Brevet FR2733069A1 — publié le 19961018

PERIPHERIQUE DU TYPE ''SOURIS'' POUR ORDINATEUR La présente invention se rapporte aux périphériques du type ''souris'' pour ordinateurs. Elle s'applique en particulier aux dispositifs qui permettent de déplacer un curseur sur l'écran de l'ordinateur en déplaçant manuellement sur une surface plane une boîte munie à sa partie inférieure d'un capteur de position ou de déplacement tel qu'une bille ou un capteur optique dont les mouvements sont détectés selon deux axes de coordonnées rectangulaires et sont transmis à l'ordinateur par une liaison, généralement de type série. Le mouvement du curseur sur l'écran reproduit sensiblement le mouvement de la boîte sur la surface plane et le logiciel de gestion de ce mouvement, à partir de l'observation des mouvements de la boîte, permet éventuellement certaines adaptations, en vitesse et en échelle par exemple. Bien que la description porte sur les souris, l'invention s'étend également aux périphériques dérivés des souris, tels que par exemple les ''roîl-balîs'' où la bille est au dessus du boîtier et se manipule à l'aide des doigts. Cette souris porte en outre généralement un certain nombre de boutons, un, deux ou trois le plus souvent, sur lesquels on peut appuyer avec les doigts pour adresser un signal ponctuel à l'ordinateur. Ces boutons fonctionnent de manière binaire (enfoncé/relaché). La souris ainsi décrite est utilisée dans un très grand nombre d'interfaces graphiques de nombreux programmes, pour par exemple déplacer un curseur sur l'écran afin de pointer divers objets graphiques tels que des fenêtres, des menus, des boutons, des icônes, etc. Lorsque en ayant déplacé la souris on a positionné le curseur sur l'un de ces objets, une fenêtre par exemple, une pression sur l'un des boutons permet alors de déclencher une action prédéterminée, l'activation de la fonction contenue dans une fenêtre par exemple. On peut également utiliser cette souris pour tracer une courbe sur l'écran, en utilisant le curseur comme un crayon ou comme un pinceau. Le curseur ne décrit sur l'écran bien entendu que des tracés en deux dimensions. Or, il est de plus en plus courant d'avoir à utiliser des logiciels dit en trois dimensions qui permettent de représenter sur l'écran des objets qui, par un effet de perspective, simulent la troisième dimension, c'est dire la profondeur vis-à-vis de la face de l'écran. S'il n'est pas impossible de déplacer le curseur de manière à désigner un point figurant une partie de l'objet placé en profondeur par rapport à cette face de l'écran, une telle manoeuvre manque de réalisme et nécessite un doigté particulier de l'opérateur. Ce doigté est encore plus difficile à acquérir lorsqu'il s'agit non plus de désigner un point, mais de tracer une courbe qui simule une vue en trois dimension par effet de perspective. Pour permettre notamment d'obtenir un tel effet plus facilement, l'invention propose un périphérique du type ''souris'' pour ordinateur, comprenant un boîtier muni d'un capteur de position ou de déplacement pour déterminer les déplacements de la souris, principalement caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un capteur de pression pour mesurer une pression exercée sur ce capteur par la main de l'opérateur qui manipule cette souris, et des moyens de liaison pour adresser à l'ordinateur les signaux de mesure issus de ce capteur. Selon une autre caractéristique, ce périphérique comprend un ensemble de capteurs de pression répartis sur le boîtier à des endroits susceptibles de recevoir une pression exercée par les doigts ou la main de 1' opérateur. Selon une autre caractéristique, au moins un des capteurs de pression est situé sous l'un au moins des boutons de commande. Selon une autre caractéristique, on prévoit des moyens de liaison distincts entre capteur de position et ordinateur et capteur de pression et ordinateur. Selon une autre caractéristique, les moyens de liaison sont aptes à assurer une transmission de signaux numériques. Selon une autre caractéristique, les moyens de liaison sont aptes à assurer une transmission de signaux numériques et sont confondus pour former une seule liaison de type série. D'autre particularités et avantages apparaîtront clairement dans la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en regard des figures annexées sur lesquelles - la figure 1 représente une vue en perspective d'une souris selon l'invention, - la figure 2, représente le schéma d'un exemple de réalisation selon un premier mode, - la figure 3, représente le schéma d'une variante d'exécution du premier mode de réalisation, - la figure 4, représente un deuxième mode de réalisation. Dans la représentation de la souris faite sur la figure 1 et dans l'exemple de réalisation d'une telle souris représenté sur la figure 1, on voit que la souris selon l'invention est formée d'un boîtier 101. Ce boîtier est représenté ici pour plus de simplicité sous une forme parallélépipédique, mais qui pourra bien entendu avoir toutes les formes ergonomiques connues jusqu'à ce jour, ou susceptibles d'être développées ultérieurement. Le boîtier peut être muni sur sa face inférieure d'un capteur de position ou de déplacement qui n'est pas représenté sur la figure car il est tout à fait classique. Un tel capteur est présent dans les souris de type classique et permet de déterminer les mouvements