FR2953609A1 - Souris comprenant une semelle portant un boitier inclinable - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une souris (1) comportant une semelle et un boîtier (3) reliés l'un à l'autre par un élément de liaison autorisant le boîtier (3) à s'incliner par rapport à la semelle. Le boîtier (3) comprend un corps de boîtier (5) portant un accéléromètre rigidement solidarisé à ce corps de boîtier (5), et la semelle comporte un corps de semelle portant un autre accéléromètre rigidement solidaire de ce corps de semelle, ces accéléromètres étant exploités pour déterminer l'inclinaison du boîtier (3) par rapport à la semelle (2). L'invention s'applique au domaine de l'informatique.

Description

L'invention concerne une souris telle qu'une souris à six axes permettant de piloter une application logicielle tridimensionnelle et d'une façon plus générale un pointeur permettant de piloter une telle application.

ARRIERE PLAN DE L'INVENTION Une telle souris à six axes est décrite dans les documents de brevet FR2858072 et FR2881238. Elle comporte une semelle portant un boîtier pour constituer un ensemble mobile en translation dans un plan selon deux axes horizontaux perpendiculaires, comme les souris standard dites bidimensionnelles. Mais le boîtier d'une telle souris est mobile par rapport à la semelle, de manière à pouvoir s'incliner en tournant autour d'un axe longitudinal horizontal, et en tournant autour d'un axe transversal horizontal, ce qui constitue deux axes supplémentaires. Cette souris est destinée à la manipulation d'objets virtuels numériques tridimensionnels, présentés par une application logicielle, telle qu'une application de conception assistée par ordinateur. Elle peut ainsi piloter l'application de manière à coupler les déplacements d'un objet tridimensionnel présenté par l'application sur l'écran d'ordinateur, aux déplacements effectifs du boîtier de la souris. Les mouvements que l'utilisateur impose au boîtier de la souris ainsi que l'actionnement d'une molette portée par le boîtier, se traduisent alors par des déplacements correspondants de l'objet qu'il manipule. Elle peut aussi être utilisée pour évoluer dans un espace tridimensionnel numérique. Les mouvements effectifs du boîtier se traduisent alors par des déplacements et des modifications de l'orientation du point de vue depuis lequel cet espace tridimensionnel est présenté par l'application.

OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer une solution pour améliorer le pilotage d'une application par inclinaison du boîtier de la souris par rapport à sa semelle.

RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet une souris comportant une semelle et un boîtier reliés l'un à l'autre par un élément de liaison autorisant le boîtier à s'incliner par rapport à la semelle, la semelle comportant des moyens de détermination des déplacements de la semelle par rapport à un support sur lequel la souris est déplacée, caractérisée en ce que le boîtier comprend un corps de boîtier portant un accéléromètre rigidement solidarisé à ce corps de boîtier, pour déterminer l'inclinaison du boîtier par rapport à la semelle par différentiation des déplacements du boîtier et des déplacements de la semelle. Avec cette solution, l'inclinaison du boîtier est déterminée sans devoir recourir à un organe de mesure de type inclinomètre devant être mécaniquement lié à la fois au boîtier et à la semelle. Ainsi, la précision de la détermination de l'inclinaison du boîtier est accrue, et le coût de fabrication de la souris est diminué. L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle la semelle comprend un corps portant un autre accéléromètre rigidement solidaire de ce corps de semelle, pour déterminer l'inclinaison du boîtier à partir de signaux issus de ces deux accéléromètres.

L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, comprenant en outre une unité de calcul pour déterminer l'inclinaison du boîtier par différentiation des déplacements du boîtier et de la semelle.

