EP2460063A2 - Dispositif et procede de localisation d'un contact localement deformant sur une surface tactile deformable d'un objet - Google Patents

Dispositif et procede de localisation d'un contact localement deformant sur une surface tactile deformable d'un objet

Info

Publication number
EP2460063A2
EP2460063A2 EP10734784A EP10734784A EP2460063A2 EP 2460063 A2 EP2460063 A2 EP 2460063A2 EP 10734784 A EP10734784 A EP 10734784A EP 10734784 A EP10734784 A EP 10734784A EP 2460063 A2 EP2460063 A2 EP 2460063A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tactile surface
contact
deformable
transducers
transducer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10734784A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Nikolovski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP2460063A2 publication Critical patent/EP2460063A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G06F3/0436—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves in which generating transducers and detecting transducers are attached to a single acoustic waves transmission substrate
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/043—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves
    • G06F3/0433—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means using propagating acoustic waves in which the acoustic waves are either generated by a movable member and propagated within a surface layer or propagated within a surface layer and captured by a movable member

Definitions

  • the present invention relates to a device for locating a locally deforming contact on a deformable tactile surface of an object. It also relates to a method implemented by this device.
  • touch-surface objects are known, including mobile phones or other portable digital personal assistance devices. Their touch interface is usually a flat and rectangular screen with which a user can interact with a stylus or a finger. It will be noted, however, that the invention applies more generally to any type of object having a deformable tactile surface that is not necessarily flat or rectangular contour. It thus advantageously applies to communicating objects with a tactile and intuitive human machine interface, in particular robots, having a three-dimensional deformable shell attached to a rigid support in a limited number of fixing points.
  • tactile surface or “deformable” shell is meant a two-dimensional or three-dimensional surface, capable of changing its shape in the sense of the static and dynamic elasticity of the materials when it is subjected to a static or dynamic stress such as a touch, a force contact, a mechanical pulse or a shock, and may have resonant vibrations when it is excited by elastic mechanical waves, including pulses, so as to deform in bending, even submillimeter non-perceptible to the eye bare.
  • Plastic, glass or metal shells are suitable.
  • Each of the known tactile surface objects comprises a device for locating touches or impacts using one or more detection techniques.
  • a strong trend towards reducing manufacturing cost and reducing clutter is to retain only the simplest technologies using a limited number of sensors.
  • the invention thus relates more precisely to a localization device implementing a technology for detecting the propagation of elastic mechanical waves in a tactile surface, in particular using detectors of the piezoelectric transducer type.
  • a first solution is disclosed in the French patent applications published under the numbers FR 2 725 513, FR 2 787 608 and FR 2 81 1 107. It is based on the measurement of a transit time difference from a wave packet to a plurality of piezoelectric detectors and on the deterministic calculation, using a pre-established mathematical formula, of the position of a transmitting source of the wave packet. This wave packet is more precisely emitted by an acoustic source coming into contact with the tactile surface. In general, it is thus possible to locate a finger or stylus impact, since it is then emitting a pulse.
  • this technology it is not possible to detect the persistence of a touch after the impact, or the displacement of the acoustic source on the touch surface, except to predict that the acoustic source regularly emits wave packets : it is then limited to applications using a stylus with repeated emission of wave packets.
  • this technology is well suited to tactile surfaces in the form of isotropic flat plates, but poorly adapted to any three-dimensional shells that do not allow a deterministic calculation of the position of the acoustic source via a mathematical formula pre- established.
  • this technology does not detect a static stress or the force of a touch (caress, unfriendly interaction, etc.).
  • a second solution is disclosed in the French patent application published under the number FR 2 841 022. It is based on a recognition of the position of an impact learning.
  • the method implemented cross-correlates at least one measured acoustic signal resulting from the detection of an acoustic wave generated by an impact on the tactile surface of the object and a reference set called "set of signatures" consisting of prerecorded impulse acoustic responses, each relating to a predefined position that one wishes to associate with a function and recognize when an impact is carried on this position.
  • set of signatures consisting of prerecorded impulse acoustic responses, each relating to a predefined position that one wishes to associate with a function and recognize when an impact is carried on this position.
  • the invention relates to this type of solution. It thus applies to a device for locating a locally deforming contact on a deformable tactile surface of an object, comprising:
  • At least one emission transducer designed to emit elastic mechanical waves propagating in the deformable tactile surface of the object
  • At least one reception transducer designed to capture elastic mechanical waves propagating in the deformable tactile surface of the object
  • an electronic central unit connected to the transmit and receive transducers, programmed to analyze a signal picked up by the reception transducer and to deduce the presence or absence of a touch.
  • Such a device is described in the international patent application published under the number WO 2008/142345. It more precisely allows a reliable location of a touch by propagating waves having a plurality of frequency components corresponding to vibratory eigenfrequencies of the object.
  • the propagation of these waves for a certain time in the tactile surface makes it possible to materialize vibration patterns at different wavelengths, in particular resonance figures of bending modes. These have the characteristic of being more strongly disturbed than the resonant patterns of vibration modes in the plane of the tactile surface of the object so that the damping or absorption generated by a finger brought into contact with the tactile surface, even in the case where the latter is thick, varies measurably from one mode to the other and from one contact position to another. It is thus possible to locate a touch by a learning method, as soon as a sufficient number of resonance figures is materialized on the surface of the object.
  • This method offers the advantage of requiring only a small number of transmit and / or receive transducers and allows operation on three-dimensional shells of any shape with a measurement rate of up to several tens of locations per second.
  • this device requires a touch having a sufficient contact surface with the touch surface to achieve a detectable damping. It is thus poorly suited to the detection of near-point touches such as those generated by the tip of a stylus. It is also well suited for thin hulls, but not suitable for thick hulls. It may thus be desired to provide a device for locating a locally deforming contact on a deformable tactile surface of an object that makes it possible to overcome at least some of the aforementioned problems and constraints.
  • the subject of the invention is therefore a device for locating a locally deforming contact on a deformable tactile surface of an object, comprising:
  • At least one emission transducer designed to emit elastic mechanical waves propagating in the deformable tactile surface of the object
  • At least one reception transducer designed to capture elastic mechanical waves propagating in the deformable tactile surface of the object
  • the electronic central unit is programmed to:
  • the invention proceeds from a very different approach from conventional approaches using the propagation of elastic mechanical waves, such as that recommended in the document WO 2008/142345. Indeed, it is not based on the damping of natural modes of vibrations generated by a touch but on the measurement of a shift in frequency of these eigen modes due to the presence of this touch.
  • a contact of touch or long impact type causes an increase the natural frequencies of vibration of a tactile surface, provided that it sufficiently blocks the surface in resonance.
  • the frequency shift of one or more eigen modes of vibration of the touch surface of the object is discriminant depending on the position of the contact. It also appears that this frequency shift is sensitive to the force of the contact since the tactile surface of the object is deformable and makes it possible to distinguish a caress from an unfriendly touch due to excessive pressure. for example. It is also noticeable when the contact is almost punctual, like a touch from the tip of a stylus.
  • a device may comprise several rigid attachment zones of the deformable tactile surface on the object, these zones forming resonant vibration nodes of the tactile surface, and the transmitting and receiving transducers may be located in these areas.
  • a device may comprise at least one pair of transmit and receive transducers and each transducer of the same pair may be located in a zone diametrically opposite to that of the other transducer of this pair. same pair in the deformable touch surface.
  • a device may comprise several pairs of transmit and receive transducers, each pair being disposed at the ends of a characteristic axis of the deformable tactile surface, in particular an axis of symmetry of the tactile surface. .
  • the emission transducers are directional emission of elastic mechanical waves and oriented to present a directivity diagram of maximum intensity in the direction of the other transducer of the same pair.
  • each transducer being designed to indifferently emit or receive elastic mechanical waves
  • the electronic central unit is programmed to select one of the two transducers of the same pair as a transmission transducer as a function of a presumed approximate location of the contact to be detected.
  • the transducers are integral with spacers for fixing the deformable tactile surface on a rigid chassis, so as to generate vibrations in the spacers transmitted to the deformable tactile surface when these vibrations originate from emission transducers or transmitted to reception transducers when they come from the deformable tactile surface.
  • the electronic central unit is furthermore programmed, in response to the detection of the frequency shift due to the presence of the locally deforming contact, exciting at least one transmission transducer with the aid of an electrical signal. of vibroacoustic wave frequency generator validation related to the frequency offset detected and of amplitude substantially greater than the other elastic mechanical waves emitted in the tactile surface for the location of the contact.
  • the subject of the invention is also a communicating object comprising a shell with a deformable tactile surface and a device as defined above, in which the deformable tactile surface of the shell comprises at least one zone that is locally delimited and functionalized with specific deformability, in particular with monostability. or asymmetrical bistability.
  • the invention also relates to a method for locating a locally deforming contact on a deformable tactile surface of an object, comprising the following steps:
  • the locating step comprises analyzing a frequency offset, due to the presence of the locally deforming contact, of at least one eigenmode of a resonant vibration of the tactile surface generated by the propagation of the waves emitted in this touch surface.
  • the monitoring step comprises transmitting pulse-width pulsed elastic mechanical waves in a predetermined range of frequencies including at least one fundamental resonant vibration fundamental frequency of the non-contact touching surface and twice that of frequency.
  • FIG. 1 schematically represents a front view of a device for locating a locally deforming contact on a deformable tactile surface of an object, according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 schematically represents a partial front view of a device for locating a locally deforming contact on a surface; deformable touch of an object, according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 3A shows schematically and in section a zone with asymmetric bistability, locally delimited and functionalized in the tactile surface illustrated in FIG. 2,
  • FIGS. 3B and 3C schematically and graphically illustrate a deformation and the corresponding force-displacement curve of the asymmetric bistability zone of FIG. 3A
  • FIGS. 4, 5 and 6 show schematically and in section the tactile surface illustrated in FIG. 2, according to three variant embodiments.
  • FIG. 7 illustrates the successive main steps of a method of locating a locally deforming contact on a deformable tactile surface of an object, according to one embodiment of the invention.
  • the device 10 for locating a locally deforming contact on a deformable tactile surface of an object comprises an electronic central unit 12 and an object 14, for example of the interactive tablet type.
  • the interactive tablet 14 comprises a frame 16 and a touch surface 18 held by the frame on at least a portion of its periphery.
