FR2937440A1 - Souris a six axes de deplacement - Google Patents

Abstract

L'invention concerne une souris à six axes destinée à piloter une application tridimensionnelle. La souris (1) à six axes de déplacement (x, z), comporte une semelle (2) et un boîtier (3) reliés l'un à l'autre par un élément de liaison (6) autorisant une rotation du boîtier par rapport à la semelle autour de deux axes (x, y). Le boîtier (3) est pourvu d'un capteur (16) situé au niveau du pouce de la main d'un utilisateur saisissant le boîtier (3), pour provoquer une commutation d'un mode d'utilisation bidimensionnel de la souris (1) vers un mode d'utilisation tridimensionnel de cette souris (1), sur détection d'une pression exercée par le pouce sur le capteur (16). L'invention s'applique aux applications informatiques tridimensionnelles.

Description

L'invention concerne une souris à six axes permettant de piloter une application logicielle tridimensionnelle et d'une façon plus générale un pointeur à six axes permettant de piloter une telle application. ARRIERE PLAN DE L'INVENTION L'invention concerne l'utilisation d'un périphérique tel que la souris à six axes décrite dans les documents de brevet FR2858072 et FR2881238. Cette souris comporte un boîtier mobile en translation dans un plan selon deux axes horizontaux perpendiculaires, et en rotation autour d'un troisième axe normal à ce plan, comme les souris standard dites bidimensionnelles. Mais ce boîtier est aussi mobile en rotation autour de chaque axe horizontal, et il est encore pourvu d'une molette qui constitue son sixième axe de déplacement. Cette souris est destinée à la manipulation d'objets virtuels numériques tridimensionnels, présentés par une application logicielle, telle qu'une application de conception assistée par ordinateur. Elle peut ainsi piloter l'application de manière à coupler les déplacements d'un objet tridimensionnel présenté par l'application sur l'écran d'ordinateur, aux déplacements effectifs du boîtier de la souris. Les mouvements que l'utilisateur impose au boîtier de la souris ainsi que l'actionnement de la molette, se traduisent par des déplacements correspondants de l'objet qu'il manipule. Elle peut aussi être utilisée pour évoluer dans un espace tridimensionnel numérique. Les mouvements effectifs du boîtier se traduisent alors par des déplacements et des modifications de l'orientation du point de vue depuis lequel cet espace tridimensionnel est présenté par l'application.

Dans un cas comme dans l'autre, la traduction de mouvement peut être isotonique ou élastique. En 2 fonctionnement isotonique, un déplacement du boiter est traduit par un déplacement correspondant de l'objet ou du point de vue, selon un gain qui est fixe ou qui dépend de la vitesse effective de déplacement du boitier. En fonctionnement élastique, un déplacement du boitier se traduit par une vitesse de déplacement de l'objet ou du point de vue : l'objet tourne d'autant plus vite que le boitier est fortement incliné. Pour sélectionner un élément de l'objet ou de la scène présenté par l'application, l'utilisateur positionne, à l'aide de la souris tridimensionnelle, l'objet ou le point de vue de la scène de manière à rendre l'élément en question visible à l'écran. Il saisit ensuite une autre souris, bidimensionnelle, pour déplacer un curseur associé à cette souris bidimensionnelle, sur l'élément à sélectionner, et il enfonce par exemple un clic de la souris bidimensionnelle pour sélectionner cet élément, ce qui lui permet ensuite de modifier un ou des paramètres associés à cet élément, comme sa couleur, ses dimensions ou autre. De manière analogue, l'utilisateur saisit la souris bidimensionnelle pour commuter d'une application tridimensionnelle vers une application bureautique telle qu'une application de traitement de texte. En pratique, lorsque l'utilisateur lâche le boîtier de la souris tridimensionnelle, ce boîtier est ramené par des moyens de rappel élastiques qui l'équipent vers une position neutre où il n'est pas incliné par rapport à la semelle, ce qui provoque un mouvement intempestif de rotation de l'objet visualisé, ou de l'orientation du point de vue de la scène visualisée. Ce mouvement intempestif apparaît tant en fonctionnement isotonique qu'en fonctionnement élastique.