L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle l'élément de liaison autorise le boîtier à pivoter par rapport à la semelle autour d'un axe longitudinal et autour d'un axe transversal, et dans lequel chaque accéléromètre est du type à trois axes de mesure, pour évaluer d'une part l'inclinaison du boîtier autour de l'axe longitudinal et d'autre part l'inclinaison du boîtier autour de l'axe transversal. L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle les chaque accéléromètre est un composant électronique de type MEMS à trois axes de mesure d'accélération. L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle l'élément de liaison du boîtier à la semelle est un diabolo présentant au moins dans sa région centrale une section délimitée par un contour présentant de plus grandes dimensions selon l'axe longitudinal que selon l'axe transversal. L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle l'élément de liaison du boîtier à la semelle est un diabolo présentant au moins dans sa région centrale une section qui est elliptique dont le grand axe orienté longitudinalement. L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle le boîtier comprend un corps de boîtier portant dans sa partie supérieure avant deux touches pour former un clic gauche et un clic droit, et dans lequel ces deux touches sont espacées de l'extrémité avant du corps de boîtier, pour définir deux zones d'appui situées en avant de ces touches et faisant partie intégrante du corps de boîtier. BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une vue d'ensemble et en perspective de la souris selon l'invention montrant principalement son boîtier supérieur ; La figure 2 est une vue d'ensemble et en perspective de la souris selon montrant principalement la face inférieure de sa semelle La figure 3 est une vue montrant la semelle seule avec la carte électronique qu'elle porte ; La figure 4 est une vue montrant le boîtier seul avec la carte électronique qu'il porte ; La figure 5 est une vue de la souris selon l'invention représentée en perspective et en éclaté selon un axe vertical ; La figure 6 est une vue montrant schématiquement le diabolo selon l'invention représenté en coupe à la moitié de sa hauteur. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Comme visible dans les figures 1 et 2, la souris selon l'invention qui est repérée par 1 comporte une semelle 2 portant un boîtier 3 qui a une forme générale bombée favorisant la prise en main par l'utilisateur. La semelle 2 comporte une face inférieure plane 4 par laquelle elle est en appui sur un plan horizontal tel qu'une table ou un tapis de souris. L'ensemble de la souris 1 est ainsi mobile en translation selon deux axes horizontaux perpendiculaires x et y. L'ensemble de la souris est également mobile en rotation autour d'un axe normal à ce plan, à savoir l'axe de lacet z. Le boîtier peut quant à lui être incliné selon un mouvement de roulis par rapport à la semelle en pivotant autour de l'axe transversal horizontal x, et il peut être incliné selon un mouvement de tangage en pivotant autour de l'axe longitudinal horizontal y. Le boîtier 3 de la souris 1 est lié à la semelle 2 par un élément de liaison 6 visible notamment en figure 5 et 6, et qui est ici une pièce pleine en caoutchouc ou analogue ayant une forme générale extérieure dite en diabolo ou encore biconique.

Cette pièce de liaison 6 ou diabolo s'étend selon la direction verticale z et comprend une extrémité inférieure par laquelle elle est rigidement solidarisée à la semelle 2, et une extrémité supérieure par laquelle elle est rigidement solidarisée au boîtier supérieur 3. Ce diabolo 6 est fabriqué dans un matériau élastique 3 tel que du caoutchouc ou analogue pour permettre au boîtier 3 de pivoter par rapport à la semelle 2 autour des deux axes x et y perpendiculaires l'un à l'autre et parallèles à la face inférieure 4. Dans la représentation donnée sur les figures, les axes x y et z sont les axes d'un repère orthogonal indirect passant chacun par le centre de symétrie C du diabolo 6. Il est à noter que la liaison entre la semelle et le boîtier interdit un déplacement du boîtier verticalement par rapport à la semelle, ainsi qu'un déplacement en rotation autour de l'axe z du boîtier par rapport à la semelle. La rotation du boîtier 3 par rapport à la semelle 2 autour de l'axe z est interdite notamment par le fait que la semelle 2 et le boîtier 3 ont des formes qui s'emboîtent partiellement l'une dans l'autre lorsque l'ensemble est monté, avec un certain jeu selon les axes x et y, ce qui permet au boîtier de s'incliner tout en lui interdisant de pivoter par rapport à la semelle autour de l'axe z. D'une manière générale, le boîtier 3 comprend un corps de boîtier repéré par 5 et portant un ensemble d'actionneurs ainsi qu'une carte électronique dite supérieure, qui est rigidement solidarisée à ce corps de boîtier. Le corps de boîtier 3 comprend un flanc latéral gauche 7, sur lequel vient en appui le pouce d'un utilisateur saisissant la souris, et ce flanc latéral gauche 7 porte une manette 8, située en partie avant et s'étendant selon une direction sensiblement parallèle à l'axe x, de manière à être manipulable par le pouce de l'utilisateur. Ce corps de boîtier 5 comprend également une face supérieure bombée 11, qui délimite conjointement avec le flanc 7 une arête émoussée 12 portant deux boutons poussoirs 13 et 14 situés sensiblement à mi-longueur du flanc gauche 7, et qui sont également actionnables par le pouce de l'utilisateur. La partie supérieure avant du corps de boîtier porte d'une part une molette rotative 16 manipulable par le majeur de l'utilisateur ayant la souris en main, ainsi qu'un bouton poussoir supplémentaire 17 situé au dessus de la molette 16, et que l'utilisateur peut également actionner avec son majeur.