  • the touch surface 18 is for example in the form of a rectangular thin plate of metal, glass or plastic, vibrating when elastic mechanical waves are emitted in its thickness. It is considered to be deformable in the sense that, as indicated previously, it exhibits resonant vibrations when it is excited by elastic mechanical waves, in particular pulses, so as to deform in bending, even in a submillimetric manner which is not perceptible at all. naked eye in the case of glass for example.
  • piezoelectric transducers E1, E2, R1 and R2 are fixed on the inside face of the touch plate 18, that is to say the one that is not accessible to the touch and facing the 16.
  • they can be glued to the plate 18 by means of a conductive epoxy glue or cyanoacrylate. They can also be secured to specific means for fixing the touch plate 18 on a rigid support.
  • piezoelectric transducers are, for example, ferroelectric ceramic PZT type transducers. They include:
  • two emission transducers E1 and E2 capable of transmitting elastic mechanical waves (ie acoustic waves in the broad sense) in bending modes, such as antisymmetric Lamb waves, such that they propagate in the touch plate 18,
  • a first pair of transmit / receive consists of the transducers E1 and R1 disposed at both ends of a first characteristic axis D1 of the touch plate 18.
  • This axis D1 is an axis of symmetry of the touch plate 18: it is more precisely its longitudinal median axis.
  • the second pair of transmission / reception consists of the transducers E2 and R2 disposed at both ends of a second characteristic axis D2 of the touch plate 18, perpendicular to the axis D1.
  • This axis D2 is another axis of symmetry of the touch plate 18: it is more precisely its transverse median axis.
  • the two ends of the axis D1 are also rigid attachment zones of the deformable tactile plate 18 on a rigid support of the object 14.
  • the emitter transducer E1 is with directional emission of elastic mechanical waves: it is more precisely of shape and orientation chosen to present a directivity diagram of maximum intensity in the direction of the axis D1, that is to say in the direction of the transducer reception R1.
  • pulse waves when pulse waves are emitted by the emission transducer E1, in the direction of the axis D1, they cause a resonant vibration of the touch plate 18 at at least one fundamental natural frequency, linked to its length in the absence of contact on the plate, knowing that the rigid attachment zones, that is to say the areas where are arranged transducers E1 and R1, form resonant vibration nodes at all eigenfrequencies of the touch plate 18 in this direction D1.
  • the two ends of the axis D2 are also rigid attachment areas of the deformable tactile plate 18 on a rigid support of the object 14.
  • the emitter transducer E2 is a directional emulsion of elastic mechanical waves and is of a shape and orientation chosen to present a directivity diagram of maximum intensity in the direction of the axis D2, that is to say say towards the receiving transducer R2.
  • pulse waves when pulse waves are emitted by the emission transducer E2, in the direction of the axis D2, they cause a resonant vibration of the touch plate 18 at at least a fundamental natural frequency, linked to its width in the absence of contact, knowing that the rigid attachment zones, that is to say the areas where the transducers are arranged E2 and R2 form resonant vibration nodes at all eigenfrequencies of the touch plate 18 in this direction D2.
  • the transducers E1, E2, R1 and R2 are connected to the electronic central unit 12 by at least one connection 20, wire or radio.
  • the electronic central unit 12 is programmed to:
  • connection (s) 20 to the transducers E1, E2, R1 and R2 may or may be constituted (s) including coaxial cables of audio type or any other shielded connection.
  • the electronic central unit 12 comprises an emitter 22 programmed to control the emission of pulsating elastic mechanical waves in the direction D1 from the emitting transducer E1, these waves generating a resonant vibration of the flexion of the touch plate 18 according to a plurality of eigen modes (ie a fundamental mode and several harmonic modes). It furthermore comprises a receiver 24 programmed to pick up a signal characteristic of the resonant vibration of the tactile surface from the transducer R1, the spectrum of this signal picked up having amplitude peaks at the frequencies of the eigenmodes of the plate in the direction D1.
  • an emitter 22 programmed to control the emission of pulsating elastic mechanical waves in the direction D1 from the emitting transducer E1, these waves generating a resonant vibration of the flexion of the touch plate 18 according to a plurality of eigen modes (ie a fundamental mode and several harmonic modes).
  • a receiver 24 programmed to pick up a signal characteristic of the resonant vibration of the tactile surface from the transduc
  • the receiver 24 of the electronic central unit 12 is therefore connected to a spectral analysis module 26 programmed to detect the frequency peaks of the signal picked up, in particular by calculating a fast Fourier transform.
  • the eigen modes detected are characteristic of its length.
  • the detected eigen modes are shifted with respect to the eigen modes detectable in FIG. the absence of contact and these offsets are characteristic of the abscissa x of the contact.
  • a one-dimensional analogy can be made with the vibration of a guitar string stretched between two ends of fixation and excited by pinching, which generates, in the portion of vibrating string opposite the opening of the box of resonance, different sound resonance frequencies depending on where it is blocked or not on its length.
  • the use of a stylus or a finger to apply a locally deforming contact on the deformable touch plate 18 is comparable to the insertion of an additional fixed point generating a significant shift of the resonance frequencies depending on the position and the nature of the local blocking, total or partial, of the deformable tactile plate 18.
  • the transmitter 22 is programmed to control the emission of pulsed elastic mechanical waves in the direction D2 from the emitting transducer E2, these waves generating a resonant vibration of flexion of the touch plate 18 according to a plurality of eigen modes. (ie a fundamental mode and several harmonic modes).
  • the receiver 24 is furthermore programmed to pick up a signal characteristic of the resonant vibration of the touch plate from the transducer R2, the spectrum of this signal picked up having amplitude peaks at the frequencies of the eigen modes of the plate in the direction D2. .
  • the eigen modes detected are characteristic of its width.
  • the detected eigen modes are shifted with respect to the eigen modes detected in FIG. the absence of contact and these offsets are characteristic of the ordinate y of the contact.
  • the two reception transducers R1 and R2 can be connected to two analog / digital converters, themselves connected to the integral parts or the receiver 24.
  • the analog / digital converters and the receiver 24 are able to perform a sampling of the signals. captured on at least 8 bits, preferably on 10 bits, or even 12 bits or more at a rate of at least 200 kHz.
  • the electronic central unit 12 comprises an analysis module 28 programmed to compare the eigen modes detected with eigen modes without reference contact in the direction, deduce the respective offsets of these detected eigen modes, then estimate the position of the contact as a function of these offsets.
  • This estimate can be made using mathematical formulas pre-established, for example deduced from an interpolation law, stored in memory 30 or by comparison with offsets previously measured for a set of predetermined positions and stored in memory 30 in the form of reference vectors or a correspondence table between frequency offsets and contact positions.
  • the simultaneous knowledge of the fundamental and possibly harmonic frequency offsets along the two axes D1 and D2 thus makes it possible to go back to the position of the (x, y) of the contact.
  • the emitting transducers E1 and E2 are advantageously excited alternately along the axes D1 and D2 to limit the confusions between the eigenfrequencies of the two directions.
  • the receiving transducers R1 and R2 can continuously pick up the signals along the axis D1 and the axis D2.
  • a location (x, y) of this contact which can for example be displayed on a screen (not shown ).
  • waves can be emitted regularly by the emission transducers E1 and E2
  • a succession of contacts can be detected on the touch plate 18, forming a path 34, a representative kinematic curve, obtained by interpolation of the trace, can be viewed on a screen.
  • the touch-sensitive plate 18 is integrated in an object 16 of the interactive tablet type, itself connected to the electronic central unit 12 which is external to the object 16.
  • the touch plate 18 may be transparent, made of glass and integrated into an on-board electronic device including the electronic central unit 12, such as a mobile phone or any other portable digital personal assistance device. In this case, it can also fulfill the display screen function of the kinematic curve obtained by interpolation of the detected pattern 34.
  • the estimate of the frequency shift of the only fundamental eigenmode in each of the two principal directions (length and width) can enough to go back to the position (x, y) of the contact.
  • the fundamental mode is indeed particularly interesting because that it is the one associated with the smallest number of vibration nodes in the touch plate 18, in particular only the areas of attachment of the tactile surface on its chassis according to the preferred directions D1 and D2. But when the touch surface becomes more complex, especially when it is no longer flat, such as a three-dimensional hull polygonal periphery, it may be advantageous to play on the following parameters to remove any ambiguity on the position of the contact:
  • the excitation spectrum of a transmission transducer may advantageously be a frequency-modulated carrier pulse, the modulation being linear in time and between the reference fundamental resonant frequency and the double of this frequency in the direction considered.
  • the transducers E1 and E2 are thus also connected to the receiver 24, and the transducers R1 and R2 to the transmitter 22. Each transducer E1, E2, R1 or R2 can thus be requested by the electronic central unit. 12 in transmission or reception.
  • the tactile surface 18 is in the form of a three-dimensional shell of complex shape and having no particular axis of symmetry.
  • This shell is fixed by four spacers arranged in attachment areas 36 to a frame 38 forming a rigid support. It comprises for example, as in the previous example, two pairs of emitter / receiver transducers E1, R1 and E2, R2 arranged in two main directions D1 and D2 characteristic of its shape.
  • the emitting transducers E1 and E2 emit alternately, while the receivers R1, R2 receive simultaneously.
  • the transmitter / receiver roles can be switched according to the contact position observed as a first approximation, as recommended in the previous example as well.
  • the fundamental resonant frequency of the shell is excited by an electrical pulse with linearly modulated frequency carrier, the carrier scanning N resonant frequencies of the shell, in particular the fundamental frequency and the (N-1) first harmonic frequencies.
  • N first resonance frequencies are in fact generally the most sensitive to the frequency shift generated by a point contact or a touch.
  • the contact surface is always negligible in front of the active surface of the shell, that is to say generally less than 1% of the active surface of the shell so that the frequency shift is practically the same depending on whether the contact is established with the pulp or with the tip of a plastic stylet.
  • the position of the contact is then determined by comparing an offset vector with N measured components with a base of reference vectors with N components each corresponding to a predetermined location.
  • a device can provide to provide a validation signal to a user, whenever a contact is detected.
  • the electronic central unit 12 can also be programmed, in response to the detection of a frequency shift of at least one eigen mode of vibration of the touch surface 18, due to the presence of a locally deforming contact , excite at least one of the emission transducers E1 or E2 with the aid of an electrical validation signal generating vibroacoustic waves.
  • the vibroacoustic frequency of these vibrations generated by the validation signal can be related to the detected frequency offset: in particular, if a frequency shift of at least the two fundamental eigen modes in the two directions D1 and D2 is detected, this vibroacoustic frequency can be detected. be multiple and include at least the frequencies of the fundamental modes shifted.
  • the transmitter 22 must be connected to the spectral analysis module 26 and / or to the analysis module 28.
  • a predetermined frequency offset of the resonant frequencies of the shell is also possible, not by pressing on the shell at any point, but by creating a priori in the shell locally delimited areas and functionalized specific deformability, including monostability or bistability asymmetric.
  • Such localized functionalized zones are illustrated in FIG. 2 and have the references 40 and 42. They are, for example, circular in shape and formed by stamping the shell 18 in certain predetermined locations or by plastic injection providing for a local reduction of the thickness of the hull on their periphery.
  • Providing these locally delimited and functionalised zones with specific deformability in the shell 18 has the advantage of generating, when these zones are deformed by pressure according to a predetermined specific stroke / force law, much larger resonance frequency shifts of the hull 18. than the previously mentioned offsets more generally due to contacts at any points of the shell.
