EP3526540A1 - Dispositif de localisation d'un impact contre une surface interactive transparente - Google Patents

Dispositif de localisation d'un impact contre une surface interactive transparente

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Publication number
EP3526540A1
EP3526540A1 EP17786986.4A EP17786986A EP3526540A1 EP 3526540 A1 EP3526540 A1 EP 3526540A1 EP 17786986 A EP17786986 A EP 17786986A EP 3526540 A1 EP3526540 A1 EP 3526540A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
impact
interactive surface
display screen
transparent interactive
electronic device
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP17786986.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Marc Alexandre
Robert BODEN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP3526540A1 publication Critical patent/EP3526540A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/04—Electric hit-indicating systems; Detecting hits by actuation of electric contacts or switches
    • F41J5/056—Switch actuation by hit-generated mechanical vibration of the target body, e.g. using shock or vibration transducers
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J1/00—Targets; Target stands; Target holders
    • F41J1/10—Target stands; Target holders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J13/00—Bullet catchers
    • F41J13/02—Bullet catchers combined with targets
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/06—Acoustic hit-indicating systems, i.e. detecting of shock waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F41—WEAPONS
    • F41J—TARGETS; TARGET RANGES; BULLET CATCHERS
    • F41J5/00—Target indicating systems; Target-hit or score detecting systems
    • F41J5/14—Apparatus for signalling hits or scores to the shooter, e.g. manually operated, or for communication between target and shooter; Apparatus for recording hits or scores

Definitions

  • the present invention relates to a device for locating an impact against a transparent interactive surface, by analyzing differences in the propagation time of progressive mechanical waves propagating from the impact.
  • Interactive surface means a two-dimensional or three-dimensional surface, capable of changing its shape in the sense of the static and dynamic elasticity of the materials when subjected to an impact such as a touch, a contact force, a mechanical impulse or else a shock, thereby allowing the propagation of progressive mechanical waves detectable using transducers, including surface acoustic waves, from the impact site.
  • the surface deformation can be submillimetric not visible to the naked eye. Plastic, glass or metal surfaces are suitable.
  • Each of the known interactive surface objects comprises an impact location device using one or more detection techniques. For example, it is known to use:
  • resistive techniques according to which two conductive surfaces are brought close to one another, the location being obtained by an electrical contact between the two surfaces during an impact: not only is this solution complex, but it makes the devices fragile capacitive techniques according to which a surface accumulating charges is sensitive to certain contacts (in particular that of a finger) by charge transfer: this solution is also complex and fragile, but it is also insensitive to a certain number of impacts infrared, heat transfer or modulated beam interruption technologies: this solution is complex and particularly expensive.
  • the invention thus relates more precisely to a localization device implementing a technology for detecting the propagation of progressive mechanical waves in an interactive surface, in particular with the aid of detectors of the piezoelectric transducer type, based on the measurement of a transit time difference of a wave packet generated by an impact to a plurality of piezoelectric detectors and on the deterministic calculation, using a pre-established mathematical formula, of the position of a source emitting the packet of wave.
  • an impact location device comprising:
  • a computer programmed to identify moments of detection of the impact in the electrical signals received by the electronic central unit
  • a computer programmed to locate the impact in the interactive surface by analyzing the propagation time differences of the progressive mechanical waves resulting from the impact towards the transducers on the basis of the instants of detection of the impact identified.
  • the fun or sports applications are limited, such a resistant interactive surface generally not allowing any other interaction than the location of impacts.
  • the surfaces with strong interactions in particular those of display screens of electronic devices such as mobile phones, digital tablets, or other displays of fixed or portable computers, privilege the resistive or capacitive techniques and are of this type. is fragile (resistive techniques) or insensitive to impacts (capacitive techniques).
  • a device for locating an impact against a transparent interactive surface capable of propagating progressive mechanical waves from the impact comprising:
  • a computer programmed to locate the impact in the transparent interactive surface by analyzing differences in the propagation time of the progressive mechanical waves resulting from the impact towards the transducers on the basis of the identified moments of detection of the impact,
  • a protective case integral with the transparent interactive surface and whose interior volume is intended to receive at least a portion of an electronic device with a display screen in a provision according to which the display screen is placed in view; on the interactive surface transparent, the protective case having an opening through which said at least a part of the electronic device can be inserted,
  • a computer programmed to convert the location of the impact in the transparent interactive surface into a location of the impact in the display screen when the said at least one part of the electronic device is inserted into the protective case and when the Display screen positioning is set.
  • the protective case is shaped to receive in its interior volume one of the elements of the set consisting of a mobile phone, a digital tablet, a flat screen computer support notebook stand, a computer monitor, a television receiver and a video projector associated with a rear projection screen.
  • the transparent interactive surface is designed in a material of sufficient rigidity, especially polycarbonate, so that the impact does not significantly affect the display screen of the electronic device when the positioning of the screen display is set.
  • one of the walls of the protective housing comprises the transparent interactive surface and the inner volume of the protective housing is intended to receive at least the display screen of the electronic device.
  • an impact locating device may comprise a closure element of the opening through which the display screen can be inserted, in particular a sealing member.
  • an impact locating device may comprise:
  • the transparent interactive surface is designed to have a forward inclination of a non-zero angle with respect to the vertical when the protective casing is placed on a stable support, and
  • a receptacle is arranged to collect projectiles whose path is deflected by the inclined transparent interactive surface.
  • the receptacle includes a damping material and is removably mounted and / or pivotally connected to the protective case.
  • an impact locating device may comprise the electronic device connected to the electronic central unit and at least one of said computers may be integrated into computing means of the electronic device.
  • a diverging lens is interposed between the display screen of the electronic device and the transparent interactive surface, when the said at least part of the electronic device is inserted into the protective casing and when the positioning of the display screen is set, and - a rear projection sheet is extended on an inner face of the transparent interactive surface.
  • FIG. 1 and 2 show schematically in front and side views the general structure of an impact locating device according to a first embodiment of the invention
  • FIGS. 3 and 4 show diagrammatically in side views the general structure of an impact locating device according to a second embodiment of the invention
  • FIGS. 5 and 6 show schematically in front and side views the general structure of an impact locating device according to a third embodiment of the invention
  • FIG. 7 is a schematic side view of the general structure of an impact locating device according to a fourth embodiment of the invention.
  • FIG. 8 shows schematically in side view the general structure of an impact locating device according to a fifth embodiment of the invention.
  • the impact locating device shown diagrammatically in front and side views in FIGS. 1 and 2 comprises a protective casing 10, a front face of which consists of a transparent interactive surface 12 able to propagate progressive mechanical waves to from an impact P.
  • transducers PT A , PT B , PT C and PT D are arranged and distributed against the transparent interactive surface 12, more precisely at the four corners of the rectangle that it forms. They are designed to capture the progressive mechanical waves propagating in the interactive surface 12 and turn them into electrical signals. They are connected to an electronic central unit 14, for example fixed to the bottom of the protection housing 10, a computer receives their electrical signals and is programmed to identify moments of detection of the impact P in the electrical signals received.
  • the electronic central unit 14 furthermore comprises a computer programmed to locate the impact P in the transparent interactive surface 12 by an analysis of the propagation time differences of the progressive mechanical waves resulting from the impact P towards the PT A , PT transducers. B , PT C and PT D based on the identified impact detection instants.
