EP4291972A1 - Système haptique avec retour lumineux - Google Patents

Système haptique avec retour lumineux

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Publication number
EP4291972A1
EP4291972A1 EP22712601.8A EP22712601A EP4291972A1 EP 4291972 A1 EP4291972 A1 EP 4291972A1 EP 22712601 A EP22712601 A EP 22712601A EP 4291972 A1 EP4291972 A1 EP 4291972A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
haptic
light
luminous
layer
control device
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Withdrawn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
EP22712601.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sacha Kojevnikov
Vincent LAINE
Thomas Bouveret
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.)
Stellantis Auto SAS
Original Assignee
Stellantis Auto SAS
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 Stellantis Auto SAS filed Critical Stellantis Auto SAS
Publication of EP4291972A1 publication Critical patent/EP4291972A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; 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
    • G06F3/016—Input arrangements with force or tactile feedback as computer generated output to the user

Definitions

  • the present invention claims the priority of French application 2101248 filed on 02.10.2021, the content of which (text, drawings and claims) is incorporated herein by reference.
  • the present invention belongs to the field of haptic systems capable of receiving and processing user haptic inputs. It relates in particular, but not exclusively, to a haptic system for controlling equipment or a screen of a motor vehicle.
  • haptic system is integrated into the cockpit, the central console or the door panel of a motor vehicle.
  • Achievements of the prior art provide systems for remotely controlling a screen of a motor vehicle.
  • a first embodiment of the prior art is a conventional “trackpad” comprising a touch-sensitive surface integrated into a central console of a motor vehicle.
  • Such a “trackpad” allows you to control a screen remotely, just like a laptop trackpad or a computer mouse.
  • touch surfaces are rectangular and flat.
  • a second embodiment of the prior art proposes a dashboard comprising static pictograms backlit under a material fulfilling an aesthetic function.
  • the pictograms are not visible but appear following a stimulus, such as the start of the vehicle or the approach of a finger of the user.
  • a stimulus such as the start of the vehicle or the approach of a finger of the user.
  • the first embodiment is limited in its possibilities, and what it is a flat surface, without reconfiguration or possible visual feedback.
  • Touch screens may be provided to provide visual feedback in addition to capturing haptic input from a user.
  • such a solution results in an additional manufacturing cost price, as well as more numerous integration constraints due to the screen.
  • Another disadvantage of the touch screen is that the screen is permanently on, which induces increased power consumption and heating of the touch surface.
  • the present invention improves the situation.
  • a first aspect of the invention relates to a haptic system comprising:
  • a stack of layers comprising at least one set of haptic sensors and a light layer, the set of haptic sensors being able to detect haptic input from a user and to generate haptic data indicating at least one position of said haptic input , and the luminous layer comprising a plurality of luminous elements;
  • control device capable of receiving the position of a haptic input from the set of haptic sensors
  • the set of haptic sensors is a layer of haptic sensors, the haptic sensors of the layer facing the luminous elements of the luminous layer and the control device is able to determine a luminous command as a function of the haptic data, the luminous command indicating at least one position of the luminous elements to be activated.
  • the device for controlling the light layer is configured to activate one or more of the light elements of the light layer, determined according to the light command received from the control device.
  • a luminous feedback from the activation of luminous elements allows the user to note the presence of the haptic system, without using a permanently lit screen.
  • such a system can be dynamic, in particular when the user's haptic inputs change, the user touches several positions, changes the position of his finger, or performs a slide with his finger.
  • the use of a sheet of haptic sensors as well as a plurality of luminous elements, such as LEDs for example, allows many possible configurations for the stacking of layers, in terms of shapes and surfaces. Integration under material or decorative film is thus facilitated, such a type of integration being complex in the case of a touch screen according to the embodiment of the prior art.
  • the stack of layers may also comprise an outer layer, the sheet of haptic sensors being between the outer layer and the luminous layer.
  • Such an outer layer makes it possible to protect the other layers of the stack and also makes it possible to make the sensors and the luminous elements more discreet, or “seamless”.
