Brevet FR2687233A1 — publié le 19930813

i SYSTEME D'ENTREE SANS FIL POUR ORDINATEUR Cette invention concerne un système d'entrée sans fil pour un ordinateur. Cette demande se rapporte à la demande de brevet japonais No 337309/1989 déposée le 26 Décembre 1989 par le même demandeur La présente invention diffère de celle exposée dans la demande précitée par le fait que l'on détecte la position de l'organe d'entrée du type crayon lecteur en détectant les impulsions lumineuses provenant de l'organe d'entrée du type crayon lecteur, et que le reste de la construction est sensiblement le même dans les deux inventions. Par conséquent, la demande précitée est exposée ici à titre de référence. Les organes d'entrée conventionnels pour ordinateur, par exemple, ceux dans lesquels on clique sur des icones ou bien dans lesquels on déplace un curseur sur le visuel d'un logiciel graphique comportent une souris, une manette, un photostyle et autres Toutefois, ils sont tous mécaniquement reliés, avec des fils conducteurs, aux carrosseries des ordinateurs. Récemment, du fait que la production d'ordi- nateurs portables a fortement augmenté, il y a eu des besoins croissants pour des dispositifs d'entrée qui puissent être utilisés en un endroit quelconque. Prenons par exemple les souris qui sont généralement utilisées, elles nécessitent des conditions, relatives a la surface plane, selon lesquelles la surface est lisse et les billes qui se trouvent à l'intérieur des souris ne glissent pas sur cette surface Si un opérateur utilise un ordinateur de bureau sur ses genoux, il ne peut pas utiliser de souris En plus de l'inconvénient de transporter l'ordinateur du fait de la présence des fils conducteurs, les dispositifs d'entrée présentent l'inconvénient que leur fonctionnement est gêné par les obstacles qui se trouvent sur le plan de travail ou bien que les fils conducteurs s'emmêlent puisque le conducteur doit se déplacer lorsque la souris se déplace En outre, les autres dispositifs d'entrée tels que les manettes présentent sensiblement les mêmes inconvé- nients que mentionnés ci-dessus du fait que ces dispositifs d'entrée sont mécaniquement reliés à des conducteurs reliant les ordinateurs. Entre temps, au lieu du clavier, on a également utilisé, pour entrer une information dans l'ordi- nateur, un système de reconnaissance de caractères dans lequel des caractères écrits sur la tablette sont reonnus et jugés devoir entrer dans l'ordinateur. Toutefois, même dans ce cas, si l'entrée dans l'ordi- nateur se fait par l'intermédiaire d'un fil conducteur, un tel dispositif d'entrée présente également le même inconvénient que mentionné ci-dessus. Comme mentionné ci- dessus, les dispositifs d'entrée conventionnels, tels que représentés par la souris, sont fortement limités dans leurs usages et présentent l'inconvénient que l'entrée doit se faire sans toucher à un clavier En outre, du fait de la présence des fils conducteurs connectés à l'ordinateur, ces dispositifs présentent l'inconvénient que les opérations sont incommodes et que les fils conducteurs peuvent s'emmêler lorsque la souris se déplace. En outre, ces dispositifs présentent également les mêmes inconvénients lorsque l'entrée se fait par l'intermédiaire d'un système de reconnaissance des caractères sans emploi du clavier. Un objet de l'invention est donc de proposer un dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur qui puisse remédier aux inconvénients précités provenant de l'existance des fils conducteurs et des circons- tances limitées de fonctionnement, et qui puisse s'utiliser en tout lieu. Un autre objet de l'invention est de proposer un dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur qui puisse remédier aux inconvénients précités même dans le cas o l'on utilise un système de reconnaissance des caractères. On atteint ces objets au moyen d'un dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur, comportant un organe d'entrée du type crayon lecteur comprenant une source lumineuse capable d'émettre des impulsions, une boîte de l'organe d'entrée incluant deux sections de détection d'un angle présentant chacune un élément récepteur de la lumière construit de façon telle qu'il s'oriente dans la direction de l'angle d'inci- dence de la lumière incidente lorsqu'il détecte la lumière incidente en provenance de ladite source lumineuse, et une section de calcul pour, à partir des deux angles d'incidence détectés par les deux sections de détection d'un angle, calculer la position de l'organe d'entrée du type photostyle. On va maintenant décrire en détail la présente invention en se référant à des réalisations préférées représentées sur les dessins joints sur lesquels: la figure 1 est une vue en perspective de la première réalisation conforme à la présente invention, dans lequel un dispositif d'entrée sans fil, compor- tant un organe d'entrée du type crayon