FR3041445A1 - Procede et bouton de selection pour deplacer un pointeur sur un objet virtuel - Google Patents

Abstract

Procédé pour déplacer un pointeur (3) sur un objet virtuel (2) affiché sur un écran (4), au moyen d'un bouton de sélection (1) qui comprend des moyens de détection pour détecter individuellement plusieurs doigts d'un utilisateur au contact du bouton, le procédé comprenant les étapes suivantes : a- détecter un nombre de doigts (F1, F2) d'un utilisateur (U) au contact du bouton, b- détecter un mouvement de rotation des doigts autour de l'axe A, et selon le nombre de doigts : c1 - si deux doigts sont détectés, provoquer un déplacement lent du pointeur, suivant le sens de rotation, c2- si trois doigts ou plus sont détectés, provoquer un déplacement plus rapide du pointeur.

Description

La présente invention est relative aux procédés et boutons pour déplacer un pointeur sur un objet virtuel.

Plus précisément, il s’agit de déplacer un pointeur sur un objet virtuel de type liste indexée, au moyen d’un bouton de sélection de forme générale annulaire, qui peut être par exemple une molette, rotative ou non.

On connaît l'usage d'écrans tactiles dans les interfaces homme-machine (« IHM >>) des véhicules automobiles, notamment situés sur la portion centrale de la planche de bord. Toutefois, il s'avère que l'usage d'un écran tactile par un conducteur automobile en situation de conduite est loin d'être idéale, en raison du manque de précision du doigt de l'utilisateur avec le bras quasiment tendu. Si le revêtement de la chaussée est imparfait, cela provoque des secousses de roulage qui rendent l'utilisation de l'écran tactile très difficile. C'est pour cette raison qu'on préfère utiliser un bouton molette multifonctions déporté, comme par exemple décrit dans le document US 6,769,320.

Il existe aussi des configurations hybrides avec un écran tactile et des boutons physiques de type bouton molette, ces derniers présentant une ergonomie souvent supérieure à un toucher sur l'écran.

On trouve sur ce type de bouton-molette, comme illustré dans le document US 2012/287033, outre le mouvement de rotation autour d'un axe, deux ou plusieurs mouvements d'inclinaison par rapport à l'axe, et un mouvement de translation le long de l'axe.

Par ailleurs, les fonctions multimédias dans les véhicules automobiles sont de plus en plus étendues, et il est apparu un besoin de faire appel à des objets virtuels affichés sur un écran. Par « multimédia », il faut comprendre ici les fonctions d’information et de divertissement, connu sous le vocable anglais « infotainment ».

De tels objets virtuels peuvent être par exemple : • une ligne temporelle comportant des points clés (aussi appelé « index » dans la suite) par exemple un calendrier avec pour points-clé les semaines/mois/années, • une « playlist » de morceaux de musique, chaque début de piste constituant un point clé, • un répertoire téléphonique, avec par exemple chaque première lettre du nom constituant un point clé, • un itinéraire sur une carte, avec pour points-clé les changements de directions principaux et/ou les étapes définies par l'utilisateur, les points d'intérêt (souvent appelés « POI » dans le métier), • une vidéo avec pour points-clé les changements de chapitre ou de plan séquence.

On comprend que les objets virtuels dont il est question ici peuvent être considérés comme des objets linéaires structurés à plusieurs niveaux, ou des listes indexées (le terme « liste » étant pris au sens large).

Un des besoins de l'interface homme-machine est de pointer/sélectionner un endroit précis à l'intérieur de l'objet virtuel. Pour cela on définit un pointeur (équivalent généralisé d'un curseur) qui peut être déplacé jusqu'à pointer sur l'endroit précis désiré par l'utilisateur.

Bien entendu, ce déplacement de pointeur peut être fait par un bouton molette multifonctions à plusieurs degrés de liberté connu dans l'art antérieur, dans lequel on utilise deux degrés de liberté distincts pour accéder à différents modes de déplacement du pointeur à l'intérieur de l'objet virtuel.