  • these frequency offsets can vary between two extreme positions of a monostable or bistable zone, a rest position and a depressed position, so as to facilitate the recognition of the activation of the zone or to increase the immunity of this zone. to excitations by parasitic noises.
  • bistable zones when such a zone is depressed, its resetting, that is to say its return to its initial position not depressed, can be obtained by combining two bistable zones that can not be depressed simultaneously, the depression of the one rearming the other and vice versa.
  • FIG. 3A schematically shows in section a bistable zone, for example one of the zones 40 or 42 of FIG. 2.
  • the ends situated at the periphery of this bistable zone are schematically represented as being fixed for the sake of simplification, but they are in fact fact connected to the rest of the deformable shell 18 which is also likely to deform, to a lesser extent, in the presence of a contact in the bistable area.
  • zone 40 or 42 is asymmetrical bistable, noting d the normal displacement measured at the center of its surface and F the intensity of a normal force applied at its center (see Figure 3B), we obtain the law race / effort shown in Figure 3C.
  • the position 0 ⁇ d ⁇ d top corresponds to the position "2" before changing elastic mode of deformation of the bistable zone.
  • the position d d bo t associated with a negative force intensity threshold - F bot , causing a return tilt towards the first stable position "1”, also corresponds to an elastic deformation according to the position "3".
  • the position d top ⁇ d ⁇ d end corresponds to the position "4" after changing elastic mode of deformation of the bistable zone.
  • the asymmetry of the bistability of the zone 40 or 42 is related to the difference in intensity between F, op and F bot .
  • the static stresses associated with the two stable positions "1" and "5" are different and associated with different dynamic elastic constants so that the resonant frequencies of the shell 18 associated with the two stable positions will also be different. . This will help to distinguish these two positions.
  • zone 40 or 42 is not bistable but monostable.
  • the race / force law also has a slope break, but there is no stable position at zero force other than the starting position.
  • the zone 40 or 42 can then be depressed to a limit position of elasticity for which the slope increases very strongly.
  • the lateral static stresses imposed on the shell 18 shift its resonant frequencies by a recognizable and characteristic quantity, on the one hand, of a contact on this zone and, on the other hand, of his depression.
  • the frequency offset is then the accumulation of a blockage of the fundamental resonance of the shell 18 along the axis considered and a change of agreement related to changes in internal mechanical stresses at inside the hull that modify its elasticity properties, so in particular the speed of propagation of the bending waves and consequently the fundamental resonant and harmonic frequencies associated.
  • the relative frequency offsets between the two extreme positions of the deformable zone can be previously recorded.
  • a similar reasoning is also applicable for a deformable zone according to a more monotonous race / effort law, for example increasing monotonous.
  • the shell 18 has several locally delimited and functionalised areas with specific deformability, these can be of different sizes, which generates specific frequency offsets for each between them. It will be noted that these bistable or monostable zones make it possible to create specific frequency shifts that are constant over time and return to creating in the hull 18 voltage or bistable or monostable static stress situations associated with bistable and monostable fundamental and harmonic resonance frequencies. .
  • Figure 4 shows in section the shell 18 illustrated in Figure 2 in a plane including the axis D1, according to a first variant.
  • a first spacer 44 rigidly secures the shell 18 on the frame 38 at the location where the transducer E1 is located.
  • a second spacer 46 rigidly secures the shell 18 on the frame 38 at the location where the transducer R1 is located.
  • the shell is deformable, in particular at the areas 40 and 42 which are, in this variant, formed by stamping so as to be monostable.
  • the transducers E1 and R1 are piezoelectric pellets PZT type and shape favoring a radiation in the direction D1.
  • the spacers are for example made in the same mold as the shell 18. They could also be riveted or come pinch the shell 18 with the help of clamping screws.
  • Figure 5 shows in section the shell 18 shown in Figure 2 in a plane including the axis D1, according to a second variant.
  • the zones 40 and 42 are formed in the shell 18 by plastic injection providing a local reduction of the thickness of the shell on their periphery so as to be bistable.
  • the transducers E1 and R1 are respectively embedded in the struts 44 and 46 themselves made in the same mold as the shell 18.
  • Figure 6 shows in section the shell 18 shown in Figure 2 in a plane including the axis D1, according to a third variant.
  • the zones 40 and 42 are formed in the shell 18 by plastic injection as in the second variant.
  • the transducers E1 and R1 are of annular shape, with alternating polarization and respectively mounted on annular turnings 48 and 50 of the struts 44 and 46.
  • the annular turnings 48 and 50 of these struts 44 and 46 are for example obtained by injection plastic.
  • the transducers E1 and R1 are ceramics of the PZT type having a silvering return of the internal electrode to facilitate an electrical contact without having to resort to a conductive adhesive.
  • the spacers 44 and 46 are made in the same mold as the shell 18 and fixed to the frame 38 by clamping screws. They are solid between their annular machining and the shell 18. In this configuration, the thickness of the annular machining of a spacer is preferably equal to the diameter of the rod of the spacer. Alternatively, the spacers 44 and 46 could be hollow and the shell 18 fixed to the frame 38 by rivets through these spacers in their length. In this configuration, the thickness of the annular machining of a spacer is preferably equal to twice the thickness of the inner wall of the rod of the spacer.
  • An advantage of this third variant lies in the fact that the alternating polarization annular transducer E1 and R1 generate or detect a bending mode transmitted to or received from the shell 18 via the spacers 44 and 46.
  • the annular turns of the spacers on which are Glued annular transducers are an effective way to couple the vibratory bending energy of the hull 18 in bending wave in the transducers.
  • the line of separation of the alternating polarization of each transducer imposes a directivity diagram of the bending wave generated in the shell 18.
  • the polarization separation line alternate can be positioned to be parallel to the edge of the hull.
  • the emission and / or reception intensity is then maximum in the median axis perpendicular to the separation line of the alternating polarizations.
  • This configuration of the transducers also applied to the transducers E2 and R2, makes it possible to better generate and selectively detect bending modes within the shell 18 and makes the frequency shift location method more sensitive to point contacts.
  • the directivity of the transducers also makes it possible to better decouple the axes D1 and D2 of the hull 18. The decoupling is also easier if the hull is not fixed rigidly around its entire periphery but only locally in the fastening zones 36.
  • Another advantage of this third variant is to make the transmitting and receiving transducers totally invisible.
  • Another advantage of providing fixing struts is to allow the shell, in pulse transmission mode, to effectively perform a loudspeaker function thanks to the presence of a resonance volume between the shell and its support.
  • the hull In pulse reception mode, the hull can be used receiving antenna for the receiving transducers and performing a high sensitivity microphone function.
  • a method of locating a locally deforming contact on a deformable tactile surface 18 such as the touch plate of FIG. 1 or the three-dimensional shell of FIG. 2 will now be detailed with reference to FIG.
  • the electronic central unit 12 starts a step 100 of monitoring the outer face of the deformable tactile surface 18 followed by a step 200 of locating a contact.
  • pulse elastic mechanical waves are emitted (102) in a characteristic main direction (D1 or D2) in the deformable tactile surface 18 from a transmission transducer (E1 or E2 for example). They propagate therein according to two distinct propagation phases: a first phase of transient propagation, extending from the instant t 0 to a time t i, during which the emitted wavefront reaches the corresponding receiving transducer (R 1 or R2 for example) in the direction considered; a second stationary propagation phase, extending from the instant ti to a monitoring end time X 2 , during which the emission of the pulsed elastic mechanical waves in the direction considered generates a resonant vibration of the deformable tactile surface 18 according to at least a clean mode.
  • the emission transducer chosen for this monitoring step is, for example, excited by step-type electrical pulses, Dirac pulses, or preferably pulses of duration T with carrier modulated linearly in frequency over a spectrum [f 0 ; 2f 0 ] according to a law of type: where f 0 is the frequency of
  • the duration T of the pulse can be chosen of the order of 10 ms.
  • a linear pulse modulated linearly in frequency may be preferred.
  • the electrical excitation pulses of the emission transducer can be modulated over an extended spectrum [f 0 ; 2Of 0 ].
  • the monitoring step 100 comprises a detection 104 of this resonant vibration by the receiving transducer associated with this direction, for obtaining at least one signal picked up. This detection 104 is started at a time t 3 and continues until a time t 4 end of detection 106 by measuring the signal picked up during this time interval.
  • the monitoring step 100 is followed by a step 200 of locating a contact during which the electronic central unit 12 identifies and locates a possible deforming contact on the touch surface 18. More specifically, during this step 200, the spectral analysis module 26 of the electronic central unit 12 detects at least one amplitude peak of the spectrum of the signal picked up in a predetermined frequency band: this amplitude peak is located at the frequency of one mode vibration of the tactile surface 18, in particular at least the fundamental eigen mode. When several amplitude peaks are detected, it is the fundamental eigen mode but also at least a harmonic eigen mode. Then it provides the result of this detection analysis module 28.
  • the analysis module 28 compares the eigen modes detected to corresponding eigen modes without reference contact in the direction considered, deduces the respective offsets of these eigen modes detected , then estimates the position of a possible contact as a function of these offsets. In the case where the touch surface has specific zones monostable, it is also possible, as mentioned above, to measure the force of the contact. Finally, optionally, as mentioned above also, a validation signal can be issued in response to the detection and location of a contact.
  • a device and a method for locating a locally deforming contact on a deformable tactile surface make it possible to locate and characterize contacts as different as a single or extended touch, short or long, caressing or unfriendly contact, etc., provided that they sufficiently block the surface in resonance and for a sufficiently long time, to generate eigenfrequencies.
  • the tactile surface is deformable lengthens the duration of the contacts and facilitates their detection, including when it comes to impacts.
  • the implemented principle of estimating frequency offsets is also sufficiently simple to be implemented in microcontrollers from the trade and to provide a short response time, usually between 1 and 100 ms. It can thus be implemented so as to be repeated for the detection of plots (ie a succession of contacts).
  • Another advantage is to be able to obtain satisfactory results, for example millimetric localization accuracy, from a limited number of transmitters and receivers.
  • at least a pair of transmitting and receiving transducers by main direction characteristic of the tactile surface may suffice.
  • this embodiment has an increased immunity to ambient acoustic vibrations and noises or adhesives and stains in the absence of interaction, because the touch surface must be blocked or even mechanically tensioned in these locally deformable areas so that Frequency shifts characteristic of an interaction appear. It also has the advantage of providing a keypad without added mechanical key.
  • the invention is not limited to flat glass surfaces, but also applies to curved surfaces and plastic or metal shells, which multiplies the possible applications.
  • the closed three-dimensional cases forming a resonance chamber in particular adapted to the realization of piano-like touch-sensitive musical instruments with electromechanical excitation, the excitation comprising two steps, the first consisting in detecting the contact position of a finger on the shell and the second consisting in producing, immediately after the location of the contact, a pulsed sound return by exciting at least one transmitting transducer by a power signal at a frequency corresponding to the measured and desired frequency offset, possibly spectrally enriched depending on the acoustic rendering sought.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)
  • Length Measuring Devices Characterised By Use Of Acoustic Means (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)

