WO2015144474A2 - Dispositif electronique de type montre-bracelet avec interface de commande sans contact, et procede de controle d'un tel dispositif - Google Patents

Dispositif electronique de type montre-bracelet avec interface de commande sans contact, et procede de controle d'un tel dispositif Download PDF

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WO2015144474A2
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Didier Roziere
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Fogale Nanotech
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Definitions

  • the present invention relates to an electronic device intended to be carried integrally with a part of the human body, for example of the wristwatch type, with an interface allowing control with and without contact. It also relates to a method of controlling such a device.
  • the field of the invention is more particularly but in a nonlimiting manner that of devices comprising a touch screen human machine interface, and implementing a capacitive detection technology.
  • Portable devices with tactile interfaces are well known. These include computers equipped with a touch screen, smartphones and tablets.
  • control interfaces In general, they comprise a control interface superimposed on a display screen which makes it possible to interact directly (with a control object such as a finger or a stylus) with information or elements displayed.
  • the control interfaces use capacitive technologies most of the time. They comprise electrodes arranged in the form of rows and columns, or in matrix. The presence of control objects disturbs the electric field lines around these electrodes, which makes it possible to detect them.
  • Certain measurement methods make it possible to obtain sufficiently high sensitivities to detect control objects in a vicinity of the electrodes, remotely and without contact with the surface of the control interface.
  • patent FR 2 756 048 discloses a capacitive measurement solution for detecting the position of a finger in space up to several centimeters away from measurement electrodes.
  • wristwatch-type devices with tactile interfaces have appeared. These are mainly devices connected to a smartphone or tablet by a wireless link, and intended to be worn on the wrist as a wristwatch.
  • tellite devices make it possible to deport certain functionalities of the "main” device (for example a smartphone) so as to be able to access it without having to interact directly with the main device. These include the selection of music, or the reading of emails.
  • the display area of these "satellite" devices is necessarily reduced, to allow a wrist wear.
  • the limited size of the display makes their control difficult. Indeed, the fact of placing a finger of the screen masks a large part of it, and the virtual commands are necessarily small and therefore difficult to aim.
  • control interface the touch screen
  • control software are essentially similar to those implemented in devices of larger size. They are therefore not well adapted to the specificities of the use of these miniaturized satellite systems.
  • the object of the present invention is to propose a device of the wristwatch type equipped with a tactile interface which allows a better control than the devices of the prior art.
  • Another object of the present invention is to propose a method of controlling such a device which introduces control possibilities specifically adapted to wearing the device on the wrist.
  • an electronic device adapted to be carried integrally with a part of the human body (such as a wrist), comprising a housing provided with a display area, a bracelet, and a control interface with capacitive measuring electrodes arranged to detect control objects,
  • the device according to the invention may furthermore comprise:
  • the device according to the invention may comprise a control interface arranged so as to allow the detection of control objects in contact with or facing at least one external detection zone and on the periphery of the display area, from measurements from measuring electrodes superimposed on the display area.
  • the device according to the invention may comprise a control interface arranged so as to allow the detection of movements or positions of a control object corresponding to a hand secured to a wrist to which the device is attached, from measures taken:
  • measuring electrodes superimposed on the display area, and / or measuring electrodes arranged on the housing outside the display area.
  • the device according to the invention may furthermore comprise at least one of the following elements:
  • the device according to the invention may especially be of the wristwatch type.
  • the device according to the invention may furthermore comprise wireless link means enabling data exchanges with a second electronic device;
  • It can be arranged so that it can be used as a remote interface of a second electronic device of smartphone or tablet type.
  • a method of controlling an electronic device to be carried integrally with a portion of the human body comprising a housing provided with a display area, a bracelet, and a control interface with capacitive measuring electrodes arranged to detect control objects in a measurement neighborhood,
  • the method according to the invention may furthermore comprise: a step of generating a command dependent on a displacement of a control object relative to an external detection zone located on the case or on the bracelet.
  • a step of taking into account a light environment of the device for the generation of a command a step of taking into account a light environment of the device for the generation of a command.
  • FIG. 1 illustrates an embodiment of the device according to the invention in a view from above
  • FIG. 2 illustrates a device embodiment according to the invention in a side view
  • FIG. 3 an embodiment of a detection electronics for the control interface of a device according to the invention
  • Fig. 4 illustrates a device according to the invention worn on the wrist with the hand in a neutral position
  • Fig. 5 illustrates a device according to the invention worn on the wrist with the hand in a raised position.
  • the device according to the invention generally has the shape of a wristwatch intended to be worn around the wrist.
  • the device according to the invention is more particularly a mobile terminal intended to be used as satellite interface of a main device such as a smartphone or tablet.
  • It can be connected by a wireless link, for example of the Wifi or Bluetooth type, to the main device.
  • the device according to the invention comprises a housing 11.
  • This housing comprises a display area 13 in the form of a display screen 13.
  • the device according to the invention also comprises a bracelet 12 which makes it possible to fix it or to hold it integrally with a part of the body 11.
  • this bracelet 12 makes it possible to fix the device to the wrist.
  • the device according to the invention comprises a control interface with capacitive measuring electrodes arranged to detect control objects 21 in contact with a surface of the device, or in a neighborhood of its surface (at a non-zero distance, therefore).
  • This control interface allows the user to control the device by interacting with the measurement electrodes.
  • the measurement electrodes are distributed on the device so as to constitute detection zones in contact with or against which control objects can be located. These detection zones correspond to surfaces of the device.
  • the device thus comprises a detection zone superimposed on the display screen 13, and external detection zones located on the housing 11 and / or on the bracelet 12 as will be explained later.
