Brevet FR3035238A1 — publié le 20161021

La présente invention concerne un dispositif tactile portable, utilisable sans être regardé et adaptable à de nombreuses problématiques d'ergonomie. Les périphériques d'entrée tactiles (écran, pavé tactile) ou non (clavier, souris, manette de jeu) nécessitent d'être regardés pour être utilisés, au moins pour la prise en main préliminaire, ce qui entraîne une perte du champ visuel utile ou un apprentissage. Ils sont de plus rarement d'une taille suffisamment faible pour accompagner facilement leurs utilisateurs au quotidien. Les périphériques d'entrée sont généralement dédiés à un usage ou un type de saisie spécifique avec une ergonomie adaptée en conséquence, cela oblige souvent à acquérir plusieurs dispositifs afin de répondre au mieux aux différentes situations rencontrées (jeux, bureautique, présentation etc.), ce qui est coûteux et volumineux, et ces derniers ne s'adaptent que rarement à des problématiques ergonomiques spécifiques, engendrées par exemple par un handicap. Le dispositif selon l'invention permet de remédier à ces limites. Il comporte en effet selon une première caractéristique un module central de faible encombrement récupérant les informations de contact d'un pointeur dit fin avec des zones de contact, organisés autour d'un support à l'ergonomie étudiée. Une boussole peut être ajoutée au module pour ajouter l'orientation du module aux informations utilisées. Le module peut être utilisé sur différents supports, ces derniers s'appuyant essentiellement sur l'anatomie humaine. Ainsi, la forme classique du support est la mitaine, le pouce étant le pointeur et les autres doigts les zones de contact, ce qui permet à n'importe quel utilisateur une prise en main immédiate et sans nécessité d'observer sa main pour utiliser le périphérique. Le module étant amovible, il peut, selon une deuxième caractéristique, être indifféremment utilisé sur un support droitier ou gaucher, partiel pour gérer un handicap, ciblant une autre partie anatomique ou un accessoire : le support remonte alors, selon une troisième caractéristique, au module central d'éventuelles informations de corrections constantes d'orientation pour s'adapter aux différentes ergonomies. De plus le module est capable de détecter un changement général d'orientation d'utilisation, selon une quatrième caractéristique, si le support propose plusieurs axes différents d'utilisation. Le module central dispose en outre d'une connexion supplémentaire pour profiter de spécificités du support (son, lumières, vibreur...). Selon une cinquième caractéristique, plusieurs dispositifs sont utilisables simultanément pour maximiser et enrichir les interactions applicatives, étoffant les gestuelles basiques de gestuelles combinées, voire de procédé spécifique de saisie tel celui défini selon une sixième caractéristique. Les dessins annexés illustrent l'invention : La figure 1 représente le dispositif de l'invention portée sur une main gauche de face et de côté. La figure 2 représente deux dispositifs de l'invention, portés sur une main gauche et une main droite amputée de 2 doigts, et leurs connexions zones de contact / module / extérieur. 3035238 2 La figure 3 représente les liaisons mises en jeu lors d'un contact pointeur fin / zone de contact, ici entre le pouce et l'index. La figure 4 représente en coupe les axes de capture le long d'une zone de contact, ici un doigt. La figure 5 représente la problématique de correction d'orientation pour la boussole du 5 dispositif, ici entre une main gauche et une main droite. La figure 6 représente le dispositif intégré à une minerve avec une sortie support sonore ou à une canne blanche munie d'un vibreur. La figure 7 représente deux gestures possibles lors de l'utilisation du dispositif sur un support de type mitaine. 