OBJET DE L'INVENTION Le but de l'invention est de proposer une 3 solution pour remédier à ces inconvénients. RESUME DE L'INVENTION A cet effet, l'invention a pour objet une souris à six axes de déplacement, comportant une semelle et un boîtier reliés l'un à l'autre par un élément de liaison autorisant le boîtier à s'incliner par rapport à la semelle en pivotant autour de deux axes et des moyens de rappel élastique tendant à ramener continûment le boîtier à une inclinaison neutre par rapport à la semelle, caractérisée en ce que le boîtier est pourvu d'un capteur ou poussoir situé au niveau du pouce de la main droite d'un utilisateur saisissant ce boîtier, pour activer ou désactiver un mode d'utilisation tridimensionnel de la souris sur détection de l'application ou du relâchement d'un effort de pression exercé sur le capteur par exemple par le pouce de l'utilisateur. Du fait des efforts de réaction exercés spontanément par l'annulaire et l'auriculaire de l'utilisateur lorsqu'il exerce une pression sur le capteur avec son pouce, cette pression ne produit pas de déplacement du boîtier, ce qui permet d'activer et de désactiver le mode tridimensionnel sans risque de mouvement intempestif du boîtier. L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle le capteur présente une surface d'appui telle que la normale à cette surface d'appui est orientée selon un axe interceptant l'élément de liaison par lequel la semelle est reliée au boîtier. L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle le capteur est un bouton poussoir. L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle le capteur présente une surface externe dépassant du boîtier pour être identifiable tactilement par le pouce de l'utilisateur. L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle la surface d'appui du capteur a une superficie suffisamment réduite pour permettre au pouce de prendre appui sur le boîtier à côté du capteur.

L'invention concerne également une souris telle que définie ci-dessus, dans laquelle le capteur est une molette cliquante. L'invention concerne également un procédé d'utilisation d'une souris à six axes de déplacement, comportant une semelle et un boîtier reliés l'un à l'autre par un élément de liaison autorisant le boîtier à s'incliner par rapport à la semelle en pivotant autour de deux axes et des moyens de rappel élastique tendant à ramener continûment le boîtier à une inclinaison neutre par rapport à la semelle, dans lequel on active ou on désactive un mode d'utilisation tridimensionnel de la souris sur détection de l'application ou du relâchement d'un effort de pression exercé par un doigt de la main de l'utilisateur sur au moins un capteur ou poussoir équipant le boîtier de la souris.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES La figure 1 est une vue latérale de la souris selon l'invention ; La figure 2 est une vue de face de la souris selon l'invention ; La figure 3 est une vue de dessous de la souris selon l'invention ; La figure 4 est une vue de dessus de la souris selon l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION L'idée à la base de l'invention est de faire en sorte que l'utilisateur active le mode tridimensionnel de la souris en agissant sur un ou des poussoirs ou capteur équipant le boîtier de la souris, de manière à provoquer un mouvement intempestif du boîtier qui soit très faible, voire nul. La souris selon l'invention qui est repérée par 1 dans les figures comporte une semelle 2 portant un boîtier 3 qui a une forme générale bombée ergonomique 5 favorisant la prise en main par l'utilisateur. La semelle 2 comporte une face inférieure plane 4 par laquelle elle est en appui sur un plan horizontal tel qu'une table, l'ensemble de la souris 1 pouvant ainsi être déplacé en translation selon deux axes horizontaux ï0 perpendiculaires repérés par x et y, et en rotation autour d'un axe normal à ce plan, cet axe étant repéré par z. Le boîtier 3 de la souris 1 est lié à la semelle 2 par un élément de liaison 6 qui permet à ce boîtier 3 15 de pivoter par rapport à la semelle 2 autour des deux axes x et y perpendiculaires l'un à l'autre et parallèles à la face inférieure 4. Dans la représentation donnée sur les figures, les axes x y et z qui sont les axes d'un repère orthogonal indirect passent chacun par le centre, 20 noté C, de l'élément de liaison 6. Il est à noter que la liaison entre la semelle et le boîtier interdit un déplacement du boîtier verticalement par rapport à la semelle, ainsi qu'un déplacement en rotation autour de l'axe z du boîtier par 25 rapport à la semelle. L'élément 6 comprend par exemple un organe sphérique rigidement solidaire de la semelle 2, s'engageant dans une cavité sphérique rigidement solidaire du boîtier 3, ces deux organes constituant une 30 liaison pivot ayant son centre C situé sensiblement à mi-hauteur du boîtier 3. Complémentairement, des ergots dépassant radialement de la partie sphérique s'engagent dans des rainures de la cavité sphérique du boîtier 3 pour 35 interdire une rotation autour de l'axe z du boîtier par rapport à la semelle. Cet élément de liaison 6 comporte 6 encore des moyens élastiques tendant continûment à rappeler le boîtier 3 vers une position de référence neutre dans laquelle il n'est pas incliné par rapport à la semelle.