  • the outer layer may comprise a textured and/or stylized material, the material being able to let through at least a part of the light rays emitted by the activated light element(s) and being able to hide the layers of the stacking near deactivated light elements.
  • the haptic system is made invisible from the outside by the user, when not in use. It saves significant space, in particular when it is integrated into a motor vehicle in that it also fulfills an aesthetic function.
  • the stack of layers can also comprise a mask, the mask being included between the outer layer and the sheet of haptic sensors, the mask comprising an alternation of opaque zones and zones transparent so that the light emitted by the activated luminous element(s) is filtered by said mask before reaching the outer layer.
  • a mask makes it possible to increase the configuration possibilities of a luminous element.
  • a mask can allow greater luminosity in the center of the layer stack, so as to indicate the position of the haptic system to the user, which is particularly useful when the haptic system comprises an outer layer which conceals the other layers.
  • control device may also be capable of generating a command as a function of the haptic data and of transmitting said command to an entity external to the haptic system.
  • the haptic system according to the invention also performs the function of remote control, without requiring a screen, with high input precision for the user and very high configurability in terms of haptic inputs.
  • the external entity can be a screen and/or equipment of a motor vehicle.
  • the haptic system can thus perform the function of a trackpad or can control equipment such as air conditioning for example.
  • the light control can control the activation of light elements located at less than a first predetermined distance from the position of the haptic input, at a first light intensity.
  • the accuracy associated with the user's haptic input is improved in that the user can identify the position of their finger that has been sensed.
  • the light control can control the activation of light elements located between the first distance and a second distance from the position of the haptic input at a second light intensity, the second distance being greater than the first distance and the second light intensity being less than the first light intensity.
  • control device is configured to decrease the luminous intensity of an activated luminous element over time, until said luminous element is extinguished.
  • the power consumption of the haptic system is reduced and the precision associated with the haptic input is improved since the user has a light feedback indicating also the duration between the instant of the haptic input and a current instant.
  • the sheet of haptic sensors may be able to transmit in real time haptic data indicating the position of the user's finger to the control device, and when the haptic input is a sliding of the finger of the user between a first position and a second position, the control device is able to generate in real time, on reception of the haptic data, a light command and to transmit said light command to the device for controlling the light layer.
  • the luminous feedback is dynamic, which allows varied haptic inputs, in particular of the sliding type, with high precision insofar as the user has direct and real-time feedback on the path taken by his finger.
  • FIG 1 illustrates a haptic system according to one embodiment of the invention
  • FIG 2 is a diagram illustrating the steps of a method according to one embodiment of the invention.
  • FIG 3 illustrates a device for controlling a haptic system, according to one embodiment of the invention
  • FIG 4 there is a light feedback from a haptic system according to the invention.
  • FIG 5a represents a mask of a haptic system according to a first embodiment
  • FIG 5b represents a mask of a haptic system according to a second embodiment of the invention
  • FIG 6a shows light feedback from a haptic system according to one embodiment of the invention, without haptic input from the user;
  • FIG 6b shows light feedback from a haptic system according to one embodiment of the invention, with haptic input from a user;
  • FIG 7a shows a first light feedback associated with a first haptic input, according to one embodiment of the invention
  • FIG 7b presents a second light feedback associated with a second haptic input, according to one embodiment of the invention.
  • FIG 7c presents a third light feedback associated with a third haptic input according to an embodiment of the invention
  • FIG 8 presents a haptic sensor and a set of luminous elements, of a haptic system according to one embodiment of the invention, in the case of a haptic input of the touch, pressure or point approach type;
  • FIG 9 presents a haptic sensor and a set of luminous elements of a haptic system according to an embodiment of the invention, in the case of a sliding-type haptic input.
  • FIG. 1 shows a haptic system 10 according to one embodiment of the invention.
  • the haptic system 10 can be installed in equipment, such as equipment of a motor vehicle, which can be a door or a dashboard for example. However, no restriction is attached to the equipment in which the haptic system 10 is installed.