10 La figure 8 représente les deux enchaînements possibles d'écrans lors de la saisie textuelle à deux dispositifs. En référence à ces dessins, la figure 1 présente le dispositif dans la configuration et l'ergonomie par défaut, à savoir la main gauche. Le dispositif se compose d'un module central situé au creux de la main (110), d'un pointeur fin situé sur le pouce (120) et de zones de contact situées sur la moitié des 15 autres doigts orientées vers le pouce (130). Le support (140) est composé de matière isolante afin de ne pas parasiter la détection des gestuelles (aussi appelées gestures) lors des contacts inter-doigts. Afin de réaliser le même dispositif main droite, cf. figure 2, le module est conservé, mais le support, le pointeur fin et les zones de contact sont physiquement inversés. Ainsi le module reste identique quelle que soit la configuration utilisée et est facilement extractible, seules ses connexions 20 (210) avec le support changent. D'ailleurs, certaines connexions peuvent ne pas être utilisées afin de s'adapter à tous types d'ergonomie (220). Le module comprend sur le côté un interrupteur (230) permettant, dans cette configuration, en pliant le pouce d'allumer ou d'éteindre le dispositif. L'interrupteur pourra aussi être court-circuité par une connexion externe (240) afin de s'adapter à d'autres types de supports (pour un interrupteur 25 déporté notamment). Le contact du pointeur fin avec une zone de contact déclenche la capture de la position en cours. Si ce contact perdure à t + x * cycle d'horloge du module central, une nouvelle capture est faite. La position est saisie sur 2 « axes » : celui de l'axe principal de la zone de contact (410) dont la précision est plus importante et celui de la perpendiculaire à l'axe (420), de précision moindre car la zone est 30 réduite et son exploitabilité plus limitée. Afin d'enrichir les informations envoyées par le module, celui-ci peut aussi intégrer une boussole permettant d'ajouter l'orientation du module. Cette boussole peut être désactivée (comportement par défaut) et activée afin d'optimiser la consommation électrique du dispositif. Le support pouvant adopter différentes formes, il est nécessaire d'ajouter une information constante de correction d'orientation boussole par rapport à l'orientation par défaut au creux de la main gauche, la figure 5 illustre cette 3035238 3 problématique pour la main droite par rapport à l'orientation de la main gauche. Si un même support peut être utilisé dans plusieurs sens (forme de bâton par exemple comme une canne blanche d'aveugle), cette information est portée par le correcteur d'orientation, le module est ainsi capable de remonter cette information à l'applicatif et de détecter le sens d'utilisation du support en s'appuyant 5 notamment sur les contraintes anatomiques. L'applicatif peut ainsi gérer des comportements différents suivant le sens d'utilisation du support. Plusieurs dispositifs peuvent être utilisés simultanément pour une utilisation à deux mains par exemple ou la gestion d'un périphérique d'entrée complexe requérant plusieurs utilisateurs. Le module échange par liaison sans fil avec un autre terminal (téléphone portable, tablette, 10 ordinateur, véhicule, centrale domotique, serveur). Toutefois si certaines contraintes de milieux ou ergonomiques l'exigent, une liaison filaire par une connexion externe (240) est possible, permettant potentiellement aussi l'activation du module, son alimentation ou l'envoi de commande à un composant spécifique du support : son (610), affichage lumineux, vibreur (620) etc. Exemple de mise en oeuvre possible : le dispositif utilise un microcontrôleur de la famille 15 ATmega328. Les zones de contact utilisent différents fils conducteurs (320) tandis que le pointeur fin est une bague conductrice. Le module mesure, à travers une entrée analogique et à l'aide d'un diviseur de tension (330) spécifique au support, la résistance (310) entre le contact pointeur fin/zone de contact et la connexion de la zone de contact au module : plus le pointeur fin se rapproche de la connexion, plus cette résistance diminue. Les fils conducteurs des zones de contact (320) permettent aussi d'identifier la 20 position (420) du pointeur fin à la perpendiculaire de l'axe principal (410) de la zone de contact en étant identifiés par une entrée numérique du module à travers des portes logiques, tout comme la zone tactile utilisée par le module grâce à un circuit identifiant constant. La connexion sans fil se fait via du Bluetooth Low Energy, ce qui permet d'optimiser l'autonomie du dispositif. La communication via la connexion externe (240) se fait en I2C. 25 Pour chaque zone de contact, les