Brevet FR2936917A1 — publié le 20100409

B9124 - ACS 1 TERMINAL DE COMMUNICATION SANS CONTACT À ÉCRAN Domaine de l'invention La présente invention concerne de façon générale les lecteurs de transpondeurs électromagnétiques et, plus particulièrement, les lecteurs équipés d'un écran d'affichage à destination d'un utilisateur dans l'exécution d'une transaction basée sur l'utilisation d'un transpondeur électromagnétique. Exposé de l'art antérieur La figure 1 est une représentation schématique d'un exemple de système utilisant un transpondeur électromagnétique 10 du type auquel s'applique la présente invention. Dans cet exemple, le transpondeur est une carte sans contact 1 formée d'un support en matière plastique portant un ou plusieurs circuits électroniques 11 et une antenne 12. Cette carte est destinée à coopérer avec un lecteur 2, par exemple 15 pour l'exécution d'une transaction basée sur une identification de la carte. Le lecteur 2 comporte un écran d'affichage 21 de consignes ou d'informations à destination du porteur de la carte, et une antenne 22 (par exemple, située verticalement sous 20 l'écran) pour communiquer sans contact avec le transpondeur 1. L'antenne 22 est reliée à des circuits électroniques (non B9124 - ACS 2 représentés en figure 1) de commande et d'interprétation des communications avec le transpondeur. Pour que la transmission soit correcte et permette un échange d'informations exploitables, le transpondeur doit capter le champ électromagnétique rayonné par l'antenne du lecteur. Pour aider l'utilisateur, un pictogramme p est généralement dessiné sur la carcasse du lecteur 2 à l'intérieur d'une surface définie par le tracé de l'antenne 22. Dans les lecteurs que vise la présente invention, l'écran a en particulier pour fonction d'aider l'utilisateur dans le déroulement de la transaction (par exemple, en lui indiquant le moment auquel le transpondeur doit être présenté, un choix de destination dans une application aux titres de transport, etc.). Il serait souhaitable d'améliorer l'assistance à l'utilisateur dans un tel lecteur interactif. Il serait également souhaitable, pour un encombrement donné de lecteur, de pouvoir disposer d'une surface d'affichage (d'écran) plus importante. Résumé Un objet de la présente invention est de proposer un lecteur sans contact qui pallie tout ou partie des inconvénients des lecteurs usuels. Un autre objet vise plus particulièrement à accroître 25 la surface d'affichage utilisable pour un encombrement donné d'un lecteur. Un autre objet vise également à améliorer l'inter-activité du lecteur. Pour atteindre tout ou partie de ces objets ainsi que 30 d'autres, il est prévu un terminal de communication sans contact avec un transpondeur électromagnétique, comportant un écran d'affichage et une antenne approximativement plane de génération d'un champ électromagnétique à destination du transpondeur, l'antenne étant disposée dans un plan approximativement B9124 - ACS 3 parallèle au plan de l'écran et la surface délimitée par l'antenne recouvrant au moins partiellement l'écran. Selon un mode de réalisation du terminal, la surface délimitée par l'antenne recouvre une zone de l'écran ayant une taille supérieure à la surface définie par une antenne du transpondeur. Selon un mode de réalisation du terminal, un cadre en ferrite est intercalé entre l'antenne et l'écran. Selon un mode de réalisation du terminal, un espaceur 10 isolant est intercalé entre l'antenne et l'écran. Selon un mode de réalisation du terminal, l'écran est un écran plat de type TFT. Selon un mode de réalisation du terminal, une dalle tactile est rapportée sur l'écran ou l'écran est tactile. 15 Selon un mode de réalisation du terminal, l'antenne entoure toute la zone active de l'écran. Selon un mode de réalisation de la présente invention, le terminal est adapté à afficher dans ladite zone de l'écran un pictogramme dans la position souhaitée pour le transpondeur. 20 Il est également prévu un procédé de commande d'un terminal, dans lequel un pictogramme représentatif d'une cible pour le transpondeur est affiché sur l'écran lorsque la présentation du transpondeur pour l'établissement d'une communication avec le lecteur est requise. 