  • the two aforementioned calculators can form only one, the distinction being purely functional. They may be in the form of one or more microprocessors programmed to perform a number of functions that can be implemented using computer programs, that is to say in the form of a device. computer science. But these functions could also be at least partly micro programmed or micro wired in dedicated integrated circuits. Thus, alternatively, the computer device implementing the aforementioned computers could be replaced by an electronic device composed solely of digital circuits (without a computer program) for performing the same functions. Note also that, in general, the transparent interactive surface 12 is any, not necessarily rectangular. The number of transducers is also arbitrary, at least equal to three to allow localization by analyzing the differences in propagation time as taught in US 6,367,800 B1.
  • the protective housing 10 has an interior volume for receiving an electronic device 16 with a display screen 18 in an arrangement according to which the display screen 18 is placed in a screw position. to the transparent interactive surface 12.
  • the transducers PT A , PT B , PT C and PT D are arranged so as not to be in the area of the display screen 18.
  • the protective case 10 has an opening 20 through which the electronic device 16, for example a mobile phone or a digital tablet, can be inserted.
  • it may further comprise a closing element of the opening 20, in particular a hermetic closure element for external use or even under water. It is advantageously sized, in size and format, to fit precisely to the dimensions of the electronic device 16 that it is intended to receive.
  • Means 22 for adjusting a positioning of the display screen 18 with respect to the transparent interactive surface 12, for a centering of the display screen 18 on a reference R linked to the transparent interactive surface 12, are provided in the protective housing 10.
  • This centering of the display screen 18 on the R mark includes a complete registration of the markings of the display screen 18 on the marks of the transparent interactive surface 12.
  • the centering includes by default a control of these six degrees of freedom by means of the adjustment means 22.
  • they are mechanical, specifically four in number, integral with the four side walls of the protective housing 10 and consist of spring systems and wedges, for a centering with two degrees of freedom only ent (horizontal and vertical directions).
  • the adjustment means 22 may be designed in the form of any means known equivalent settings controlled manually or electronically, such as screw and nut systems, cylinders or other.
  • the reference R is for example a very fine marking of diagonals, whose ends are for example centered on the transducers PT A , PT B , PT C and PT D , on the transparent interactive surface 12, but it can also be another type of marking, for example at least a simple cross marking at least one point, for example located in the center of the front face of the protective housing 10, more or less discrete and to be defined according to the design constraints of the housing 10.
  • a software embedded in the electronic device 16 can then come to position a visual cue on the display screen 18 in correspondence with the R mark during an initialization performed after positioning. This initialization advantageously allows a geometric calibration of the transparent interactive surface 12 with respect to the display screen 18.
  • the adjustment means 22 associated with a geometric calibration allow the insertion and maintenance of a large variety of electronic display screen devices (telephones, tablets, computers ...), making the protective housing 10 adaptable to several sizes and screen formats.
  • the software embedded in the electronic device 16 mentioned above can then be designed to position at least three visual cues respectively on these marked points, with the mouse, using direction arrows of a keyboard, using a command or any other known equivalent interactive tool. After positioning these marks, the calibrated centering of the display screen 18 on the transparent interactive surface 12 by resetting their respective marks can be easily calculated. Such centering made by software can advantageously supplement or even replace a mechanical adjustment.
  • the mechanical adjustment means 22 may be replaced by setting means combining markings and software calculations, integral with the protective housing 10 in that they comprise the markings made on the transparent interactive surface 12.
  • the transparent interactive surface 12 is advantageously designed in a material of sufficient rigidity, in particular polycarbonate, so that the impact P does not significantly affect the display screen 18 of the electronic device 16 when the positioning of the screen display 18 is set, in particular for an impact of a few joules.
  • it also makes it possible to exploit all the resources of the electronic device 16, such as any on-board camera (s), microphone (s), loudspeaker (s), and its display screen 18 and its ability to access the Internet, for optimized interactivity in visual and sound animations depending on the intended applications (play, sports or other).
  • the electronic central unit 14 comprises a computer programmed to convert the location of the impact P in the transparent interactive surface 12 into a location of the impact P in the display screen 18 when the electronic device 16 is inserted. in the protective housing 10 and when the positioning of the display screen 18 is adjusted using the means 22.
  • this calculator can be different from the two aforementioned computers or form one with them , the distinction being purely functional. It can also be implemented indifferently in a computer or electronic device.
  • USB connection Universal Serial Bus
  • the electronic central unit 14 can transmit the results of its calculations to the electronic device 16.
  • the electronic device 16 can provide the power supply necessary for the operation of the electronic central unit 14, although this can also have its own autonomous and rechargeable source of electrical energy for example secured to the protective housing 10.
  • the electronic central unit 14 may have none of the aforementioned three computers, in which case it merely transmits the signals it receives from the transducers PT A , PT B , PT C and PT D to the electronic device 16 for processing , after possibly amplified and compared to predetermined thresholds, then digitized.
  • the electronic central unit 14 may comprise only the first of the three computers mentioned above, in which case it transmits the moments of detection of the impact P that it has identified to the electronic device 16 so that it itself calculates the location of this impact P.
  • the electronic central unit 14 may not include that the first two of the aforementioned three computers, in which case it transmits the location of the impact P that it has calculated in the transparent interactive surface 12 to the electronic device 16 so that it converts itself into a location in the display screen 18.
  • one of the above-mentioned computers can estimate a power of the impact P in addition to its location, simply by integrating the signals received by the electronic central unit 14.
  • the protective housing 10 may comprise conventional latching elements 24 at the rear, for attachment against a vertical support. In general, it is easily transportable with the electronic device 16 with a display screen 18 when the latter is precisely positioned and fixed by the adjustment means 22.
  • the impact locating device has a front face inclined towards the front, for example a non-zero angle between 5 and 25 degrees, relative to the bottom of the protective housing 10, so as to have the same inclination relative to the vertical when the protective housing 10 is disposed on a stable support.
  • the transparent interactive surface 12 is inclined at the same angle.
  • the electronic device 16 once inserted and positioned in the protective housing 10 must be in a disposition such that its display screen 18 remains vertical to facilitate its visibility by a user. This results in a parallax error which can be corrected, from a knowledge of this inclination, in the conversion calculation of the location of the impact P.
  • this non-zero angle can deflect the trajectory of the projectile avoiding any bounce likely to injure the user.
  • a receptacle 26 may also be arranged in the lower part of the transparent interactive surface 12, this receptacle 26 including a damping material 28, for example a foam plate, to collect projectiles deflected by the front face of the protective housing 10. It may further be shaped to fit as a cover to the dimensions of the transparent interactive surface 12 in the storage position of the device. impact location. It can be removably mounted and / or pivotally connected to the protective housing 10. It is shown in the deployed position ready for use in Figure 3 and in the storage position, closed against the transparent interactive surface 12, in the figure 4.
  • a damping material 28 for example a foam plate
  • the impact locating device comprises a protective housing 30 shaped to receive a keyboard support 32 of a laptop 34 further comprising a flat display screen holder 38 pivotally connected to the keyboard holder 32.
  • the rear face 40 of the protective case 30 has an opening through which the keyboard holder 32 can to be inserted.
  • the protective housing 30 is secured, by the upper edge of its rear face 40, with a transparent interactive surface 42 which extends upwards at a non-zero angle, for example between 5 and 25 degrees, relative to the vertical.