Les inventeurs ont toutefois identifié un besoin d'améliorer et de rendre plus intuitives les solutions pour le déplacement du pointeur à l'intérieur de l'objet virtuel. À cet effet, il est proposé ici un procédé pour déplacer un pointeur sur un objet virtuel affiché sur un écran, de type liste indexée, au moyen d’un bouton de sélection de forme générale annulaire d’axe A, monté sur une embase et qui comprend des moyens de détection pour détecter individuellement plusieurs doigts d’un utilisateur au contact du bouton, le procédé comprenant les étapes suivantes : a- détecter un nombre de doigts d’un utilisateur au contact du bouton, b- détecter un mouvement de rotation des doigts autour de l’axe A, et selon le nombre de doigts : c1 - si deux doigts sont détectés, provoquer un déplacement lent du pointeur, suivant le sens de rotation, c2- si trois doigts ou plus sont détectés, provoquer un déplacement plus rapide du pointeur.

Grâce à un tel procédé, plusieurs modes de déplacement sont proposés avec un seul mouvement et sans nécessité d’un mouvement auxiliaire, de plus, les différents modes de déplacement, lent et rapide, peuvent être accédés de manière intuitive pour l’utilisateur.

Dans divers modes de réalisation du procédé selon l’invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l’une et/ou à l’autre des dispositions suivantes.

Selon un aspect, pour l'étape c2, il peut être prévu selon le nombre de doigts : • si trois doigts sont détectés, de provoquer un déplacement direct vers l’index suivant ou précédent suivant le sens de rotation, • si quatre doigts sont détectés, de provoquer un déplacement rapide du pointeur. On propose ainsi plusieurs solutions de déplacement rapide, soit linéaire, soit indexé.

Selon un aspect alternatif au précédent, pour l'étape c2, il peut être prévu selon le nombre de doigts : • si trois doigts sont détectés, de provoquer un déplacement rapide du pointeur, • si quatre doigts sont détectés, de provoquer un déplacement direct vers l’index suivant ou précédent suivant le sens de rotation. Ceci représente une autre solution qui peut convenir pour certaines applications.

Selon un aspect, en outre, le mode d’affichage de l’objet virtuel est rendu dépendant du nombre de doigts détectés. On prévoit donc un retour d’information immédiat pour l’utilisateur, qui peut connaître le mode de déplacement du pointeur, même sans avoir tourné le bouton.

Selon un aspect, le bouton de sélection peut être monté à rotation sur l’embase, et le bouton est mis en rotation par les doigts ; ce qui forme une solution conventionnelle, d’utilisation très intuitive par les utilisateurs.

Selon un aspect, en variante, le bouton de sélection peut être monté de manière fixe sur l’embase, les doigts étant aptes à glisser sur la surface extérieure du bouton. Dans cette configuration, on peut agencer une nappe de détection sur la surface périphérique du corps du bouton.

Selon un aspect, la détection de la présence des doigts et de leurs mouvements est réalisée par détection capacitive. On utilise ainsi une technologie éprouvée pour la détection de doigt(s).

Selon un aspect, la détection de la présence des doigts et de leurs mouvements est réalisée par détection optique infrarouge. On utilise ainsi une technologie qui permet de détecter les doigts, même en cas de port de gants.

Selon un aspect, le procédé peut en outre comprendre l’étape suivante : • on détecte un mouvement général des doigts le long de l’axe A, pour interpréter une intention de validation; ce qui fournit un mode complémentaire de déplacement.

Selon un aspect, le procédé peut en outre comprendre l’étape suivante : • si cinq doigts sont détectés, on provoque un déplacement direct vers le début ou la fin de la liste ; ce qui fournit un mode complémentaire de déplacement.