Un mouvement de rotation du boîtier 3 par rapport à la semelle 2 autour de l'axe x qui s'étend selon une direction généralement longitudinale de la souris 1 correspond ainsi un mouvement de tangage du boîtier 3, repéré par T. Un mouvement de rotation du boîtier autour de l'axe y qui est orienté transversalement correspond ainsi à un mouvement de roulis, repéré par R. Enfin, une rotation de la souris 1 autour de l'axe z correspond à un mouvement dit de lacet. Le boîtier 3 comporte deux touches 7 et 8 situées dans une région supérieure de sa partie avant, pouvant être enfoncées respectivement par l'index et le majeur de l'utilisateur ayant la souris en main, et qui constituent ainsi un clic gauche et un clic droit. Une molette additionnelle 9 dépasse de la région supérieure de la partie avant du boîtier 3, en étant implantée entre les touches 7 et 8. L'utilisateur ayant la souris en main peut ainsi déplacer la molette avec son index ou son majeur, pour produire un déplacement selon l'axe vertical, c'est-à- dire selon l'axe z. La souris a ainsi six axes de déplacement effectifs, puisque le boîtier 3 est mobile, conjointement avec la semelle, en translation selon les axes x et y et en rotation autour de l'axe z, et qu'il est mobile par rapport à la semelle, en rotation autour des axes x et y, et que les translations selon l'axe z peuvent être définies par les mouvements appliqués à la mollette 9. Les mouvements effectifs du boîtier 3 de la souris 1 et de sa mollette 9 peuvent être traduits en mouvements correspondants d'une pièce numérique présentée par une application, comme suit : 7 - les translations selon x et y ainsi que la rotation autour de l'axe z peuvent se traduire sous forme absolue, c'est-à-dire isotonique, par des déplacements correspondants de l'élément numérique présenté par l'application ; - l'inclinaison du boîtier autour de l'axe x ou y peut être traduite par une vitesse de rotation de l'objet numérique ayant une valeur correspondant à l'angle d'inclinaison par rapport à la position du boîtier au repos, le retour du boîtier en position neutre provoquant alors un arrêt de l'objet numérique ; - la translation autour de l'axe z peut elle aussi être traduite par une vitesse de translation de l'objet numérique ayant une valeur correspondant à la rotation imposée par l'utilisateur à la molette par rapport à une position neutre de cette molette par rapport au boîtier. Les déplacements effectifs de l'ensemble de la souris 1 par rapport au plan sur lequel elle repose sont identifiés à partir d'informations issues de deux capteurs de déplacement de type laser équipant sa semelle 2 en étant placés respectivement à l'avant et à l'arrière de celle-ci, ces capteurs étant repérés respectivement par 11 et 12 dans la figure 3.

Les informations issues de ces deux capteurs laser 11 et 12 permettent ainsi de déterminer des valeurs de translation selon les axes x et y, et de rotation autour de l'axe z (mouvement de lacet), pour un intervalle de temps donné. Ces valeurs correspondant aux déplacements de la semelle 2 par rapport à la table, cette semelle étant pourvue de quatre patins repérés par 13 pour réduire les frottements de glissement. La souris 1 est encore pourvue d'un inclinomètre non représenté, comportant une embase rigidement solidaire de la semelle 2, et un bras inclinable autour des axes x et y, ce bras étant lié en mouvement au 8 boîtier 3, pour délivrer des informations représentatives de l'inclinaison de ce boîtier par rapport à une position angulaire neutre. Cet inclinomètre est avantageusement intégré à l'élément de liaison 6.