Abstract

Ce dispositif (10) de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable (18) d'un objet (14) comporte au moins un transducteur d'émission (E1, E2) et au moins un transducteur de réception (R1, R2) conçus respectivement pour émettre et capter des ondes mécaniques élastiques se propageant dans la surface tactile déformable de l'objet. Il comporte en outre une unité centrale électronique (12), reliée aux transducteurs d'émission et de réception (E1, E2, R1, R2), programmée (26, 28) pour détecter un décalage fréquentiel, dû à la présence du contact localement déformant, d'au moins un mode propre d'une vibration résonante de la surface tactile (18) engendrée par la propagation des ondes émises dans cette surface tactile, et localiser le contact localement déformant par une analyse de ce décalage fréquentiel.

Description

DISPOSITIF ET PROCEDE DE LOCALISATION D'UN CONTACT LOCALEMENT DEFORMANT SUR UNE SURFACE TACTILE DEFORMABLE D'UN OBJET
La présente invention concerne un dispositif de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable d'un objet. Elle concerne également un procédé mis en œuvre par ce dispositif.
On connaît de nombreux objets à surface tactile, notamment des téléphones mobiles ou autres dispositifs portables d'assistance numérique personnelle. Leur interface tactile 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 tactile déformable qui n'est pas nécessairement plane, ni de contour rectangulaire. Elle s'applique ainsi avantageusement à des objets communicants à interface homme machine tactile et intuitive, notamment des robots, présentant une coque déformable tridimensionnelle fixée à un support rigide en un nombre limité de points de fixation.
Par surface tactile ou coque « déformable », 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 une contrainte statique ou dynamique tels un toucher, une force de contact, une impulsion mécanique ou encore un choc, et pouvant présenter des vibrations résonantes lorsqu'elle est excitée par des ondes mécaniques élastiques, notamment des impulsions, de manière à se déformer en flexion, même de façon submillimétrique non perceptible à l'œil nu. Des coques en plastique, verre ou métal conviennent.
Chacun des objets à surface tactile connus comporte un dispositif de localisation de touchers ou d'impacts à l'aide d'une ou plusieurs techniques de détection. Une tendance forte à la réduction du coût de fabrication et à la réduction de l'encombrement 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 élastiques dans une surface tactile, notamment à l'aide de détecteurs de type transducteurs piézoélectriques.
Une première solution est divulguée dans les demandes de brevet français publiées sous les numéros FR 2 725 513, FR 2 787 608 et FR 2 81 1 107. Elle est basée sur la mesure d'une différence de temps de transit d'un paquet d'ondes vers une pluralité de détecteurs piézoélectriques et sur le calcul déterministe, à l'aide d'une formule mathématique pré-établie, de la position d'une source émettrice du paquet d'ondes. Ce paquet d'ondes est plus précisément émis par une source acoustique entrant en contact avec la surface tactile. D'une façon générale, il est ainsi possible de localiser un impact de doigt ou de stylet, puisque celui-ci est alors émetteur d'une impulsion. Mais avec cette technologie, il n'est pas possible de détecter la persistance d'un toucher après l'impact, ou le déplacement de la source acoustique sur la surface tactile, sauf à prévoir que la source acoustique émette régulièrement des paquets d'ondes : on se limite alors à des applications utilisant un stylet à émission répétée de paquets d'ondes. En outre, cette technologie est bien adaptée à des surfaces tactiles se présentant sous la forme de plaques planes isotropes, mais mal adaptée à des coques tridimensionnelles quelconques qui ne permettent pas un calcul déterministe de la position de la source acoustique via une formule mathématique pré-établie. Enfin, cette technologie ne permet pas de détecter une contrainte statique ou la force d'un toucher (caresse, interaction inamicale, etc.).
Une deuxième solution est divulguée dans la demande de brevet français publiée sous le numéro FR 2 841 022. Elle est basée sur une reconnaissance de la position d'un impact par apprentissage. Le procédé mis en œuvre opère une corrélation croisée entre au moins un signal acoustique mesuré issu de la détection d'une onde acoustique engendrée par un impact sur la surface tactile de l'objet et un ensemble de référence dit « ensemble de signatures » constitué de réponses acoustiques impulsionnelles préenregistrées, chacune étant relative à une position prédéfinie que l'on souhaite associer à une fonction et reconnaître lorsqu'un impact est porté sur cette position. Là encore, il est possible de localiser un impact, mais pas la persistance d'un toucher après l'impact, le déplacement d'un doigt ou d'un stylet sur la surface tactile, une contrainte statique ou la force d'un toucher. En revanche, cette solution est bien adaptée à des coques tridimensionnelles quelconques, même de forme complexe.
Pour pouvoir mesurer plus efficacement un toucher quelconque, notamment sa persistance, qu'il soit statique ou en mouvement, une autre solution consiste à mesurer la perturbation d'un toucher sur la propagation d'ondes mécaniques élastiques émises régulièrement dans la surface tactile indépendamment de ce toucher. L'invention concerne ce type de solution. Elle s'applique ainsi à un dispositif de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable d'un objet, comportant :
- au moins un transducteur d'émission conçu pour émettre des ondes mécaniques élastiques se propageant dans la surface tactile déformable de l'objet,
- au moins un transducteur de réception conçu pour capter des ondes mécaniques élastiques se propageant dans la surface tactile déformable de l'objet, et
- une unité centrale électronique, reliée aux transducteurs d'émission et de réception, programmée pour analyser un signal capté par le transducteur de réception et en déduire la présence ou non d'un toucher.
Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet internationale publiée sous le numéro WO 2008/142345. Il permet plus précisément une localisation fiable d'un toucher en propageant des ondes présentant une pluralité de composantes fréquentielles correspondant à des fréquences propres vibratoires de l'objet. La propagation de ces ondes pendant un certain temps dans la surface tactile permet de matérialiser des motifs de vibration à différentes longueurs d'ondes, notamment des figures de résonance de modes de flexion. Celles-ci ont la caractéristique d'être plus fortement perturbées que les figures de résonance de modes à vibrations dans le plan de la surface tactile de l'objet de sorte que l'amortissement ou l'absorption engendré par un doigt mis en contact avec la surface tactile, même dans le cas où celle-ci est épaisse, varie de façon mesurable d'un mode propre à l'autre et d'une position de contact à l'autre. Il est ainsi possible de localiser un toucher par une méthode d'apprentissage, dès qu'un nombre suffisant de figures de résonance est matérialisé à la surface de l'objet.
Ce procédé offre l'avantage de ne nécessiter qu'un nombre réduit de transducteurs d'émission et/ou de réception et permet un fonctionnement sur des coques tridimensionnelles de forme quelconque avec une cadence de mesure pouvant atteindre plusieurs dizaines de localisations par seconde. Néanmoins, pour fonctionner efficacement, ce dispositif nécessite un toucher présentant une surface de contact suffisante avec la surface tactile pour atteindre un amortissement détectable. Il est ainsi peu adapté à la détection de touchers quasi ponctuels tels que ceux engendrés par la pointe d'un stylet. Il est en outre bien adapté aux coques minces, mais peu adapté aux coques épaisses. II peut ainsi être souhaité de prévoir un dispositif de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable d'un objet qui permette de s'affranchir d'au moins une partie des problèmes et contraintes précités.
L'invention a donc pour objet un dispositif de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable d'un objet, comportant :
- au moins un transducteur d'émission conçu pour émettre des ondes mécaniques élastiques se propageant dans la surface tactile déformable de l'objet,
- au moins un transducteur de réception conçu pour capter des ondes mécaniques élastiques se propageant dans la surface tactile déformable de l'objet, et
- une unité centrale électronique, reliée aux transducteurs d'émission et de réception,
dans lequel l'unité centrale électronique est programmée pour :
- détecter un décalage fréquentiel, dû à la présence du contact localement déformant, d'au moins un mode propre d'une vibration résonante de la surface tactile engendrée par la propagation des ondes émises dans cette surface tactile, et
- localiser le contact localement déformant par une analyse de ce décalage fréquentiel.
L'invention procède d'une approche bien différente des approches classiques utilisant la propagation d'ondes mécaniques élastiques, telles que celle préconisée dans le document WO 2008/142345. En effet, elle n'est pas basée sur l'amortissement de modes propres de vibrations engendré par un toucher mais sur la mesure d'un décalage en fréquence de ces modes propres dû à la présence de ce toucher. Par extension bidimensionnelle ou tridimensionnelle du phénomène d'augmentation des fréquences propres de résonance d'une corde de guitare en fonction de la position d'un toucher bloquant sur cette corde, on observe qu'un contact de type toucher ou impact long engendre une augmentation des fréquences propres de vibration d'une surface tactile, pourvu qu'il bloque suffisamment la surface en résonance. Il apparaît en fait que le décalage en fréquence d'un ou plusieurs modes propres de vibration de la surface tactile de l'objet est discriminant en fonction de la position du contact. Il apparaît également que ce décalage en fréquence est sensible à la force du contact puisque la surface tactile de l'objet est déformable et permet de distinguer une caresse d'un toucher inamical dû à une pression excessive par exemple. Il est également perceptible lorsque le contact est quasi ponctuel, comme un toucher issu de la pointe d'un stylet.
De façon optionnelle, un dispositif selon l'invention peut comporter plusieurs zones de fixation rigide de la surface tactile déformable sur l'objet, ces zones formant nœuds de vibration résonante de la surface tactile, et les transducteurs d'émission et de réception peuvent être situés dans ces zones.
De façon optionnelle également, un dispositif selon l'invention peut comporter au moins une paire de transducteurs d'émission et de réception et chaque transducteur d'une même paire peut être situé dans une zone diamétralement opposée à celle de l'autre transducteur de cette même paire dans la surface tactile déformable.
De façon optionnelle également, un dispositif selon l'invention peut comporter plusieurs paires de transducteurs d'émission et de réception, chaque paire étant disposée aux extrémités d'un axe caractéristique de la surface tactile déformable, notamment un axe de symétrie de la surface tactile.
De façon optionnelle également, les transducteurs d'émission sont à émission directive d'ondes mécaniques élastiques et orientés pour présenter un diagramme de directivité d'intensité maximale dans la direction de l'autre transducteur de la même paire.
De façon optionnelle également, chaque transducteur étant conçu pour indifféremment émettre ou recevoir des ondes mécaniques élastiques, l'unité centrale électronique est programmée pour sélectionner l'un des deux transducteurs d'une même paire en tant que transducteur d'émission en fonction d'une localisation approximative présupposée du contact à détecter.
De façon optionnelle également, les transducteurs sont solidaires d'entretoises de fixation de la surface tactile déformable sur un châssis rigide, de manière à engendrer des vibrations dans les entretoises transmises à la surface tactile déformable lorsque ces vibrations sont issues de transducteurs d'émission ou transmises à des transducteurs de réception lorsqu'elles sont issues de la surface tactile déformable.
De façon optionnelle également, l'unité centrale électronique est en outre programmée pour, en réponse à la détection du décalage fréquentiel dû à la présence du contact localement déformant, exciter au moins un transducteur d'émission à l'aide d'un signal électrique de validation générateur d'ondes vibroacoustiques de fréquence sonore liée au décalage fréquentiel détecté et d'amplitude sensiblement supérieure aux autres ondes mécaniques élastiques émises dans la surface tactile pour la localisation du contact.
L'invention a également pour objet un objet communicant comportant une coque à surface tactile déformable et un dispositif tel que défini précédemment, dans lequel la surface tactile déformable de la coque comporte au moins une zone localement délimitée et fonctionnalisée à déformabilité spécifique, notamment à monostabilité ou bistabilité asymétrique.
L'invention a également pour objet un procédé de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable d'un objet, comportant les étapes suivantes :
- surveillance d'un contact localement déformant par propagation, dans la surface tactile de l'objet, d'ondes mécaniques élastiques à partir d'au moins un point d'émission de l'objet, et par détection desdites ondes mécaniques élastiques en au moins un point de réception de l'objet pour obtenir au moins un signal capté, et
- localisation d'un contact localement déformant sur la surface tactile de l'objet en fonction de caractéristiques du signal capté,
dans lequel l'étape de localisation comporte l'analyse d'un décalage fréquentiel, dû à la présence du contact localement déformant, d'au moins un mode propre d'une vibration résonante de la surface tactile engendrée par la propagation des ondes émises dans cette surface tactile.
De façon optionnelle, l'étape de surveillance comporte l'émission d'ondes mécaniques élastiques impulsionnelles à balayage de fréquences dans une plage prédéterminée de fréquences incluant au moins une fréquence propre fondamentale de vibration résonante de la surface tactile sans contact et le double de cette fréquence.
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 :
- la figure 1 représente schématiquement une vue de face d'un dispositif de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable d'un objet, selon un premier mode de réalisation de l'invention,
- la figure 2 représente schématiquement une vue de face partielle d'un dispositif de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable d'un objet, selon un second mode de réalisation de l'invention,
- la figure 3A représente schématiquement et en coupe une zone à bistabilité asymétrique, localement délimitée et fonctionnalisée dans la surface tactile illustrée sur la figure 2,
- les figures 3B et 3C illustrent schématiquement et graphiquement une déformation et la courbe force-déplacement correspondante de la zone à bistabilité asymétrique de la figure 3A,
- les figures 4, 5 et 6 représentent schématiquement et en coupe la surface tactile illustrée sur la figure 2, selon trois variantes de réalisation, et
- la figure 7 illustre les étapes principales successives d'un procédé de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable d'un objet, selon un mode de réalisation de l'invention.
Le dispositif 10 de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable d'un objet, représenté sur la figure 1 , comporte une unité centrale électronique 12 et un objet 14, par exemple de type tablette interactive.
