Brevet FR3095958A1 — publié le 20201120

Description Titre de l'invention : Dispositif, par exemple dispositif de jeu vidéo, équipé d'un transpondeur sans contact [0001] Des modes de mise en oeuvre et de réalisation de l'invention concernent les dis- positifs, tels que des dispositifs de jeux vidéo, consoles de jeu ou autres, équipés de manette(s) de commande munie(s) d'un ou de plusieurs éléments de commande, par exemple du type levier de commande (« joystick »), et comportant en outre des transpondeurs sans contact, notamment des transpondeurs NFC (« Near Field Communication »), par exemple des étiquettes (tags). [0002] De tels transpondcurs peuvent fonctionner en mode lecteur pour, dans le cas de dis- positifs de jeux vidéo, par exemple lire des informations sur des figurines elles-mêmes équipées de transpondeurs (étiquettes), de façon à sélectionner dans le jeu vidéo un personnage correspondant à ladite figurine. [0003] Les transpondeurs équipant ces dispositifs peuvent aussi fonctionner en mode carte de façon à par exemple permettre à un lecteur externe de communiquer des informations au dispositif [0004] Lorsque le dispositif, par exemple un dispositif de jeu vidéo, est équipé d'un micro- contrôleur, ces transpondcurs peuvent servir de passerelle entre par exemple l'étiquette équipant une figurine et le microcontrôleur de façon à communiquer les caractéristiques de la figurine au microcontrôleur afin que celui-ci puisse activer le personnage correspondant dans le jeu. [0005] De tels transpondcurs servant de passerelle peuvent être également appelés « transpondcurs dynamiques ». [0006] La communication champ proche, plus connue par l'homme du métier sous la déno- mination anglosaxonne NFC (« Near Field Communication ») est une technologie de connectivité sans fil qui permet une communication sur une courte distance, par exemple 10 cm, entre des dispositifs électroniques, comme par exemple des cartes à puce sans contact ou des étiquettes, et des lecteurs. [0007] La technologie NFC est particulièrement adaptée pour connecter tout type de dispositif utilisateur et permet des communications rapides et faciles. [0008] Un transpondeur sans contact est un transpondeur capable d'échanger des in- formations via une antenne avec un autre dispositif sans contact, selon un protocole de communication sans contact. [0009] Un transpondeur NFC, qui est un transpondeur sans contact, est un transpondeur compatible avec la technologie NFC. 2 [0010] La technologie NFC est une plate-forme technologique ouverte normalisée dans la norme ISO/IEC 18092 et ISO/IEC 21481 mais incorpore de nombreuses normes déjà existantes comme par exemple les protocoles type A et type B définis dans la norme ISO-14443 qui peuvent être des protocoles de communication utilisables dans la technologie NFC. [0011] La technologie sans contact peut aussi être utilisée dans les transpondeurs RFID (Radio Frequency IDentification) compatibles avec les normes ISO 15693 et ISO 18000-3. [0012] Actuellement, le placement d'un transpondeur dans un dispositif de jeu conduit à des pertes de performances radiofréquences, voire à des interruptions de communication radiofréquence avec le transpondeur. En effet, l'antenne du transpondcur se situe dans un environnement métallique et la distance entre l'antenne et les autres parties du dispositif peut varier d'un dispositif à un autre en raison de la dispersion durant la production de masse des dispositifs. [0013] Il a été proposé d'utiliser des feuilles de ferrite pour remédier à ces problèmes mais ceci ne s'avère pas suffisant. [0014] Il existe par conséquent un besoin de pouvoir intégrer efficacement un transpondeur sans contact au sein d'un dispositif muni d'une manette de commande, par exemple un dispositif de jeu, de façon à améliorer voire à garantir une bonne communication sans contact entre le transpondeur et un autre dispositif sans contact externe, par exemple un étiquette (« tag ») équipant une figurine. [0015] Les inventeurs ont observé qu'une solution efficace consistait à agir sur le placement de l'antenne du transpondeur. [0016] Ainsi, selon un aspect, il est proposé un dispositif, par exemple mais non limita- tivement un dispositif de jeu vidéo, comprenant -au moins une manette de commande possédant un logement et au moins un élément de commande, par exemple du type levier (« joystick ») ou bouton de commande, agencé de façon à être en saillie par- rapport au logement et mobile par rapport au logement de façon à permettre à un utilisateur, par exemple le joueur, de commander au moins un mouvement d'au moins un