Selon un aspect, il peut être prévu une fonction de retour de force adaptative, c'est-à-dire rendue dépendante du nombre de doigts détectés au contact du bouton ; ce qui permet de fournir un retour d’information sensoriel pertinent à l'utilisateur. D’autres aspects, buts et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante d’un de ses modes de réalisation, donné à titre d’exemple non limitatif. L’invention sera également mieux comprise en regard des dessins joints sur lesquels : - la figure 1 représente un schéma général d’un système avec un bouton de sélection et un écran d’affichage, dans lequel le procédé selon l’invention peut être mis en oeuvre, - la figure 2 représente une vue en perspective d’un cas d’utilisation avec deux doigts, - la figure 3 montre un diagramme temporel illustrant le procédé d’utilisation du bouton de sélection, - la figure 4 montre un premier mode de réalisation du bouton de sélection, le bouton étant rotatif et la détection capacitive, - la figure 5 montre un deuxième mode de réalisation du bouton de sélection, le bouton étant fixe et la détection capacitive, - la figure 6 montre un troisième mode de réalisation du bouton de sélection, le bouton étant rotatif et la détection optique, - la figure 7 montre un quatrième mode de réalisation du bouton de sélection, le bouton étant rotatif et la détection étant réalisée au moyen d’une caméra miniature, - la figure 8 montre un bloc diagramme fonctionnel du système.

Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires.

La figure 1 représente schématiquement un système mettant en jeu une interface homme-machine (« IHM »), qui peut être utilisée, notamment mais non exclusivement, dans le contexte d’un véhicule automobile. On utilisera par exemple ce type d’interface homme-machine dans le cas d’une configuration avec un écran central principal multifonction qui permet d’afficher des informations très diverses concernant les diverses fonctions du véhicule.

Le système en question comprend un bouton de sélection 1 et un écran d’affichage 4. Le bouton de sélection 1 peut être implanté à proximité de l'écran, ou à distance de l'écran, voire directement sur l'écran.

Dans l’écran d’affichage 4, il est prévu d’afficher, non seulement des informations simples, mais aussi ce que l’on appelle des « objets virtuels » 2 qui sont des objets linéaires structurés, que l’on peut aussi appeler des listes indexées (le terme « liste » étant pris au sens large). Ces objets linéaires structurés peuvent être à plusieurs niveaux, ou avec un niveau d’index simple.

Dans la suite on parlera « d’index » ou de « point-clé >> indifféremment.

De tels objets virtuels 2 peuvent être par exemple : • une ligne temporelle comportant des points clés (aussi appelé « index » dans la suite) par exemple un calendrier avec pour points-clé les semaines/mois/années, un programme de livraisons du jour, avec les sites et horaires de livraison, • une « playlist » de morceaux de musique, chaque début de piste constituant un point clé, • un répertoire téléphonique, avec par exemple chaque première lettre du nom constituant un point clé, • un itinéraire sur une carte, avec pour points-clé les changements de directions principaux et/ou les étapes définies par l'utilisateur, les points d'intérêt (souvent appelés « POI » dans le métier) • une vidéo avec pour points-clé les changements de chapitre ou de plan séquence.

Un des besoins de l'interface homme-machine est de pointer/sélectionner un endroit précis à l'intérieur de l'objet virtuel. Pour cela, on définit un pointeur 3 qui peut être déplacé jusqu'à pointer sur l'endroit précis désiré par l'utilisateur.

Chaque objet virtuel aura préférentiellement plusieurs modes d’affichage différents (dimension, mise en valeur, couleur, grossissement local, effet ombré, etc.), notamment en relation avec le mode de déplacement du pointeur 3.

Le bouton de sélection 1 comprend un corps 10 de forme générale annulaire d’axe A ; il est monté sur une embase 9 de façon rotative ou fixe. Le bouton de sélection 1 peut être cylindrique ou tronconique comme illustré. La hauteur du bouton de sélection 1 peut être conséquente (cf. figure 1) ou il peut être peu épais (cf. figure 2).

Astucieusement, le bouton de sélection 1 comprend des moyens de détection pour détecter individuellement plusieurs doigts F1, F2 d’un utilisateur U au contact du bouton de sélection 1.