L'élément de liaison 6 est encore équipé de moyens de rappel élastiques tendant à ramener le boîtier 3 vers une position de référence, ou neutre, par rapport à la semelle, dès que l'utilisateur lâche la souris. Les capteurs 11 et 12, l'inclinomètre ainsi que la molette 9 sont reliés à un circuit imprimé situé dans la souris pour traiter les informations qu'ils fournissent, de manière à transmettre à l'ordinateur auquel la souris 1 est reliée, ici par un fil 13, des informations de position ou de déplacement du boîtier.

Comme visible dans les figures, la souris 1 selon l'invention est pourvue d'un bouton poussoir 16, porté par le boîtier 3 en étant situé à l'emplacement où se positionne spontanément le pouce de l'utilisateur lorsqu'il saisit le boîtier.

Concrètement, ce bouton est situé au niveau du flanc gauche du boîtier 3 en étant situé à mi-longueur de la souris, c'est-à-dire à mi-longueur du flanc gauche, et il est situé verticalement à mi-hauteur du boîtier. Ce bouton poussoir 16 comporte une touche 17 portant une face d'appui 18 délimitée par un contour elliptique, et destinée à recevoir le pouce de l'utilisateur. Le bouton 16 est mobile entre une position relâchée correspondant à celle des figures, et dans laquelle la face d'appui 16 portée par la touche 17 dépasse de la face externe du boîtier 3, et une position enfoncée dans laquelle la face d'appui 18 est sensiblement au même niveau que la face externe du boîtier 3. Comme indiqué plus haut, le bouton 16 est situé 35 au niveau du pouce de l'utilisateur saisissant normalement la souris avec sa main droite, et il se déplace entre sa position relâchée et sa position enfoncée selon une direction de déplacement, notée D, normale à la face d'appui 18, et orientée vers le centre C de l'élément de liaison 6.

Le bouton 16 est agencé pour minimiser les déplacements subis par le boîtier 3 lorsque l'utilisateur enfonce ou relâche ce bouton 16 avec son pouce, qu'il s'agisse des déplacements de la souris par rapport au plan sur lequel elle repose, ou des rotations du boîtier 3 par rapport à la semelle 2. Lorsque l'utilisateur enfonce le bouton 16 avec son pouce tout en tenant le boîtier 3, le boîtier 3 est soumis au niveau de sa face latérale gauche, à un effort exercé par le pouce via la face d'appui 18 du bouton 16, et au niveau de sa face latérale droite opposée, à un autre effort de réaction orienté en direction opposée, et exercé par l'annulaire et l'auriculaire. Lorsque la souris est utilisée par un gaucher, le bouton 16 se trouve au niveau de l'annulaire et/ou de l'auriculaire de la main gauche saisissant la souris, ce qui permet à cet utilisateur d'enfoncer ou de relâcher le bouton de façon analogue, les efforts exercés pour enfoncer ou relâcher le bouton 16 étant alors compensés par l'effort exercé par son pouce sur le boîtier.

Dans ces conditions, la résultante des efforts exercés sur l'ensemble du boîtier par les doigts de l'utilisateur qui presse le bouton poussoir 16 est sensiblement nulle, de sorte que le risque de déplacement du boitier est à peu près nul. Il en va de même lorsque l'utilisateur relâche le bouton. Pour réduire encore le risque de déplacement du boîtier sous l'effet de l'enfoncement ou du relâchement du bouton poussoir 16, ce bouton 16 est configuré pour se déplacer depuis sa position relâchée vers sa position enfoncée, et réciproquement, selon une direction orientée vers le centre C de l'élément de liaison 6.