objet externe au dispositif, et -un transpondeur sans contact ayant au moins une antenne logée dans ledit au moins un élément de commande. [0017] Placer l'antenne dans l'élément de commande permet d'éloigner l'antenne de l'environnement métallique du dispositif de jeu assurant ainsi une meilleure commu- nication sans contact avec un autre dispositif sans contact externe au dispositif. [0018] Par ailleurs, d'un dispositif à un autre, le placement de l'antenne dans l'élément de commande reste sensiblement identique car la dispersion observée lors d'une production de masse touche très peu voire pas du tout, la production de l'élément de 3 commande. [0019] En outre, le fait d'utiliser un élément de commande déjà existant au sein du dispositif de jeu pour placer l'antenne, est très avantageux économiquement car on utilise une place disponible d'un élément existant sans devoir créer un élément saillant supplémentaire pour placer l'antenne. [0020] La commande d'au moins un mouvement d'au moins un objet externe au dispositif s'entend d'une façon très large. [0021] En effet, dans le cas d'un dispositif de jeu vidéo, il peut s'agir ici de commander le mouvement d'un personnage du jeu vidéo visible sur un écran ou bien de déplacer sur ledit écran un curseur permettant de sélectionner un jeu particulier et/ou un personnage particulier et/ou une action particulière. [0022] Lorsque le dispositif n'est pas un dispositif de jeu, l'objet externe au dispositif peut être par exemple un bras articulé commandé par l'élément de commande. [0023] Selon un mode de réalisation, ledit au moins un élément de commande possède une extrémité libre et ladite au moins une antenne est alors avantageusement logée au niveau de cette extrémité libre. [0024] Comme indiqué ci-avant, ledit au moins un élément de commande peut comprendre un levier ou un bouton de commande articulé sur une base disposée dans le logement. [0025] Ladite au moins une antenne peut comporter plusieurs spires, de forme quelconque, par exemple circulaire, de façon à s'adapter préférentiellement à la forme de l'extrémité libre de l'élément de commande. [0026] Selon un mode de réalisation, le transpondeur comprend en outre une première interface couplée à ladite au moins une antenne et un composant sans contact, par exemple un contrôleur NFC, couplé à la première interface par l'intermédiaire d'un circuit d'adaptation d'impédance. [0027] L'élément de commande comporte avantageusement deux premiers moyens de liaison électriquement conducteurs, par exemple deux pistes métalliques, possédant deux premières extrémités connectées respectivement aux bornes de l'antenne et deux deuxièmes extrémités. [0028] Le dispositif comprend alors en outre deux deuxièmes moyens de liaison élec- triquement conducteurs couplant les deux deuxièmes extrémités des premiers moyens de liaison au circuit d'adaptation d'impédance. [0029] Selon un mode de réalisation, la base de l'élément de commande peut contenir une première carte imprimée tandis que le logement contient une deuxième carte imprimée supportant le circuit d'adaptation d'impédance et le composant sans contact du transpondeur. [0030] Les deuxièmes moyens de liaison peuvent comporter alors des moyens de connexion souples connectés entre les deux deuxièmes extrémités des premiers moyens de liaison et des pistes métalliques de la première carte imprimée, électriquement couplées au circuit d'adaptation d'impédance. [0031] En variante, les deuxièmes moyens de liaison peuvent comprendre -des moyens de connexion souples connectés entre les deux deuxièmes extrémités des premiers moyens de liaison et des vis métalliques fixant la base de l'élément de commande sur la carte imprimée, et -des pistes métalliques connectées auxdites vis et au circuit d'adaptation d'impédance. [0032] Selon un mode de réalisation, le dispositif peut comporter en outre une unité de traitement, par exemple un microcontrôleur, et le transpondeur peut comprendre une interface de communication, par exemple une interface du type PC (Inter Integrated Circuit), connectée à l'unité de traitement. [0033] D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée de modes de réalisation, nullement limitatifs, et des dessins annexés sur lesquels : [0034] [fig.1], [0035] [fig.2], [0036] [fig.3], [0037] [fig.4], [0038] [fig.5], [0039] [fig.6], [0040] [fig.7], [0041] [fig.8], [0042] [fig.9], [0043] [fig.10], et [0044] [fig.11] illustrent schématiquement des modes de réalisation de l'invention. [0045] Sur la figure 1, la référence TG désigne un transpondeur sans contact. Dans cet exemple, le