Selon un premier mode de réalisation du bouton de sélection 1 (cf. figure 1 et figure 4), la surface périphérique du corps du bouton comprend des nervures en saillie que l’on appellera dans la suite aussi « frettes » 5. Ces nervures s’étendent sensiblement parallèlement par rapport à l’axe A. Ces nervures favorisent la bonne préhension du bouton par les doigts de l’utilisateur U. Ces nervures jouent aussi un rôle dans la fonction de détection, selon la technologie mise en jeu, comme il sera vu plus loin.

La fonction de détection permet de détecter individuellement chaque doigt de l’utilisateur U au contact du bouton. Et par conséquent, le nombre de doigts au contact du bouton peut être déterminé.

Comme illustré à la figure 3, le nombre de doigts détectés a une influence immédiate sur le mode de déplacement du pointeur et le mode d’affichage de l’objet virtuel 2.

Par exemple, lorsque deux doigts sont détectés, le mode de déplacement et d’affichage est le mode A2, lorsque trois doigts sont détectés, le mode de déplacement et d’affichage est le mode A3. Lorsqu’on passe de deux doigts à trois doigts, le mode d’affichage change quasi instantanément du mode A2 vers le mode A3 ; inversement lorsqu’on passe de trois doigts à deux doigts, le mode d’affichage change quasi instantanément de A3 vers A2. Autrement dit, le mode d’affichage est rendu dépendant du nombre de doigts détectés.

Non seulement le mode d'affichage est rendu dépendant du nombre de doigts, mais aussi la façon dont le pointeur est déplacé ; par exemple si deux doigts sont détectés, le système provoque un déplacement lent du pointeur (mode A2), suivant le sens de rotation, si trois doigts ou plus sont détectés, le système provoque un déplacement plus rapide du pointeur (mode A3), à savoir linéairement plus rapide ou par saut(s).

Selon une variante, on pourra faire en sorte que si trois doigts sont détectés, le système provoque un déplacement direct vers l’index suivant 31 ou précédent 32 suivant le sens de rotation, et si quatre doigts sont détectés, le système provoque un déplacement rapide sans saut du pointeur, par exemple 3 ou 4 fois plus rapide que dans le cas où deux doigts sont détectés.

Selon une autre variante, inverse du cas précédent, on pourra faire en sorte que si quatre doigts sont détectés, le système provoque un déplacement direct vers l’index suivant 31 ou précédent 32 suivant le sens de rotation, et si trois doigts sont détectés, le système provoque un déplacement rapide sans saut du pointeur, par exemple 3 ou 4 fois plus rapide que dans le cas où deux doigts sont détectés.

Selon une autre option, si cinq doigts sont détectés, le système provoque un déplacement direct vers le début ou la fin de la liste.

Selon un aspect optionnel, on peut prévoir aussi que le mode d'affichage change ou que le rétro éclairage du bouton soit modifié dès que l'utilisateur touche le bouton, c'est-à-dire dès lors qu'un seul doigt est détecté.

Par ailleurs, on prévoit, sur le bouton de sélection, un retour de force c’est-à-dire une fonction haptique qui fournit à l’utilisateur un effet de crans (ou un effet d’indexation) lorsqu’il tourne le bouton. La fonction haptique peut être passive (par exemple avec des crans mécaniques, ou inserts aimantés) ou peut être active, par exemple avec un frein à petit moteur commandé ou un électroaimant piloté.

Avantageusement, on peut prévoir que le retour haptique, lorsqu’il est actif, est rendu dépendant du nombre de doigts détectés.

Par exemple, lorsque deux doigts sont détectés, le retour haptique est le mode H2, lorsque trois doigts sont détectés, le retour haptique est le mode H3. Lorsqu’on passe de deux doigts à trois doigts, le retour haptique change quasi instantanément du mode H2 vers le mode H3.

