Brevet FR2845183A1 — publié le 20040402

La présente invention concerne un système permettant de repérer les coordonnées sur une surface d'un dispositif de pointage. Il se compose matériellement de deux éléments distincts, la surface sur laquelle la position veut être repérée et un dispositif de pointage. Elle a pour cadre le domaine de l'interface homme machine et plus particulièrement la saisie de coordonnées. Dans le cas d'un système de pointage de type tablette graphique, la résolution de la position est généralement définie par l'induction d'un courant dans une matrice de fils conducteurs. La surface contient alors une matrice composée de deux trames perpendiculaires de fils conducteurs, un dispositif de pointage (stylet, souris, etc..), source d'un champ magnétique, induit lors de son déplacement à proximité de la surface, un courant électrique dans les fils survolés de la matrice. 10 L'analyse de ces signaux permet la résolution de la position absolue du dispositif de pointage. D'autres systèmes mettent en oeuvre une technologie utilisant la résonance électromagnétique, par laquelle les champs électromagnétiques sont envoyés au dispositif de pointage et retournés pour identifier la position de celui-ci. Dans ces dispositifs, une grille sensible qui quadrille la surface active, émet et reçoit un signal radiofréquence. La grille sensible analyse le champ émis en retour 15 généré par un circuit intégré du dispositif de pointage. Les inconvénients de ces techniques résident dans la complexité de l'électronique associée à la détermination de la position. On pourrait également souligner les limitations techniques inhérentes à ces systèmes quant à la précision de résolution de la position et à la difficulté de mise à l'échelle en particulier dans le cas de système de grandes dimensions (densité des trames conductrices, 20 homogénéité du champ électromagnétique...). Le dispositif selon l'invention permet de remédier, non exclusivement, aux inconvénients précédemment évoqués. Ce dispositif se compose d'une surface de résistivité électrique déterminée (par souci de concision il y sera fait référence par la suite sous la dénomination " surface résistive ") sur laquelle un dispositif de pointage vient générer des charges électriques 25 par contact direct ou par capacité. La charge diffusant sur la surface résistive, est fractionnellement collectée à différentes extrémités de celle-ci. La position du dispositif de pointage est alors obtenue par l'analyse des quantités de charge électrique collectées aux différentes extrémités. Cette position est déterminée comme une fonction du barycentre des charges collectées. C'est à dire que la position selon une certaine direction sera établie comme le rapport de la (des) charge(s) 30 la (les) plus extrême(s) dans cette direction sur l'ensemble des autres charges. L'électronique devant être mise en jeu pour résoudre la position est alors extrêmement simple puisqu'elle ne peut faire appelle qu'à des amplificateurs de charge et à des convertisseurs analogique numériques. Selon des modes particuliers de réalisation: - les bords de la surface résistive peuvent avoir une résistivité différente de la surface, de façon à minimiser les aberrations géométriques liées à la propagation de la charge. La résistance des bords peut être constante ou varier sur la longueur du bord concerné. - les bords de la surface résistive peuvent avoir une courbure particulière, choisie de façon à minimiser les aberrations géométriques liées à la propagation de la charge. - la surface résistive peut être un polygone quelconque à bords droit ou concaves. - les collecteurs de charges (extrémités de la surface résistives) ont une impédance adaptée à la collection des charges de façon à limiter les aberrations géométriques. - la surface résistive peut ne pas être en contact direct (contact électrique) avec le dispositif de 10 pointage mais recouvert par un autre matériau, à des fins de protection, de reproduction d'un modèle (calque) ou afin de faire varier l'intensité de la charge déposée sur la surface résistive (voir paragraphe suivant). La charge est alors induite de façon capacitive sur la surface résistive. - l'intensité de la charge effectivement créée sur la surface peut varier avec la pression exercée du dispositif de pointage sur la surface. La charge totale mesurée est alors fonction de la pression 15 exercée, qui peut être associée, dans l'exemple d'une tablette graphique et pour le cas du traçage d'un trait, à la largeur ou à l'intensité chromatique du trait en cours de réalisation. La variation de la charge peut également être interprétée de façon discrète, par exemple dans le cas d'un dispositif de pointage de type souris, cette variation dépassant un certain seuil peut être interprétée comme relative à la position bistable d'un bouton de la souris. - dans le cas ou le dispositif de pointage émet des charges faibles, on pourra avoir recours à des éléments amplificateurs de charge. Ces amplificateurs seront placés au plus près des collecteurs de charges (les extrémités de la surface résistive). - le calcul de la position pourra être facilité par intégration de la charge et successive numérisation par un convertisseur analogique numérique. - la position peut être