La tablette interactive 14 comporte un châssis 16 et une surface tactile 18 maintenue par le châssis sur au moins une partie de sa périphérie. La surface tactile 18 se présente par exemple sous la forme d'une plaque mince rectangulaire de métal, de verre ou de plastique, vibrant lorsque des ondes mécaniques élastiques sont émises dans son épaisseur. Elle est considérée comme déformable dans le sens où, comme indiqué précédemment, elle présente des vibrations résonantes lorsqu'elle est excitée par des ondes mécaniques élastiques, notamment des impulsions, de manière à se déformer en flexion, même de façon submillimétrique non perceptible à l'œil nu dans le cas du verre par exemple.
Dans l'exemple illustré sur la figure 1 , quatre transducteurs piézoélectriques E1 , E2, R1 et R2 sont fixés sur la face intérieure de la plaque tactile 18, c'est-à-dire celle qui est non accessible au toucher et orientée vers l'intérieur du châssis 16. Ils peuvent en particulier être collés sur la plaque 18, au moyen d'une colle époxy conductrice ou cyanoacrylate. Ils peuvent aussi être solidaires de moyens ponctuels de fixation de la plaque tactile 18 sur un support rigide.
Ces transducteurs piézoélectriques sont par exemple des transducteurs en céramique ferroélectrique de type PZT. Ils comportent :
- deux transducteurs d'émission E1 et E2 aptes à émettre des ondes mécaniques élastiques (i.e. des ondes acoustiques au sens large) en modes de flexion, comme par exemple des ondes de Lamb antisymétriques, de telle sorte qu'elles se propagent dans la plaque tactile 18,
- deux transducteurs de réception R1 et R2 aptes à capter des ondes mécaniques élastiques se propageant en modes de flexion dans la plaque tactile 18.
Ces quatre transducteurs sont en outre répartis en deux paires d'émission/réception. Une première paire d'émission/réception est constituée des transducteurs E1 et R1 disposés aux deux extrémités d'un premier axe caractéristique D1 de la plaque tactile 18. Cet axe D1 est un axe de symétrie de la plaque tactile 18 : c'est plus précisément son axe médian longitudinal. La seconde paire d'émission/réception est constituée des transducteurs E2 et R2 disposés aux deux extrémités d'un second axe caractéristique D2 de la plaque tactile 18, perpendiculaire à l'axe D1 . Cet axe D2 est un autre axe de symétrie de la plaque tactile 18 : c'est plus précisément son axe médian transversal.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les deux extrémités de l'axe D1 sont également des zones de fixation rigide de la plaque tactile déformable 18 sur un support rigide de l'objet 14. En outre, le transducteur émetteur E1 est à émission directive d'ondes mécaniques élastiques : il est plus précisément de forme et d'orientation choisies pour présenter un diagramme de directivité d'intensité maximale dans la direction de l'axe D1 , c'est-à-dire en direction du transducteur de réception R1 . Ainsi, lorsque des ondes impulsionnelles sont émises par le transducteur d'émission E1 , dans la direction de l'axe D1 , elles provoquent une vibration résonante de la plaque tactile 18 à au moins une fréquence propre fondamentale, liée à sa longueur en l'absence de contact sur la plaque, sachant que les zones de fixation rigides, c'est-à-dire les zones où sont disposés les transducteurs E1 et R1 , forment des nœuds de vibration résonante à toute les fréquences propres de la plaque tactile 18 dans cette direction D1.
De même, les deux extrémités de l'axe D2 sont également des zones de fixation rigide de la plaque tactile déformable 18 sur un support rigide de l'objet 14.
En outre, le transducteur émetteur E2 est à émission directive d'ondes mécaniques élastiques et est de forme et d'orientation choisies pour présenter un diagramme de directivité d'intensité maximale dans la direction de l'axe D2, c'est-à-dire en direction du transducteur de réception R2. Ainsi, lorsque des ondes impulsionnelles sont émises par le transducteur d'émission E2, dans la direction de l'axe D2, elles provoquent une vibration résonante de la plaque tactile 18 à au moins une fréquence propre fondamentale, liée à sa largeur en l'absence de contact, sachant que les zones de fixation rigides, c'est-à-dire les zones où sont disposés les transducteurs E2 et R2, forment des nœuds de vibration résonante à toute les fréquences propres de la plaque tactile 18 dans cette direction D2.
Les transducteurs E1 , E2, R1 et R2 sont reliés à l'unité centrale électronique 12 par au moins une liaison 20, filaire ou radio. L'unité centrale électronique 12 est programmée pour :
- détecter un décalage fréquentiel, dû à la présence d'un contact localement déformant, d'au moins un mode propre d'une vibration résonante de la surface tactile engendrée par la propagation des ondes émises dans cette surface tactile, et
- localiser le contact localement déformant par une analyse de ce décalage fréquentiel.
La ou les liaison(s) 20 vers les transducteurs E1 , E2, R1 et R2 peut ou peuvent être constituée(s) notamment de câbles coaxiaux de type audio ou de toute autre liaison blindée.
Plus précisément, l'unité centrale électronique 12 comporte un émetteur 22 programmé pour commander l'émission d'ondes mécaniques élastiques impulsionnelles dans la direction D1 à partir du transducteur émetteur E1 , ces ondes engendrant une vibration résonante de flexion de la plaque tactile 18 selon une pluralité de modes propres (i.e. un mode fondamental et plusieurs modes harmoniques). Elle comporte en outre un récepteur 24 programmé pour capter un signal caractéristique de la vibration résonante de la surface tactile à partir du transducteur R1 , le spectre de ce signal capté comportant des pics d'amplitude aux fréquences des modes propres de la plaque dans la direction D1 . Le récepteur 24 de l'unité centrale électronique 12 est donc relié à un module 26 d'analyse spectrale programmé pour détecter les pics de fréquence du signal capté, notamment par calcul d'une transformée de Fourier rapide. En l'absence de contact sur la plaque tactile 18, les modes propres détectés sont caractéristiques de sa longueur. En présence d'un contact sur la plaque tactile 18, si l'on considère l'axe D1 comme l'axe des abscisses d'un repère lié à la plaque tactile, les modes propres détectés sont décalés par rapport aux modes propres détectables en l'absence de contact et ces décalages sont caractéristiques de l'abscisse x du contact. Pour mieux comprendre ce phénomène, une analogie unidimensionnelle peut être faite avec la vibration d'une corde de guitare tendue entre deux extrémités de fixation et excitée par pincement, qui engendre, dans la portion de corde vibrant en regard de l'ouverture du caisson de résonance, des fréquences sonores de résonance différentes selon l'endroit où elle est bloquée ou non sur sa longueur. En d'autres termes, l'utilisation d'un stylet ou d'un doigt pour appliquer un contact localement déformant sur la plaque tactile déformable 18 est assimilable à l'insertion d'un point fixe supplémentaire engendrant un décalage significatif des fréquences de résonances en fonction de la position et de la nature du blocage local, total ou partiel, de la plaque tactile déformable 18.
De même, l'émetteur 22 est programmé pour commander l'émission d'ondes mécaniques élastiques impulsionnelles dans la direction D2 à partir du transducteur émetteur E2, ces ondes engendrant une vibration résonante de flexion de la plaque tactile 18 selon une pluralité de modes propres (i.e. un mode fondamental et plusieurs modes harmoniques). Le récepteur 24 est en outre programmé pour capter un signal caractéristique de la vibration résonante de la plaque tactile à partir du transducteur R2, le spectre de ce signal capté comportant des pics d'amplitude aux fréquences des modes propres de la plaque dans la direction D2. En l'absence de contact sur la plaque tactile 18, les modes propres détectés sont caractéristiques de sa largeur. Ainsi, en présence d'un contact sur la plaque tactile 18, si l'on considère l'axe D2 comme l'axe des ordonnées du repère lié à la plaque tactile, les modes propres détectés sont décalés par rapport aux modes propres détectés en l'absence de contact et ces décalages sont caractéristiques de l'ordonnée y du contact.
Par ailleurs, les deux transducteurs de réception R1 et R2 peuvent être reliés à deux convertisseurs analogique/numérique, eux-mêmes reliés au ou parties intégrantes du récepteur 24. Les convertisseurs analogique/numérique et le récepteur 24 sont aptes à effectuer un échantillonnage des signaux captés sur au moins 8 bits, préférentiellement sur 10 bits, voire sur 12 bits ou plus à une cadence d'au moins 200 kHz.
Pour estimer les valeurs de l'abscisse x et de l'ordonnée y d'un contact, l'unité centrale électronique 12 comporte un module d'analyse 28 programmé pour comparer les modes propres détectés à des modes propres sans contact de référence dans la direction considérée, en déduire les décalages respectifs de ces modes propres détectés, puis estimer la position du contact en fonction de ces décalages. Cette estimation peut être réalisée à l'aide de formules mathématiques préétablies, par exemple déduites d'une loi d'interpolation, stockées en mémoire 30 ou par comparaison avec des décalages mesurés préalablement pour un ensemble de positions prédéterminées et stockés en mémoire 30 sous forme de vecteurs de référence ou d'un tableau de correspondance entre décalages fréquentiels et positions du contact. Par analogie unidimensionnelle avec la vibration d'une corde de guitare, on observe en fait que plus on se rapproche du transducteur récepteur dans une direction considérée (direction de l'axe D1 pour le transducteur R1 et de D2 pour R2), plus les fréquences des modes fondamental et harmoniques augmentent.
La connaissance simultanée des décalages fréquentiels fondamentaux et éventuellement harmoniques selon les deux axes D1 et D2 permet donc de remonter à la position du (x, y) du contact. Les transducteurs émetteurs E1 et E2 sont avantageusement excités alternativement selon les axes D1 et D2 pour limiter les confusions entre les fréquences propres des deux directions. En revanche, les transducteurs récepteurs R1 et R2 peuvent capter en permanence les signaux selon l'axe D1 et l'axe D2.
On obtient ainsi, pour chaque contact sur la plaque tactile 18, à l'aide d'un doigt ou d'un stylet 32, une localisation (x, y) de ce contact qui peut par exemple être visualisée sur un écran (non représenté). Par extension, puisque des ondes peuvent être émises régulièrement par les transducteurs d'émission E1 et E2, une succession de contacts peut être détectée sur la plaque tactile 18, formant un tracé 34 dont une courbe cinématique représentative, obtenue par interpolation du tracé, peut être visualisée sur un écran.
Selon le mode de réalisation illustré sur la figure 1 , la plaque tactile 18 est intégrée dans un objet 16 de type tablette interactive, lui-même relié à l'unité centrale électronique 12 qui est extérieure à l'objet 16. Selon un autre mode de réalisation possible, la plaque tactile 18 peut être transparente, en verre et intégrée dans un dispositif électronique embarqué incluant l'unité centrale électronique 12, tel qu'un téléphone mobile ou tout autre dispositif portable d'assistance numérique personnelle. Dans ce cas, elle peut également remplir la fonction d'écran de visualisation de la courbe cinématique obtenue par interpolation du tracé 34 détecté.
On notera que dans une application simple portant sur une plaque tactile mince, plane et rectangulaire telle que celle illustrée sur la figure 1 , l'estimation du décalage en fréquence du seul mode propre fondamental dans chacune des deux directions principales (longueur et largeur) peut suffire pour remonter à la position (x, y) du contact. Le mode fondamental est en effet particulièrement intéressant parce que c'est celui qui est associé au plus petit nombre de nœuds de vibration dans la plaque tactile 18, notamment uniquement les zones de fixation de la surface tactile sur son châssis selon les directions privilégiées D1 et D2. Mais lorsque la surface tactile devient plus complexe, notamment lorsqu'elle n'est plus plane, telle une coque tridimensionnelle de périphérie polygonale, il peut être avantageux de jouer sur les paramètres suivants pour lever toute ambiguïté sur la position du contact :
- augmenter le nombre de paires de transducteurs d'émission/réception disposées aux extrémités fixes d'axes médians de dimensions caractéristiques de la surface tactile (par exemple, longueur, largeur, diagonales ou plus grande dimension caractéristique et plus petite dimension caractéristique), tout en tenant compte du fait que cela peut engendrer des effets de couplage indésirables, ou
- augmenter le nombre de fréquences fondamentales et harmoniques pour lesquelles on estime le décalage dû à la présence d'un contact. Par ailleurs, comme indiqué précédemment, plus le contact se rapproche du transducteur récepteur disposé en un point fixe dans une direction considérée (direction de l'axe D1 pour le transducteur R1 et de D2 pour R2), plus les fréquences des modes fondamental et harmoniques augmentent. En théorie, même si le décalage en fréquence n'est jamais aussi important en application bidimensionnelle ou tridimensionnelle que dans l'exemple unidimensionnel de la corde vibrante de guitare où la résonance fondamentale est inversement proportionnelle à la longueur du tronçon de corde active, on note que les fréquences de résonance peuvent augmenter fortement et même tendre vers l'infini lorsque l'on se rapproche du transducteur récepteur, ce qui oblige à élargir la plage de recherche de ces fréquences de résonance.
On en déduit en particulier que lorsque le contact est situé à mi-distance entre le transducteur émetteur et le transducteur récepteur d'une direction donnée, les fréquences de résonance dans cette direction sont au plus doublées.
On remarque aussi que dans le cas d'une plaque mince rectangulaire ou d'une coque tridimensionnelle de forme plus complexe, avec des transducteurs piézoélectriques de type PZT, en régime linéaire, et sous basse impédance électrique de sortie, il y a invariance des rôles émetteur et récepteur d'un couple de transducteurs sur le signal de sortie. Ainsi, dans tous les cas au moins l'un des spectres des signaux captés par l'un des deux transducteurs comporte des fréquences propres ayant au plus doublé. Dans un mode de réalisation préféré, à mi-chemin entre le transducteur émetteur et le transducteur récepteur d'une direction donnée, lorsque le contact devient plus proche du récepteur que de l'émetteur, l'émetteur bascule donc en mode récepteur et le récepteur en mode émetteur. Le basculement peut se faire sur la base d'une localisation approximative présupposée du contact. Ainsi, en permutant le rôle d'émetteur ou récepteur des transducteurs et donc en permutant le sens des axes de coordonnées, on peut alors limiter la recherche de la fréquence de résonance à une bande allant du simple au double de la fréquence de résonance correspondante en l'absence de contact. En conséquence également, si l'on ne déduit la position du contact que du décalage en fréquence du mode fondamental, le spectre d'excitation d'un transducteur d'émission peut avantageusement être une impulsion avec porteuse modulée en fréquence, la modulation étant linéaire dans le temps et comprise entre la fréquence de résonance fondamentale de référence et le double de cette fréquence dans la direction considérée. Dans ce mode de réalisation, les transducteurs E1 et E2 sont donc également reliés au récepteur 24, et les transducteurs R1 et R2 à l'émetteur 22. Chaque transducteur E1 , E2, R1 ou R2 peut ainsi être sollicité par l'unité centrale électronique 12 en émission ou en réception.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2, la surface tactile 18 se présente sous la forme d'une coque tridimensionnelle de forme complexe et ne présentant pas d'axe de symétrie particulier. Cette coque est fixée par quatre entretoises disposées dans des zones de fixation 36 à un châssis 38 formant support rigide. Elle comporte par exemple, comme dans l'exemple précédent, deux paires de transducteurs émetteurs/récepteurs E1 , R1 et E2, R2 disposées selon deux directions principales D1 et D2 caractéristiques de sa forme.