Selon un premier mode de réalisation du bouton de sélection (cf. figure 4), qui porte sur un principe de détection capacitive, on trouve 16 frettes 5 sur le pourtour du bouton (bouton rotatif) et 8 balais 15 fixés sur l’embase 9 et une unité électronique de traitement 6. Dans cette unité électronique de traitement 6, on trouve une circuiterie de détection de modification de capacité électrique, connue en soi donc non détaillé ici.

Un doigt F1 au contact du bouton est en contact avec une ou deux frettes 5. En pratique, on remarque que deux doigts, même proches, sont en général séparés par au moins une frette 5 libre, donc non contactée par un doigt. L'algorithme de traitement peut aussi considérer que si trois ou quatre frettes 5 consécutives sont contactées alors cela représente deux doigts.

Dans l'exemple illustré, un balai 15 est généralement en contact avec une ou deux frettes 5.

On peut prévoir que les balais 15 sont quasiment adjacents les uns aux autres, sans exclure un petit recouvrement angulaire, ce qui permet de garantir que quelle que soit la position angulaire Θ du bouton, chaque frette 5 est électriquement reliée à un circuit de détection de l'unité de traitement.

Selon une solution, un potentiomètre ou un codeur incrémental (« encodeur >>) 7 entraîné par le bouton permet de détecter classiquement la rotation du bouton. Le codeur incrémental peut fournir le retour haptique passif.

En alternative, lorsque le bouton tourne sous le couple exercé par les doigts, les frettes 5 tournent et en conséquence les balais « déclenchés » par la présence des doigts changent, autrement dit les balais 15 excités suivent la position des doigts. Une analyse des signaux correspondant aux balais 15 excités permet aussi de déduire la rotation du bouton. Ce qui peut suffire si les exigences de précision ne sont pas très élevées.

Si le nombre de doigts change pendant la rotation, l'algorithme de traitement pourra avantageusement décider de basculer vers le nouveau mode d'affichage si un nouveau nombre de doigts est détecté. Le changement peut être fait immédiatement ou avec confirmation c'est-à-dire si le nouveau nombre de doigts perdure pendant un temps prédéterminé par exemple au moins 300 ms, ceci afin d'éviter un changement intempestif si un doigt quitte brièvement le contact du bouton.

Selon un deuxième mode de réalisation du bouton de sélection (cf. figure 5), qui porte également sur un principe de détection capacitive, le bouton est fixe par rapport à l'embase et la portion annulaire de son corps est équipée d'une nappe de détection capacitive 14 reliée à un microcontrôleur de l’unité électronique de traitement 6. La nappe de détection capacitive est du type de celle utilisée dans les écrans tactiles, elle permet de déterminer en deux dimensions une position X, Y d'un doigt ou de plusieurs doigts au contact du bouton.

Selon cette configuration, la détection de la rotation fait appel à l'analyse de la variation temporelle des positions détectées. Il n'y a pas de rotation physique du bouton et pas de potentiomètre. Une analyse fine des positions de détection sur la nappe 14 et de leur évolution au cours du temps permet de déterminer le nombre de doigts au contact et de reconstituer la rotation induite par le glissement des doigts sur la surface extérieure du bouton.

Selon un troisième mode de réalisation du bouton de sélection (figure 6), on utilise un principe de détection optique. Le bouton est monté rotatif autour de l'axe A. On prévoit derrière ou dans chaque frette 5 un guide optique 13.

Sur l'embase 9, sur chaque rayon, on agence une diode d'émission 11 et une photodiode de réception 12, qui forment une interface optique avec le guide optique. Lorsqu'un doigt s'approche au voisinage immédiat ou touche la frette 5, la quantité de lumière renvoyée vers la photodiode de réception 12 augmente, et on détecte ainsi la présence d'un doigt.

Comme dans le premier mode de réalisation, la détection de rotation peut être faite par encodeur 7 ou par analyse des changements de couples optiques excités lorsque le bouton tourne. L'analyse du nombre de doigts, de la rotation, et les changements de mode de déplacement et d'affichage de l'objet virtuel sont similaires à ce qui a été décrit précédemment.