lecteur et une boîte de l'organe d'entrée sans fil est utilisé dans un ordinateur per sonnel, la figure 2 est une vue en perspective du second mode de réalisation dans lequel le dispositif d'entrée sans fil conforme à l'invention est utilisé dans un ordinateur personnel dans lequel est combiné un dispositif de reconnaissance des caractères, la figure 3 est une vueenperspective de l'organe d'entrée du type crayonlecteur, la figure 4 est une vue montrant les formes d'onde des combinaisons d'impulsions lumineuses émises par l'organe d'entrée du type crayonlecteur, la figure 5 est une vue en plan schématique montrant une construction de deux portions de détection de l'angle d'incidence, la figure 6 est une vue en perspective montrant chaque portion de détection de l'angle d'incidence, la figure 7 est une vue en plan montrant des moyens d'entraînement en rotation de la portion de détection de l'angle d'incidence, la figure 8 est une vue perspective montrant les moyens de détection de la position, après la rotation, de la portion de détection de l'angle d'incidence, les figures 9 A et 9 B sont des vues en plan schématiques pour expliquer le fonctionnement d'une portion de détection de l'angle d'incidence, la figure 10 est une vue pour expliquer le calcul de la position de l'organe d'entrée du type crayon lecteur, la figure 11 est un diagramme de circuit par blocs montrant une construction de la boite de l'organe d'entrée. En se reportant maintenant aux figures 1 et 2, elles représentent un dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur qui peut utiliser la configuration des ordinateurs conventionnels sans aucune modifi- cation. Sur la figure 1, une boîte 4 de l'organe d'entrée sans fil, ci-dessous dénommée boite de l'organe d'entrée, est supportée sur un support convenable tel qu'une table et elle est reliée avec une carros- serie 1 d'ordinateur personnel qui à son tour est reliée à un tube à rayons cathodiques CRT 2 et à un clavier 3 Un organe d'entrée 5 du type crayon lecteur, ci-dessous dénommé organe d'entrée, est associé optiquement à la boîte 4 de l'organe d'entrée, et l'on va décrire ci-dessous en détail les constructions de l'organe d'entrée et de la boîte d'organe d'entrée. La figure 2 représente une réalisation dans laquelle un ordinateur personnel 1 i comportant un système de reconnaissance des caractères intégré au lieu d'utiliser un clavier, est utilisé en même temps que la boite 4 de l'organe d'entrée Dans ce cas, la boîte 4 de l'organe d'entrée est construite à part de la carrosserie 1 de l'ordinateur personnel et elle est disposée dans la position de clavier au lieu que ce soit le clavier qui soit utilisé, ou bien elle est incorporée dans la carrosserie de l'ordinateur personnel. En se reportant maintenant à la figure 3, elle représente un organe d'entrée 5 L'organe d'entrée loge une batterie, non représentée, et, comme décrit en détail dans la demande de brevet précité, l'organe d'entrée 5 possède des bornes de charge de puissance et un barreau de guidage, non représentés L'organe d'entrée 5 comporte une diode électroluminescente LED 11 près de son extrémité, deux contacts à cliquer 12 et 13 à sa portion médiane et un contact 14 d'extrémité de crayon lecteur à son extrémité La diode électroluminescente LED 11 émet une lumière continue. Des impulsions électriques sont générées dans le circuit qui se trouve à l'intérieur de l'organe d'entrée 5 et elles sont converties en différentes combinaisons d'impulsions lumineuses comme représenté sur la figure 4 en accord avec différents modes tels qu'un mode normal dans lequel tous les contacts à cliquer sont ouverts et le contact d'extrémité de crayon lecteur est ouvert, un mode contacts à cliquer fermés, dans lequel les contacts à cliquer 12, 13, sont fermés, et un mode contact d'extrémité de crayon lecteur fermé dans lequel le contact d'extrémité de crayon lecteur est fermé. La figure 4 représente différentes combinaisons d'impulsions lumineuses lorsque les impulsions lumi- neuses sont en mode normal, lorsque le contact d'extrémité de crayon lecteur 11 est fermé, lorsque le contact à cliquer 12 est fermé et lorsque le contact à cliquer 13 est fermé Le contact 14 d'extrémité de crayon lecteur sert à distinguer entre les périodes pendant lesquelles des signaux entrent et les périodes pendant lesquelles des signaux n'entrent pas, et les deux contacts à cliquer servent à entrer des signaux de sélection, d'annulation et analogues, comme lors de l'utilisation d'une souris normale. En outre, on peut utiliser l'un ou l'autre des contacts à cliquer pour distinguer entre les périodes pendant lesquelles des signaux entrent et les périodes pendant lesquelles des signaux n'entrent pas et dans ce cas on peut se passer du contact 14 d'extrémité de crayon lecteur. En se reportant maintenant aux figures 5 à 8, elles représentent deux sections 22 de détection