25 Selon un mode de réalisation de la présente invention, l'affichage de ladite cible est déclenché lorsque le terminal détecte la présence d'un transpondeur dans son champ. Il est également prévu un terminal de lecture de titres de transport sans contact. 30 Brève description des dessins Ces objets, caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : B9124 - ACS 4 la figure 1 décrite précédemment représente, de façon schématique, un exemple de système usuel à transpondeurs électromagnétiques ; la figure 2 représente, sous forme de blocs, diffé- rents constituants d'un exemple de système à transpondeur ; la figure 3 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un lecteur sans contact et d'un transpondeur électromagnétique ; la figure 4 représente, schématiquement et en 10 perspective, un mode de réalisation d'un écran et d'une antenne d'un lecteur ; la figure 5 est une vue partielle en coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'un lecteur ; les figures 6A et 6B sont respectivement un organi- 15 gramme fonctionnel des différentes étapes d'un exemple de transaction et les affichages correspondants apparaissant sur l'écran du lecteur ; les figures 7A et 7B sont des vues de face et en coupe transversale d'un autre mode de réalisation d'un écran associé à 20 une antenne ; les figures 8A et 8B sont des vues de face et en coupe transversale d'une variante des figures 7A et 7B ; les figures 9A, 9B et 9C sont des représentations de face, en coupe transversale et arrière, d'encore un autre mode 25 de réalisation. De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures qui ont été tracées sans respect d'échelle. Description détaillée 30 Pour des raisons de clarté, seuls les étapes et éléments qui sont utiles à la compréhension de l'invention ont été représentés et seront décrits. En particulier, les circuits électroniques de l'écran, du lecteur, du transpondeur et autres éléments du système n'ont pas été détaillés, l'invention étant 35 compatible avec les réalisations usuelles de ces éléments. De B9124 - ACS plus, la constitution interne de l'écran n'a pas non plus été détaillée, l'invention étant là encore compatible avec les écrans du commerce. La figure 2 représente, sous forme de blocs, un 5 exemple de système auquel s'applique la présente invention. Un terminal 3 (TERM) ou lecteur est susceptible de communiquer sans contact et sans fil avec un ou plusieurs transpondeurs 1 présents dans le champ électromagnétique rayonné par son antenne 32. Le lecteur est par ailleurs susceptible de communiquer avec un serveur 4 (SERV) chargé d'exploiter la transaction entre le transpondeur 1 et le terminal 3. La communication entre le terminal et le serveur peut être par liaison filaire 41 ou sans fil 42. Cette communication peut intervenir lors de la transaction avec le transpondeur (on line) ou de façon décorrélée de la communication avec le transpondeur (off line). De façon habituelle, la communication entre le terminal 3 et le transpondeur 1 est basée sur un couplage électromagnétique en champ proche. L'antenne 32 du terminal fait partie d'un circuit oscillant comportant également un conden- sateur 33 (par exemple, un circuit oscillant série tel que représenté). Ce circuit est excité par des circuits internes au terminal de façon à générer un champ électromagnétique à destination d'un ou plusieurs transpondeurs 1 susceptibles de se présenter dans ce champ. Côté transpondeur 1, un circuit résonant formé d'une antenne 12 et d'un élément capacitif 13, par exemple en parallèle, est destiné à capter le champ rayonné par le lecteur. Typiquement, le transpondeur 1, qu'il s'agisse d'une carte à puce, une étiquette électronique, d'un dispositif portable plus élaboré de type téléphone mobile, etc., comporte pour les besoins de la transmission, un ou plusieurs circuits électroniques 11 (IC) incluant, entre autres, des moyens pour démoduler une information transmise par le lecteur