La face supérieure bombée 11 du corps de boîtier 5 est recouverte par une plaque additionnelle 18 bombée et souple, dont la partie avant présente deux branches 19 et 21 situées de part et d'autre de la molette 16 et du bouton poussoir 17. Ces deux branches 19 et 21 constituent respectivement une touche dite de clic gauche et une touche dite de clic droit actionnables respectivement par l'index et par le majeur d'un utilisateur droitier ayant la souris en main. Comme visible dans la figure 1, les deux touches 19 et 21 sont espacées de l'extrémité avant du corps de boîtier 5 qui est ici matérialisée notamment par une arête avant 23 ayant une forme courbe orientée transversalement. L'arête 23 est ainsi séparée longitudinalement de chacune de ces touches 21 et 22 respectivement par deux zones d'appui repérées par 24 et 26 ces zones d'appui faisant partie intégrante de l'avant du corps de boîtier 5. Le fait que les touches des clics gauche et droit soient séparées de l'extrémité avant du boîtier par deux zones d'appui 24 et 26 permet à l'utilisateur de d'incliner le boîtier en roulis en exerçant directement des efforts sur ces zones d'appui 24 et 26, c'est-à-dire sans risque de cliquer de manière inopinée. En ce qui concerne la semelle 2, elle comporte elle aussi un corps de semelle 25 portant une carte de circuit imprimé dit inférieur ainsi que différents composants. Comme visible notamment sur la figure 2, la face inférieure 4 de ce corps de semelle est équipée d'un ensemble de patins 27 facilitant son glissement. Elle est par ailleurs équipée d'un capteur de déplacement de type laser, repéré par 28, et grâce auquel les mouvements de translation le long des axes x et y par rapport au support sont mesurés. Par ailleurs, cette semelle 2 comprend au niveau de sa partie avant un connecteur du type mini-USB, grâce auquel la souris peut être reliée à un ordinateur de manière à transmettre ses informations, et/ou pour recharger une batterie intégrée à cette souris pour lui permettre d'échanger des informations avec l'ordinateur par une liaison sans fil.

Comme visible en figure 3, la semelle 2 porte un circuit imprimé dit inférieur qui est repéré par 29, qui est rigidement solidarisé à cette semelle par des moyens non représentés, et qui porte lui-même différents composants dont un accéléromètre dit inférieur repéré par 31 rigidement solidarisé à ce circuit imprimé. Ce circuit imprimé inférieur porte également des composants propres au connecteur mini-USB, au capteur laser 28, et à d'autre constituants. De manière analogue, et comme représenté en figure 4, le boîtier 3 porte un autre circuit imprimé, dit supérieur et repéré par 32, qui est rigidement solidaire du corps de boîtier 5. Ce circuit imprimé supérieur porte un accéléromètre dit supérieur repéré par 33, lui aussi rigidement solidaire du circuit imprimé qui le porte, ainsi qu'un ensemble de composants tels que la roue 8 cliquante 16, la manette 8 et l'interrupteur du bouton poussoir 17. Ces deux circuits imprimés sont électriquement reliés l'un à l'autre par un connecteur non représenté, de telle manière que les informations issues du circuit imprimé supérieur, tel que l'état enfoncé de l'un ou l'autre des clics gauche et droit, la position de la roue 16 ou encore la position de la manette 8 sont transmises au circuit imprimé inférieur 29.

Les deux accéléromètres 31 et 33 sont exploités conjointement par une unité de calcul non représentée, telle qu'un microcontrôleur, équipant par exemple le circuit imprimé inférieur, pour déterminer l'inclinaison du boîtier 3 par rapport à la semelle 2.

Les deux accéléromètres sont avantageusement des composants électroniques identiques de manière à simplifier le traitement des signaux qu'ils délivrent. Il s'agit avantageusement d'accéléromètres sous forme de composants électroniques MEMS de type LIS331DLH commercialisés sous la marque ST. Chaque accéléromètre fournit des signaux représentatifs des accélérations qu'il subit selon trois axes orthogonaux qui lui sont propres, et ces signaux sont adressés au microcontrôleur équipant le circuit imprimé inférieur 31. Les signaux issus des accéléromètres 31 et 33 sont traités par le microcontrôleur pour déterminer l'inclinaison du boîtier 3 par rapport à la semelle 2, d'une part autour de l'axe x, et d'autre part autour de l'axe y. A cet effet, le microcontrôleur récupère à chaque instant les signaux représentatifs de l'accélération subie par l'accéléromètre supérieur et par l'accéléromètre inférieur selon l'axe x.

