FR3057368A1 - Dispositif de localisation d'un impact contre une surface interactive transparente - Google Patents

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

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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) lié à 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

(57) 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, PTB) 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) lié à 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).
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 lié à 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 oeuvre 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 oeuvre 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. Dans l’exemple de la figure 1, ils sont plus précisément au nombre de quatre, solidaires des quatre parois latérales du boîtier de protection 10 et constitués de systèmes à ressorts et cales. En fonction des contraintes de conception du boîtier de protection 10 et des applications visées, ils 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 sur la surface interactive transparente 12, mais il peut également s’agir d’un autre type de marquage, par exemple une simple croix 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.
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 Serial 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.
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 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 cidessus, 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 (10)

  1. 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) lié à 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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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