en utilisant la porteuse d'excitation du circuit oscillant 32, 33 comme support de transmission. Pour être capable d'émettre des infor- mations dans le sens transpondeur vers lecteur, le transpondeur B9124 - ACS 6 modifie la charge qu'il constitue sur le champ électromagnétique généré par le terminal (rétromodulation). Cette modulation de charge est détectée côté terminal (par exemple, aux bornes de la capacité 33) et exploitée par des circuits électroniques qu'il contient. Le plus souvent, le transpondeur 1 tire l'alimentation nécessaire aux circuits électroniques qu'il comporte du champ électromagnétique généré par le terminal. Les circuits oscillants du terminal et du transpondeur sont généralement accordés sur une même fréquence correspondant à la fréquence de la porteuse de téléalimentation. Par exemple, les circuits sont accordés sur une fréquence d'environ 13,56 MHz qui correspond à l'une des fréquences normalisées courantes pour les systèmes à transpondeurs électromagnétiques. La figure 2 est très schéma-tique et simplifiée dans la mesure où les modes de réalisation qui vont être décrits sont compatibles avec les systèmes connus. La figure 3 est une représentation schématique d'un mode de réalisation d'un lecteur sans contact 3 susceptible de communiquer avec un transpondeur 1. Selon ce mode de réalisation, un écran 31 occupe une majeure partie de la surface apparente du lecteur 3 et l'antenne 32 est disposée de façon à encadrer l'écran 31. L'écran 31 est alors utilisé non seulement pour afficher des informations relatives à la transaction mais également pour afficher un pictogramme d ou tout autre représentation de la cible lorsque l'utilisateur est appelé à présenter son transpondeur pour communication avec le lecteur. On améliore ainsi l'interactivité du lecteur en tirant pleinement profit de la présence d'un écran. Dans le mode de réalisation de la figure 3, l'antenne 32 du terminal 3 encadre l'écran 31 et la zone ou cible d de présentation du transpondeur est affichée dans une partie seulement de l'écran, laissant le reste de celui-ci disponible pour des affichages classiques (par exemple, des instructions). Les écrans les plus fréquemment utilisés dans les terminaux auxquels s'applique plus particulièrement la présente B9124 - ACS 7 invention (par exemple, les terminaux équipant les véhicules ou les stations de transport public pour lire sans contact des titres de transport) sont des écrans plats de type TFT (Thin Film Transistor). Une difficulté avec un écran de type TFT est qu'il est généralement intégré dans un châssis métallique pour respecter des normes relatives aux perturbations électromagnétiques. Ce châssis constitue essentiellement un blindage arrière. Ce blindage perturbe le champ radiofréquence généré par l'antenne. En particulier, on aurait pu penser placer une antenne derrière l'écran ou encadrant celui-ci de façon coplanaire. Toutefois, le champ serait alors perturbé par le blindage métallique de l'écran, ce qui réduit la portée de communication avec les transpondeurs. Par conséquent, on prévoit de placer l'enroulement de l'antenne dans un plan parallèle au plan de l'écran mais décalé de celui-ci vers l'avant. Le tracé de l'antenne est choisi pour entourer une zone de l'écran d'une surface supérieure à la surface des transpondeurs auxquels est destiné le terminal. La figure 4 est une vue en perspective illustrant un exemple de réalisation d'un tel écran 31 associé à une antenne 32. La dalle 311 de l'écran comporte de façon schématique en face arrière une métallisation 312 constituant le blindage électromagnétique. L'antenne 32 est formée d'un enroulement plan dans un plan parallèle au plan de la dalle 311 de l'écran, décalé vers l'avant d'un écart e. Cet écart e est choisi pour que le champ électromagnétique généré soit le plus uniforme possible à l'intérieur de l'enroulement 32. En figure 4, les circuits d'excitation de l'antenne et d'interprétation des mesures ont été symbolisés par un bloc 33. Ces circuits communiquent avec le reste du système de commande de l'écran, en