ils reçoivent ces rayons. 5- Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que la surface réfléchissante comprend de façon connue en soi une trame quadrillée comportant des premières lignes parallèles entre elles d'une première couleur et des secondes lignes perpendiculaires d'une couleur différente, tandis que le fourreau porte deux lampes (21) émettant un faisceau lumineux apte à être absorbé respectivement par les premières lignes et par les secondes lignes. 6- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe indicateur de position porté par l'élément allongé (1) comprend un dipôle magnétique (25), tandis que l'organe récepteur porté par le fourreau (3) comprend des ensembles (26) de magnétomètres. 7- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe indicateur de position porté par l'élément allongé (1) comprend un plateau métallique (30), dont les bords sont engagés entre au moins deux couples de deux solénoïdes (31,32) montés en différentiel, servant d'organes récepteurs et agissant comme des capteurs magnétiques 8- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe indicateur de position porté par l'élément allongé (1) comprend un plateau métallique (35), dont les bords constituant l'armature mobile d'un condensateur sont engagés dans les armatures fixes de condensateurs variables (36,37) montés en différentiel, servant d'organes récepteurs et agissant comme des capteurs capacitifs 9- Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe indicateur de position porté par l'élément allongé (1) comprend un plateau (40) entranant par friction deux rouleaux (41), dont les axes forment un angle droit, ces rouleaux entraînant chacun un disque encodeur apte à émettre au moins un signal électrique ou optoélectronique caractéristique de leur mouvement. 10- Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans un équipement de traitement et/ou de transmission de l'information. 11- Utilisation du dispositif selon l'une des revendications 1 à 9, dans des appareils d'identification et/ou de reconnaissance d'écriture manuscrite, de signature, de symbole ou similaire.