  • the display screen 13 is in the form of a touch screen. It comprises on its surface capacitive electrodes 16 which make it possible to detect the presence of a control object 21 such as a finger 21 in the detection zone corresponding to the display screen 13.
  • These electrodes 16 constitute a control interface that allows the user to control the device by interacting with the display 13.
  • ⁇ indium-tin oxide
  • dielectric material glass or polymer
  • display screen 13 for example of the TFT (thin film transistor) or OLED (organic light emitting diodes) type.
  • the screen 13 is small, with a diagonal of the order of 5 cm or less.
  • the use of the touch interface with a finger 21 is difficult, since the areas to be aimed are necessarily small.
  • the fact of approaching the finger 21 masks a large part of the display 13.
  • the device according to the invention also comprises external capacitive measuring electrodes arranged outside the display zone 13.
  • Electrodes are made for example by metal deposits, or any suitable method.
  • Fig. 1 and FIG. 2 show non-limiting examples of disposition of these external measuring electrodes. They may include:
  • electrodes 14 disposed on the upper face of the housing around the display 13, in particular on the sides towards the bracelet 12 and on the perpendicular sides;
  • electrodes 22 disposed on one or more slices of the housing, in particular on a slice parallel to the bracelet 12;
  • the electrodes 15 disposed on the bracelet 12 define an outer detection zone 17 of the bracelet.
  • the electrodes 14, 22 disposed on the housing define one or a plurality of external detection zones of the housing 18.
  • electrodes 16 of the periphery of the screen 13 are used to detect control objects 21 in external detection zones of the housing 18.
  • these capacitive electrodes 16 of the edge are sensitive to the presence of control objects 21 beyond the limits of the screen 13.
  • the device according to the invention may not include external measurement electrodes 14, 22 on the housing.
  • the device may also be arranged such that there is continuity between external detection zones 17 of the bracelet 12 and detection zones 18 of the housing 11.
  • the capacitive electrodes 39 (which correspond to the measurement electrodes 16 of the screen 13 and / or the external measurement electrodes 14, 15, 22) make it possible to detect the presence and / or measure the distance between the distance of at least one control object 21 in a measurement zone.
  • the measurement electrodes 39 and their associated electronics are configured so as to allow the simultaneous detection of several control objects 21.
  • the position of the control object (s) 21 with respect to the device is determined from the position of the measuring electrodes 39 which detect these control objects 21.
  • the distance, or at least an information representative of this distance, between the control objects 21 and the electrodes 39 is determined from measurements of the capacitive coupling between these electrodes 39 and the control objects 21.
  • This embodiment makes it possible to obtain sufficient measurement sensitivity to be able to detect and locate control objects 21 in contact with the surface of the device or electrodes 14, 15, 16, 22, or which evolve in the vicinity of the device at a distance from the device. non-zero distance from its surface.
  • external electrodes 14, 15, 22 makes it possible to increase the remote control capabilities of the device simply because they define a measurement zone of dimensions greater than that of the screen of the device. In fact, this makes it possible to extend the possibilities of three-dimensional distance measurements above the active surface (x, y, z coordinate of the finger or hand 21).
  • Guard elements in the form of guard electrodes or guard planes are positioned along the rear face of the measuring electrodes 39, relative to the detection area of the control objects 21. These guard elements have function to avoid parasitic electrical coupling between the measurement electrodes 39 and their environment, as will be explained later.
  • the guard elements are also made of a substantially transparent conductive material, such as for example ⁇ (indium-tin oxide). They are separated from the measurement electrodes 16 by a layer of dielectric material.
  • the measurement electrodes 39 are connected to capacitive measurement electronic means 37.
  • capacitive electronic measurement means 37 are made in the form of a floating bridge capacitive measurement system as described for example in document FR 2756048 of Rozière.
  • the detection circuit comprises a so-called floating portion 36 whose reference potential 31, called guarding potential 31, oscillates relative to the mass 33 of the overall system, or to the earth.
  • the potential difference alternative between the guard potential 31 and the ground 33 is generated by an excitation source, or an oscillator 34.
  • the guard elements are connected to the guard potential 31.
  • the floating portion 36 comprises the sensitive portion of the capacitive sensing shown in FIG. 3 by a charge amplifier. It can of course include other processing and signal conditioning means, including digital or microprocessor-based, also referenced to the guard potential 31. These processing and conditioning means make it possible for example to calculate distance information. and pressure from capacitive measurements.
  • floating power transfer means 35 comprising for example DC / DC converters.
  • This capacitive measurement system makes it possible to measure capacitance information between at least one measuring electrode 39 and a control object 21.
  • the control object 21 must be connected to a different potential of the guard potential 31, such as for example the ground potential 33. It is found in this configuration when the control object 21 is a finger of a user whose body defines a mass, or an object (such as a stylus) handled by that user.
  • a set of analog switches or switches 30, controlled by electronic control means, makes it possible to select a measurement electrode 39 and to connect it to the capacitive detection electronics 37 in order to measure the coupling capacitance with the object 21
  • the switches 30 are configured such that a measuring electrode 39 is connected either to the capacitive detection electronics 37 or to the guarding potential 31.
  • the sensitive part of the detection is protected by a guard shield 32 connected to the guard potential 31.
  • a measurement electrode 39 connected by a switch 30 to the capacitive detection electronics 37 (or active measurement electrode 39) is surrounded by guard planes consisting at least partly of inactive measurement electrodes 39 and guard elements related to the guard potential 31. Since the active measuring electrode 39 is also at the guarding potential 31, the parasitic capacitances between this electrode and its environment are avoided, so that only the coupling with the object of interest is measured with maximum sensitivity.
  • the floating electronics 36 is connected to the output of the electronics of the system 38 referenced to ground by electrical connections compatible with the difference of reference potentials. These links may comprise, for example, differential amplifiers or optocouplers.