particulier, pour synchroniser l'affichage au fonctionnement du lecteur. La figure 5 est une vue en coupe transversale d'un 35 mode de réalisation préféré d'un écran associé à une antenne B9124 - ACS 8 pour un lecteur sans contact. Dans cet exemple, une dalle tactile 34 est placée devant l'écran 31 avec une zone active 344 faisant face à la zone d'affichage 314 de l'écran. Pour concentrer les lignes de champ et minimiser les perturbations dues au blindage 312, un cadre en ferrite 35 est intercalé entre l'antenne 32 et l'écran 31 (dans l'exemple de la figure 5, devant la dalle tactile 34). Ce cadre, par exemple en ferrite souple, peut être plan ou, comme cela est représenté, comporter une portion interne 351 dans un plan parallèle au plan de l'écran et une portion externe 352 légèrement inclinée vers le centre de l'écran. En fonction de l'écart e souhaité entre l'antenne et l'écran, un espaceur périphérique 36 en matériau isolant (par exemple plastique) est rapporté sur le cadre de ferrite. Le fil conducteur constitutif de l'antenne 32 est alors porté par le cadre espaceur 36. La périphérie de la zone active de l'écran, donc l'antenne et le cadre 35 sont protégés par un boîtier 37 contenant également les différents circuits électroniques 33 (non représentés en figure 5). Le fait d'écarter l'antenne de l'écran permet d'éviter les trous de portée dans le système qui seraient autrement susceptibles de se produire lorsque le transpondeur est posé sur l'écran. Espacer l'antenne et recourir à un cadre en ferrite pallie les effets négatifs du châssis métallique de l'écran TFT. On aurait pu penser intercaler une plaque transparente épaisse pour écarter la surface de l'écran, donc le blindage, de la distance minimale du transpondeur. Toutefois, cela risquerait de poser des problèmes de parallaxe lors de la visualisation, particulièrement critiques dans le cadre d'un écran tactile ou à dalle tactile. Les dimensions et écarts à prévoir dépendent de l'écran utilisé et de l'application (en particulier de la portée souhaitée). A titre d'exemple particulier de réalisation, une dalle d'écran TFT a une épaisseur de l'ordre de 5 à 10 milli- mètres incluant son blindage arrière. Une dalle tactile 34 a une B9124 - ACS 9 épaisseur de l'ordre du millimètre. Une plaque en ferrite souple a une épaisseur de l'ordre du millimètre. Dans l'exemple de la figure 5, un espaceur de quelques millimètres à quelques centimètres (par exemple de l'ordre de 5 millimètres à 3 centimètres) permet d'écarter suffisamment l'antenne de l'écran pour un écran ayant une diagonale de l'ordre d'une dizaine de centimètres. Les figures 6A et 6B illustrent un exemple de procédé de commande d'un lecteur interactif de cartes sans contact. La figure 6A représente, de façon simplifiée et sous forme de blocs fonctionnels, différentes étapes du processus de transaction. La figure 6B illustre des exemples correspondants d'affichage sur l'écran 31 du système. L'exemple des figures 6A et 6B correspond à une application aux titres de transport. On suppose qu'au repos l'écran 31 affiche (bloc 61, DISP TARGET) le pictogramme d (affichage 71, figure 6B) indiquant à l'utilisateur qui doit présenter sa carte sans contact devant le lecteur. Ce pictogramme peut être agrémenté d'une légende 11. Dans cette configuration, le lecteur est en attente de la détection d'une carte. Le lecteur émet périodiquement des requêtes d'interrogation à destination de transpondeurs. Lorsqu'une carte sans contact constituant un titre de transport se présente dans le champ du lecteur (bloc 62, CARD), cette carte capte cette requête et y répond. Une communication entre le transpondeur et la carte est alors déclenchée pour vérifier les droits du titre de transport. Dans un premier exemple simplifié (ne tenant pas compte des étapes en pointillés de la figure 6A), le terminal répond (bloc 63, RESPONSE) en validant (affichage 72) ou invalidant (affichage 73) le titre de transport. Dans une réalisation plus évoluée (en pointillés en figure 6A) où l'utilisateur doit choisir un trajet particulier ou une zone