  • the transparent interactive surface 42 is sized to correspond to the dimensions of the display screen 38 of the portable computer 34.
  • a parallax error that can be corrected from a knowledge of this inclination, in the conversion calculation of the location of the impact P.
  • a shim 43 can be arranged between the transparent interactive surface 42 inclined and the display screen 38 and maintained vertical.
  • the transparent interactive surface 42 is as previously provided with the four transducers PT A , PT B , PT C and PT D and the mark R.
  • the protective case 30 comprises as in the preceding examples an electronic central unit 44 connected to the four PT A , PT B , PT C and PT D transducers and connected to the laptop 34, and means 46, 48, 50 for adjusting a positioning of the keyboard support 32 in the protective housing 30 for centering of the display screen 38 on the reference R of the transparent interactive surface 42.
  • these adjustment means comprise a plate 46, intended to receive the keyboard support 32, adjustable in height by means of a worm-gear system 48, and two lateral systems 50 with springs and shims for horizontal centering.
  • a locknut can also be provided to ensure a locking of the positioning of the display screen 38 when it is correctly arranged relative to the mark R.
  • a receptacle 52 may also be arranged above the protective housing 30 in front of the transparent interactive surface 42, this receptacle 52 including a damping material 54, for example a foam plate, to collect missiles deflected by the transparent interactive surface 42.
  • a damping material 54 for example a foam plate
  • FIG. 7 Another embodiment of the invention illustrated diagrammatically in FIG. 7 in side view differs from the first embodiment of FIGS. 1 and 2 in that a diverging lens 56 is interposed between the display screen 18 of the device 16 and the transparent interactive surface 12 and that a rear projection sheet 58 is extended on the inner face of the transparent interactive surface 12.
  • a diverging lens 56 is interposed between the display screen 18 of the device 16 and the transparent interactive surface 12 and that a rear projection sheet 58 is extended on the inner face of the transparent interactive surface 12.
  • This allows the use of an electronic device 16 with a small display screen 18 (For example a mobile phone or a digital tablet) in a large transparent protective surface 10 with a large transparent transparent surface area 12.
  • the images displayed by the display screen 18 are in fact enlarged by the diverging lens 56 to be adapted to the size of the transparent interactive surface 12.
  • a short focal lens is preferably used to have a protective case 10 of pro foundry as low as possible.
  • the disadvantage of this type of lens is the distortion of the image, but it can be compensated by software as is commonly practiced for some projectors.
  • the overhead projection sheet it may be a simple sheet of tracing paper or a more efficient sheet as it exists in a manner known per se in the trade.
  • the protective housing 10 is advantageously opaque.
  • the transparent interactive surface 12 can be tilted forward and a receptacle with damping material can be arranged in front of, to collect projectiles deflected by the transparent interactive surface 12.
  • FIG. 8 Another embodiment of the invention illustrated diagrammatically in FIG. 8 in side view differs from the embodiment of FIG. 7 in that the mobile telephone type electronic device 16 or a digital tablet is replaced by a video projector 60.
  • a video projector 60 This solution is possible because today there are very compact projectors at reduced costs.
  • the divergent lens 56 is unnecessary since there is one integrated in the Projector 60.
  • the latter is advantageously connected to a USB port 62 disposed at the bottom of housing 10 which allows an electrical connection to a computer or a digital tablet. Such a connection can supply it with electrical energy. It can also have a power supply autonomous in the housing or by connection to the sector.
  • the correct positioning of the projector 60 with respect to the reference R of the transparent interactive surface 12 can be done during manufacture, but it is also advantageously adjustable using the means 22.
  • the protective case may be shaped to receive in its interior volume a flat screen support for a laptop, a computer monitor or a television receiver.
  • a musical application using chopsticks and an impact locating device according to the invention in which a connected electronic device such as a smartphone or a digital tablet is inserted, this connected electronic device can be transformed; in a drum simulator, xylophone or other percussion instrument; each localized and calibrated impact sounds as if the user had a real percussion instrument; it can also guide the user by providing him sequentially via the display screen the areas to be reached and the force of the impact; for more realism, the user can use a smartphone to simulate a first musical instrument and a digital tablet to simulate a second musical instrument, the two devices can then be connected by Bluetooth link,
  • the impact location device is hung on a wall, players can use real arrows or darts with end protection or simple pens; the display screen of the electronic device disposed in the protective case displays a dartboard and, when an impact is located, is superimposed on the image of the target, the virtual image of the arrow or dart planted where the impact was detected; we can then count the points and possibly identify the players and their approximate distance via the camera of the electronic device by image processing, -
  • a shooting game the display screen of the electronic device disposed in the protective housing can display an active scene, for example a duck that flies; using a ball gun, a player can reach the duck which causes for example an animation and a count of points; we can also use several connected electronic devices for more interactivity (digital tablet in front of the player and behind him, ...); in a multiplayer mode, projectiles of different natures can be used to identify by the signature of the impact the different players and thus their respective actions on the same interactive surface, - etc
  • an impact locating device such as one of those described above makes it possible to combine the simplicity and the resistance of a wave detection impact localization device at a lower cost and with complete safety.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Casings For Electric Apparatus (AREA)
  • Telephone Set Structure (AREA)

Abstract

Ce dispositif de localisation d'un impact (P) contre une surface interactive transparente (12) comporte au moins trois transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) répartis contre la surface interactive transparente (12) et au moins un calculateur (14) programmé pour localiser l'impact (P) par une analyse de différences de temps de propagation d'ondes mécaniques progressives issues de l'impact (P) vers les transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) sur la base d'instants de détection de l'impact (P) identifiés dans des signaux électriques fournis par les transducteurs. Il comporte en outre : un boîtier de protection (10), solidaire de la surface interactive transparente (12), destiné à recevoir au moins une partie d'un dispositif électronique (16) à écran d'affichage (18) de manière à placer l'écran d'affichage (18) en vis-à-vis de la surface interactive transparente (12); des moyens (22) de réglage de l'écran d'affichage (18) pour son centrage sur un repère (R) réalisé par un marquage sur la surface interactive transparente (12); et un calculateur (14) programmé pour convertir la localisation de l'impact (P) dans la surface interactive transparente (12) en une localisation de l'impact (P) dans l'écran d'affichage (18).

Description

DISPOSITIF DE LOCALISATION D'UN IMPACT CONTRE UNE SURFACE
INTERACTIVE TRANSPARENTE
La présente invention concerne un dispositif de localisation d'un impact contre une surface interactive transparente, par une analyse de différences de temps de propagation d'ondes mécaniques progressives se propageant à partir de l'impact.
On connaît de nombreux objets à surface interactive, notamment des dispositifs d'affichages, des téléphones mobiles ou autres dispositifs portables d'assistance numérique personnelle. Leur interface est en général un écran plat et rectangulaire avec lequel un utilisateur peut interagir à l'aide d'un stylet ou d'un doigt. On notera cependant que l'invention s'applique plus généralement à tout type d'objet présentant une surface interactive apte à faire propager des ondes mécaniques progressives à partir d'un impact, cette surface n'étant pas nécessairement plane, ni de contour rectangulaire.