en x et en y de la souris. Le boîtier comporte également sur sa face supérieure trois boutons B1, B2, B3 qui permettent, là aussi de manière classique, d'adresser à l'ordinateur auquel est reliée la souris des informations binaires (enfoncé/relaché). Sur la figure 2, les informations de l'ensemble 10, tant x et y (du capteur de position ou de déplacement) que binaire (des boutons de contact), sont multiplexées dans un circuit de traitement 20 (du type microprocesseur de commande de souris de type connu) qui les transmet par l'intermédiaire d'un câble 105 à l'ordinateur, de préférence par l'intermédiaire de l'entrée série de celui-ci. On rappelle que l'entrée série d'un ordinateur, connue aussi sous l'appellation normalisée RS232C, permet la communication asynchrone dans laquelle des mots binaires sont transmis et permettent de coder des informations en fonction du nombre de bits utilisés pour ces mots et du code choisi. La communication peut être assez rapide pour permettre d'avoir un multiplexage dans le temps successivement des informations x, y et des actions sur les boutons. Selon l'invention, on a rajouté sur le boîtier de la souris un certain nombre de capteurs de pression 102, 103, 104, 107, 108 qui permettent de déterminer la pression appliquée sur ce capteur par un doigt ou la main, et d'émettre en réponse à cette pression une information analogique mesurant la dite pression. Ces informations sont alors transmises par l'intermédiaire d'un câble 106 à l'ordinateur auquel est reliée la souris. Cette transmission peut se faire de différentes manières. La plus simple (A, non représentée) consiste à avoir dans le câble 106 une ligne de connexion séparée pour chaque capteur de pression et de connecter ces lignes à autant d'entrées analogiques de l'ordinateur qu'il y a de lignes. On sait en effet qu'il existe des cartes d'extension adaptables aux ordinateurs, par exemple du type PC, et qui permettent de numériser des informations analogiques appliquées à leurs entrées pour les transmettre sur le bus de données de l'ordinateur. Une autre solution, B, représentée plus particulièrement sur la figure 2 consiste à placer dans le boîtier 101 de la souris des circuits électroniques 40 comprenant un convertisseur analogique numérique, un multiplexeur et un microprocesseur pour piloter le multiplexeur. Ces circuits permettent de numériser directement les signaux analogiques provenant des capteurs de pression puis de les multiplexer et de les transmettre, soit par une ligne série distincte telle que 106, soit même par la ligne série initiale 105 en multiplexant ainsi ces informations avec les informations de base de la souris, cette solution, C, étant représentée sur la figure 3. Une autre solution représentée sur la figure 4, consiste à placer les circuits électroniques 40 qui permettent de numériser les signaux analogiques de mesure de la pression dans un boîtier externe à la souris constituant une interface I entre la souris et l'ordinateur. Dans ce cas la souris serait reliée à cette interface par un câble transportant les informations analogiques de mesure de pression. L'interface I serait reliée à l'ordinateur par un câble série. On peut bien entendu utiliser d'autres systèmes de liaison et de codage, intermédiaires entre les deux variantes extrêmes, la variante la plus simple, A et la plus intégrée, C. L'utilisation de deux lignes de connexion 105 et 106 séparées pour les informations classiques et les informations de pression (cf. figure 2 et figure 4) permet tout particulièrement de continuer à utiliser les logiciels habituels de contrôle de la souris dans ses fonctions ordinaires, et d'utiliser un logiciel de contrôle spécifique pour traiter les informations provenant des capteurs de pression. Dans le cas où l'on souhaite n'utiliser qu'une même liaison série tel que représenté sur la figure 3, il conviendra de modifier le logiciel habituel pour pouvoir y placer l'exploitation des informations de pression. Le choix se fera selon des conditions d'opportunité, selon que l'on acceptera de modifier ou pas les logiciels standard de contrôle. Dans cette variante d'exécution la souris ne comportera qu'un seul circuit pour réaliser la numérisation et le multiplexage de tous les signaux. La numérisation et le multiplexage des signaux analogiques obtenus à partir des capteurs de pression pourra se faire par exemple à l'aide d'un contrôleur de type MICROCHIP PIC16C71, lequel permet entre autres de numériser quatre entrées analogiques, de multiplexer les signaux numériques obtenus et de le transmettre selon un format du type sériel ou du type ''MIDI''. Les capteurs de pression peuvent être placés un peu partout sur le corps 101 de la souris, de manière à répondre aux variations de pression exercées par les doigts, ou éventuellement par les autres parties de la main, la paume par exemple, qui tient la souris. Compte tenu de la manière dont on tient généralement une souris, la position la plus simple pour placer l'un de ces capteurs consiste à le mettre sur la face latérale gauche, non visible sur la figure, de manière à pouvoir agir sur le capteur avec le pouce. Toutes les autres positions sont possibles, mais elles sont bien entendu plus ou moins pratiques à utiliser. On citera par exemple la position sur la face latérale droite correspondant comme sur la figure au capteur 107, ainsi