Comme dans l'exemple précédent, les transducteurs émetteurs E1 et E2 émettent alternativement, tandis que les récepteurs R1 , R2 reçoivent simultanément. En outre, les rôles émetteur/récepteur peuvent être commutés selon la position de contact observée en première approximation, comme préconisé dans l'exemple précédent également.
Dans cette configuration plus complexe, au lieu de ne mesurer que le décalage fréquentiel de la fréquence fondamentale de résonance de la coque, celle- ci est excitée par une impulsion électrique avec porteuse modulée linéairement en fréquence, la porteuse balayant N fréquences de résonances de la coque, en particulier la fréquence fondamentale et les (N-1 ) premières fréquences harmoniques. Ces N premières fréquences de résonance sont en effet généralement les plus sensibles au décalage fréquentiel engendré par un contact ponctuel ou par un toucher. En outre, en s'intéressant principalement aux résonances de fréquences les plus basses de la coque, pour lesquelles les dimensions de la coque sont comparables aux longueurs d'onde, la surface de contact, que ce soit avec un doigt ou un stylet, est toujours négligeable devant la surface active de la coque, c'est-à- dire généralement inférieure à 1 % de la surface active de la coque de sorte que le décalage fréquentiel est pratiquement le même selon que le contact est établi avec la pulpe ou avec la pointe d'un stylet plastique. La détermination de la position du contact se fait alors par comparaison d'un vecteur de décalage à N composantes mesurées avec une base de vecteurs de référence à N composantes correspondant chacun à une localisation prédéterminée.
De façon optionnelle mais avantageuse d'un point de vue ergonomique et sensoriel, un dispositif selon l'invention peut prévoir de fournir un signal de validation à un utilisateur, chaque fois qu'un contact est détecté. Ainsi, l'unité centrale électronique 12 peut en outre être programmée pour, en réponse à la détection d'un décalage fréquentiel d'au moins un mode propre de vibration de la surface tactile 18, dû à la présence d'un contact localement déformant, exciter au moins l'un des transducteurs d'émission E1 ou E2 à l'aide d'un signal électrique de validation générateur d'ondes vibroacoustiques. La fréquence vibroacoustique de ces vibrations engendrées par le signal de validation peut être liée au décalage fréquentiel détecté : en particulier, si un décalage fréquentiel d'au moins les deux modes propres fondamentaux dans les deux directions D1 et D2 est détecté, cette fréquence vibroacoustique peut être multiple et comporter au moins les fréquences des modes fondamentaux décalés. Pour réaliser cette fonction supplémentaire de l'unité centrale électronique 12, l'émetteur 22 doit être relié au module d'analyse spectrale 26 et/ou au module d'analyse 28.
Pour que ces ondes vibroacoustiques de validation soient correctement perçues par l'utilisateur, il est important que leur amplitude soit sensiblement supérieure aux autres ondes mécaniques élastiques émises dans la surface tactile pour la localisation des contacts. Par amplitude « sensiblement supérieure », on entend une amplitude supérieure au point que l'utilisateur perçoive la spécificité de ce signal de validation soit par le toucher soit par l'ouïe. Une amplitude de dix à cent fois supérieure aux autres ondes mécaniques élastiques convient. Enfin, pour que ces ondes vibroacoustiques de validation soient correctement perçues par l'utilisateur, il est important aussi que leur durée soit suffisante. En particulier, une durée comprise entre 5 ms et 150 ms convient.
Un décalage fréquentiel prédéterminé des fréquences de résonance de la coque est également possible, non pas en appuyant sur la coque en des points quelconques, mais en créant a priori dans la coque des zones localement délimitées et fonctionnalisées à déformabilité spécifique, notamment à monostabilité ou bistabilité asymétrique. De telles zones fonctionnalisées localement délimitées sont illustrées sur la figure 2 et portent les références 40 et 42. Elles sont par exemple de forme circulaire et formées par emboutissage de la coque 18 en certains endroits prédéterminés ou par injection plastique prévoyant une réduction locale de l'épaisseur de la coque sur leur périphérie.
Prévoir ces zones localement délimitées et fonctionnalisées à déformabilité spécifique dans la coque 18 comporte l'avantage d'engendrer, lorsque ces zones sont déformées par pression selon une loi course/effort spécifique prédéterminée, des décalages fréquentiels de résonance de la coque 18 bien plus importants que les décalages mentionnés précédemment plus généralement dus à des contacts en des points quelconques de la coque.
En outre ces décalages fréquentiels peuvent varier entre deux positions extrêmes d'une zone monostable ou bistable, une position de repos et une position enfoncée, de manière à faciliter la reconnaissance de l'actionnement de la zone ou à augmenter l'immunité de cette zone à des excitations par des bruits parasites. En fonctionnalisant ces zones, c'est-à-dire en associant leurs positions « repos » ou
« enfoncée » à des fonctions prédéterminées, on rend la coque 18 sensible à des interactions tout en limitant les actionnements intempestifs des fonctions liées à ces zones. Chaque position de l'une de ces zones est en effet à la fois associée à une fonction et à un vecteur de décalage fréquentiel de référence facilement détectable et distinguable d'autres vecteurs de référence.
Dans le cas de zones bistables, lorsqu'une telle zone est enfoncée, son réarmement, c'est-à-dire son retour à sa position initiale non enfoncée, peut être obtenu par combinaison de deux zones bistables ne pouvant être enfoncées simultanément, l'enfoncement de l'une réarmant l'autre et réciproquement.
La présence de ces zones sur la coque 18 de la figure 2, ou plus généralement sur une surface tactile déformable quelconque, peut être vue comme une alternative ou un complément au principe de localisation d'un contact déformant détaillé en référence à la figure 1.
La coque 18, lorsqu'elle est soumise à une pression dans l'une de ces zones, peut être déformable avec des courses de quelques millimètres et présenter dans ces zones des lois course/effort de type monotone croissante, croissante non linéaire, bistable ou monostable.
La figure 3A représente schématiquement et en coupe une zone bistable, par exemple l'une des zones 40 ou 42 de la figure 2. Les extrémités situées en périphérie de cette zone bistable sont schématiquement représentées comme fixes par souci de simplification, mais elles sont en fait reliées au reste de la coque déformable 18 qui est elle aussi susceptible de se déformer, dans une moindre mesure, en présence d'un contact dans la zone bistable.
Dans une première position « 1 » de repos de la zone bistable 40 ou 42, celle- ci ne subit aucune pression particulière et reste en équilibre stable.
Dans une deuxième position intermédiaire « 2 » de déséquilibre, elle subit une pression causant une déformation de sa surface selon un mode de déformation imposé par les lois de l'élasticité du matériau utilisé.
En maintenant cette pression, elle passe à une troisième position intermédiaire « 3 » d'équilibre instable, dite de basculement, puis à une quatrième position intermédiaire « 4 » de déséquilibre avant d'atteindre une cinquième position « enfoncée » d'équilibre stable.
En termes d'énergie potentielle, l'application d'une force perpendiculairement à la surface de la zone 40 ou 42 initialement en position de repos engendre des contraintes latérales à l'intérieur de la zone qui stocke de l'énergie potentielle de flexion jusqu'à la position de basculement, puis bascule et retombe dans un puits de potentiel correspondant à la position enfoncée.
Si la zone 40 ou 42 est à bistabilité asymétrique, en notant d le déplacement normal mesuré au centre de sa surface et F l'intensité d'une force normale appliquée en son centre (cf. figure 3B), on obtient la loi course/effort représentée sur la figure 3C.
Sur la figure 3C, la position d=0 associée à une force nulle correspond à la première position stable « 1 » de la zone bistable. La position 0<d<dtop correspond à la position « 2 » avant changement de mode élastique de déformation de la zone bistable. La position d=dtop associée à une force positive seuil d'intensité Ftop engendrant un basculement de la zone bistable correspond à la position « 3 ». La position d=dmιd correspond à une force nulle située entre les deux positions stables de la zone bistable. La position d=dbot associée à une force négative seuil d'intensité - Fbot, engendrant un basculement de retour vers la première position stable « 1 », correspond également à une déformation élastique selon la position « 3 ». La position dtop<d<dend correspond à la position « 4 » après changement de mode élastique de déformation de la zone bistable. La position d=dend associée à une force nulle correspond à la seconde position stable « 5 » de la zone bistable.
L'asymétrie de la bistabilité de la zone 40 ou 42 est liée à la différence d'intensité entre F,op et Fbot. Dans ce cas, les contraintes statiques associées aux deux positions stables « 1 » et « 5 » sont différentes et associées à des constantes d'élasticité dynamique différentes de sorte que les fréquences de résonance de la coque 18 associées aux deux positions stables seront également différentes. C'est ce qui permettra de bien distinguer ces deux positions.
Un raisonnement similaire est applicable si la zone 40 ou 42 n'est pas bistable mais monostable. Dans ce cas, la loi course/effort présente également une rupture de pente, mais il n'existe pas de position stable à force nulle autre que la position de départ. La zone 40 ou 42 peut alors être enfoncée jusqu'à une position limite d'élasticité pour laquelle la pente augmente très fortement. Lorsque la zone est dans cette position limite, les contraintes statiques latérales imposées à la coque 18 décalent ses fréquences de résonance d'une quantité reconnaissable et caractéristique, d'une part, d'un contact sur cette zone et, d'autre part, de son enfoncement. En d'autres termes et plus précisément, le décalage en fréquence est alors le cumul d'un blocage de la résonance fondamentale de la coque 18 selon l'axe considéré et d'un changement d'accord lié aux changements de contraintes mécaniques internes à l'intérieur de la coque qui modifient ses propriétés d'élasticité, donc en particulier la vitesse de propagation des ondes de flexion et par conséquent les fréquences de résonance fondamentale et harmoniques associées.
Par ailleurs, pour mesurer la force d'un contact sur une telle zone monostable, on peut préalablement enregistrer les décalages fréquentiels relatifs entre les deux positions extrêmes de la zone déformable.
Un raisonnement similaire est aussi applicable pour une zone déformable selon une loi course/effort plus monotone, par exemple monotone croissante.
Enfin, lorsque la coque 18 comporte plusieurs zones localement délimitées et fonctionnalisées à déformabilité spécifique, celles-ci peuvent être de tailles différentes, ce qui engendre des décalages fréquentiels spécifiques pour chacune d'entre elles. On notera que ces zones bistables ou monostables permettent de créer des décalages fréquentiels spécifiques constants dans le temps et reviennent à créer dans la coque 18 des situations de tension ou de contraintes statiques bistables ou monostables associées à des fréquences de résonance fondamentales et harmoniques bistables ou monostables.
La figure 4 représente en coupe la coque 18 illustrée sur la figure 2 dans un plan incluant l'axe D1 , selon une première variante. Une première entretoise 44 fixe rigidement la coque 18 sur le châssis 38 à l'endroit où se trouve le transducteur E1. Une seconde entretoise 46 fixe rigidement la coque 18 sur le châssis 38 à l'endroit où se trouve le transducteur R1. Entre ces deux entretoises de fixation, la coque est déformable, en particulier au niveau des zones 40 et 42 qui sont, dans cette variante, formées par emboutissage de manière à être monostables. Selon cette variante également, les transducteurs E1 et R1 sont des pastilles piézoélectriques de type PZT et de forme privilégiant un rayonnement dans la direction D1 . Ils sont par exemple collés sous la coque 18 ou noyés dans son épaisseur à proximité immédiate des entretoises 44 (pour E1 ) et 46 (pour R1 ). Enfin, les entretoises sont par exemple réalisées dans le même moule que la coque 18. Elles pourraient aussi être rivetées ou venir pincer la coque 18 à l'aide de vis de serrage.
La figure 5 représente en coupe la coque 18 illustrée sur la figure 2 dans un plan incluant l'axe D1 , selon une deuxième variante. Selon cette deuxième variante, les zones 40 et 42 sont formées dans la coque 18 par injection plastique prévoyant une réduction locale de l'épaisseur de la coque sur leur périphérie de manière à être bistables. Selon cette variante également, les transducteurs E1 et R1 sont noyés respectivement dans les entretoises 44 et 46 elles-mêmes réalisées dans le même moule que la coque 18.
La figure 6 représente en coupe la coque 18 illustrée sur la figure 2 dans un plan incluant l'axe D1 , selon une troisième variante. Selon cette troisième variante, les zones 40 et 42 sont formées dans la coque 18 par injection plastique comme dans la deuxième variante. En revanche, les transducteurs E1 et R1 sont de forme annulaire, à polarisation alternée et montés respectivement sur des décolletages annulaires 48 et 50 des entretoises 44 et 46. Les décolletages annulaires 48 et 50 de ces entretoises 44 et 46 sont par exemple obtenus par injection plastique. Enfin, les transducteurs E1 et R1 sont des céramiques de type PZT présentant un retour d'argenture de l'électrode interne pour faciliter un contact électrique sans avoir à recourir à une colle conductrice. Les entretoises 44 et 46 sont réalisées dans le même moule que la coque 18 et fixées sur le châssis 38 par des vis de serrage. Elles sont pleines entre leur décolletage annulaire et la coque 18. Dans cette configuration, l'épaisseur du décolletage annulaire d'une entretoise est de préférence égale au diamètre de la tige de l'entretoise. De façon alternative, les entretoises 44 et 46 pourraient être creuses et la coque 18 fixée au châssis 38 par des rivets traversants ces entretoises dans leur longueur. Dans cette configuration, l'épaisseur du décolletage annulaire d'une entretoise est de préférence égale au double de l'épaisseur de la paroi interne de la tige de l'entretoise.
Un avantage de cette troisième variante réside dans le fait que les transducteurs E1 et R1 annulaires à polarisation alternée engendrent ou détectent un mode de flexion transmis à ou reçu de la coque 18 via les entretoises 44 et 46. Les décolletages annulaires des entretoises sur lesquels sont collés les transducteurs annulaires constituent un moyen efficace de coupler l'énergie vibratoire de flexion de la coque 18 en onde de flexion dans les transducteurs. En outre, la ligne de séparation de la polarisation alternée de chaque transducteur impose un diagramme de directivité de l'onde de flexion engendrée dans la coque 18. Ainsi, dans le cas d'une coque 18 de forme simple la ligne de séparation des polarisations alternées peut être positionnée de façon à être parallèle au bord de la coque. L'intensité d'émission et/ou de réception est alors maximale dans l'axe médian perpendiculaire à la ligne de séparation des polarisations alternées. Cette configuration des transducteurs, appliquée également aux transducteurs E2 et R2, permet de mieux engendrer et détecter sélectivement des modes de flexion au sein de la coque 18 et rend le procédé de localisation par décalage de fréquences plus sensible à des contacts ponctuels. La directivité des transducteurs permet également de mieux découpler les axes D1 et D2 de la coque 18. Le découplage est également plus aisé si la coque n'est pas rigidement fixée sur tout son pourtour mais seulement localement dans les zones de fixation 36.