Par surface interactive, on entend une surface bidimensionnelle ou tridimensionnelle, capable de changer de forme au sens de l'élasticité statique et dynamique des matériaux lorsqu'elle est soumise à un impact tel qu'un toucher, une force de contact, une impulsion mécanique ou encore un choc, en permettant ainsi la propagation d'ondes mécaniques progressives détectables à l'aide de transducteurs, notamment des ondes acoustiques de surface, à partir du lieu de l'impact. La déformation de surface peut être submillimétrique non perceptible à l'œil nu. Des surfaces en plastique, verre ou métal conviennent.
Chacun des objets à surface interactive connus comporte un dispositif de localisation d'impacts à l'aide d'une ou plusieurs techniques de détection. Il est par exemple connu d'utiliser :
- des techniques résistives selon lesquelles deux surfaces conductrices sont rapprochées l'une contre l'autre, la localisation étant obtenue par un contact électrique entre les deux surfaces lors d'un impact : non seulement cette solution est complexe, mais elle rend les dispositifs fragiles, - des techniques capacitives selon lesquelles une surface accumulant des charges est sensible à certains contacts (notamment celui d'un doigt) par transfert de charges : cette solution est également complexe et fragile, mais elle est en outre insensible à un certain nombre d'impacts, - des technologies à infrarouge, par transmission de chaleur ou interruption de faisceaux modulés : cette solution est complexe et particulièrement coûteuse.
Une tendance forte à la réduction du coût de fabrication vise à ne retenir que les technologies les plus simples utilisant un nombre limité de capteurs. L'invention concerne ainsi plus précisément un dispositif de localisation mettant en œuvre une technologie de détection de la propagation d'ondes mécaniques progressives dans une surface interactive, notamment à l'aide de détecteurs de type transducteurs piézoélectriques, basée sur la mesure d'une différence de temps de transit d'un paquet d'ondes engendré par un impact vers une pluralité de détecteurs piézoélectriques et sur le calcul déterministe, à l'aide d'une formule mathématique préétablie, de la position d'une source émettrice du paquet d'ondes. Ainsi, cette solution nécessite un dispositif de localisation d'impact comportant :
- une surface interactive contre laquelle sont disposés et répartis au moins trois transducteurs conçus pour capter les ondes mécaniques progressives se propageant dans la surface interactive et les transformer en signaux électriques,
- une unité centrale électronique reliée aux transducteurs pour recevoir leurs signaux électriques,
- un calculateur programmé pour identifier des instants de détection de l'impact dans les signaux électriques reçus par l'unité centrale électronique, et
- un calculateur programmé pour localiser l'impact dans la surface interactive par une analyse de différences de temps de propagation des ondes mécaniques progressives issues de l'impact vers les transducteurs sur la base des instants de détection de l'impact identifiés.
D'une façon générale, il est ainsi possible de localiser un impact, que ce soit celui d'un projectile ou d'un stylet, puisque celui-ci est alors émetteur d'une impulsion. En particulier, cette solution est bien adaptée à des applications ludiques ou sportives impliquant des tirs de projectiles, la surface interactive pouvant être à la fois résistante et sensible aux impacts. Le brevet US 6,367,800 B1 propose par exemple une application de tir où la cible elle-même comporte un dispositif de ce type et constitue ainsi la surface interactive.
Mais les applications ludiques ou sportives sont limitées, une telle surface interactive résistante ne permettant généralement pas d'autre interaction que la localisation des impacts. Par ailleurs, les surfaces à fortes interactions, notamment celles d'écrans d'affichage de dispositifs électroniques tels que des téléphones mobiles, des tablettes numériques, ou autres écrans d'ordinateurs fixes ou portables, privilégient les techniques résistives ou capacitives et sont de ce fait fragiles (techniques résistives) ou insensibles aux impacts (techniques capacitives).
La demande de brevet US 2015/0123346 A1 propose des solutions d'interactivité pour un dispositif comme celui du document US 6,367,800 B1 , telles que la transmission de données de localisations détectées par la cible vers un dispositif électronique de l'utilisateur, ou l'affichage d'images ou de vidéos sur un écran d'ordinateur disposé derrière la cible dont la surface interactive est alors constituée d'un matériau transparent. Mais ces solutions sont à interactivité limitée ou complexes à mettre en œuvre.
Il peut ainsi être souhaité de concevoir un dispositif de localisation d'impact qui permette de s'affranchir d'au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
Il est donc proposé un dispositif de localisation d'un impact contre une surface interactive transparente apte à faire propager des ondes mécaniques progressives à partir de l'impact, comportant :
- la surface interactive transparente contre laquelle sont disposés et répartis au moins trois transducteurs conçus pour capter les ondes mécaniques progressives se propageant dans la surface interactive transparente et les transformer en signaux électriques,
- une unité centrale électronique reliée aux transducteurs pour recevoir leurs signaux électriques,
- un calculateur programmé pour identifier des instants de détection de l'impact dans les signaux électriques reçus par l'unité centrale électronique,
- un calculateur programmé pour localiser l'impact dans la surface interactive transparente par une analyse de différences de temps de propagation des ondes mécaniques progressives issues de l'impact vers les transducteurs sur la base des instants de détection de l'impact identifiés,
- un boîtier de protection solidaire de la surface interactive transparente et dont le volume intérieur est destiné à recevoir au moins une partie d'un dispositif électronique à écran d'affichage dans une disposition selon laquelle l'écran d'affichage est placé en vis-à-vis de la surface interactive transparente, le boîtier de protection présentant une ouverture par laquelle ladite au moins une partie du dispositif électronique peut être insérée,
- des moyens, solidaires du boîtier de protection, de réglage d'un positionnement de l'écran d'affichage par rapport à la surface interactive transparente pour un centrage de l'écran d'affichage sur un repère réalisé par un marquage sur la surface interactive transparente, et
- un calculateur programmé pour convertir la localisation de l'impact dans la surface interactive transparente en une localisation de l'impact dans l'écran d'affichage lorsque ladite au moins une partie du dispositif électronique est insérée dans le boîtier de protection et lorsque le positionnement de l'écran d'affichage est réglé.
Ainsi, on combine à moindres coûts et en toute sécurité la simplicité et la résistance d'un dispositif de localisation d'impact à détection d'ondes mécaniques progressives avec les possibilités d'interactivités offertes par l'écran d'affichage d'un dispositif électronique. Cette combinaison astucieuse permet d'imaginer des applications ludiques ou sportives grand public qui seraient inenvisageables autrement.
De façon optionnelle, le boîtier de protection est conformé de manière à recevoir dans son volume intérieur l'un des éléments de l'ensemble constitué d'un téléphone mobile, d'une tablette numérique, d'un support d'écran plat pour ordinateur portable, d'un support de clavier pour ordinateur portable, d'un moniteur pour ordinateur, d'un récepteur de télévision et d'un projecteur vidéo associé à un écran de rétroprojection.
De façon optionnelle également, la surface interactive transparente est conçue dans un matériau de rigidité suffisante, notamment en polycarbonate, pour que l'impact n'affecte pas de manière sensible l'écran d'affichage du dispositif électronique lorsque le positionnement de l'écran d'affichage est réglé.
De façon optionnelle également, l'une des parois du boîtier de protection comporte la surface interactive transparente et le volume intérieur du boîtier de protection est destiné à recevoir au moins l'écran d'affichage du dispositif électronique.