différentes gestures basiques fournies par le périphérique sont : - Le click et ses variantes : long, court en utilisant le temps entre l'appui et le relâchement, simple, double voire triple en utilisant les répétitions, zonage de l'appui par rapport aux différentes sections de la zone de contact (supérieure, inférieure, centrale), 30 - Le glissé le long de la zone de contact (710) en s'éloignant ou se rapprochant de l'extrémité de la zone de contact, avec plus ou moins de vitesse, - Le glissé bloqué qui reprend la gesture précédente et la répète tant que le pointeur fin, une fois la gesture achevée, ne quitte pas la zone de contact utilisée ; cela permet la répétition de commandes, - Le glissé-retour (720) qui reprend le glissé en cumulant les 2 sens avant relâchement, là encore avec 3 35 variantes de vitesse, 3035238 4 - Le glissé-retour-glissé pour une gesture d'effacement par exemple, - Le pointage fin qui suit la position du pointeur fin sur la zone de contact avant relâchement pour un curseur précis en envoyant la position précise sur la zone de contact ou un offset par rapport à la position précédente à t - delta t. 5 Les versions avec boussole peuvent aussi compléter les gestures précédentes en envoyant les informations d'orientation du module central dans l'espace à savoir l'orientation précise du dispositif ou un offset par rapport à l'orientation précédente à t - delta t. Si plusieurs dispositifs sont utilisés simultanément, les différentes informations sont utilisées parallèlement mais certaines combinaisons de boutons peuvent néanmoins déclencher une action 10 particulière. Par exemple on peut imaginer que l'appui sur les 2 auriculaires simultanément affiche l'aide des gestures par exemple. De plus si deux dispositifs sont utilisés simultanément avec des boussoles, il est alors possible d'interpréter les changements d'orientation des dispositifs l'un par rapport à l'autre comme une gesture combinée, ce qui nous permet par exemple les gestures suivantes : - La translation (écart « constant » entre les deux dispositifs suivant une direction donnée), 15 - La rotation (écart « constant » entre les deux dispositifs suivant un mouvement circulaire), - La rotation fixe (écart « constant » entre les deux dispositifs suivant un mouvement circulaire, un des deux dispositifs ne bougeant pas), - La déformation (écart croissant/décroissant de façon « constante » entre les deux dispositifs suivant une direction linéaire donnée), 20 - L'interprétation libre des deux orientations en envoyant soit l'orientation précise des 2 modules, soit les offsets dx, dy, dz par rapport aux 2 orientations à t - delta t. Pour permettre une saisie rapide des mots, il est possible à l'aide de deux périphériques d'utiliser un clavier double entrée pour saisie textuelle à l'aide des combinaisons suivantes (exemple pris sur une utilisation à deux mains) : 25 - Le curseur pouce/index main gauche sert à choisir des groupes de lettres alphabétiquement découpées, par exemple ABCD-EFGH-IJKL-MNOP-QRST-UVWXYZ (810), puis le curseur pouce/index main droite sert à choisir la lettre attendue en démarrant sur la lettre médiane du groupe sélectionné et en intégrant des lettres des 2 groupes adjacents (820), le curseur pouce/majeur reproduira la même manipulation mais en majuscule, 30 - Le curseur pouce/index main droite utilisé en premier sert quant à lui à choisir des mots proposés par l'application (830), s'appuyant sur les lettres précédemment entrées ou s'enchaînant logiquement avec le mot précédant, puis le curseur pouce/index main gauche sert à filtrer les mots sur leur longueur rafraîchissant dynamiquement les solutions proposées (840). Le dispositif selon l'invention est particulièrement destiné aux réalités augmentée et virtuelle 35 dans lesquelles son utilisation sans nécessité de le regarder est un gros atout, aux situations de handicap 3035238 5 pour son adaptabilité et son coût modeste et aux besoins nomades génériques pour sa petite taille potentielle. De façon plus exhaustive : - Ne nécessitant pas de position particulière pour les bras, le périphérique est facilement utilisable par des gens à mobilité réduite, par des non/malvoyants (cf. réalité virtuelle) ou tout simplement sans sortir 5 