  • the switches 30 thus make it possible to sequentially scan or interrogate the measurement electrodes 16 of the screen 13, as well as the external measurement electrodes 14, 15, 22.
  • channels capacitive sensing electronics 37 can be implemented in parallel, each controlling a subassembly of electrodes 39.
  • capacitive sensing electronics circuit 37 for controlling the electrodes 16 of the screen 13
  • a channel capacitive sensing electronics 37 for controlling the external electrodes 14, 15, 22.
  • any known commands or interaction modes that implement the measuring electrodes 16 of the screen 13 may also be implemented in the invention.
  • the external detection zones 17, 18 are used to move out of the display area 13 commands or actions that are normally performed by interacting with 16 of the screen 13. This has the advantage:
  • an ispositif dud control method may include steps:
  • a displacement in two dimensions can also be obtained with four electrodes;
  • the elements may be, for example, music tracks, emails, SMS, etc.
  • the cursor and / or the elements may also be levels, for example of sound listening.
  • an ispositive dud control method may comprise a step of selecting or displaying an element by making a "tap" on an external detection zone 142 of the face of the housing 11.
  • the external detection zone 142 may correspond to an external electrode 142 or be defined from the detection of edge effects by electrodes 16 of the screen 13.
  • a control method of a device may comprise steps:
  • control object 21 may be in contact with or at a distance from the surface of the external detection zone 17;
  • a control method of the device may comprise steps for detecting particular positions of the hand 42 secured to the wrist 41 around which the device is fixed.
  • This detection can for example be performed by exploiting the detection of edge effects by electrodes 16 of the screen 13.
  • the detection of a raised position of the hand 42 as illustrated in FIG. 5 can be used to interrupt a ring or to answer an incoming call;
  • the device according to the invention may comprise a sensor sensitive to its position or its inclination.
  • This sensor can be used to modify the commands assigned to the detection zones of the screen 13 and / or to the external detection zones 17, 18. For example:
  • the interface can be blocked if the device is in a position with the vertical screen 13;
  • a movement of the hand 42 can be interpreted differently depending on whether the device is in a position corresponding to that of a vertical arm along the body.
  • the device according to the invention may comprise a light sensor, to determine for example whether it is in a sleeve.
  • a light sensor to determine for example whether it is in a sleeve.
  • the device according to the invention may be an autonomous device that can operate without depending on a connection with another device called "main".
  • the device according to the invention can comprise in particular:
  • a device for measuring or controlling physiological signals such as the pulse, the voltage, etc.
  • the device according to the invention can be arranged so as to be worn on any part of the body, including:
  • the device according to the invention may comprise elements such as the housing 11, and / or a part of the bracelet 12 supporting external measurement electrodes 15 which are arranged in such a way as to be able to separate the bracelet 12 .

Abstract

La présente invention concerne un dispositif électronique destiné à être porté solidairement d'une partie du corps humain, comprenant un boîtier (11) pourvu d'une zone d'affichage (13), un bracelet (12),et une interface de commande avec des électrodes de mesure capacitives (14, 15, 16) agencées pour détecter des objets de commande, laquelle interface de commande étant agencée de sorte à permettre la détection d'objets de commande (21)en contact ou en regard (i) d'une zone de détection superposée à la zone d'affichage (13), (ii) d'au moins une autre zone de détection (17, 18, 23) externe à ladite zone d'affichage (13). L'invention concerne aussi un procédé mis en œuvre dans ce dispositif.

Description

« Dispositif électronique de type montre-bracelet avec interface de commande sans contact, et procédé de contrôle d'un tel dispositif »
Domaine technique
La présente invention concerne un dispositif électronique destiné à être porté solidairement d'une partie du corps humain, par exemple de type montre bracelet, doté d'une interface permettant un contrôle avec et sans contact. Elle concerne aussi un procédé de contrôle d'un tel dispositif.
Le domaine de l'invention est plus particulièrement mais de manière non limitative celui des dispositifs comprenant une interface homme machine tactile, et mettant en œuvre une technologie de détection capacitive.
Etat de la technique antérieure
Les appareils portables pourvus d'interfaces tactiles sont bien connus. On peut citer notamment les ordinateurs pourvus d'un écran tactile, les smartphones et les tablettes.
De manière générale, ils comprennent une interface de commande superposée à un écran d'affichage qui permet d'interagir directement (avec un objet de commande tel qu'un doigt on un stylet) avec des informations ou des éléments affichés.
Les interfaces de commande mettent en œuvre la plupart du temps des technologies capacitives. Elles comprennent des électrodes disposées sous forme de lignes et de colonnes, ou en matrice. La présence d'objets de commande perturbe les lignes de champs électriques autour de ces électrodes, ce qui permet de les détecter.
Certains procédés de mesure permettent d'obtenir des sensibilités suffisamment élevées pour détecter des objets de commande dans un voisinage des électrodes, à distance et sans contact avec la surface de l'interface de commande.
On connaît par exemple le brevet FR 2 756 048, qui décrit une solution de mesure capacitive permettant de détecter la position d'un doigt dans l'espace jusqu'à plusieurs centimètres de distance par rapport à des électrodes de mesure.
On parle dans ce cas d'interfaces tactiles et sans contact. Ces interfaces sont bien adaptées pour le contrôle de dispositifs dont la taille de l'écran d'affichage (et donc la taille de l'interface de contrôle) est de l'ordre de plusieurs pouces de diagonale au moins, étant donné la taille des doigts d'un utilisateur.
II est apparu plus récemment des dispositifs de type montre bracelet équipés d'interfaces tactiles. Il s'agit principalement de terminaux connectés à un smartphone ou une tablette par une liaison sans fil, et destinés à être portés au poignet comme une montre bracelet.