Avantageusement, la direction D selon laquelle le bouton poussoir 6 se déplace entre sa position relâchée et enfoncée coïncide avec la normale à la surface d'appui 18 de ce bouton, pour que les efforts exercés par le pouce lors de l'enfoncement et du relâchement soient orientés vers le centre C de l'élément 6 de manière à avoir un moment nul par rapport à ce centre C. Comme on l'aura compris, le déplacement intempestif du boîtier est d'autant plus faible que la distance séparant le centre C de la liaison, et l'axe de déplacement D du bouton 16 est faible. Dans le cas où la mobilité du bouton est obtenue par le fait qu'il est monté rotatif autour d'un axe déporté par rapport à sa surface d'appui 18, la direction D coïncide avec la tangente à la trajectoire de déplacement du bouton entre sa position relâchée et sa position enfoncée. De manière à être proche du centre de l'élément de liaison C, la direction D intercepte d'une façon générale cet élément de liaison, en interceptant à la fois la partie de cet élément de liaison qui est rigidement solidaire de la semelle et la partie de cet élément de liaison qui est rigidement solidaire du boîtier, ces deux parties étant emboîtées l'une dans l'autre pour définir le centre C de la liaison.

Différentes configurations peuvent être prévues pour commuter du mode tridimensionnel vers le mode bidimensionnel et réciproquement. La commutation du mode courant vers l'autre mode peut être provoquée lorsque l'utilisateur enfonce puis relâche le bouton 16.

Avantageusement, le mode tridimensionnel est activé lorsque l'utilisateur maintient le bouton poussoir 16 enfoncé, et le mode bidimensionnel s'active lorsque le bouton 16 est relâché. Dans ce cas, le bouton est avantageusement prévu pour dépasser de la face externe du boîtier lorsqu'il est relâché, permettant ainsi à l'utilisateur de percevoir tactilement si son pouce est 11 ou non en place sur le bouton 16. Dès la commutation d'un mode à l'autre, un signal est émis par la souris à destination de son pilote, de façon à ce qu'elle soit présentée au système d'exploitation et à l'application active, selon le cas, comme une souris tridimensionnelle associée à un objet ou à une scène, ou bien comme une souris bidimensionnelle pilotant les déplacements du curseur sur l'écran. La position du capteur sous le pouce, et son orientation, vers le centre de l'élément de liaison, permettent d'avoir un déplacement du boîtier quasiment nul lorsque le pouce exerce un effort sur ce capteur ou le relâche. Ainsi, le fait d'exercer ou de relâcher la pression du pouce ne provoque pas de déplacement du boîtier, ce qui provoque une commutation de mode très fluide. En outre, lors de la commutation vers le mode tridimensionnel, le logiciel pilotant la souris peut être prévu pour mémoriser la position courante du boîtier 3 par rapport à la semelle 2 à l'instant où la présence ou la pression du pouce est identifiée par le capteur 16. Cette position courante du boîtier est ensuite associée à la position courante de l'objet numérique présenté par l'application tridimensionnelle, de manière à constituer un point d'origine. Cette solution constitue une assurance supplémentaire que l'objet en question ne se déplace pas intempestivement lors de la commutation vers le mode tridimensionnel. Dans l'exemple illustré sur les figures, c'est un bouton poussoir 16 qui est situé au niveau du pouce de l'utilisateur, et qui permet en l'enfonçant et/ou en le relâchant, de passer d'un mode à l'autre. Des solutions autres qu'un bouton poussoir peuvent également être envisagées, comme par exemple un capteur inductif situé au même endroit que ce bouton pour identifier la présence ou non du pouce. Une forme en 12 relief pouvant avantageusement être prévue à la face externe du boîtier, au niveau de ce capteur, pour que l'utilisateur puisse tactilement savoir si son pouce est ou non à l'emplacement en question.

Dans ce cas, la détection par le capteur inductif de la présence du pouce traduit une pression exercée par celui-ci sur le boîtier, dès lors qu'un certain seuil dans le signal de détection émis par le capteur est atteint.