obtenue par méthode statistique sur plusieurs des charges obtenues pour une même position du dispositif de pointage. - les matériaux utilisés peuvent être transparents. L'usage de verres ou de polymères conducteurs pouvant présenter un intérêt économique et/ou esthétique. Les dessins annexés illustrent l'invention: La figure 1 représente en vue de dessus, le dispositif de l'invention. La figure 2 représente en vue de dessus, une variante de ce dispositif. En référence à ces dessins, le dispositif comporte une surface résistive (1), entourée de bords (2) dont la résistivité surfacique diffère de celle de la surface. Aux quatre coins de la surface résistive se trouvent les collecteurs de charge électrique (3) reliées à une électronique de traitement 35 (non représentée) permettant le calcul du barycentre des charges collectées. Le dispositif de pointage (4), est mis en contact avec la surface et créé sur celle-ci une impulsion électrique à intervalles réguliers. Dans la forme de la réalisation selon la figure 2, les bords (2) de la surface résistive sont concaves. De plus, la largeur et la hauteur de la surface résistive ne sont pas identiques. Les 5 résistivités des bords suivant la hauteur et suivant la largeur ne sont alors pas les mêmes et seront ajustées de façon à minimiser les aberrations géométriques dans chacune des directions. A titre d'exemple non limitatif, la surface résistive aura les dimensions de lbxlb, avec lb valant 300mm. Le rayon de courbure du bord rb sera de 600 mm. La résistivité de la surface R,, vaudra 105 Ohms carré. La largeur de la bordure db vaudra 6mm. Afin de minimiser les aberrations 10 géométrique, liée à la propagation d'une charge dans un milieu fini, la valeur de la résistance surfacique de la bordure Rb, sera choisie tel que: RbIdb=RsIrb Soit pour l'exemple présent, une résistance surfacique de la bordure de 103 Ohms carré. Un dispositif de pointage, par exemple un stylet, injecte sur la surface par sa pointe et de façon 15 répétitive une charge électrique d'une valeur de l'ordre du pico Coulomb. Des préamplificateurs de charge de faible impédance d'entrée amplifient les quatre charges récoltées aux extrémités de la surface résistive (collecteurs de charges). Des convertisseurs analogiques numériques, numérisent alors les valeurs des charges amplifiées pour un traitement numérique aisé. L'utilisation de convertisseurs numérique rapide 16 bits, permettrait d'attendre une résolution théorique de 4,6 20 microns sur la totalité de la surface à des fréquences de l'ordre du mega Hertz. Le déclenchement de ces convertisseurs analogique numérique sera effectué sur une fraction de la somme des charges récoltées. Enfin, une unité de traitement numérique calcule les positions X et Y par une méthode de division de charge. Soit les collecteurs de charges numérotés de un à quatre dans le sens des aiguilles d'une montre et en commencant par le coin supérieur gauche. La position X (position sur 25 la verticale) est obtenue comme le rapport de la somme des valeurs des charges collectées aux collecteurs un et deux sur la somme des charges collectées (charge totale) . Réciproquement, la position Y (position sur l'horizontale) est obtenue comme le rapport de la somme des valeurs des charges collectées aux collecteurs deux et trois sur la charge totale collectée. La définition de la position peut être améliorée par toutes méthodes statistiques sur les charges successivement 30 collectées. Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné à la réalisation de périphérique d'entrée de type tablette graphique. REVENDICATIONS 1) Dispositif permettant de repérer la position sur une surface d'un dispositif de pointage caractérisé en ce qu'il comporte, un 5 dispositif de pointage (4) générant à intervalle régulier une impulsion électrique sur une surface résistive (1). Cette surface est entourée de bords (2) ayant une résistivité surfacique différente de ladite surface. Les fractions de la charge initialement créée par le dipositif de pointage sont collectées aux extrémités de la surface 10 résistive (3). La position du dispositif de pointage sur la surface est alors déterminée en fonction du barycentre des charges collectées. 2) Dispositif selon la revendication 1) caractérisé en ce que les bords (2) exhibent une certaine concavité. 3) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la résistivité des bords varie sur leurs longueurs. 4) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la variation de charge électrique 20 totale déposée sur la surface peut être interprétée, de façon logicielle, comme le niveau de pression du dispositif de pointage sur la surface. ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la surface sur laquelle se propage 25 la charge est recouverte d'un autre matériau. 6) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la charge est créée de manière capacitive sur la surface. 7) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 30 précédentes caractérisé en ce que le traitement des signaux de charge est facilité par l'usage d'amplificateurs de charges et de convertisseurs analogique numérique. 8) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la surface résistive est réalisé 35 à l'aide de matériaux conducteurs transparents.