Ces appareils « satellites » permettent de déporter certaines fonctionnalités de l'appareil « principal » (par exemple un smartphone) de sorte à pouvoir y accéder sans devoir interagir directement avec l'appareil principal. On peut citer notamment la sélection de musique, ou la lecture d'emails.
La zone d'affichage de ces appareils « satellites » est nécessairement réduite, pour permettre un port au poignet. On trouve par exemple des affichages avec une diagonale de l'ordre de 1,8 pouces (moins de 5 cm).
Pour leur contrôle, ils sont également équipés d'une interface tactile superposée à l'écran d'affichage.
Toutefois, la taille limitée de l'affichage rend leur contrôle difficile. En effet, le fait de poser un doigt de l'écran masque une grande partie de celui- ci, et les commandes virtuelles sont nécessairement de petite taille et donc difficiles à viser.
En outre, leur interface de commande (la dalle tactile) et le logiciel de contrôle sont pour l'essentiel similaires à ceux mis en œuvre dans des dispositifs de taille supérieure. Ils ne sont donc pas bien adaptés aux spécificités de l'utilisation de ces systèmes satellites miniaturisés.
La présente invention a pour objet de proposer un dispositif de type montre bracelet équipés d'une interface tactile qui permette un meilleur contrôle que les dispositifs de l'art antérieur.
La présente invention a également pour objet de proposer un dispositif de type montre bracelet équipés d'une interface tactile et sans contact qui permette de conserver une meilleure visibilité de l'écran d'affichage lors de l'exécution d'actions de commande. La présente invention a également pour objet de proposer un procédé de contrôle d'un tel dispositif qui en permette un contrôle plus aisé et plus efficace.
La présente invention a également pour objet de proposer un procédé de contrôle d'un tel dispositif qui introduise des possibilités de contrôle spécifiquement adaptées à un port du dispositif au poignet.
Exposé de l'invention
Cet objectif est atteint avec un dispositif électronique destiné à être porté solidairement d'une partie du corps humain (telle qu'un poignet), comprenant un boîtier pourvu d'une zone d'affichage, un bracelet, et une interface de commande avec des électrodes de mesure capacitives agencées pour détecter des objets de commande,
caractérisé en ce que ladite interface de commande est agencée de sorte à permettre la détection d'objets de commande :
- en contact ou en regard d'une zone de détection superposée à la zone d'affichage,
- en contact ou en regard d'au moins une autre zone de détection externe à ladite zone d'affichage.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre :
- des électrodes de mesure disposées sur le boîtier à l'extérieur de la zone d'affichage ;
- des électrodes de mesure disposées sur le bracelet.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre une interface de commande agencée de telle sorte à permettre la détection d'objets de commande en contact ou en regard d'au moins une zone de détection externe et en périphérie de la zone d'affichage, à partir de mesures issues d'électrodes de mesure superposées à la zone d'affichage.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre une interface de commande agencée de telle sorte à permettre la détection de mouvements ou de positions d'un objet de commande correspondant à une main solidaire d'un poignet auquel le dispositif est attaché, à partir de mesures issues :
- d'électrodes de mesure superposées à la zone d'affichage, et/ou - d'électrodes de mesure disposées sur le boîtier à l'extérieur de la zone d'affichage.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre au moins l'un des éléments suivants :
- un inclimomètre,
- un accéléromètre,
- un capteur de lumière,
- un microphone,
- un haut-parleur,
- un capteur de signaux physiologiques.
Le dispositif selon l'invention peut notamment être de type montre bracelet.
Suivant des modes de réalisation :
- le dispositif selon l'invention peut comprendre en outre des moyens de liaison sans fil permettant des échanges de données avec un second dispositif électronique ;
- il peut être agencé de sorte à pouvoir être utilisé comme interface déportée du second dispositif électronique ;
- Il peut être agencé de sorte à pouvoir être utilisé comme interface déportée d'un second dispositif électronique de type smartphone ou tablette.
Suivant un autre aspect, il est proposé un procédé de contrôle d'un dispositif électronique destiné à être porté solidairement d'une partie du corps humain (telle qu'un poignet), comprenant un boîtier pourvu d'une zone d'affichage, un bracelet, et une interface de commande avec des électrodes de mesure capacitives agencées pour détecter des objets de commande dans un voisinage de mesure,
lequel procédé comprend des étapes :
- de recherche d'objets de commande en contact ou en regard de la zone d'affichage,
- de recherche d'objets de commande en contact ou en regard d'au moins une autre zone de détection externe à ladite zone d'affichage,
- de génération d'une commande.
Suivant des modes d'implémentation, le procédé selon l'invention peut comprendre en outre : - une étape de génération d'une commande dépendant d'un déplacement d'un objet de commande relativement à une zone de détection externe localisée sur le boîtier ou sur le bracelet.
- une étape de génération d'une commande dépendant d'une position ou d'un déplacement d'un objet de commande correspondant à une main solidaire d'un poignet auquel le dispositif est attaché.
- une étape de prise en compte d'une orientation spatiale du dispositif pour la génération d'une commande,
- une étape de prise en compte d'un environnement lumineux du dispositif pour la génération d'une commande.
Description des figures et modes de réalisation
D'autres avantages et particularités de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de mises en œuvre et de modes de réalisation nullement limitatifs, et des dessins annexés suivants :
- la Fig. 1 illustre un mode de réalisation de dispositif selon l'invention selon une vue de dessus,
- la Fig. 2 illustre un mode de réalisation de dispositif selon l'invention selon une vue de côté,
- la Fig. 3 un mode de réalisation d'une électronique de détection pour l'interface de commande d'un dispositif selon l'invention,
La Fig. 4 illustre un dispositif selon l'invention porté au poignet avec la main dans une position neutre,
La Fig. 5 illustre un dispositif selon l'invention porté au poignet avec la main dans une position relevée.