  • the haptic system 10 comprises a stack 100 of layers which overlap at least partially.
  • the stack of layers 100 can comprise an outer layer 101, accessible to the touch by a user.
  • the outer layer can be a film or a layer of material, thicker than a film. No restriction is attached to the material of the layer outside 101, the only condition being that it is illuminated by a luminous element in contact with it, at least part of the light beam passes through the outer layer 101, even attenuated.
  • the outer layer 101 is therefore not completely opaque: it makes it possible on the one hand to hide the other layers of the stack 100 and on the other hand to be backlit as detailed below.
  • the outer layer 101 can in particular fulfill an aesthetic function.
  • the outer layer can be textured and/or stylized. It can have a wood or marble effect, for example.
  • Layer stack 100 may further include mask 102, which is also a layer. It should be noted that the mask 102 is optional according to the invention.
  • a mask is a layer comprising alternating opaque zones and at least partially transparent zones, arranged according to a given pattern.
  • the stack of layers 100 may further comprise a set of haptic sensors, such as a sheet of haptic sensors 103.
  • the sheet of haptic sensors 103 is capable of detecting haptic input from the user. Haptic input includes the touch or contact, pressure, or close presence of a user's finger.
  • the sheet 103 can for example be a capacitive sheet.
  • the sheet 103 can be a resistive sheet, or any other technology capable of detecting such haptic input from a user.
  • a sheet allows a set of sensors that is flexible and adaptable to non-planar surfaces, which improves the configuration capabilities of the haptic system according to the invention.
  • the stack of layers 100 can further comprise a luminous layer 104, comprising a set of luminous elements 105.
  • the luminous layer 104 is capable of emitting light.
  • the luminous elements 105 can be diodes, such as diodes of the LED type for example. However, no restriction is attached to the technology used for the light elements 105.
  • the light layer 104 can thus be a matrix of LEDs further comprising a substrate common to all of the LEDs.
  • the spacings between the LEDs can be regular and correspond to a spacing 106, as illustrated in FIG. 1.
  • the spacing between the LEDs of the matrix can vary.
  • a layer is any planar structure extending primarily in two dimensions, although a layer can be deformed three-dimensionally. Such a layer can be more or less flexible or rigid.
  • the layers may not be flat, but wavy, or in any three-dimensional shape, although they extend mainly in two dimensions, called principal dimensions.
  • the layers can also be flexible and take the form of a rigid support located under the layer 104 and not shown in Figure 1.
  • the two main directions can correspond to two axes and each position on the surface of a layer can thus be identified by two coordinates X and Y, as will be detailed below.
  • the thickness of the layers of the stack 100 which can be films and/or layers of thicker material.
  • the thickness is significantly less than the two main dimensions of the layer.
  • the haptic system 10 may further comprise a control device 110, able to determine X and Y coordinates in real time corresponding to the position of the user's finger on the haptic sensor 100, when a haptic input is detected by the haptic sensor 103. Such data can be received from a microcontroller of the haptic sensor 103, not shown in FIG. 1.
  • the control device 110 can also determine a new haptic contact, following an absence of haptic contact , or the end of a haptic contact, as will be better understood from the description below. Furthermore, the control device 110 can determine a double haptic contact, and the two pairs of associated X and Y coordinates.
  • the controller 110 is configured to determine light commands based on data received from the haptic sensor 130, or from the haptic sensor microcontroller 130. The generation of the light commands will be detailed in the following.
  • the haptic system 10 can also comprise a device 130 for controlling the light layer 104.
  • the control device 130 can be a driver, capable of controlling the elements 105 of the light layer 104 either individually or by sub -groups of elements 105.
  • the control device 130 is able to receive and process the light commands received from the control device 110, and to control at least some of the light elements 105 according to these light commands . Examples of such commands will be given in the following description.
  • the light controls can in particular indicate positions or indexes of the light elements 105 to be activated, the light intensities and/or the respective colorimetries.
  • control device 110 can further generate screen commands based on the data received from the haptic sensor 103.