De façon optionnelle également, un dispositif de localisation d'un impact selon l'invention peut comporter un élément de fermeture de l'ouverture par laquelle l'écran d'affichage peut être inséré, notamment un élément de fermeture hermétique. De façon optionnelle également, un dispositif de localisation d'un impact selon l'invention peut comporter :
- une source autonome et rechargeable d'énergie électrique solidaire du boîtier de protection, ou
- des moyens de connexion électrique au dispositif électronique,
pour une alimentation électrique de l'unité centrale électronique qui est solidaire du boîtier de protection.
De façon optionnelle également :
- la surface interactive transparente est conçue de manière à présenter une inclinaison vers l'avant d'un angle non nul par rapport à la verticale lorsque le boîtier de protection est disposé sur un support stable, et
- un réceptacle est disposé de manière à recueillir des projectiles dont une trajectoire est déviée par la surface interactive transparente inclinée.
De façon optionnelle également, le réceptacle inclut un matériau amortissant et est monté amovible et/ou en liaison pivot sur le boîtier de protection.
De façon optionnelle également, un dispositif de localisation d'un impact selon l'invention peut comporter le dispositif électronique connecté à l'unité centrale électronique et au moins l'un desdits calculateurs peut être intégré dans des moyens de calcul du dispositif électronique.
De façon optionnelle également :
- une lentille divergente est interposée entre l'écran d'affichage du dispositif électronique et la surface interactive transparente, lorsque ladite au moins une partie du dispositif électronique est insérée dans le boîtier de protection et lorsque le positionnement de l'écran d'affichage est réglé, et - une feuille de rétroprojection est étendue sur une face intérieure de la surface interactive transparente.
L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés dans lesquels :
- les figures 1 et 2 représentent schématiquement en vues de face et de côté la structure générale d'un dispositif de localisation d'impact selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- les figures 3 et 4 représentent schématiquement en vues de côté la structure générale d'un dispositif de localisation d'impact selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - les figures 5 et 6 représentent schématiquement en vues de face et de côté la structure générale d'un dispositif de localisation d'impact selon un troisième mode de réalisation de l'invention,
- la figure 7 représente schématiquement en vue de côté la structure générale d'un dispositif de localisation d'impact selon un quatrième mode de réalisation de l'invention, et
- la figure 8 représente schématiquement en vue de côté la structure générale d'un dispositif de localisation d'impact selon un cinquième mode de réalisation de l'invention.
Le dispositif de localisation d'impact représenté schématiquement en vues de face et de côté sur les figures 1 et 2 comporte un boîtier de protection 10 dont une face avant est constituée d'une surface interactive transparente 12 apte à faire propager des ondes mécaniques progressives à partir d'un impact P.
Quatre transducteurs PTA, PTB, PTC et PTD sont disposés et répartis contre la surface interactive transparente 12, plus précisément aux quatre coins du rectangle qu'elle forme. Ils sont conçus pour capter les ondes mécaniques progressives se propageant dans la surface interactive 12 et les transformer en signaux électriques. Ils sont reliés à une unité centrale électronique 14, par exemple fixée au fond du boîtier de protection 10, dont un calculateur reçoit leurs signaux électriques et est programmé pour identifier des instants de détection de l'impact P dans les signaux électriques reçus. L'unité centrale électronique 14 comporte en outre un calculateur programmé pour localiser l'impact P dans la surface interactive transparente 12 par une analyse de différences de temps de propagation des ondes mécaniques progressives issues de l'impact P vers les transducteurs PTA, PTB, PTC et PTD sur la base des instants de détection de l'impact identifiés. Les deux calculateurs précités peuvent n'en former qu'un, la distinction étant purement fonctionnelle. Ils peuvent se présenter sous la forme d'un ou plusieurs microprocesseurs programmés pour réaliser un certain nombre de fonctions pouvant être mises en œuvre à l'aide de programmes d'ordinateurs, c'est-à-dire sous la forme d'un dispositif informatique. Mais ces fonctions pourraient aussi être au moins en partie micro programmées ou micro câblées dans des circuits intégrés dédiés. Ainsi, en variante, le dispositif informatique mettant en œuvre les calculateurs précités pourrait être remplacé par un dispositif électronique composé uniquement de circuits numériques (sans programme d'ordinateur) pour la réalisation des mêmes fonctions. On notera en outre que, de façon générale, la surface interactive transparente 12 est quelconque, pas nécessairement rectangulaire. Le nombre de transducteurs est également quelconque, au minimum égal à trois pour permettre une localisation par analyse des différences de temps de propagation comme enseigné dans le document US 6,367,800 B1 .
Conformément à un mode de réalisation possible de l'invention, le boîtier de protection 10 présente un volume intérieur destiné à recevoir un dispositif électronique 16 à écran d'affichage 18 dans une disposition selon laquelle l'écran d'affichage 18 est placé en vis-à-vis de la surface interactive transparente 12. De façon avantageuse, les transducteurs PTA, PTB, PTC et PTD sont disposés de manière à ne pas se trouver dans la zone de l'écran d'affichage 18. Le boîtier de protection 10 présente une ouverture 20 par laquelle le dispositif électronique 16, par exemple un téléphone mobile ou une tablette numérique, peut être inséré. De façon optionnelle, il peut en outre comporter un élément de fermeture de l'ouverture 20, notamment un élément de fermeture hermétique pour un usage extérieur ou même sous l'eau. Il est avantageusement dimensionné, en taille et format, pour s'adapter précisément aux dimensions du dispositif électronique 16 qu'il est destiné à recevoir.
Des moyens 22 de réglage d'un positionnement de l'écran d'affichage 18 par rapport à la surface interactive transparente 12, pour un centrage de l'écran d'affichage 18 sur un repère R lié à la surface interactive transparente 12, sont prévus dans le boîtier de protection 10. Ce centrage de l'écran d'affichage 18 sur le repère R inclut un recalage complet des repères de l'écran d'affichage 18 sur les repères de la surface interactive transparente 12. En théorie, il y a six degrés de liberté (trois degrés de liberté en translation et trois degrés de liberté en rotation), de sorte que le centrage inclut par défaut un contrôle de ces six degrés de liberté à l'aide des moyens de réglage 22. Dans l'exemple simplifié de la figure 1 , ils sont mécaniques, plus précisément au nombre de quatre, solidaires des quatre parois latérales du boîtier de protection 10 et constitués de systèmes à ressorts et cales, pour un centrage selon deux degrés de liberté seulement (directions horizontale et verticale). En effet, il est supposé dans cet exemple simple que le plan de l'écran d'affichage 18 reste parallèle au plan de la surface interactive transparente 12, que leurs bords restent parallèles et que la distance qui les sépare reste constante. En fonction des contraintes de conception du boîtier de protection 10 et des applications visées, les moyens de réglage 22 peuvent être conçus sous la forme de tous moyens de réglages équivalents connus commandés manuellement ou électroniquement, tels que des systèmes à vis et écrous, vérins ou autres.