Comme illustrée à la figure 7, selon un quatrième mode de réalisation, on utilise un principe de détection par analyse d'images. À cette fin, on installe une caméra miniature 8 à l'intérieur du bouton, sur l'embase 9, de préférence en position centrée sur l'axe A. On prévoit aussi un entraînement de la couronne crantée 81 intérieure du bouton avec un pignon 82 relié à un encodeur ou résolveur, ce qui permet de détecter la rotation de manière fiable et précise.

Pour la fonction haptique, on prévoit de petits inserts aimantés 17 sur l'embase, qui interagissent avec de petits inserts métalliques agencés sur la bordure inférieure de la couronne du bouton.

Dans le cas de la détection par caméra, le corps du bouton est translucide, et la caméra peut « voir » au moins partiellement au travers du bouton. Un algorithme de traitement des images captées par la caméra permet de déterminer si un ou plusieurs doigts sont au contact du corps du bouton.

Comme illustré à la figure 8, une unité électronique de traitement 6 reçoit les signaux en provenance des moyens de détection du bouton, et envoie après traitement des signaux en correspondance logique vers l'afficheur 4. Les signaux envoyés vers l'afficheur concernent le nombre de doigts détectés, et bien entendu l'évolution temps réel de la position angulaire Θ du bouton (cf. figure 3).

Claims (11)

1. REVENDICATIONS

   1. Procédé pour déplacer un pointeur (3) sur un objet virtuel (2) affiché sur un écran (4), de type liste indexée, au moyen d’un bouton de sélection (1) de forme générale annulaire d’axe A, monté sur une embase (9) et qui comprend des moyens de détection pour détecter individuellement plusieurs doigts d’un utilisateur au contact du bouton, le procédé comprenant les étapes suivantes : a- détecter un nombre de doigts (F1, F2) d’un utilisateur (U) au contact du bouton de sélection (1), b- détecter un mouvement de rotation des doigts autour de l’axe A, et selon le nombre de doigts : c1 - si deux doigts sont détectés, provoquer un déplacement lent du pointeur (3), suivant le sens de rotation, c2- si trois doigts ou plus sont détectés, provoquer un déplacement plus rapide du pointeur (3).
2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel pour l'étape c2 il est prévu selon le nombre de doigts : • si trois doigts sont détectés, de provoquer un déplacement direct vers l’index suivant ou précédent suivant le sens de rotation, • si quatre doigts sont détectés, de provoquer un déplacement rapide du pointeur (3).
3. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel pour l'étape c2 il est prévu selon le nombre de doigts : - si trois doigts sont détectés, de provoquer un déplacement rapide du pointeur (3), - si quatre doigts sont détectés, de provoquer un déplacement direct vers l’index suivant ou précédent suivant le sens de rotation.
4. 4. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel en outre le mode d’affichage de l’objet virtuel (2) est rendu dépendant du nombre de doigts détectés.
5. 5. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le bouton de sélection (1) est monté à rotation sur l’embase (9), et le bouton de sélection (1) est mis en rotation par les doigts.
6. 6. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le bouton de sélection (1) est monté de manière fixe sur l’embase (9), les doigts étant aptes à glisser sur la surface extérieure du bouton de sélection (1).
7. 7. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel la détection de la présence des doigts et de leurs mouvements est réalisée par détection capacitive (14).
8. 8. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la détection de la présence des doigts et de leurs mouvements est réalisée par détection optique infrarouge.
9. 9. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant en outre l’étape suivante : • détecter un mouvement général des doigts le long de l’axe A, pour interpréter une intention de validation.
10. 10. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel en outre pour l'étape c2 il est prévu : • si cinq doigts sont détectés, provoquer un déplacement direct vers le début ou la fin de la liste,
11. 11. Procédé selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, dans lequel il est prévu une fonction de retour de force adaptative, c'est-à-dire rendue dépendante du nombre de doigts détectés au contact du bouton de sélection (1).