les mains des poches, - En adéquation avec une ergonomie adaptée, le périphérique s'adapte à différents handicaps physiques (la figure 6 présente ainsi une adaptation sur une minerve ou sur une canne blanche), aux contraintes d'utilisation environnementales ou applicatives (manche pour la simulation, arme pour les jeux vidéo etc.), 10 - Pendant une activité sportive, ou toute autre activité monopolisant les bras, le périphérique facilite les interactions pour changer de musique au sein d'un album, changer d'album, décrocher son téléphone, commander sa télévision, son système domotique etc. le tout sans autre déplacement requis que celui des doigts, - Pour un conducteur, le périphérique permet d'interagir avec un GPS (saisir une adresse, choisir une 15 route alternative, changer de mode de vue etc.) sans quitter la route des yeux en utilisation conjointe d'un parebrise de type HUD, - Un laborantin utilisant un microscope électronique s'appuie sur le périphérique pour changer le grossissement, le type de de vue, déclencher une photo sans déplacement conséquent risquant de compromettre ses observations, 20 - Lors de présentation ou de démonstration, le narrateur interagit simplement et de façon fluide avec son support ou autres médias sans interrompre son exposé ni nécessiter un intervenant extérieur, - Dans un environnement en réalité augmentée, l'utilisateur exploite les informations fournies par l'affichage sans occulter une partie de ce dernier pour regarder son périphérique d'entrée, - Dans un environnement en réalité virtuelle, l'utilisateur n'est en rien limité par une recherche ou une 25 prise constante d'un périphérique d'entrée puisqu'il a perpétuellement conscience de la position de ses doigts par rapport au pouce et plus globalement du positionnement de son corps suivant l'ergonomie du support. REVENDICATIONS1) Dispositif s'appuyant sur les interactions d'un pointeur dit fin avec d'autres zones de contact pour s'interfacer avec un appareil connecté - sans fil ou non - caractérisé en ce qu'il comporte un module central (110) traitant et interprétant les informations de contacts du pointeur fin, situé par défaut sur le pouce (120), avec 4 zones de contact placées par défaut sur les autres doigts (130) et facultativement d'une boussole ajoutant l'orientation du module central aux informations disponibles ; le fait de s'appuyer sur des zones corporelles permet à l'utilisateur d'utiliser le dispositif sans le regarder. 2) Dispositif selon la revendication 1 caractérisé en ce que le module central peut être utilisé indifféremment par les gauchers ou les droitiers, en utilisant les 5 doigts ou moins ; plus largement l'ergonomie du reste du dispositif (140) s'adapte à l'utilisateur et à d'éventuels besoins applicatifs spécifiques, via si nécessaire des connexions dédiées au sein du module central (240) ; en outre le module est amovible. 3) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce que le module, pouvant être orienté différemment suivant l'ergonomie du reste du dispositif, récupère auprès du reste du dispositif l'information constante de correction d'orientation boussole, voire sa désactivation, par rapport à l'utilisation standard au creux de la main et sa capacité potentielle d'utilisation multi-orientations. 4) Dispositif selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'un module couplé à une ergonomie du reste du dispositif pouvant être utilisé avec plusieurs orientations majeures d'utilisation est capable de détecter ce changement d'orientation d'utilisation du dispositif et de remonter cette information. 5) Dispositif caractérisé en ce que plusieurs dispositifs selon la revendication 1 ou la revendication 2 peuvent s'interfacer afin de proposer de nouvelles interactions et de nouvelles gestures à plusieurs « points de contact », s'appuyant sur les gestures de chaque dispositif et/ou leurs orientations respectives si ces derniers sont équipés de la boussole. 6) Procédé pour la sélection d'un élément caractérisé en ce qu'en utilisant simultanément 2 dispositifs selon la revendication 1 ou la revendication 2, une commande sur un premier dispositif sélectionne un groupe dans lequel l'utilisateur choisit l'élément attendu à l'aide du second dispositif.