Le repère R est par exemple un marquage très fin de diagonales, dont les extrémités sont par exemple centrées sur les transducteurs PTA, PTB, PTC et PTD, sur la surface interactive transparente 12, mais il peut également s'agir d'un autre type de marquage, par exemple au moins une simple croix marquant au moins un point, par exemple situé au centre de la face avant du boîtier de protection 10, plus ou moins discret et à définir en fonction des contraintes de conception du boîtier de protection 10. Un logiciel embarqué dans le dispositif électronique 16 peut alors venir positionner un repère visuel sur l'écran d'affichage 18 en correspondance avec le repère R au cours d'une initialisation exécutée après positionnement. Cette initialisation permet avantageusement une calibration géométrique de la surface interactive transparente 12 par rapport à l'écran d'affichage 18.
Ainsi, les moyens de réglage 22 associés à une calibration géométrique permettent l'insertion et le maintien d'une grande variété de dispositifs électroniques à écran d'affichage (téléphones, tablettes, ordinateurs ...), rendant le boîtier de protection 10 adaptable à plusieurs tailles et formats d'écrans.
Bien qu'une calibration géométrique sur deux diagonales marquées ou un unique marquage central puisse être envisagée dans l'exemple simplifié de la figure 1 , dans le cas général il peut être nécessaire de marquer plusieurs points sur la surface interactive transparente 12, notamment au moins trois points marqués non alignés pour réaliser le centrage calibré sur six degrés de liberté. Selon une variante de réalisation, le logiciel embarqué dans le dispositif électronique 16 mentionné ci- dessus peut alors être conçu pour positionner au moins trois repères visuels respectivement sur ces points marqués, à la souris, à l'aide de flèches de directions d'un clavier, à l'aide d'une commande ou de tout autre outil interactif équivalent connu. Après positionnement de ces repères, le centrage calibré de l'écran d'affichage 18 sur la surface interactive transparente 12 par recalage de leurs repères respectifs peut se faire aisément par calcul. Un tel centrage réalisé par logiciel peut avantageusement compléter, voire remplacer, un réglage mécanique. Dans ce dernier cas, les moyens de réglage mécaniques 22 peuvent être remplacés par des moyens de réglage combinant marquages et calculs logiciels, solidaires du boîtier de protection 10 en ce qu'ils comportent les marquages réalisés sur la surface interactive transparente 12. La surface interactive transparente 12 est avantageusement conçue dans un matériau de rigidité suffisante, notamment en polycarbonate, pour que l'impact P n'affecte pas de manière sensible l'écran d'affichage 18 du dispositif électronique 16 lorsque le positionnement de l'écran d'affichage 18 est réglé, notamment pour un impact de quelques joules. Par ailleurs, il convient de noter qu'elle permet également d'exploiter toutes les ressources du dispositif électronique 16, telles que ses éventuels caméra(s) embarquée(s), microphone(s), haut-parleur(s), ainsi que son écran d'affichage 18 et ses capacités d'accès à Internet, pour une interactivité optimisée en animations visuelles et sonores en fonction des applications envisagées (ludiques, sportives ou autres).
Enfin, l'unité centrale électronique 14 comporte un calculateur programmé pour convertir la localisation de l'impact P dans la surface interactive transparente 12 en une localisation de l'impact P dans l'écran d'affichage 18 lorsque le dispositif électronique 16 est inséré dans le boîtier de protection 10 et lorsque le positionnement de l'écran d'affichage 18 est réglé à l'aide des moyens 22. Comme précédemment, ce calculateur peut être différents des deux calculateurs précités ou n'en former qu'un avec eux, la distinction étant purement fonctionnelle. Il peut également être implémenté indifféremment dans un dispositif informatique ou électronique.
Lorsque le dispositif électronique 16 est inséré dans le boîtier de protection
10, il est avantageusement relié à l'unité centrale électronique 14, par exemple par connexion USB (de l'anglais « Universal Sériai Bus ») ou autre. Ainsi, l'unité centrale électronique 14 peut transmettre les résultats de ses calculs au dispositif électronique 16. Ainsi également, le dispositif électronique 16 peut fournir l'alimentation électrique nécessaire au fonctionnement de l'unité centrale électronique 14, bien que celle-ci puisse aussi disposer de sa propre source autonome et rechargeable d'énergie électrique par exemple solidaire du boîtier de protection 10.
En variante, on notera que tout ou partie des calculateurs précités peut être déporté dans le dispositif électronique 16 qui dispose lui-même de ses propres moyens de calcul. Par exemple, l'unité centrale électronique 14 peut ne comporter aucun des trois calculateurs précités, auquel cas elle se contente de transmettre les signaux qu'elle reçoit des transducteurs PTA, PTB, PTC et PTD au dispositif électronique 16 pour traitement, après les avoir éventuellement amplifiés et comparés à des seuils prédéterminés, puis numérisés. Par exemple également, l'unité centrale électronique 14 peut ne comporter que le premier des trois calculateurs précités, auquel cas elle transmet les instants de détection de l'impact P qu'elle a identifiés au dispositif électronique 16 pour qu'il calcule lui-même la localisation de cet impact P. Par exemple également, l'unité centrale électronique 14 peut ne comporter que les deux premiers des trois calculateurs précités, auquel cas elle transmet la localisation de l'impact P qu'elle a calculée dans la surface interactive transparente 12 au dispositif électronique 16 pour qu'il la convertisse lui-même en une localisation dans l'écran d'affichage 18.
On notera également que l'un des calculateurs précités peut estimer une puissance de l'impact P en plus de sa localisation, par simple intégration des signaux reçus par l'unité centrale électronique 14.
On notera également que le boîtier de protection 10 peut comporter des éléments d'accrochage conventionnels 24 à l'arrière, pour un accrochage contre un support vertical. D'une façon générale, il est aisément transportable avec le dispositif électronique 16 à écran d'affichage 18 lorsque ce dernier est précisément positionné et fixé grâce aux moyens de réglage 22.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention illustré schématiquement sur les figures 3 et 4 en vues de côté, le dispositif de localisation d'impact présente une face avant inclinée vers l'avant, par exemple d'un angle non nul compris entre 5 et 25 degrés, par rapport au fond du boîtier de protection 10, de manière à présenter cette même inclinaison par rapport à la verticale lorsque le boîtier de protection 10 est disposé sur un support stable. De la sorte, la surface interactive transparente 12 est inclinée du même angle. En revanche, le dispositif électronique 16 une fois inséré et positionné dans le boîtier de protection 10 doit être dans une disposition telle que son écran d'affichage 18 reste vertical pour faciliter sa visibilité par un utilisateur. Il en résulte une erreur de parallaxe qui peut être corrigée, à partir d'une connaissance de cette inclinaison, dans le calcul de conversion de la localisation de l'impact P. Ainsi, dans une utilisation du dispositif de localisation d'impact selon laquelle l'impact P est engendré par un tir de projectile, cet angle non nul permet de dévier la trajectoire du projectile en évitant tout rebond susceptible de blesser l'utilisateur.