de l'angle d'incidence disposées dans le boîtier de la boîte 4 de l'organe d'entrée (voir figure ) Etant donné que les sections 22 de détection de l'angle d'incidence sont construites de façon à être symétriques l'une de l'autre, on n'en expli- quera ci-dessous qu'une seule. Comme principalement représenté sur la figure 6, la section 22 de détection de l'angle d'incidence comporte un cadre 23 sensiblement cylindrique Le cadre cylindrique 23 est muni, à sa paroi inférieure, d'un axe 21 qui est supporté de façon que le cadre 23 puisse être entrainé en rotation. Une lentille 24 est fixée à la paroi latérale du cadre 23 et un photodétecteur (élément récepteur de la lumière) 25 à fil, présentant deux divisions, est fixé à la paroi en face de la lentille 24 En outre, une bobine 26 de moteur linéaire est fixée derrière la paroi du cadre La bobine 26 du moteur linéaire est disposée de façon à être bobinée autour d'une culasse 27 (voir figure 7) qui est fixe par rapport au boîtier 20 et un aimant 28 est fixé à la culasse 27 Par conséquent, la bobine 26 du moteur linéaire, la culasse 27 et l'aimant 28 constituent un moteur linéaire Ce moteur linéaire sert a entraîner en rotation le cadre 23 de façon que la différence entre les quantités de lumière reçues dans le photodétecteur 25 à fil présentant deux divisions devienne nulle. Comme représenté sur la figure 8, une diode électroluminescente 29 est fixée à la partie infé- rieure du cadre 23 et un élément récepteur de la lumière tel qu'un détecteur linéaire du type dispo- sitif à couplage de charge CCD 30 est fixé au boîtier à la position pour laquelle la diode électro- luminescente 29 se trouve en face du détecteur linéaire CCD au cours de la rotation du cadre 23. Les figures 9 A et 9 B ont pour but d'expliquer l'opération de détection de l'angle d'incidence de la section 22 de détection de l'angle d'incidence et, comme représenté sur la figure 9 A, s'il y a une différence entre les quantités de lumière détectées par le photodétecteur 25 à deux divisions lorsque la lumière provenant de la diode électroluminescente 11 de l'organe d'entrée 5 du type crayon lecteur tombe sur le photodétecteur 25 à deux divisions par l'inter- médiaire de la lentille 24 de la section 22 de détection de l'angle d'incidence, cette différence est détectée et un courant est généré pour entraîner en rotation le cadre 23 jusqu'à ce que la différence entre les quantités de la lumière devienne nulle. La figure 9 B représente la condition selon laquelle la lentille 24 fixée au cadre et le photodétecteur à deux divisions sont alignés avec la diode élec- troluminescente 14 Il en résulte que la position du cadre après rotation est déterminée et que l'angle d'incidence est donc déterminé sur la base de cette position. En se reportant maintenant à la figure 10, le dessin a pour but d'expliquer le procédé de calcul permettant d'obtenir la position de l'organe d'entrée du type crayon lecteurà partir des deux angles d'inci- dence détectés. Comme mentionné ci-dessus, en supposant que les angles détectés par les sections de détection de l'angle d'incidence soient i et P et que t soit la distance entre deux points fixes quelconques des sections de détection de l'angle d'incidence, la position de la diode électroluminescente Il de l'organe d'entrée du type crayon lecteur s'obtient à partir du point d'intersection (x O, y O) 11 des deux équations ( 1) et ( 2), une équation ( 1) étant celle de la droite passant par la diode électroluminescente et par l'un des points fixes, et l'autre équation ( 2) étant celle de la droite passant par la diode électroluminescente et l'autre des points fixes. ( 1) y=tana x ( 2) Y=tanf * (x-e) A partir de ces équations, le point d'intersection (x O, y O) s'obtient comme suit: x O=tan O e/(tanfl - tan) y O=tanoe tan i * i/(tans -tan") En se reportant maintenant à la figure 11, on a représenté un circuit par blocs de la boite de l'organe d'entrée La lumière tombant sur le photo- détecteur à deux divisions de l'une des sections de détection de l'angle d'incidence, en provenance de l'organe d'entrée 4 dudit crayon lecteur entre dans l'amplificateur différentiel 41 pour amplifier la différence entre les quantités de la lumière, diffé- rence qui entre dans le comparateur 42 Le comparateur 42 alimente la bobine du moteur linéaire en courant en fonction de la différence entre les quantités de lumière, par l'intermédiaire d'un circuit 43 de commande du courant pour commander le moteur linéaire de façon que le cadre 23 s'oriente vers le dispositif d'entrée 4 du type crayon lecteur. Le comparateur 42 envoie son signal de sortie au décodeur 44 de la combinaison d'impulsions pour permettre de juger si le signal de sortie est basé sur une opération normale, sur le contact à cliquer ou sur le contact d'extrémité de crayon lecteur La combinaison d'impulsions ainsi discriminée est envoyée, par un câble, à l'ordinateur personnel. En outre, un signal de position angulaire détecté par un détecteur angulaire ou par un détecteur linéaire 30 du type dispositif à couplage de charge CCD est envoyé à un circuit 45 de détection d'angle et le point d'intersection, ou position de l'organe d'entrée du type crayon lecteur, s'obtient au moyen d'un circuit 46 de calcul de point d'intersection Le point ainsi obtenu est envoyé, par le câble, à l'ordinateur personnel. 