de destination, l'affichage de l'écran est modifié pour faire apparaître un choix, par exemple sous la forme d'une cartographie (affichage 74) ou d'un choix par numéro de zone (affichage 75), par exemple pour les malvoyants. L'utilisateur, B9124 - ACS 10 invité à sélectionner une zone de destination (bloc 64, AREA SELECT), choisit cette zone grâce à l'écran tactile. En variante, le lecteur est équipé d'un clavier (non représenté) de saisie d'informations requises de l'utilisateur pendant la transaction. En cas de sélection de zone, il peut être nécessaire de vérifier que le titre de transport correspondant contient bien les droits pour cette zone ou de débiter ce titre d'une valeur correspondant au prix du trajet. Pour cela, l'affichage de l'écran est de nouveau modifié pour réafficher le pictogramme d (affichage 76) et demander la présentation du titre de transport (bloc 61'). Le lecteur attend la présentation de la carte (bloc 62') pour valider ou invalider la transaction. Les communications entre le transpondeur et le lecteur ne sont en elles-mêmes pas modifiées. D'autres applications que l'exemple donné ci-dessus au domaine des transports peuvent être envisagées. Par exemple, un lecteur interactif tel que décrit ci-dessus peut être utilisé pour des terminaux bancaires ou autres terminaux de paiement, dans des applications de contrôle d'accès, etc. Plus généralement, la présente invention s'applique à tout système de communication sans contact dans lequel un transpondeur est susceptible de coopérer avec un terminal et où des informations doivent être rendues accessibles à l'utilisateur pour affichage. Dans toutes ces applications, on peut tirer profit de la présence de l'écran pour rendre plus interactif le lecteur en affichant la cible de présentation du transpondeur sous forme de pictogramme. Selon une variante, le terminal est dans un mode veille tant qu'un transpondeur n'a pas été détecté à portée. Dès que le terminal détecte un transpondeur dans son champ, il active son écran et provoque l'affichage du pictogramme cible sur celui-ci. Selon une autre variante, plus particulièrement 35 adaptée à des écrans de taille importante par rapport à la B9124 - ACS 11 taille du transpondeur, la localisation du pictogramme cible dans l'écran dépend d'une analyse en temps réel de la qualité de la communication avec le transpondeur pour permettre à l'utilisateur de déplacer celui-ci vers une zone où la portée est optimisée. Cette variante de réalisation est plus particulièrement adaptée aux applications dans lesquelles le transpondeur doit rester relativement longtemps dans le champ du terminal. Les figures 7A et 7B sont des vues, partielles et simplifiées, de face et en coupe transversale, d'un écran selon un autre mode de réalisation. Dans cet exemple, seule une zone 315 de l'écran 31a est cernée, dans un plan frontal avant, par l'antenne 32a. Une zone supérieure 316 de l'écran n'est pas recouverte par la surface définie par l'antenne. Un tel mode de réalisation réduit la zone possible d'affichage du pictogramme d cible. Il est plus particulièrement destiné à des antennes constituées de fils suffisamment fins pour ne pas représenter une gêne à l'affichage d'autres informations dans l'écran. En variante, le tronçon 321a de l'antenne qui coupe l'écran est placé à un endroit où, par programmation, l'affichage correspondra majoritairement à une zone sombre ou noire (par exemple, une ligne de séparation). En variante, l'antenne est placée à l'aplomb d'une zone centrale de l'écran et ne déborde pas dans le plan. Comme l'illustre la figure 7B, une dalle tactile 34 est dans cet exemple devant l'antenne 32a par rapport à l'écran. En variante et notamment pour des écrans dépourvus de dalle tactile, la plaque 34 de la figure 7B correspond à une plaque de protection. Les figures 8A et 8B sont des vues, partielles et simplifiées, de face et en coupe transversale, d'une variante de réalisation des figures 7A et 7B. Selon cette variante, le tronçon haut 321 de l'antenne 32b passe derrière l'écran 31b. Une telle réalisation