Un autre avantage de cette troisième variante est de rendre totalement invisibles les transducteurs émetteurs et récepteurs.
Par ailleurs, un autre avantage de prévoir des entretoises de fixation est de permettre à la coque, en mode d'émission d'impulsions, de remplir efficacement une fonction de haut-parleur grâce à la présence d'un volume de résonance entre la coque et son support. En mode de réception d'impulsions, la coque peut servir d'antenne de réception pour les transducteurs récepteurs et remplir une fonction de microphone à sensibilité élevée.
Un procédé de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable 18 telle que la plaque tactile de la figure 1 ou la coque tridimensionnelle de la figure 2 va maintenant être détaillé en référence à la figure 7.
A intervalles réguliers, par exemple à une cadence de plusieurs dizaines de mesures par seconde, notamment cinquante à cent mesures par seconde, l'unité centrale électronique 12 lance une étape 100 de surveillance de la face extérieure de la surface tactile déformable 18 suivie d'une étape 200 de localisation d'un contact.
Pour chaque étape de surveillance 100, à un instant t0, des ondes mécaniques élastiques impulsionnelles sont émises (102) selon une direction principale caractéristique (D1 ou D2) dans la surface tactile déformable 18 à partir d'un transducteur d'émission (E1 ou E2 par exemple). Elles s'y propagent selon deux phases de propagation distinctes : une première phase de propagation transitoire, s'étendant de l'instant t0 à un instant ti, pendant laquelle le front d'onde émis parvient au transducteur de réception correspondant (R1 ou R2 par exemple) dans la direction considérée ; une seconde phase de propagation stationnaire, s'étendant de l'instant ti à un instant X2 de fin de surveillance, pendant laquelle l'émission des ondes mécaniques élastiques impulsionnelles dans la direction considérée engendre une vibration résonante de la surface tactile déformable 18 selon au moins un mode propre.
Le transducteur d'émission choisi pour cette étape de surveillance est par exemple excité par des impulsions électriques de type échelon, des impulsions de Dirac, ou préférentiellement des impulsions de durée T avec porteuse modulée linéairement en fréquence sur un spectre [f0 ; 2f0] selon une loi de type : où f0 désigne la fréquence de
E(O = O, si tε [θ,τ]
résonance fondamentale de la surface tactile sans contact dans la direction considérée.
La durée T de l'impulsion peut être choisie de l'ordre de 10 ms. En outre, au lieu d'une impulsion sinusoïdale, une impulsion carrée modulée linéairement en fréquence peut être préférée. Enfin, pour une surface tactile de forme complexe, les impulsions électriques d'excitation du transducteur d'émission peuvent être modulées sur un spectre étendu [f0 ; 2Of0]. Suite à l'établissement d'au moins un mode propre de vibration résonante de la surface tactile déformable 18 dans la direction considérée, l'étape de surveillance 100 comporte une détection 104 de cette vibration résonante par le transducteur récepteur associé à cette direction, pour l'obtention d'au moins un signal capté. Cette détection 104 est lancée à un instant t3 et se poursuit jusqu'à un instant t4 de fin de détection 106 par la mesure du signal capté pendant cet intervalle de temps.
L'étape de surveillance 100 est suivie d'une étape 200 de localisation d'un contact au cours de laquelle l'unité centrale électronique 12 identifie et localise un éventuel contact déformant sur la surface tactile 18. Plus précisément, au cours de cette étape 200, le module d'analyse spectrale 26 de l'unité centrale électronique 12 détecte au moins un pic d'amplitude du spectre du signal capté dans une bande de fréquence prédéterminée : ce pic d'amplitude est situé à la fréquence d'un mode propre de vibration de la surface tactile 18, notamment au moins le mode propre fondamental. Lorsque plusieurs pics d'amplitude sont détectés, il s'agit du mode propre fondamental mais aussi d'au moins un mode propre harmonique. Puis il fournit le résultat de cette détection au module d'analyse 28. Le module d'analyse 28 compare les modes propres détectés à des modes propres correspondants sans contact de référence dans la direction considérée, en déduit les décalages respectifs de ces modes propres détectés, puis estime la position d'un contact éventuel en fonction de ces décalages. Dans le cas où la surface tactile présente des zones spécifiques monostables, il est aussi possible, comme mentionné précédemment, de mesurer la force du contact. Enfin, de façon optionnelle, comme mentionné précédemment également, un signal de validation peut être émis en réponse à la détection et à la localisation d'un contact.
II apparaît clairement qu'un dispositif et un procédé de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable tels que ceux décrits précédemment permettent de localiser et caractériser simplement des contacts aussi différents qu'un toucher ponctuel ou étendu, court ou long, une caresse ou un contact inamical, etc., pourvu qu'ils bloquent suffisamment la surface en résonance et pendant suffisamment longtemps, pour engendrer des décalages de fréquences propres. De ce point de vue, le fait que la surface tactile soit déformable allonge la durée des contacts et facilite leur détection, y compris lorsqu'il s'agit d'impacts.
Le principe mis en œuvre d'estimation de décalages de fréquences est par ailleurs suffisamment simple pour pouvoir être implémenté dans des microcontrôleurs du commerce et pour fournir un temps de réponse court, généralement compris entre 1 et 100 ms. Il peut ainsi être implémenté de façon à être répété pour la détection de tracés (i.e. une succession de contacts).
Un autre avantage est de pouvoir obtenir des résultats satisfaisants, par exemple une précision de localisation millimétrique, à partir d'un nombre limité d'émetteurs et de récepteurs. Notamment, à minima, une paire de transducteurs d'émission et de réception par direction principale caractéristique de la surface tactile peut suffire.
En outre, en positionnant les transducteurs en des points fixes (nœuds de vibration) de la surface tactile déformable, et en imposant une émission directive des ondes mécaniques élastiques, il est possible de retrouver la localisation d'un contact à partir simplement d'un décalage de fréquences fondamentales de la surface tactile dans ses directions principales, lorsque la forme de la surface est simple.
Enfin, dans un mode de réalisation consistant à prévoir des zones localement délimitées et fonctionnalisées à déformabilité spécifique dans la surface tactile, il est possible de concevoir un clavier à bas coût comprenant un nombre limité de transducteurs, l'électronique de traitement étant également compacte et de faible consommation. De plus, ce mode de réalisation présente une immunité accrue aux vibrations et bruits acoustiques ambiants ou aux adhésifs et souillures en l'absence d'interaction, car la surface tactile doit être bloquée voire mise sous tension mécanique dans ces zones localement déformables pour qu'apparaissent des décalages fréquentiels caractéristiques d'une interaction. Il présente aussi l'avantage de fournir un clavier sans touche mécanique ajoutée.
On a vu également que l'invention n'est pas limitée aux surfaces planes en verre, mais s'applique aussi aux surfaces courbes et aux coques plastiques ou métalliques, ce qui multiplie les applications possibles.
Quelques applications industrielles possibles des dispositifs et du procédé décrits précédemment incluent notamment et de façon non exhaustive :
- les afficheurs tactiles pour consoles de jeux, téléphones mobiles, assistants numériques personnels et écrans LCD, dans un contexte d'interface homme machine à interprétation dynamique de contacts,
- les claviers tactiles plans ou courbes, les boutons de commandes tactiles aménagés par injection plastique sur des objets de formes complexes, - les coques tactiles pour robots ou jouets aptes à percevoir des touchers divers de type caresses, coups, etc., pour faciliter une interaction intuitive entre ces robots et des humains,
- les coques tactiles de robots ou jouets à zones spécifiques fonctionnalisées,
- les coques tridimensionnelles fermées formant caisson de résonance, notamment adaptées à la réalisation d'instruments de musique tactiles du type piano à touches programmables et à excitation électromécanique, l'excitation comprenant deux étapes, la première consistant à détecter la position de contact d'un doigt sur la coque et la deuxième consistant à produire, immédiatement après la localisation du contact, un retour sonore impulsionnel en excitant au moins un transducteur émetteur par un signal de puissance à une fréquence correspondant au décalage de fréquence mesuré et souhaité, éventuellement enrichi spectralement en fonction du rendu acoustique recherché.
On notera par ailleurs que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits précédemment. Il apparaîtra en effet à l'homme de l'art que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci- dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant les revendications au mode de réalisation exposé dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'homme de l'art en appliquant ses connaissances générales à la mise en œuvre de l'enseignement qui vient de lui être divulgué.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif (10) de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable (18) d'un objet (14), comportant :
- au moins un transducteur d'émission (E1 , E2) conçu pour émettre des ondes mécaniques élastiques se propageant dans la surface tactile déformable de l'objet,
- au moins un transducteur de réception (R1 , R2) conçu pour capter des ondes mécaniques élastiques se propageant dans la surface tactile déformable de l'objet, et
- une unité centrale électronique (12), reliée aux transducteurs d'émission et de réception (E1 , E2, R1 , R2),
caractérisé en ce que l'unité centrale électronique (12) est programmée (26, 28) pour :
- détecter un décalage fréquentiel, dû à la présence du contact localement déformant, d'au moins un mode propre d'une vibration résonante de la surface tactile (18) engendrée par la propagation des ondes émises dans cette surface tactile, et
- localiser le contact localement déformant par une analyse de ce décalage fréquentiel.
2. Dispositif selon la revendication 1 , comportant plusieurs zones (36) de fixation rigide de la surface tactile déformable (18) sur l'objet (14), ces zones formant nœuds de vibration résonante de la surface tactile, et dans lequel les transducteurs d'émission et de réception (E1 , E2, R1 , R2) sont situés dans ces zones.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, comportant au moins une paire de transducteurs d'émission et de réception (E1 , E2, R1 , R2) et dans lequel chaque transducteur d'une même paire est situé dans une zone (36) diamétralement opposée à celle de l'autre transducteur de cette même paire dans la surface tactile déformable (18).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, comportant plusieurs paires de transducteurs d'émission et de réception (E1 , E2, R1 , R2), chaque paire étant disposée aux extrémités d'un axe caractéristique (D1 , D2) de la surface tactile déformable (18), notamment un axe de symétrie de la surface tactile.
5. Dispositif selon la revendication 4, dans lequel les transducteurs d'émission (E1 , E2) sont à émission directive d'ondes mécaniques élastiques et orientés pour présenter un diagramme de directivité d'intensité maximale dans la direction de l'autre transducteur (R1 , R2) de la même paire.
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel, chaque transducteur (E1 , E2, R1 , R2) étant conçu pour indifféremment émettre ou recevoir des ondes mécaniques élastiques, l'unité centrale électronique (12) est programmée pour sélectionner l'un des deux transducteurs d'une même paire en tant que transducteur d'émission en fonction d'une localisation approximative présupposée du contact à détecter.
7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les transducteurs (E1 , R1 ) sont solidaires d'entretoises (44, 46) de fixation de la surface tactile déformable (18) sur un châssis rigide (38), de manière à engendrer des vibrations dans les entretoises (44, 46) transmises à la surface tactile déformable (18) lorsque ces vibrations sont issues de transducteurs d'émission (E1 ) ou transmises à des transducteurs de réception (R1 ) lorsqu'elles sont issues de la surface tactile déformable (18).
8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'unité centrale électronique (12) est en outre programmée pour, en réponse à la détection du décalage fréquentiel dû à la présence du contact localement déformant, exciter au moins un transducteur d'émission (E1 , E2) à l'aide d'un signal électrique de validation générateur d'ondes vibroacoustiques de fréquence sonore liée au décalage fréquentiel détecté et d'amplitude sensiblement supérieure aux autres ondes mécaniques élastiques émises dans la surface tactile pour la localisation du contact.
9. Objet communicant comportant une coque (18) à surface tactile déformable et un dispositif (10) selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel la surface tactile déformable de la coque (18) comporte au moins une zone (40, 42) localement délimitée et fonctionnalisée à déformabilité spécifique, notamment à monostabilité ou bistabilité asymétrique.
10. Procédé de localisation d'un contact localement déformant sur une surface tactile déformable (18) d'un objet (14), comportant les étapes suivantes :
- surveillance (100) d'un contact localement déformant par propagation (102), dans la surface tactile de l'objet, d'ondes mécaniques élastiques à partir d'au moins un point d'émission (E1 , E2) de l'objet, et par détection desdites ondes mécaniques élastiques en au moins un point de réception (R1 , R2) de l'objet pour obtenir au moins un signal capté, et
- localisation (200) d'un contact localement déformant sur la surface tactile de l'objet en fonction de caractéristiques du signal capté, caractérisé en ce que l'étape de localisation comporte l'analyse d'un décalage fréquentiel, dû à la présence du contact localement déformant, d'au moins un mode propre d'une vibration résonante de la surface tactile engendrée par la propagation des ondes émises dans cette surface tactile.
1 1. Procédé selon la revendication 10, dans lequel l'étape de surveillance (100) comporte l'émission d'ondes mécaniques élastiques impulsionnelles à balayage de fréquences dans une plage prédéterminée de fréquences incluant au moins une fréquence propre fondamentale de vibration résonante de la surface tactile (18) sans contact et le double de cette fréquence.
EP10734784A 2009-07-29 2010-06-02 Dispositif et procede de localisation d'un contact localement deformant sur une surface tactile deformable d'un objet Withdrawn EP2460063A2 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0955322A FR2948787B1 (fr) 2009-07-29 2009-07-29 Dispositif et procede de localisation d'un contact localement deformant sur une surface tactile deformable d'un objet
PCT/FR2010/051070 WO2011015733A2 (fr) 2009-07-29 2010-06-02 Dispositif et procede de localisation d'un contact localement deformant sur une surface tactile deformable d'un objet