que la position à l'arrière de la face supérieure de la souris correspondant au capteur 108 de la figure, qui permet de réagir à la pression de la main. Enfin, on peut également mettre des capteurs de pression sous chacun des boutons 102 à 104. Outre leur fonction binaire habituelle, ces boutons auront également en plus une fonction analogique permettant de réagir à la pression plus ou moins forte exercée par les doigts. On pourra, selon les applications, régler la dynamique de réponse des capteurs de pression pour que la fonction binaire s'exerce avant la fonction analogique, après celle-ci, ou même pendant celle-ci. Le choix entre ces modalités dépendra essentiellement de l'application à laquelle seront affectés ces capteurs de pression. Ce positionnement sous les boutons 102 à 104 est analogue à celui qui permet d'effectuer une mesure dite ''after-touch'' dans les claviers musicaux électroniques. Tous les capteurs utilisables pour mesurer une pression peuvent en principe être utilisés, dans la limite où leurs dimensions permettent de les placer dans le corps de la souris, et dans la limite où ils peuvent réagir à la pression modérée apportée par un doigt ou par la paume de la main. On citera par exemple des capteurs à résistance variable, des capteurs piézoélectriques, des jauges de contrainte, etc. Selon le nombre de capteurs ajoutés, et en fonction de l'emplacement de ceux-ci, une souris selon invention permettra d'entrer dans l'ordinateur des informations qui pourront être utilisées par un logiciel adapté, par exemple de manière à représenter sur l'écran de nombreuses figures différentes. Dans un premier exemple d'utilisation, on pourra utiliser ces informations pour simuler l'action d'un pinceau comme dans le cas d'une peinture, ou d'un ciseau comme dans le cas d'une sculpture. Dans le cas d'une peinture par exemple, le déplacement de la souris permet de manière habituelle de déplacer le curseur simulant le pinceau, une pression sur un capteur latéral permet de modifier la largeur du pinceau et une pression sur un capteur vertical permet de modifier la couleur utilisée. Dans le cas d'une sculpture par exemple, une pression latérale permet de déterminer la position en profondeur, simulée par la perspective sur l'écran bien entendu, du ciseau permettant de tailler la sculpture, et une autre pression détermine la quantité de matière enlevée à cet endroit pour obtenir la sculpture. Le cas échéant, puisqu'il s'agit d'une simulation, on peut également non plus enlever de la matière mais en rajouter. Dans un deuxième exemple d'utilisation, portant dans le domaine musical, on pourrait utiliser quatre mesures continues, correspondant par exemple à un capteur latéral et trois capteurs horizontaux situés sous les boutons 102 à 104, pour contrôler quatre paramètres d'une synthèse musicale. Ainsi par exemple, la position en x et y du curseur pourrait servir à contrôler la hauteur et l'intensité du son obtenu, alors que l'une des actions de pression permettrait de contrôler la brillance du son, et une autre action de pression son harmonicité ou son inharmonicité. Toujours dans le domaine du son, on pourrait faire jouer un modèle de violon simulé par l'ordinateur en utilisant les variables x et y pour déterminer la position de l'archet, d'une part dans son déplacement perpendiculaire à la corde, et d'autre part dans sa position plus ou moins rapprochée du chevalet. Dans ce cas, deux autres mesures de pression permettraient de contrôler, d'une part la pression de l'archet sur la corde, et d'autre part la largeur de crin utilisée pour attaquer cette corde. La souris selon l'invention permet donc en multipliant les contrôles à partir de la main de l'opérateur d'élargir considérablement les possibilités d'utilisation d'un ordinateur. REVENDICATIONS 1. Périphérique du type ''souris'' pour ordinateur, du type comprenant un boîtier (101) muni d'un capteur de position ou de déplacement, caractérisé en ce qu'il comprend en outre au moins un capteur de pression (107) pour mesurer une pression exercée sur ce capteur par la main de l'opérateur qui manipule cette souris, et des moyens de liaison (106) pour adresser à l'ordinateur les signaux de mesure issus de ce capteur. 2. Périphérique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend un ensemble de capteurs de pression (107, 108) répartis sur le boîtier (101) à des endroits susceptibles de recevoir une pression exercée par les doigts ou la main de 1 'opérateur. 3. Périphérique selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que l'un au moins des capteurs de pression est situé sous l'un au moins des boutons de commande (102). 4. Périphérique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de liaison (105) permettant de transmettre des signaux codant les déplacements issus du capteur de position, et en ce que ces moyens de liaison (105) sont distincts des moyens de liaison (106), capteur de pression-ordinateur. 5. Périphérique selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de liaison (106), capteur de pression-ordinateur, sont aptes à assurer une transmission numérique. 6. Périphérique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens de liaison capteur de position et capteur de pressionordinateur (105, 106) sont aptes à assurer une transmission numérique et sont confondus pour former une seule liaison de type série.