transpondeur, utilisé en mode lecteur, est configuré pour communiquer avec une figurine FG équipée d'un autre transpondeur sans contact TGF, par exemple une étiquette, via son antenne ANT en utilisant un signal de porteuse ayant une fréquence par exemple de 13,56MHz. [0046] Le transpondeur TG est ici un transpondeur capable de communiquer selon un protocole de communication sans contact utilisant par exemple la technologie de communication sans proche (NFC). [0047] Ce transpondeur TG, incorporé ici dans un dispositif de jeu vidéo, est par exemple destiné à lire des caractéristiques de la figurine stockées dans une mémoire du transpondeur TGF, de façon à permettre au joueur de jouer avec un personnage correspondant à ladite figurine FG. [0048] Cc transpondeur TG comprend un circuit intégré IC, par exemple un circuit intégré de la famille ST25 commercialisé par la société STMicroclectronics. [0049] Le transpondeur TG comporte deux bornes ACO et AC1 respectivement connectées aux deux bornes de l'antenne ANT. [0050] Les deux bornes ACO et AC1 forment ici une première interface de communication sans contact IF1 du transpondeur. [0051] Le circuit intégré TC forme un composant sans contact CMP et comporte également des moyens de traitement MT, comportant par exemple, un circuit de récupération d'énergie, un microprocesseur et/ou une logique câblée. [0052] Les moyens de traitement MT sont notamment configurés pour traiter les in- formations reçues du transpondeur TFG de la figurine. [0053] Le transpondeur TG comporte également de façon classique un réseau d'adaptation d'impédance ADI formant avec l'antenne ANTI un circuit résonant à la fréquence porteuse, ici 13,56 MHz. [0054] Le circuit intégré TC comporte également une deuxième interface de communication IF2, ici une interface du type PC reliée par un bus FC, référencé BS, à une unité de traitement externe au circuit intégré, référencée MCU, par exemple un micro-contrôleur. De façon classique, le microcontrôleur MCU est l'équipement maître sur le bus BS et l'interface de communication W2 est un équipement esclave. [0055] Le microcontrôlcur MCU est utilisé notamment pour gérer et piloter le jeu vidéo. [0056] Entre les moyens de traitement MT et la deuxième interface de communication IF2 est couplé un moyen de mémoire MM. [0057] Le transpondeur TG est ici un transpondeur dynamique agissant comme une passerelle pour la transmission d'informations en provenance de la figurine à destination du microcontrôleur MCU. [0058] Dans d'autres applications le transpondeur TG peut également agir comme une passerelle pour la transmission d'informations provenant du microcontrôleur MCU à destination d'un autre dispositif sans contact. [0059] Dans la technologie NFC la transmission des informations ou de données fait géné- ralement sous forme de trames, comme c'est le cas par exemple pour le protocole type A de la nonne IS0-14443. [0060] Les trames échangées comportent des en-têtes, des bits de données, des bits de parité. [0061] Les moyens de traitement MT sont par conséquent configurés pour, en réception, extraire les données des trames reçues de la figurine FG pour les écrire dans le moyen de mémoire MM. [0062] Le microcontrôleur MCU est alors configuré pour lire ces données dans le moyen de mémoire MM via la deuxième interface de communication IF2. [0063] Le transpondeur TG ainsi que le microcontrôleur MCU sont supportés par une carte 6 imprimée (« Printed circuit board »), référencée PCB2. [0064] La carte imprimée PCB2 est logée dans un dispositif DIS (figure 2) qui est ici un dispositif de jeu vidéo. [0065] Ce dispositif DIS se présente ici sous la forme d'une manette de commande possédant un logement 1 ayant une face supérieure 10 d'où un élément de commande, ici un « joystick », 2, fait saillie. [0066] La figure 3 illustre une vue globale de l'élément de commande 2. [0067] Celui-ci comporte une base 20 ainsi qu'un levier de commande (« joystick ») 21 articulé sur la base 20 de façon à permettre de commander le déplacement d'un personnage par exemple ou le déplacement d'un curseur, sur un écran, par exemple un écran du jeu vidéo lui-même, ou bien un écran d'un téléviseur par exemple. [0068] Comme on le verra plus en détail ci-après, l'élément de commande 2 comporte également une carte imprimée reliée par un connecteur 23 à la carte imprimée PCB2. [0069] Comme illustré plus en détail sur la figure 4, la hase 20 de l'élément de commande comporte ici deux ergots 201 et 202 permettant la fixation de la hase sur la carte imprimée PCB2. [0070] La hase comporte également une cavité 200 dans laquelle