Le traitement appliqué à ces signaux consiste à en déterminer la différence et à l'intégrer deux fois, ou inversement, de manière à différentier les déplacements subis par le boîtier et ceux subis par la semelle. La prise en compte de la hauteur du diabolo 6 permet ensuite de déterminer une valeur d'inclinaison du boîtier par rapport à la semelle, autour de l'axe x. De manière analogue, le microcontrôleur détermine une valeur angulaire de tangage du boîtier, c'est-à-dire d'inclinaison du boîtier par rapport à la semelle, autour de l'axe y.

Ainsi, les deux accéléromètres 31 et 33 sont exploités pour constituer, conjointement avec le microcontrôleur, un inclinomètre capable de fournir à tout instant l'angle de tangage et l'angle de roulis du boîtier, ces valeurs étant transmises par la souris à l'ordinateur, de manière à piloter en conséquence une application tridimensionnelle. La mise en oeuvre de deux accéléromètres permet en outre de faciliter les opérations de traitement du fait que les signaux sont de mêmes natures.

Dans l'exemple des figures, les deux accéléromètres sont situés sur une même verticale par rapport à la face inférieure 4 de la souris. Mais ces deux accéléromètres pourraient être décalés le long de l'axe longitudinal. Une telle configuration permet notamment de déterminer le mouvement de lacet de la souris, c'est-à-dire son mouvement de rotation autour de l'axe z. Alternativement, lorsque l'utilisateur souhaite piloter un mouvement de lacet de l'objet ou de la scène qu'il manipule, ceci peut être obtenu en configurant la souris de telle manière qu'un tel mouvement soit provoqué par un déplacement de la manette 8 d'avant en arrière ou inversement. En ce qui concerne un mouvement selon l'axe vertical de la scène ou de l'objet manipulé par l'utilisateur, celui-ci peut être obtenu en déplaçant la molette 16 dans un sens ou dans l'autre.

Par ailleurs, il est également possible de prévoir uniquement un accéléromètre au niveau du boîtier. Dans ce cas, le microcontrôleur combine les signaux issus du capteur laser 28 avec les signaux issus de l'accéléromètre du boîtier pour déterminer l'inclinaison de ce boîtier. Une possibilité consiste alors à intégrer deux fois les signaux issus de l'accéléromètre supérieur et à déterminer la différence entre ces signaux intégrés et les signaux issus du capteur 28 pour différentier les déplacements du boîtier et ceux de la semelle, en vue de déterminer l'inclinaison du boîtier autour des deux axes x et y. Ceci peut par exemple être réalisé en intégrant deux fois les signaux issus de l'accéléromètre en en calculant la différence avec les signaux issus du capteur laser et qui sont représentatifs des déplacements de la souris le long de son support. Comme indiqué plus haut, le boîtier 3 est solidarisé à la semelle 2 par le diabolo 6 qui assure ainsi une liaison élastique tendant continûment à ramener le boîtier vers une position de référence, c'est-à-dire une position dans laquelle son inclinaison par rapport à la semelle est nulle, tant en tangage qu'en roulis. Ce diabolo présente dans sa région centrale, une section qui est plus longue que large, pour que la liaison élastique qu'il forme ait une raideur plus importante autour de l'axe x qu'autour de l'axe y. Autrement dit, cette section est délimitée par un contour présentant de plus grandes dimensions selon l'axe longitudinal y que selon l'axe transversal x. Dans l'exemple des figures, cette section est une section elliptique orientée de manière à avoir son grand axe s'étendant longitudinalement et son petit axe s'étendant transversalement. D'autres formes de section pourraient aussi être envisagées, comme par exemple une section rectangulaire ayant ses longs côté orientés selon l'axe longitudinal et ses petits côtés orientés transversalement. Cette différence entre la raideur autour de l'axe x et autour de l'axe y permet de compenser le fait que le boîtier étant significativement plus long que large, le bras de levier des efforts exercés par les doigts de l'utilisateur par rapport au centre C, est beaucoup plus important lorsque l'utilisateur agit pour incliner le boîtier autour de l'axe x que lorsqu'il agit pour l'incliner autour de l'axe y. Grâce à la section elliptique du diabolo 6, les efforts à exercer pour incliner le boîtier autour de l'axe x sont à peu près identiques aux efforts à appliquer pour l'incliner autour de l'axe y, ce qui accroît significativement l'ergonomie liée à l'inclinaison du boîtier. Autrement dit, avec un diabolo ayant une section circulaire, le boîtier donne la sensation d'être trop souple en ce qui concerne son inclinaison autour de l'axe x, et trop rigide pour ce qui est de son inclinaison autour de l'axe y. Grâce au diabolo à section elliptique, le boîtier donne la sensation d'avoir la même souplesse en ce qui concerne son inclinaison en tangage qu'en ce qui concerne son inclinaison en roulis.