1 1 REVENDICATIONS 1 Dispositif d'entrée sans fil pour ord-r ateur, comportant un organe d'entrée ( 5) du type crayon lecteur comprenant une source lumineuse ( 11) capable d'émettre des impulsions, une boîte ( 4) de l'organe d'entrée incluant deux sections ( 22) de détection d'un angle présentant chacune un élément ( 25) récepteur de la lumière construit de façon telle qu'il S t oriente dans la direction de l'angle d'incidence de la lu- mière incidente lorsqu'il détecte la lumière inci- dente en provenance de ladite source lumineuse, et une section de calcul pour, à partir des deux angles d'incidence détectés par les deux sections de détection d'un angle, calculer la position de l'organe d'entrée du type crayon lecteur. 2 Dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur conformément à la revendication 1, dans lequel ladite section de calcul calcule la position de l'organe d'entrée du type crayon lecteur sur la base des deux angles d'incidence détectés par les deux sections de détection de l'angle d'incidence et de la distance (L) entre les points fixes des deux sections de détection de l'angle d'incidence. 3 Dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur conformément à la revendication 1, dans lequel cha- cune desdites sections de détection de l'angle d'incidence comporte un cadre sensiblement cylin- drique ( 23) supporté avec liberté de rotation, une lentille ( 24) fixée au tadre pour focaliser l'angle d'incidence en provenance de l'organe d'entrée du type crayon lecteur, un photodétecteur ( 25) présentant deux divisions et fixé en face des len- tilles pour détecter la lumière focalisée par les lentilles, des moyens pour entrainer en rotation le cadre de façon à annuler la différence entre les quantités de la lumière en réponse à la différence entre les quantités de la lumière détectées par le photodétecteur présentant deux divisions, des moyens pour détecter la position du cadre après rotation. 4 Dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur conformément à la revendication 3, dans lequel les- dits moyens d'entraînement en rotation sont consti- tués d'un moteur linéaire comportant une bobine ( 26) fixée au cadre, une culasse ( 27) fixée au boî- tier ( 20) des sections de détection de l'angle d'incidence, et un élément ( 28) fixé à la culasse. Dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur conformément à la revendication 3, dans lequel les moyens de détection de la position après rotation comportent une diode électroluminescente LED ( 29) fixée au cadre et un détecteur linéaire du type dispositif à couplage de charge CCD fixé au boîtier des sections de détection de l'angle d'inci- dence. 6 Dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur conformément à la revendication 1, dans lequel la boîte de l'organe d'entrée est un organe distinct relié à l'ordinateur. 7 Dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur conformément à la revendication 1, dans lequel la boîte de l'organe d'entrée est intégrée dans l'ordinateur. 8 Dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur conformément à la revendication 1, dans lequel l'or- gane d'entrée du type crayon lecteur comporte au moins un contact à cliquer ( 12, 13). 9 Dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur conformément à la revendication 8, dans lequel l'organe d'entrée du type crayon lecteur comporte en outre un contact ( 14) d'extrémité de crayon lecteur. Dispositif d'entrée sans fil pour ordinateur comportant un organe d'entrée du type crayon lecteur et une boîte de l'organe d'entrée, dispositif dans lequel (a) l'organe d'entrée du type crayon lecteur comprend (i) une diode électroluminescente ( 11) pour générer des impulsions lumineuses, et (ii) au moins un contact ( 12, 13) pour commander les impulsions lumineuses pour générer une combinaison d'impulsions lumineuses, et dans lequel (b) la boîte de l'organe d'entrée comprend (i) deux moyens de détection ( 25) pour recevoir les impulsions lumineuses en provenance de l'organe d'entrée du type crayon lecteur pour détecter les angles d'incidence des impulsions lumineuses, (ii) une section de calcul pour calculer la position de l'organe d'entrée du type photostyle à partir des deux angles d'incidence obtenus par les moyens de détection ( 25), et (iii) des moyens ( 41, 42) pour obtenir une combi- naison d'impulsions électriques à partir de la combi- naison d'impulsions lumineuse.