De façon optionnelle et avantageuse, un réceptacle 26 peut en outre être disposé en partie inférieure de la surface interactive transparente 12, ce réceptacle 26 incluant un matériau amortissant 28, par exemple une plaque de mousse, pour recueillir les projectiles déviés par la face avant du boîtier de protection 10. Il peut en outre être conformé pour s'adapter en tant que couvercle aux dimensions de la surface interactive transparente 12 en position de rangement du dispositif de localisation d'impact. Il peut être monté amovible et/ou en liaison pivot sur le boîtier de protection 10. Il est représenté en position déployée prête à l'utilisation sur la figure 3 et en position de rangement, refermée contre la surface interactive transparente 12, sur la figure 4.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention illustré schématiquement sur les figures 5 et 6 en vues de face et de côté, le dispositif de localisation d'impact comporte un boîtier de protection 30 conformé pour recevoir un support de clavier 32 d'un ordinateur portable 34 comportant en outre un support 36 d'écran plat d'affichage 38 en liaison pivot avec le support de clavier 32. A cet effet la face arrière 40 du boîtier de protection 30 présente une ouverture par laquelle le support de clavier 32 peut être inséré. Le boîtier de protection 30 est solidaire, par la tranche supérieure de sa face arrière 40, d'une surface interactive transparente 42 qui s'étend vers le haut selon un angle non nul, par exemple compris entre 5 et 25 degrés, par rapport à la verticale. La surface interactive transparente 42 est dimensionnée pour correspondre aux dimensions de l'écran d'affichage 38 de l'ordinateur portable 34. Elle est par ailleurs disposée pour être en vis-à-vis de l'écran d'affichage 38, celui-ci devant avantageusement rester vertical pour une meilleure visibilité par un utilisateur, lorsque le support de clavier 32 est correctement inséré et positionné dans le boîtier de protection 30. Il en résulte, comme dans l'exemple précédent, une erreur de parallaxe qui peut être corrigée, à partir d'une connaissance de cette inclinaison, dans le calcul de conversion de la localisation de l'impact P. Pour une meilleure maîtrise de l'inclinaison par rapport à la verticale et de la correction de l'erreur de parallaxe, une cale 43 peut être disposée entre la surface interactive transparente 42 incliné et l'écran d'affichage 38 ainsi maintenu vertical.
La surface interactive transparente 42 est comme précédemment munie des quatre transducteurs PTA, PTB, PTC et PTD et du repère R. Quant au boîtier de protection 30, il comporte comme dans les exemples précédents une unité centrale électronique 44 raccordée aux quatre transducteurs PTA, PTB, PTC et PTD et connectée à l'ordinateur portable 34, ainsi que des moyens 46, 48, 50 de réglage d'un positionnement du support de clavier 32 dans le boîtier de protection 30 pour un centrage de l'écran d'affichage 38 sur le repère R de la surface interactive transparente 42. Dans l'exemple des figures 5 et 6, ces moyens de réglage comportent un plateau 46, destiné à recevoir le support de clavier 32, réglable en hauteur à l'aide d'un système à vis sans fin 48, et deux systèmes latéraux 50 à ressorts et cales pour un centrage horizontal. Un contre-écrou peut aussi être prévu pour assurer un verrouillage du positionnement de l'écran d'affichage 38 lorsque celui-ci est correctement disposé par rapport au repère R.
De façon optionnelle et avantageuse illustrée sur la figure 6, un réceptacle 52 peut en outre être aménagé au-dessus du boîtier de protection 30 devant la surface interactive transparente 42, ce réceptacle 52 incluant un matériau amortissant 54, par exemple une plaque de mousse, pour recueillir les projectiles déviés par la surface interactive transparente 42.
Un autre mode de réalisation de l'invention illustré schématiquement sur la figure 7 en vue de côté diffère du premier mode de réalisation des figures 1 et 2 en ce qu'une lentille divergente 56 est interposée entre l'écran d'affichage 18 du dispositif électronique 16 et la surface interactive transparente 12 et en ce qu'une feuille de rétroprojection 58 est étendue sur la face intérieure de la surface interactive transparente 12. Cela permet d'utiliser un dispositif électronique 16 avec un écran d'affichage 18 de petite taille (par exemple un téléphone mobile ou une tablette numérique) dans un boîtier de protection 10 de grande taille à large surface interactive transparente 12. Les images affichées par l'écran d'affichage 18 sont en effet agrandies par la lentille divergente 56 pour être adaptées à la taille de la surface interactive transparente 12. Une lentille de focale courte est de préférence utilisée pour disposer d'un boîtier de protection 10 de profondeur la plus faible possible. L'inconvénient de ce type de lentille est la déformation de l'image, mais elle peut être compensée par logiciel comme cela est pratiqué de façon courante pour certains vidéoprojecteurs. En ce qui concerne la feuille de rétroprojection, il peut s'agir d'une simple feuille de papier calque ou d'une feuille plus performante telle qu'il en existe de façon connue en soi dans le commerce. Pour assurer une rétroprojection efficace sur cette feuille, le boîtier de protection 10 est avantageusement opaque.
De façon optionnelle et avantageuse comme dans les deux modes de réalisation précédents, la surface interactive transparente 12 peut être inclinée vers l'avant et un réceptacle avec matériau amortissant peut être disposé devant, pour recueillir les projectiles déviés par la surface interactive transparente 12.
Un autre mode de réalisation de l'invention illustré schématiquement sur la figure 8 en vue de côté diffère du mode de réalisation de la figure 7 en ce que le dispositif électronique 16 de type téléphone mobile ou une tablette numérique est remplacé par un vidéoprojecteur 60. Cette solution est possible parce qu'il existe aujourd'hui des vidéoprojecteurs très compacts à coûts réduits. Dans ce cas, la lentille divergente 56 est inutile puisqu'il en existe une intégrée dans le vidéoprojecteur 60. Ce dernier est avantageusement raccordé à un port USB 62 disposé en fond de boîtier 10 qui lui permet une connexion électrique à un ordinateur ou une tablette numérique. Une telle connexion peut l'alimenter en énergie électrique. Il peut aussi disposer d'une alimentation électrique autonome dans le boîtier ou par branchement sur le secteur. Enfin, le bon positionnement du vidéoprojecteur 60 par rapport au repère R de la surface interactive transparente 12 peut se faire à la fabrication, mais il est aussi avantageusement réglable à l'aide des moyens 22.
D'autres modes de réalisation non illustrés peuvent être envisagés. Notamment le boîtier de protection peut être conformé pour recevoir dans son volume intérieur un support d'écran plat pour ordinateur portable, un moniteur pour ordinateur ou un récepteur de télévision.
Avec tous ces modes de réalisation possibles, de multiples applications, ludiques, sportives ou autres, peuvent être imaginées, telles que :
- une application musicale : à l'aide de baguettes et d'un dispositif de localisation d'impact selon l'invention dans lequel on insère un dispositif électronique connecté tel qu'un smartphone ou une tablette numérique, on peut transformer ce dispositif électronique connecté en simulateur de batterie, xylophone ou autre instrument à percussion ; chaque impact localisé et calibré émet un son comme si l'utilisateur disposait d'un vrai instrument à percussion ; on peut également guider l'utilisateur en lui proposant séquentiellement via l'écran d'affichage les zones à atteindre et la force de l'impact ; pour plus de réalisme, l'utilisateur peut utiliser un smartphone pour simuler un premier instrument de musique et une tablette numérique pour simuler un deuxième instrument de musique, les deux équipements pouvant alors être connectés par lien Bluetooth,
- un jeu de flèches ou fléchettes : le dispositif de localisation d'impact est accroché à un mur, les joueurs pouvant utiliser de vraies flèches ou fléchettes avec une protection en extrémité ou de simple stylos ; l'écran d'affichage du dispositif électronique disposé dans le boîtier de protection affiche une cible de fléchette et, lorsqu'un impact est localisé, on vient superposer à l'image de la cible, l'image virtuelle de la flèche ou fléchette plantée à l'endroit où l'impact a été détecté ; on peut ensuite compter les points et éventuellement identifier les joueurs et leur distance approximative via la caméra du dispositif électronique par traitement d'image, - un jeu de tir : l'écran d'affichage du dispositif électronique disposé dans le boîtier de protection peut afficher une scène active, par exemple un canard qui vole ; à l'aide d'un pistolet à bille, un joueur peut atteindre le canard ce qui provoque par exemple une animation et un comptage de points ; on peut utiliser également plusieurs dispositifs électroniques connectés pour plus d'interactivité (tablette numérique en face du joueur et derrière lui, ...) ; dans un mode multi-joueurs on peut utiliser des projectiles de natures différentes afin d'identifier par la signature de l'impact les différents joueurs et ainsi leurs actions respectives sur une même surface interactive, - etc.