En pratique, et comme illustré schématiquement aux figures 5 et 6, le diabolo 6 présente à chacune de ses extrémités des moyens pour le solidariser rigidement au boîtier et à la semelle. Dans l'exemple des figures, ces moyens se présentent sous forme d'une plaque métallique circulaire rigidement solidarisée à l'extrémité supérieure du corps de diabolo en caoutchouc. Cette plaque métallique qui est repérée par 34 pour l'extrémité supérieure comprend d'une part un taraudage central pour recevoir une vis traversant le corps 5 du boîtier 3, ainsi que deux trous radiaux qui s'engagent dans des ergots correspondants de la face interne du corps 5 pour immobiliser le diabolo en rotation par rapport au boîtier. La fixation du diabolo à la semelle est assurée de manière analogue. En ce qui concerne la forme du corps du diabolo 6, c'est sa section transversalement à l'axe z qui a une forme généralement elliptique, dont le grand axe coïncide avec l'axe y, et dont le petit axe coïncide avec l'axe x.10

Claims (8)

1. REVENDICATIONS1. Souris (1) comportant une semelle (2) et un boîtier (3) reliés l'un à l'autre par un élément de liaison (6) autorisant le boîtier (3) à s'incliner par rapport à la semelle, ainsi que des moyens (28) de détermination des déplacements de la semelle (2) par rapport à un support sur lequel la souris est déplacée, caractérisé en ce que le boîtier (3) comprend un corps de boîtier (5) portant un accéléromètre (33) rigidement solidarisé à ce corps de boîtier (5), pour déterminer l'inclinaison du boîtier (3) par rapport à la semelle (2) par différentiation des déplacements du boîtier (3) et des déplacements de la semelle (2).
2. 2. Souris (1) selon la revendication 1, dans laquelle la semelle (2) comprend un corps portant un autre accéléromètre (31) rigidement solidaire de ce corps de semelle (25), pour déterminer l'inclinaison du boîtier (3) à partir de signaux issus de ces deux accéléromètres (31, 33).
3. 3. Souris (1) selon la revendication 1 ou 2, comprenant en outre une unité de calcul pour déterminer l'inclinaison du boîtier (3) par différentiation des déplacements du boîtier (3) et de la semelle (2).
4. 4. Souris selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle l'élément de liaison (6) autorise le boîtier (3) à pivoter par rapport à la semelle (2) autour d'un axe longitudinal (y) et autour d'un axe transversal (x), et dans lequel chaque accéléromètre est du type à trois axes de mesure, pour évaluer d'une part l'inclinaison du boîtier (3) autour de l'axe longitudinal (y) et d'autre part l'inclinaison du boîtier (3) autour de l'axe transversal (x).
5. 5. Souris (1) selon l'une des revendication 1 à 4, dans laquelle chaque accéléromètre (31, 33) est uncomposant électronique de type MEMS à trois axes de mesure d'accélération.
6. 6. Souris (1) selon l'une la revendication 4, dans laquelle l'élément (6) de liaison du boîtier (3) à la semelle (2) est un diabolo (6) présentant au moins dans sa région centrale une section délimitée par un contour présentant de plus grandes dimensions selon l'axe longitudinal (y) que selon l'axe transversal (x).
7. 7. Souris (1) selon la revendication 6, dans laquelle l'élément (6) de liaison du boîtier (3) à la semelle (2) est un diabolo (6) présentant au moins dans sa région centrale une section elliptique dont le grand axe orienté longitudinalement.
8. 8. Souris (1) selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le boîtier (3) comprend un corps de boîtier (5) portant dans sa partie supérieure avant deux touches (19, 21) pour former un clic gauche et un clic droit, et dans lequel ces deux touches (19, 21) sont espacées de l'extrémité avant (23) du corps de boîtier (3), pour définir deux zones d'appui (24, 26) situées en avant de ces touches et faisant partie intégrante du corps de boîtier.