offrira de moins bons résultats en terme de portée mais peut s'avérer suffisante dans certaines applica- B9124 - ACS 12 tions et présente l'avantage de ne pas risquer de masquer l'écran par un tronçon de l'antenne. Les figures 9A, 9B et 9C sont des vues, partielles et simplifiées, respectivement de face, en coupe et arrière, d'un autre mode de réalisation d'un écran 31c associé à une antenne 32c. Dans cet exemple, le châssis de l'écran est modifié pour que son blindage arrière 312c comporte des fentes 315 ayant pour objet de limiter les courants induits dans ce châssis métallique, ce qui limite la dégradation des lignes de champ en face avant de l'écran. Différents modes de réalisation et variantes ont été décrits et sont bien entendu combinables. D'autres variantes et modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, le choix des dimensions et de l'espacement en fonction de l'écran utilisé et de l'application est à la portée de l'homme du métier. De plus, bien que l'invention ait été plus particulièrement décrite en relation avec une application aux titres de transport, elle s'applique quel que soit le type d'écran utilisé dans un lecteur sans contact, pourvu que la surface décrite par l'antenne sur l'écran soit supérieure à la surface de l'antenne du transpondeur susceptible de coopérer avec l'écran. Par ailleurs, bien que l'invention ait été décrite en relation avec un exemple d'antenne plane rectangulaire, tout autre forme (ovale, polygonale, etc.) est envisageable. Il en est de même pour l'écran. Par ailleurs, bien que les écrans TFT constituent les écrans les plus courants dans l'application visée, l'invention s'applique à tout écran pourvu d'un blindage. En outre, la mise en oeuvre pratique de l'invention est à la portée de l'homme du métier à partir des indications fonctionnelles données ci-dessus. En particulier, la programmation et la configuration des dispositifs de commande du lecteur sont à sa portée. REVENDICATIONS1. Terminal (3) de communication sans contact avec un transpondeur électromagnétique (1), comportant un écran d'affichage (31, 31a, 31b, 31c) et une antenne (32, 32a, 32b, 32c) approximativement plane de génération d'un champ électromagné- tique à destination du transpondeur, caractérisé en ce que l'antenne est disposée dans un plan approximativement parallèle au plan de l'écran, la surface délimitée par l'antenne recouvrant au moins partiellement l'écran. 2. Terminal selon la revendication 1, dans lequel la surface délimitée par l'antenne recouvre une zone (314, 315) de l'écran ayant une taille supérieure à la surface définie par une antenne du transpondeur (1). 3. Terminal selon la revendication 1, dans lequel un cadre (35) en ferrite est intercalé entre l'antenne et l'écran. 4. Terminal selon la revendication 1 ou 2, dans lequel un espaceur isolant (36) est intercalé entre l'antenne et l'écran. 5. Terminal selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel l'écran est un écran plat de type TFT. 6. Terminal selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel une dalle tactile (34) est rapportée sur l'écran, ou dans lequel l'écran est tactile. 7. Terminal selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel l'antenne (32) entoure toute la zone active 25 (314) de l'écran. 8. Terminal selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, adapté à afficher dans ladite zone de l'écran un pictogramme (d) dans la position souhaitée pour le transpondeur. 9. Procédé de commande d'un terminal selon l'une 30 quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel un pictogramme représentatif d'une cible (d) pour le transpondeur (1) est affiché sur l'écran lorsque la présentation du transpondeur pour l'établissement d'une communication avec le lecteur est requise.B9124 - ACS 14 10. Procédé selon la revendication 9, dans lequel l'affichage de ladite cible (d) est déclenché lorsque le terminal détecte la présence d'un transpondeur dans son champ. 11. Terminal de lecture de titres de transport sans contact conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 8.