II est bien entendu que les modes de réalisation qui seront décrits dans la suite ne sont nullement limitatifs. On pourra notamment imaginer des variantes de l'invention ne comprenant qu'une sélection de caractéristiques décrites par la suite isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. Cette sélection comprend au moins une caractéristique de préférence fonctionnelle sans détails structurels, ou avec seulement une partie des détails structurels si cette partie uniquement est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l'invention par rapport à l'état de la technique antérieur. En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s'oppose à cette combinaison sur le plan technique.
Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
En référence aux Fig . 1 et Fig . 2, dans le mode de réalisation présenté, le dispositif selon l'invention a globalement la forme d'une montre bracelet destinée à être portée autour du poignet.
Il est bien entendu que le terme « montre bracelet » est nullement limitatif et est utilisé essentiellement pour illustrer une analogie de forme.
Dans le mode de réalisation présenté, le dispositif selon l'invention est plus particulièrement un terminal mobile destiné à être utilisé comme interface satellite d'un appareil principal tel qu'un smartphone ou une tablette.
Il peut être relié par une liaison sans fil, par exemple de type Wifi ou Bluetooth, à l'appareil principal .
Il permet ainsi de déporter certaines fonctionnalités de l'appareil principal de sorte à pouvoir y accéder sans devoir interagir directement avec l'appareil principal, comme cela sera détaillé plus loin .
Le dispositif selon l'invention comprend un boîtier 11. Ce boîtier comprend une zone d'affichage 13 sous la forme d'un écran d'affichage 13.
Le dispositif selon l'invention comprend également un bracelet 12 qui permet de le fixer ou de le maintenir solidairement d'une partie du corps 11. Dans le mode de réalisation présenté, ce bracelet 12 permet de fixer le dispositif au poignet.
Le dispositif selon l'invention comprend une interface de commande avec des électrodes de mesure capacitives agencées pour détecter des objets de commande 21 en contact avec une surface du dispositif, ou dans un voisinage de sa surface (à une distance non nulle donc) . Cette interface de commande permet à l'utilisateur de contrôler le dispositif en interagissant avec les électrodes de mesure.
Les électrodes de mesure sont réparties sur le dispositif de telle sorte à constituer des zones de détections en contact ou en regard desquelles des objets de commande peuvent être localisés. Ces zones de détection correspondent à des surfaces du dispositif. Le dispositif comprend ainsi une zone de détection superposée à l'écran d'affichage 13, et des zones de détection externes localisées sur le boîtier 11 et/ou sur le bracelet 12 comme cela sera expliqué plus loin.
L'écran d'affichage 13 est réalisé sous la forme d'une dalle tactile. Il comprend sur sa surface des électrodes capacitives 16 qui permettent de détecter la présence d'un objet de commande 21 tel qu'un doigt 21 dans la zone de détection correspondant à l'écran d'affichage 13.
Ces électrodes 16 constituent une interface de commande qui permet à l'utilisateur de contrôler le dispositif en interagissant avec l'affichage 13.
Elles sont réalisées dans un matériau conducteur sensiblement transparent, tel que par exemple de ΙΊΤΟ (oxyde d'indium-étain) déposé sur un matériau diélectrique (verre ou polymère). Elles sont superposées à un écran d'affichage 13 par exemple de type TFT (transistor à couches minces) ou OLED (diodes électroluminescentes organiques).
Ce type d'interface homme machine est bien connu et largement utilisé dans les systèmes de type smartphone ou tablette.
Toutefois, dans le cas présent, l'écran 13 est de petite taille, avec une diagonale de l'ordre de 5 cm ou moins. Dans ces conditions, l'utilisation de l'interface tactile avec un doigt 21 est malaisée, puisque les zones à viser sont nécessairement petites. En outre, le fait d'approcher le doigt 21 masque une grande partie de l'affichage 13.
Dans le mode de réalisation présenté aux Fig. 1 et Fig. 2, le dispositif selon l'invention comprend également des électrodes de mesure capacitives externes disposées à l'extérieur de la zone d'affichage 13.
Ces électrodes sont réalisées par exemple par des dépôts métalliques, ou tout procédé adapté.
La Fig. 1 et la Fig. 2 présentent des exemples non limitatifs de disposition de ces électrodes de mesure externes. Elles peuvent comprendre :
- des électrodes 14 disposées sur la face supérieure du boîtier autour de l'affichage 13, notamment sur les côtés en direction du bracelet 12 et sur les côtés perpendiculaires ;
- des électrodes 22 disposées sur une ou des tranches du boîtier, notamment sur une tranche parallèle au bracelet 12 ;
- des électrodes 15 disposées sur le bracelet 12. Les électrodes 15 disposées sur le bracelet 12 définissent une zone de détection externe 17 du bracelet.
Les électrodes 14, 22 disposées sur le boîtier définissent une ou une pluralité de zones de détection externes du boîtier 18.
Dans un mode de réalisation préféré, des électrodes 16 de la périphérie de l'écran 13 sont utilisées pour détecter des objets de commande 21 dans des zones de détection externes du boîtier 18. En effet, ces électrodes capacitives 16 du bord sont sensibles à la présence d'objets de commande 21 au-delà des limites de l'écran 13. En comparant leurs mesures avec celles obtenues avec des électrodes 16 localisées plus vers l'intérieur de l'écran 13, il est possible de déterminer qu'un objet de commande 21 détecté se trouve dans une zone de détection externes du boîtier 18, et non pas au dessus de l'écran 13. On peut appeler ce mode de détection une détection par effet de bord .