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2460063A2 true EP2460063A2 (fr) 2012-06-06

Family

ID=41664602

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP10734784A Withdrawn EP2460063A2 (fr) 2009-07-29 2010-06-02 Dispositif et procede de localisation d'un contact localement deformant sur une surface tactile deformable d'un objet

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9007348B2 (fr)
EP (1) EP2460063A2 (fr)
JP (1) JP5488942B2 (fr)
FR (1) FR2948787B1 (fr)
WO (1) WO2011015733A2 (fr)

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8162236B2 (en) 2006-04-20 2012-04-24 Masco Corporation Of Indiana Electronic user interface for electronic mixing of water for residential faucets
US9243756B2 (en) 2006-04-20 2016-01-26 Delta Faucet Company Capacitive user interface for a faucet and method of forming
FR2948471B1 (fr) * 2009-07-21 2016-02-26 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif de localisation d'au moins un toucher sur une surface tactile d'un objet
US9074357B2 (en) 2011-04-25 2015-07-07 Delta Faucet Company Mounting bracket for electronic kitchen faucet
US9477350B2 (en) * 2011-04-26 2016-10-25 Sentons Inc. Method and apparatus for active ultrasonic touch devices
US9189109B2 (en) 2012-07-18 2015-11-17 Sentons Inc. Detection of type of object used to provide a touch contact input
US11327599B2 (en) 2011-04-26 2022-05-10 Sentons Inc. Identifying a contact type
US9639213B2 (en) 2011-04-26 2017-05-02 Sentons Inc. Using multiple signals to detect touch input
US10198097B2 (en) 2011-04-26 2019-02-05 Sentons Inc. Detecting touch input force
FR2978570B1 (fr) 2011-07-28 2013-08-16 Commissariat Energie Atomique Systeme et procede de detection et de localisation d'une perturbation d'un milieu
CN109582180A (zh) 2011-10-18 2019-04-05 卡内基梅隆大学 用于分类触敏表面上的触摸事件的方法和设备
US9057184B2 (en) 2011-10-19 2015-06-16 Delta Faucet Company Insulator base for electronic faucet
KR101750300B1 (ko) 2011-11-18 2017-06-23 센톤스 아이엔씨. 터치 입력 힘 검출
KR101771896B1 (ko) 2011-11-18 2017-08-28 센톤스 아이엔씨. 국소형 햅틱 피드백
US10235004B1 (en) 2011-11-18 2019-03-19 Sentons Inc. Touch input detector with an integrated antenna
EP2608351A1 (fr) * 2011-12-20 2013-06-26 ABB Research Ltd. Traitement de résonances dans un système de transmission de puissance
US9348468B2 (en) 2013-06-07 2016-05-24 Sentons Inc. Detecting multi-touch inputs
US10497747B2 (en) 2012-11-28 2019-12-03 Invensense, Inc. Integrated piezoelectric microelectromechanical ultrasound transducer (PMUT) on integrated circuit (IC) for fingerprint sensing
US10726231B2 (en) 2012-11-28 2020-07-28 Invensense, Inc. Integrated piezoelectric microelectromechanical ultrasound transducer (PMUT) on integrated circuit (IC) for fingerprint sensing
US9511994B2 (en) 2012-11-28 2016-12-06 Invensense, Inc. Aluminum nitride (AlN) devices with infrared absorption structural layer
US9618405B2 (en) * 2014-08-06 2017-04-11 Invensense, Inc. Piezoelectric acoustic resonator based sensor
US9114977B2 (en) 2012-11-28 2015-08-25 Invensense, Inc. MEMS device and process for RF and low resistance applications
US10578499B2 (en) * 2013-02-17 2020-03-03 Microsoft Technology Licensing, Llc Piezo-actuated virtual buttons for touch surfaces
FR3003030B1 (fr) 2013-03-11 2015-04-17 Commissariat Energie Atomique Dispositif de detection de contrainte mecanique a capteur capacitif, ensemble de dispositifs de detection et dispositif de localisation de toucher a capteurs capacitifs
FR3003029A1 (fr) 2013-03-11 2014-09-12 Commissariat Energie Atomique Capteur capacitif de contrainte mecanique, ensemble de capteurs et dispositif de localisation de toucher a capteurs capacitifs
US9333698B2 (en) 2013-03-15 2016-05-10 Delta Faucet Company Faucet base ring
KR20140114766A (ko) 2013-03-19 2014-09-29 퀵소 코 터치 입력을 감지하기 위한 방법 및 장치
US9612689B2 (en) 2015-02-02 2017-04-04 Qeexo, Co. Method and apparatus for classifying a touch event on a touchscreen as related to one of multiple function generating interaction layers and activating a function in the selected interaction layer
US9013452B2 (en) 2013-03-25 2015-04-21 Qeexo, Co. Method and system for activating different interactive functions using different types of finger contacts
US20150035759A1 (en) * 2013-08-02 2015-02-05 Qeexo, Co. Capture of Vibro-Acoustic Data Used to Determine Touch Types
US9459715B1 (en) 2013-09-20 2016-10-04 Sentons Inc. Using spectral control in detecting touch input
CN107918508B (zh) * 2014-02-28 2021-03-09 南京优触电子科技有限公司 一种选择性激发和接收非对称声波的交互装置
US9329715B2 (en) 2014-09-11 2016-05-03 Qeexo, Co. Method and apparatus for differentiating touch screen users based on touch event analysis
US11619983B2 (en) 2014-09-15 2023-04-04 Qeexo, Co. Method and apparatus for resolving touch screen ambiguities
US10606417B2 (en) 2014-09-24 2020-03-31 Qeexo, Co. Method for improving accuracy of touch screen event analysis by use of spatiotemporal touch patterns
US10282024B2 (en) 2014-09-25 2019-05-07 Qeexo, Co. Classifying contacts or associations with a touch sensitive device
FR3035736B1 (fr) * 2015-04-29 2019-08-23 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Systeme electronique combinable a un instrument de musique a vent pour produire des sons electroniques et instrument comprenant un tel systeme
US10642404B2 (en) 2015-08-24 2020-05-05 Qeexo, Co. Touch sensitive device with multi-sensor stream synchronized data
US10048811B2 (en) 2015-09-18 2018-08-14 Sentons Inc. Detecting touch input provided by signal transmitting stylus
US10908741B2 (en) 2016-11-10 2021-02-02 Sentons Inc. Touch input detection along device sidewall
US10296144B2 (en) 2016-12-12 2019-05-21 Sentons Inc. Touch input detection with shared receivers
US10126877B1 (en) 2017-02-01 2018-11-13 Sentons Inc. Update of reference data for touch input detection
US10585522B2 (en) 2017-02-27 2020-03-10 Sentons Inc. Detection of non-touch inputs using a signature
US10393363B2 (en) 2017-04-25 2019-08-27 Delta Faucet Company Illumination device for a fluid delivery apparatus
US11009411B2 (en) 2017-08-14 2021-05-18 Sentons Inc. Increasing sensitivity of a sensor using an encoded signal
US11580829B2 (en) 2017-08-14 2023-02-14 Sentons Inc. Dynamic feedback for haptics
US11009989B2 (en) 2018-08-21 2021-05-18 Qeexo, Co. Recognizing and rejecting unintentional touch events associated with a touch sensitive device
US10942603B2 (en) 2019-05-06 2021-03-09 Qeexo, Co. Managing activity states of an application processor in relation to touch or hover interactions with a touch sensitive device
US11231815B2 (en) 2019-06-28 2022-01-25 Qeexo, Co. Detecting object proximity using touch sensitive surface sensing and ultrasonic sensing
KR102149105B1 (ko) * 2019-09-18 2020-08-27 세종대학교산학협력단 혼합현실 기반 3차원 스케치 장치 및 방법
US11592423B2 (en) 2020-01-29 2023-02-28 Qeexo, Co. Adaptive ultrasonic sensing techniques and systems to mitigate interference

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3673327A (en) * 1970-11-02 1972-06-27 Atomic Energy Commission Touch actuable data input panel assembly
NL8501908A (nl) * 1985-07-03 1987-02-02 Tno Tastsensor.
KR940001227A (ko) * 1992-06-15 1994-01-11 에프. 제이. 스미트 터치 스크린 디바이스
FR2725513B1 (fr) 1994-10-06 1996-12-20 Univ Paris Curie Dispositif d'acquisition de coordonnees de la pointe d'un stylet en deplacement sur une plaque
FR2787608B1 (fr) 1998-12-22 2001-03-30 Clic Choc Multimedia Plaque acoustique interactive a moyens de traitement du signal perfectionnes
FR2811107B1 (fr) 2000-06-29 2002-10-18 Jean Pierre Nikolovski Plaque acoustique interactive de precision
US20020126103A1 (en) * 2001-01-18 2002-09-12 Knowles Terence J. Acoustic wave touch actuated switch
US7463249B2 (en) * 2001-01-18 2008-12-09 Illinois Tool Works Inc. Acoustic wave touch actuated switch with feedback
FR2841022B1 (fr) 2002-06-12 2004-08-27 Centre Nat Rech Scient Procede pour localiser un impact sur une surface et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede
CN1239992C (zh) * 2003-06-16 2006-02-01 成都吉锐触摸电脑有限公司 双频响应型的表面声波触摸系统
GB2408337B (en) * 2003-11-21 2005-11-23 Marc Zuta Graphic input device and method
TWI296383B (en) * 2004-09-14 2008-05-01 Ind Tech Res Inst Surface acoustic wave touch panel and system of the same
JP4412289B2 (ja) * 2006-01-26 2010-02-10 セイコーエプソン株式会社 電気光学装置、及び電子機器
US20070263014A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Nokia Corporation Multi-function key with scrolling in electronic devices
US20080198145A1 (en) * 2007-02-20 2008-08-21 Knowles Terrence J Acoustic wave touch actuated system
FR2916545B1 (fr) 2007-05-23 2009-11-20 Inst Pour Le Dev De La Science Procede pour localiser un toucher sur une surface et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede.
US20090273583A1 (en) * 2008-05-05 2009-11-05 Sony Ericsson Mobile Communications Ab Contact sensitive display
US8743091B2 (en) * 2008-07-31 2014-06-03 Apple Inc. Acoustic multi-touch sensor panel

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2011015733A2 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20120200517A1 (en) 2012-08-09
US9007348B2 (en) 2015-04-14
JP5488942B2 (ja) 2014-05-14
FR2948787A1 (fr) 2011-02-04
JP2013500532A (ja) 2013-01-07
WO2011015733A3 (fr) 2011-05-19
FR2948787B1 (fr) 2011-09-09
WO2011015733A2 (fr) 2011-02-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2460063A2 (fr) Dispositif et procede de localisation d&#39;un contact localement deformant sur une surface tactile deformable d&#39;un objet
EP2150882B1 (fr) Procede pour localiser un toucher sur une surface et dispositif pour la mise en oeuvre de ce procede.
AU778231B2 (en) Contact sensitive device
US7376523B2 (en) Contact sensitive device
EP3566115B1 (fr) Interface tactile comportant un capteur de force
EP2895940B1 (fr) Systeme et procede de detection et de localisation d&#39;au moins un toucher sur une surface tactile d&#39;un objet
FR2948471A1 (fr) Procede et dispositif de localisation d&#39;au moins un toucher sur une surface tactile d&#39;un objet
WO2004053781A2 (fr) Dispositif tactile
WO2018060564A1 (fr) Dispositif de localisation d&#39;un impact contre une surface interactive, installations, procede et programme d&#39;ordinateur correspondants
WO2011083239A1 (fr) Disupositif de détection d&#39;ondes acoustiques et système de localisation d&#39;une source d&#39;ondes acoustiques
FR2956554A1 (fr) Transducteur piezoelectrique, dispositif de transduction piezoelectrique, panneau interactif et levier de commande
EP3631608B1 (fr) Procédé de commande d&#39;un dispositif nomade
EP2895939B1 (fr) Systeme et procede de detection de l&#39;actionnement d&#39;une fonction materialisee par un trajet predetermine sur une surface tactile d&#39;un objet
FR2879885A1 (fr) Dispositif interface emetteur et recepteur selectif d&#39;ondes acoustiques antisymetriques de plaque
EP4252101A1 (fr) Dispositif de detection d&#39;element sans contact
EP4315881A1 (fr) Transducteurs segmentés pour applications acoustiques

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20120109

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A2

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK SM TR

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
17Q First examination report despatched

Effective date: 20161014

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20170425