est articulé le levier de commande 21. [0071] Comme illustré plus précisément sur la figure 5, le levier de commande 21 comporte un manche 210 ayant une extrémité inférieure 211 coopérant avec la cavité 200 de la base en vue de l'articulation du levier de commande dans les trois dimensions. [0072] Le levier de commande comporte également à l'opposé de l'extrémité inférieure 211, une extrémité libre, de forme circulaire, possédant ici une gorge 2120 recouverte d'un capuchon 2130. [0073] Et, comme on le venu plus en détail ci-après, c'est par exemple dans cette gorge 2120 que va être logée l'antenne ANT du transpondeur TG. [0074] Enfin, comme illustré plus en détail sur la figure 6 et comme indiqué ci-avant, l'élément de commande 2 comporte une carte imprimée PCB1 reliée à la carte imprimée PCB2 par le connecteur 23. [0075] On se réfère maintenant plus particulièrement à la figure 7 qui illustre schéma- tiquement un exemple de configuration de l'antenne ANT. [0076] Comme indiqué ci-avant, l'antenne ANT est logée dans la gorge 2120 située au niveau de l'extrémité libre du levier de commande (« joystick ») 21. [0077] Cette extrémité libre saille au-dessus du logement 1 de la manette. [0078] Dans l'exemple illustré ici, l'antenne ANT est circulaire et comprend plusieurs spires. [0079] A titre indicatif mais non limitatif, le diamètre de l'antenne est par exemple de 1,6 cm. Elle présente une résistance de 1 ohm à 13,56 MHz et a une valeur inductive de 7 l'ordre de 500 nH. [0080] Comme l'antenne ANT se situe dans l'élément de commande, elle est donc à distance des éléments métalliques du dispositif de jeu, cc qui améliore la communication sans contact en évitant l'utilisation de feuilles de ferrite. Par ailleurs, le fait d'utiliser un élément déjà existant (le joystick) du dispositif de jcu pour loger l'antenne, offre une économie de coût. [0081] L'élément de commande (ici le levier de commande) 21 comporte ici deux premiers moyens de liaison électriquement conducteurs 212 et 213. Ces deux moyens sont par exemple des pistes métalliques cheminant à l'intérieur du manche 210 de l'élément de commande. [0082] Ces deux pistes métalliques possèdent respectivement deux premières extrémités 214 et 215. [0083] Ces deux premières extrémités 214 et 215 sont respectivement connectées aux deux bornes BA1 et BA2 de l'antenne ANT. [0084] Les deux pistes 212 et 213 possèdent par ailleurs deux deuxièmes extrémités 216 et 217 situées à l'opposé des deux premières extrémités 214 et 215. [0085] Le dispositif comporte par ailleurs deux deuxièmes moyens de liaison électriquement conducteurs 24 couplant les deux deuxièmes extrémités 216 et 217 au circuit d'adaptation d'impédance ADI. [0086] Dans l'exemple décrit ici, les deuxièmes moyens de liaison 24 comporte des moyens de connexion souple 240, possédant ici deux câbles souples 2400, 2401, connectés entre les deux deuxièmes extrémités 216 et 217 et des pistes métalliques 242 et 243 de la carte imprimée PCB1, ces pistes métalliques 242 et 243 étant connectées à l'interface IF1 de la carte PCB2, et par conséquent au circuit d'adaptation d'impédance ADI du transpondeur TG. [0087] Comme on le voit plus précisément sur la figure 8, les deux deuxièmes extrémités 216 et 217 peuvent être pourvues de connecteurs 216C et 217C femelle et mâle. [0088] Comme illustré sur la figure 9, les moyens de connexion souple 240 peuvent être quant à eux équipés d'un connecteur 2430 mâle et femelle destiné à coopérer avec les connecteurs 216C et 217C. Les moyens de connexion souple 240 comportent par ailleurs à l'autre extrémité un autre connecteur 2420 destiné à être connecté sur la carte imprimée PCB1 de façon à venir coopérer avec les pistes métalliques 242 et 243. [0089] Bien entendu, la longueur du moyen de connexion souple 240 est choisie de façon à maintenir une connexion électrique tout en n'entravant pas le mouvement d'articulation du levier de commande sur sa base. [0090] La figure 10 est une autre vue schématique montrant la connexion du moyen de connexion souple 240 sur la carte imprimé PCB1 ainsi que les pistes métalliques 242 et 243 qui vont cheminer vers la carte imprimée PCB1. 