Dans ce cas, le dispositif selon l'invention peut ne pas comprendre d'électrodes de mesure externes 14, 22 sur le boîtier.
Le dispositif peut en outre être agencé de telle sorte qu'il y ait une continuité entre des zones de détection externes 17 du bracelet 12 et des zones de détection 18 du boîtier 11.
Ces zones de détection externes 17, 18 (implémentées grâce à des électrodes de mesure externe 14, 15, 22 et/ou à l'utilisation de la détection par effet de bord avec des électrodes 16 de la périphérie de l'écran 13) permettent de développer des modes de contrôle du dispositif plus adaptés à sa petite taille, comme cela sera expliqué plus loin .
En référence à la Fig . 3, on va maintenant décrite un mode de réalisation d'une électronique de détection qui permet de réaliser une interface de commande.
Dans ce mode de réalisation, les électrodes capacitives 39 (qui correspondent aux électrodes de mesure 16 de l'écran 13 et/ou aux électrodes de mesure externes 14, 15, 22) permettent de détecter la présence et/ou de mesurer la distance la distance d'au moins un objet de commande 21 dans une zone de mesure. De préférence, les électrodes de mesure 39 et leur électronique associée sont configurées de telle sorte à permettre la détection simultanée de plusieurs objets de commande 21. La position du ou des objet(s) de commande 21 par rapport au dispositif est déterminée à partir de la position des électrodes de mesure 39 qui détectent ces objets de commande 21.
La distance, ou du moins une information représentative de cette distance, entre les objets de commande 21 et les électrodes 39 est déterminée à partir de mesures du couplage capacitif entre ces électrodes 39 et les objets de commande 21.
Ce mode de réalisation permet d'obtenir une sensibilité de mesure suffisante pour pouvoir détecter et localiser des objets de commande 21 en contact avec la surface du dispositif ou des électrodes 14, 15, 16, 22, ou qui évoluent à proximité du dispositif à une distance non nulle de sa surface.
Il est à noter également que la présence d'électrodes externes 14, 15, 22 permet d'augmenter les possibilités de contrôle à distance du dispositif du simple fait qu'elles définissent une zone de mesure de dimensions supérieures à celle de l'écran d'affichage 13. En effet, cela permet d'étendre les possibilités de mesures de distance tridimensionnelles au-dessus de la surface active (coordonnée x, y, z du ou des doigts ou de la main 21).
Des éléments de garde sous la forme d'électrodes de garde ou de plans de garde (non représentés) sont positionnés selon la face arrière des électrodes de mesure 39, relativement à la zone de détection des objets de commande 21. Ces éléments de garde ont pour fonction d'éviter les couplages électriques parasites entre les électrodes de mesure 39 et leur environnement, comme cela sera expliqué plus loin.
Dans le cas de l'écran d'affichage 13, les éléments de garde sont également réalisés dans un matériau conducteur sensiblement transparent, tel que par exemple de ΙΊΤΟ (oxyde d'indium-étain). Ils sont séparés des électrodes de mesure 16 par une couche en matériau diélectrique.
Les électrodes de mesure 39 sont reliées à des moyens électroniques de mesure capacitive 37.
Ces moyens électroniques de mesure capacitive 37 sont réalisés sous la forme d'un système de mesure capacitive en pont flottant tel que décrit par exemple dans le document FR 2756048 de Rozière.
Le circuit de détection comprend une partie dite flottante 36 dont le potentiel de référence 31, appelé potentiel de garde 31, oscille par rapport à la masse 33 du système global, ou à la terre. La différence de potentiel alternative entre le potentiel de garde 31 et la masse 33 est générée par une source d'excitation, ou un oscillateur 34.
Les éléments de garde sont reliés au potentiel de garde 31.
La partie flottante 36 comprend la partie sensible de la détection capacitive, représentée sur la Fig . 3 par un amplificateur de charge. Elle peut bien entendu comprendre d'autres moyens de traitement et de conditionnement du signal, y compris numériques ou à base de microprocesseur, également référencés au potentiel de garde 31. Ces moyens de traitement et de conditionnement permettent par exemple de calculer des informations de distance et de pression à partir des mesures capacitives.
L'alimentation électrique de la partie flottante 36 est assurée par des moyens flottants de transfert d'alimentation 35, comprenant par exemple des convertisseurs DC/DC.
Ce système de mesure capacitive permet de mesurer une information de capacité entre au moins une électrode de mesure 39 et un objet de commande 21.
L'objet de commande 21 doit être relié à un potentiel différent du potentiel de garde 31, tel que par exemple le potentiel de masse 33. On se retrouve bien dans cette configuration lorsque l'objet de commande 21 est un doigt d'un utilisateur dont le corps définit une masse, ou un objet (tel qu'un stylet) manipulé par cet utilisateur.
Un ensemble de commutateurs ou de switchs analogiques 30, pilotés par des moyens de contrôle électroniques, permet de sélectionner une électrode de mesure 39 et de la relier à l'électronique de détection capacitive 37 pour en mesurer la capacité de couplage avec l'objet 21. Les switchs 30 sont configurés de telle sorte qu'une électrode de mesure 39 est reliée soit à l'électronique de détection capacitive 37, soit au potentiel de garde 31.
La partie sensible de la détection est protégée par un blindage de garde 32 relié au potentiel de garde 31.
Ainsi, une électrode de mesure 39 reliée par un switch 30 à l'électronique de détection capacitive 37 (ou électrode de mesure active 39) est environnée par des plans de garde constitués au moins pour partie par des électrodes de mesure 39 inactives et par des éléments de garde reliés au potentiel de garde 31. Comme l'électrode de mesure active 39 est également au potentiel de garde 31, on évite ainsi l'apparition de capacités parasites entre cette électrode et son environnement, de telle sorte que seul le couplage avec l'objet d'intérêt soit mesuré avec une sensibilité maximale.