Il apparaît clairement qu'un dispositif de localisation d'impact tel que l'un de ceux décrits précédemment permet de combiner à moindres coûts et en toute sécurité la simplicité et la résistance d'un dispositif de localisation d'impact à détection d'ondes mécaniques progressives avec les possibilités d'interactivités visuelles et sonores offertes par un dispositif électronique, notamment un dispositif électronique connecté à Internet. Il est en outre potentiellement facilement autonome et transportable.
On notera par ailleurs que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de localisation d'un impact (P) contre une surface interactive transparente (12 ; 42) apte à faire propager des ondes mécaniques progressives à partir de l'impact (P), comportant :
la surface interactive transparente (12 ; 42) contre laquelle sont disposés et répartis au moins trois transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) conçus pour capter les ondes mécaniques progressives se propageant dans la surface interactive transparente (12 ; 42) et les transformer en signaux électriques,
une unité centrale électronique (14 ; 44) reliée aux transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) pour recevoir leurs signaux électriques, un calculateur (14 ; 44) programmé pour identifier des instants de détection de l'impact (P) dans les signaux électriques reçus par l'unité centrale électronique (14 ; 44), et
un calculateur (14 ; 44) programmé pour localiser l'impact (P) dans la surface interactive transparente (12 ; 42) par une analyse de différences de temps de propagation des ondes mécaniques progressives issues de l'impact (P) vers les transducteurs (PTA, PTB, PTC, PTD) sur la base des instants de détection de l'impact (P) identifiés,
caractérisé en ce qu'il comporte en outre :
un boîtier de protection (10 ; 30) solidaire de la surface interactive transparente (12 ; 42) et dont le volume intérieur est destiné à recevoir au moins une partie (16 ; 32 ;60) d'un dispositif électronique (16 ; 34 ; 60) à écran d'affichage (18 ; 38) dans une disposition selon laquelle l'écran d'affichage (18 ; 38) est placé en vis-à-vis de la surface interactive transparente (12 ; 42), le boîtier de protection (10 ; 30) présentant une ouverture (20 ; 40) par laquelle ladite au moins une partie (16 ; 32 ; 60) du dispositif électronique (16 ; 34 ; 60) peut être insérée,
des moyens (22 ; 46, 48, 50), solidaires du boîtier de protection (10 ; 30), de réglage d'un positionnement de l'écran d'affichage (18 ; 38) par rapport à la surface interactive transparente (12 ; 42) pour un centrage de l'écran d'affichage (18 ; 38) sur un repère (R) réalisé par un marquage sur la surface interactive transparente (12 ; 42), et un calculateur (14 ; 44) programmé pour convertir la localisation de l'impact (P) dans la surface interactive transparente (12 ; 42) en une localisation de l'impact (P) dans l'écran d'affichage (18 ; 38) lorsque ladite au moins une partie (16 ; 32 ; 60) du dispositif électronique (16 ; 34 ; 60) est insérée dans le boîtier de protection (10 ; 30) et lorsque le positionnement de l'écran d'affichage (18 ; 38) est réglé.
2. Dispositif de localisation d'un impact (P) selon la revendication 1 , dans lequel le boîtier de protection (10 ; 30) est conformé de manière à recevoir dans son volume intérieur l'un des éléments de l'ensemble constitué d'un téléphone mobile (16), d'une tablette numérique (16), d'un support (36) d'écran plat (38) pour ordinateur portable (34), d'un support de clavier (32) pour ordinateur portable (34), d'un moniteur pour ordinateur, d'un récepteur de télévision et d'un projecteur vidéo (60) associé à un écran de rétroprojection (58).
3. Dispositif de localisation d'un impact (P) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel la surface interactive transparente (12 ; 42) est conçue dans un matériau de rigidité suffisante, notamment en polycarbonate, pour que l'impact (P) n'affecte pas de manière sensible l'écran d'affichage (18 ; 38) du dispositif électronique (16 ; 34 ; 60) lorsque le positionnement de l'écran d'affichage (18 ; 38) est réglé.
4. Dispositif de localisation d'un impact (P) selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'une des parois du boîtier de protection (10) comporte la surface interactive transparente (12) et le volume intérieur du boîtier de protection (10) est destiné à recevoir au moins l'écran d'affichage (18) du dispositif électronique (16 ; 60).
5. Dispositif de localisation d'un impact (P) selon la revendication 4, comportant un élément de fermeture de l'ouverture (20) par laquelle l'écran d'affichage(18) peut être inséré, notamment un élément de fermeture hermétique.
6. Dispositif de localisation d'un impact (P) selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, comportant :
une source autonome et rechargeable d'énergie électrique solidaire du boîtier de protection (10 ; 30), ou
des moyens de connexion électrique au dispositif électronique (16 ; 34 ; 60), pour une alimentation électrique de l'unité centrale électronique (14 ; 44) qui est solidaire du boîtier de protection (10 ; 30).
7. Dispositif de localisation d'un impact (P) selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 :
dans lequel la surface interactive transparente (12 ; 42) est conçue de manière à présenter une inclinaison vers l'avant d'un angle non nul par rapport à la verticale lorsque le boîtier de protection (10 ; 30) est disposé sur un support stable, et
comportant en outre un réceptacle (26 ; 52) disposé de manière à recueillir des projectiles dont une trajectoire est déviée par la surface interactive transparente inclinée (12 ; 42).
8. Dispositif de localisation d'un impact (P) selon la revendication 7, dans lequel le réceptacle (26 ; 52) inclut un matériau amortissant (28 ; 54) et est monté amovible et/ou en liaison pivot sur le boîtier de protection (10 ; 30).
9. Dispositif de localisation d'un impact (P) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, comportant le dispositif électronique (16 ; 34 ; 60) connecté à l'unité centrale électronique (14 ; 44) et dans lequel au moins l'un desdits calculateurs est intégré dans des moyens de calcul du dispositif électronique (16 ; 34 ; 60).
10. Dispositif de localisation d'un impact (P) selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel :
une lentille divergente (56) est interposée entre l'écran d'affichage (18) du dispositif électronique (16) et la surface interactive transparente (12), lorsque ladite au moins une partie du dispositif électronique (16) est insérée dans le boîtier de protection (10) et lorsque le positionnement de l'écran d'affichage (18) est réglé, et une feuille de rétroprojection (58) est étendue sur une face intérieure de la surface interactive transparente (12).
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