8 [0091] L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits niais en embrasse toutes les variantes. [0092] Ainsi, comme illustré sur la figure 11, il serait possible que les moyens de connexion souple 2400 et 2401, qui sont d'une part reliés aux deux deuxièmes extrémités 216 et 217 des premiers moyens de liaison, soient reliés à des vis de fixation 250 et 251, électriquement conductrices. Ces vis de fixation permettent de fixer la base 20 de l'élément de commande au niveau des ergots 201 et 202 (figure 4) et viennent en contact avec les pistes métalliques 242 et 243 de façon à assurer une liaison électrique de l'antenne avec le circuit d'adaptation d'impédance. [0093] Par ailleurs, alors qu'une seule antenne a été représentée, il serait possible que la manette 1 comporte plusieurs antennes respectivement situées au sein de plusieurs éléments saillants. Ces antennes seraient alors connectées en parallèle et toutes reliées au circuit d'adaptation d'impédance. [0094] En outre, alors que le dispositif de jeu a été représenté dans cet exemple de réa- lisation sous la forme d'une manette, il serait bien entendu possible que le dispositif comporte une console distincte de la manette comportant l'élément de commande. [0095] Le dispositif de jeu pourrait également avoir plusieurs manettes de commande. [0096] L'élément de commande pourrait également être un bouton de commande saillant du logement de la manette de commande. 9 REVENDICATIONS[Revendication 1] Dispositif, comprenant au moins unc manette de commande (DIS) possédant un logement (1) et au moins un élément de commande (2) agencé de façon à être en saillie par rapport au logement (1) et mobile par rapport au logement de façon à permettre à un utilisateur de commander au moins un mouvement d'au moins un objet externe au dispositif, et un transpondeur sans contact (TG) ayant au moins unc antenne (ANT) logée dans ledit au moins un élément de commande (2). [Revendication 2] Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un élément de commande (2) possède une extrémité libre (2120), et ladite au moins une antenne (ANT) est logée au niveau de ladite extrémité libre (2120). [Revendication 3] Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ledit au moins un élément de commande (2) comprend un levier (21) ou un bouton de commande articulé sur une base (20) disposée dans le logement. [Revendication 4] Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel ladite au moins une antenne (ANT) comprend plusieurs spires, par exemple circulaires. [Revendication 5] Dispositif selon l'une des revendications précédentes, dans lequel le transpondeur (TG) comprend en outre une première interface (IF1) couplée à ladite au moins une antenne et un composant sans contact (CMP) couplé à la première interface par l'intermédiaire d'un circuit d'adaptation d'impédance (ADI). [Revendication 6] Dispositif selon les revendications 3 et 5, dans lequel l'élément de commande (21) comporte deux premiers moyens de liaison électriquement conducteurs (212, 213) possédant deux premières extrémités (214, 215) connectées respectivement aux bornes (BA1, BA2) de l'antenne (ANT) et deux deuxièmes extrémités (216, 217), et le dispositif comprend en outre deux deuxièmes moyens de liaison électriquement conducteurs (24) couplant les deux deuxièmes extrémités (216, 217) des deux premiers moyens de liaison (212, 213) au circuit d'adaptation (l'impédance (ADI). [Revendication 7] Dispositif selon la revendication 6, dans lequel la base de l'élément de commande (21) contient une première carte imprimée (PCBI) et le logement (1) contient une deuxième carte imprimée (PCB2) supportant le circuit (l'adaptation d'impédance (ADI) et le composant sans contact 10 [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] (CMP) du transpondcur, et les deuxièmes moyens de liaison (24) comportent -des moyens de connexions souples (240) connectés entre les deux deuxièmes extrémités (216, 217) des premiers moyens de liaison (212, 213) et -des pistes métalliques (242, 243) de la première carte imprimée (PCB1), électriquement couplées au circuit d'adaptation d'impédance (ADI). Dispositif selon la revendication 6, dans lequel le logement contient une carte imprimée (PCB2) supportant le circuit d'adaptation d'impédance (ADI) et le composant sans contact (CMP) du transpondcur (TG) et les deuxièmes moyens de liaison (24) comprennent -des moyens de connexion souples (240) connectés entre les deux deuxièmes extrémités (216, 217) des premiers moyens de liaison (212, 213) et des vis métalliques (250, 251) fixant la hase (20) sur la carte imprimée (PCB2), et -des pistes métalliques (242, 243) connectées auxdites vis et au circuit d'adaptation d'impédance. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, comprenant en outre une unité de traitement (MCU) et le transpondcur (TG) comprend en outre une interface de communication (IF2) connectée à l'unité de traitement. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, formant un dispositif de jeu vidéo (DIS).