L'électronique flottante 36 est reliée en sortie à l'électronique du système 38 référencée à la masse par des liaisons électriques compatibles avec la différence de potentiels de référence. Ces liaisons peuvent comprendre par exemple des amplificateurs différentiels ou des optocoupleurs.
Les switchs 30 permettent ainsi de scruter ou d'interroger séquentiellement les électrodes de mesure 16 de l'écran 13, ainsi que les électrodes de mesure externes 14, 15, 22.
Bien entendu, plusieurs voies l'électronique de détection capacitive 37 peuvent être mises en œuvre en parallèle, chacune contrôlant un sous ensemble d'électrodes 39. On peut par exemple mettre en œuvre une voie l'électronique de détection capacitive 37 pour contrôler les électrodes 16 de l'écran 13 et une voie l'électronique de détection capacitive 37 pour contrôler les électrodes externes 14, 15, 22.
On va maintenant décrire des exemples de modes d'implémentation de commandes ou de contrôles de dispositifs selon l'invention qui exploitent plus spécifiquement les électrodes externes 14, 15, 22.
Bien entendu, ces modes d'implémentation sont des exemples non limitatifs.
En outre, toutes les commandes ou les modes d'interaction connus qui mettent en œuvre les électrodes de mesure 16 de l'écran 13 peuvent également être mis en œuvre dans l'invention.
Suivant un premier aspect, les zones de détection externes 17, 18 (avec éventuellement leurs électrodes externes 14, 15, 22) sont utilisées pour déporter hors de la zone d'affichage 13 des commandes ou des actions qui sont normalement effectuées en interagissant avec des électrodes 16 de l'écran 13. Cela présente notamment l'avantage :
- d'éviter de masque l'affichage avec le doigt 21 lors d'une action ;
- d'éviter de consommer de la surface d'affichage par exemple pour représenter des boutons virtuels de dimension suffisante pour permettre une visée avec le doigt 21. Suivant un mode d 'implémentation, un procédé de contrôle d u d ispositif peut comprend re des étapes :
- de détection de « tap » dans au moins deux zones de détection externes 140, 141 de la face d u boîtier 11 (ces zones de détection externes 140, 141 pouvant correspondre à deux électrodes externes 140, 141 ou être définies à partir de la détection d 'effets de bords par des électrodes 16 de l'écran 13) ;
- de déplacement incrémental 23 d 'un curseur ou d 'une zone de sélection et/ou de défilement incrémental d 'éléments sur l'écran 13 selon une d irection définie par l'électrode 140, 141 sur laquelle le « tap » a été détecté. Un déplacement en deux d imensions peut aussi être obtenu avec q uatre électrodes ;
Les éléments peuvent être par exemple des morceaux de musiq ue, des emails, des SMS, ... Le curseur et/ou les éléments peuvent également être des niveaux, par exemple d 'écoute sonore.
On peut ainsi aisément visualiser les éléments lorsqu'on les fait défiler. Suivant un mode d 'implémentation, un procédé de contrôle d u d ispositif peut comprend re une étape de sélection ou de visualisation d 'un élément en effectuant un « tap » sur une zone de détection externe 142 de la face d u boîtier 11. Comme précédemment, la zone de détection externe 142 peut correspondre à une électrode externe 142 ou être définie à partir de la détection d'effets de bords par des électrodes 16 de l 'écran 13.
Suivant un mode d 'implémentation, un procédé de contrôle d u d ispositif peut comprend re des étapes :
- de détection d 'un déplacement 19 d 'un objet de commande 21 le long d 'une zone de détection externe 17 d u bracelet 12 (par exemple définie par une pluralité d 'électrodes de mesure 15 réparties le long du bracelet 12) . Suivant des modes d 'implémentation, l'objet de commande 21 peut être en contact ou à d istance de la surface de la zone de détection externe 17 ;
- de déplacement 20 d 'un curseur ou d 'une zone de sélection et/ou de défilement d 'éléments sur l 'écran 13 en fonction d u déplacement 19 de l 'objet de commande 21.
Suivant un second aspect, des commandes particul ières spécifiq ues de la nature d u dispositif peuvent être implémentées en exploitant les zones de détection externes 17, 18. En référence à la Fig. 4 et à la Fig. 5, suivant un mode d'implémentation, un procédé de contrôle du dispositif peut comprendre des étapes de détection de positions particulières de la main 42 solidaire du poignet 41 autour duquel est fixé le dispositif.
Cette détection peut être par exemple réalisée en exploitant la détection d'effets de bords par des électrodes 16 de l'écran 13.
Elle peut également être réalisée avec des électrodes externes 22 disposées sur la tranche du boitier 11 qui fait face à la main 42, ou avec des électrodes 14 de la face du boîtier qui ont une sensibilité et une orientation adaptée.
Ainsi, par exemple :
- la détection d'une position relevée de la main 42 telle qu'illustrée à la Fig. 5 peut être utilisée pour interrompre une sonnerie ou pour répondre à un appel entrant ;
- on peut identifier de quel côte du dispositif se trouve la main 42 solidaire du poignet 41 autour duquel il est fixé, notamment pour adapter l'affichage,
- on peut distinguer si le dispositif est porté à un bras gauche ou à un bras droit en localisant le côté du pouce, notamment pour adapter l'affichage ou des fonctions de l'interface de commande.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre un capteur sensible à sa position ou son inclinaison. Ce capteur peut être utilisé pour modifier les commandes affectées aux zones de détection de l'écran 13 et/ou aux zones de détection externes 17, 18. Par exemple :
- l'interface peut être bloquée si le dispositif est dans une position avec l'écran 13 vertical ;
- Un mouvement de la main 42 peut être interprété différemment selon que le dispositif est dans une position correspondant à celle d'un bras vertical pendant le long du corps.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre un capteur de lumière, pour déterminer par exemple s'il est dans une manche. Dans ce cas, il est possible par exemple d'ajuster la sensibilité de certaines électrodes de mesure pour permettre la détection d'objets de commande 21 à plus grande distance, au travers d'un vêtement.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut être un appareil autonome qui peut fonctionner sans dépendre d'une liaison avec autre un appareil dit « principal » .