Avantageusement, le capteur est une molette cliquante située au niveau du pouce pour détecter la présence du pouce lorsque celui-ci enfonce la molette en direction du centre C de l'élément de liaison du boîtier avec la semelle. Cette molette cliquante est alors agencée horizontalement, pour que l'utilisateur commande un mouvement de lacet en déplaçant son pouce d'avant en arrière ou inversement tout en maintenant la molette enfoncée. Alternativement, la commutation d'un mode vers l'autre peut être provoquée dès que l'utilisateur enfonce simultanément les touches du clic gauche et du clic droit de la souris, c'est-à-dire les deux touches 7 et 8 avec respectivement son index et son majeur. Le fait d'enfoncer ou relâcher un clic, un poussoir ou un capteur équipant le boîtier de la souris génère un mouvement intempestif du boîtier ayant une faible amplitude, ce qui est ainsi très adapté à l'activation et la désactivation du mode tridimensionnel de cette souris. Le fait de devoir enfoncer simultanément les deux clics de la souris permet en outre d'offrir à l'utilisateur une solution dans laquelle il effectue un geste intuitif dans lequel il replie son index et son majeur sur les clics gauche et droit de la souris, conformément à un mouvement de préhension de cette souris, lorsqu'il souhaite activer son mode tridimensionnel.

13 Il faut noter que dans l'exemple des figures, la souris présente une semelle mobile en translation par rapport au plan sur lequel cette souris repose, et un boîtier pouvant s'incliner par rapport à la semelle. Mais l'invention s'applique aussi à une souris tridimensionnelle comportant une semelle solidarisée à un support ou une platine qui est fixe par rapport à la table, en étant mobile en translation selon deux axes par rapport à cette platine fixe et en rotation autour d'un axe vertical. D'autre part, dans l'exemple des figures, l'invention est appliquée à une souris tridimensionnelle, mais elle s'applique aussi bien à d'autre types de pointeurs tridimensionnels présentant une partie mobile saisie par la main de l'utilisateur pour imprimer des mouvements à un objet numérique, dès lors que cette partie mobile est pourvue d'un capteur ou poussoir destiné à assurer une commutation vers un mode tridimensionnel d'utilisation de la souris, sans provoquer de déplacement intempestif de l'objet suite à cette commutation.

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. Souris (1) à six axes de déplacement (x, y, z), comportant une semelle (2) et un boîtier (3) reliés l'un à l'autre par un élément de liaison (6) autorisant le boîtier à s'incliner par rapport à la semelle en pivotant autour de deux axes (x, y) et des moyens de rappel élastique tendant à ramener continûment le boîtier (3) à une inclinaison neutre par rapport à la semelle (2), caractérisée en ce que le boîtier (3) est pourvu d'un capteur ou poussoir (16) situé au niveau du pouce de la main droite d'un utilisateur saisissant ce boîtier (3), pour activer ou désactiver un mode d'utilisation tridimensionnel de la souris sur détection de l'application ou du relâchement d'un effort de pression exercé sur le capteur (16) par exemple par le pouce de l'utilisateur.
2. 2. Souris (1) selon la revendication 1, dans laquelle le capteur (16) présente une surface d'appui (18) telle que la normale à cette surface d'appui (18) est orientée selon un axe (D) interceptant l'élément de liaison (6) par lequel la semelle (2) est reliée au boîtier (3).
3. 3. Souris (1) selon la revendication 1 ou 2, dans laquelle le capteur (16) est un bouton poussoir.
4. 4. Souris (1) selon l'une des revendications 1 à 3, dans laquelle le capteur (16) présente une surface externe (18) dépassant du boîtier pour être identifiable tactilement par le pouce de l'utilisateur.
5. 5. Souris (1) selon l'une des revendications 1 à 4, dans laquelle la surface d'appui (18) du capteur (16) a une superficie suffisamment réduite pour permettre au pouce de prendre appui sur le boîtier (3) à côté du capteur (16).
6. 6. Souris (1) à six axes selon l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle le capteur est une 15 molette cliquante.
7. 7. Procédé d'utilisation d'une souris (1) à six axes de déplacement (x, y, z), comportant une semelle (2) et un boîtier (3) reliés l'un à l'autre par un élément de liaison (6) autorisant le boîtier à s'incliner par rapport à la semelle en pivotant autour de deux axes (x, y) et des moyens de rappel élastique tendant à ramener continûment le boîtier (3) à une inclinaison neutre par rapport à la semelle (2), dans lequel on active ou on désactive un mode d'utilisation tridimensionnel de la souris (1) sur détection de l'application ou du relâchement d'un effort de pression exercé par un doigt de la main de l'utilisateur sur au moins un capteur ou poussoir équipant le boîtier (3) de la souris.15