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre notamment :
- une montre,
- un ordinateur,
- un téléphone,
- un dispositif de mesure ou de contrôle de signaux physiologiques tels que le pouls, la tension, ...
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut être agencé de telle sorte à être porté sur tout endroit du corps, dont notamment :
- un bras,
- une jambe ou une cheville,
- le tronc ou le torse.
Suivant des modes de réalisation, le dispositif selon l'invention peut comprendre des éléments tels que le boîtier 11, et/ou une partie du bracelet 12 supportant des électrodes de mesure externes 15 qui sont agencés de telle sorte à pouvoir de désolidariser du bracelet 12.
Bien sûr, l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l'invention .

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif électronique destiné à être porté solidairement d'une partie (41) du corps humain, notamment de type montre bracelet ou terminal mobile, comprenant un boîtier (11) pourvu d'une zone d'affichage (13), un bracelet (12), et une interface de commande avec des électrodes de mesure capacitives (14, 15, 16, 22) réparties sur le dispositif de sorte à constituer des zones de détection et agencées pour détecter des objets de commande (21), caractérisé en ce que ladite interface de commande avec lesdites électrodes de mesure capacitives (14, 15, 16, 22) sont agencées de sorte à permettre la détection d'objets de commande (21) :
- en contact ou en regard d'une zone de détection superposée à la zone d'affichage (13),
- en contact ou en regard d'au moins une autre zone de détection (17,
18, 23) externe à ladite zone d'affichage (13).
2. Le dispositif de la revendication 1, qui comprend des électrodes de mesure (14, 22) disposées sur le boîtier (11) à l'extérieur de la zone d'affichage (13).
3. Le dispositif de l'une des revendications précédentes, qui comprend en outre des électrodes de mesure (15) disposées sur le bracelet (12).
4. Le dispositif de l'une des revendications précédentes, qui comprend une interface de commande agencée de telle sorte à permettre la détection d'objets de commande (21) en contact ou en regard d'au moins une zone de détection (18) externe et en périphérie de la zone d'affichage (13), à partir de mesures issues d'électrodes de mesure (16) superposée à la zone d'affichage (13).
5. Le dispositif de l'une des revendications précédentes, qui comprend une interface de commande agencée de telle sorte à permettre la détection de mouvements ou de positions d'un objet de commande correspondant à une main (42) solidaire d'un poignet (41) auquel le dispositif est attaché, à partir de mesures issues :
- d'électrodes de mesure ( 16) superposées à la zone d'affichage ( 13), et/ou
- d'électrodes de mesure ( 14, 22) disposées sur le boîtier ( 11) à l'extérieur de la zone d'affichage ( 13) .
6. Le dispositif de l'une des revendications précédentes, qui comprend en outre au moins l'un des éléments suivants :
- un inclimomètre,
- un accéléromètre,
- un capteur de lumière,
- un microphone,
- un haut-parleur,
- un capteur de signaux physiologiques.
7. Le dispositif de l'une des revendications précédentes, qui est de type montre bracelet.
8. Le dispositif de l'une des revendications précédentes, qui comprend en outre des moyens de liaison sans fil permettant des échanges de données avec un second dispositif électronique.
9. Le dispositif de la revendication 8, qui est agencé de sorte à pouvoir être utilisé comme interface déportée du second dispositif électronique.
10. Le dispositif de l'une des revendications 8 ou 9, qui est agencé de sorte à pouvoir être utilisé comme interface déportée d'un second dispositif électronique de type smartphone ou tablette.
11. Procédé de contrôle d'un dispositif électronique destiné à être porté solidairement d'une partie (41) du corps humain, notamment de type montre bracelet ou terminal mobile, comprenant un boîtier ( 11) pourvu d'une zone d'affichage ( 13), un bracelet ( 12), et une interface de commande avec des électrodes de mesure capacitives ( 14, 15, 16, 22) réparties sur le dispositif de sorte à constituer des zones de détection et agencées pour détecter des objets de commande (21) dans un voisinage de mesure,
caractérisé en ce qu'il comprend des étapes :
- de recherche d'objets de commande (21) en contact ou en regard d'une zone de détection superposée à la zone d'affichage (13),
- de recherche d'objets de commande (21) en contact ou en regard d'au moins une autre zone de détection (17, 18, 23) externe à ladite zone d'affichage (13),
- de génération d'une commande.
12. Le procédé de la revendication 11, qui comprend en outre une étape de génération d'une commande dépendant d'un déplacement d'un objet de commande (21) relativement à une zone de détection externe localisée sur le boîtier (11) ou sur le bracelet (12).
13. Le procédé de l'une des revendications 11 ou 12, qui comprend en outre une étape de génération d'une commande dépendant d'une position ou d'un déplacement d'un objet de commande correspondant à une main (42) solidaire d'un poignet (41) auquel le dispositif est attaché.
14. Le procédé de l'une des revendications 11 à 13, qui comprend en outre une étape de prise en compte d'une orientation spatiale du dispositif pour la génération d'une commande.
15. Le procédé de l'une des revendications 11 à 14, qui comprend en outre une étape de prise en compte d'un environnement lumineux du dispositif pour la génération d'une commande.
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