  • Screen commands can be transmitted to a screen 120, and the screen 120 is configured to modify a display based on the received screen commands. No restriction is attached to the format of the screen commands or to the modification induced by the reception of the screen commands by the screen 120.
  • the haptic system 10 can allow the screen 120 to be controlled remotely.
  • the control device 110 can also generate vehicle commands on the basis of the data received from the haptic sensor 103.
  • the vehicle commands can be sent to a vehicle control device 140, capable of activating/deactivating vehicle equipment or modify the operation of certain vehicle components.
  • a vehicle command can be a command to open a window.
  • the vehicle commands can be equipment commands for controlling any equipment, including equipment not included in a motor vehicle.
  • the haptic system 10 can make it possible to control elements of the vehicle, when the haptic system 10 is installed in a vehicle.
  • FIG. 2 presents the steps of a method for generating a command by the control device 110, according to one embodiment of the invention.
  • the control device 110 receives data from the haptic sensor 103, or from the microcontroller of the haptic sensor 103. No restriction is attached to the format of such data.
  • the control device 110 processes the haptic data received.
  • the control device 110 can execute a program stored in a memory.
  • such a program can match each haptic input of the user, represented by the haptic data, to a light command, for example by consulting a database or a spreadsheet.
  • a screen, vehicle or equipment command can also correspond to the user's haptic input.
  • the control device 110 transmits the light command corresponding to the haptic input, to the light layer 104.
  • the control device 110 can send a screen command to the screen 120 and/or a vehicle command to the vehicle control device 140, at a step 203.
  • the process can be dynamically iterated.
  • some haptic inputs involve several successive touches, or a swipe, as will be better understood from reading what follows.
  • Figure 3 shows the structure of a control device 110 according to one embodiment of the invention.
  • the control device 110 comprises a processor 302 and a memory 301.
  • the memory can store program instructions, in particular so as to be executed by the processor 302 for the implementation of the steps of the method described with reference to FIG. 2.
  • Memory 301 can also temporarily or permanently store any data that can be used by the processor.
  • the memory can store correspondence tables between haptic inputs and light commands, and/or vehicle commands, and/or screen commands.
  • the control device 110 can comprise a first interface capable of receiving haptic data from the haptic sensor 103 or from the microcontroller of the web 103.
  • the control device 110 can comprise a second interface capable of transmitting light commands to the light layer 104.
  • the control device 110 may include a third interface capable of transmitting screen commands to the screen 120.
  • the control device 110 may comprise a fourth interface capable of transmitting vehicle commands to the vehicle control device 140.
  • Figure 4 shows an example of light rendering of a haptic system according to the invention.
  • the user sweeps the outer layer 101 with his finger, either after pressure, or after a simple contact in a first position 402.1.
  • the haptic sensor 103 detects the user input, namely the trajectory of the user's finger between the two positions 402.1 and 402.2.
  • the captured haptic data is transmitted, for example in the form of coordinates, following user input, or in real time, to the control device 110.
  • the control device 110 In response to this haptic data, the control device 110 generates commands luminous indicating luminous elements 105 or groups of luminous elements 105 lying on the trajectory of the detected user's finger.
  • the light commands can be transmitted at the end of the haptic input, or, preferably, in real time upon receipt and processing of the haptic data itself received in real time.
  • An “evanescent" light effect can consist in reducing the light intensity of the light elements for a certain time after their activation, or continuously from activation.
  • the current position 402.2 of the user's finger is signaled with greater luminosity than the rest of the trajectory of the finger, in particular the initial position 402.1.
  • Such an effect advantageously makes it possible to improve the precision of the user's haptic input and to reduce the energy consumption of the haptic system 10.
  • a light trajectory 401 is visible from the outside, the light trajectory 401 following the trajectory of the user's finger.
  • the light trajectory 401 has a honeycomb pattern, corresponding to the optional mask 102 described previously.
  • Figure 4 shows an example of a “slide” type haptic input, for illustrative purposes only.
  • Figures 5a and 5b illustrate masks 102 according to several embodiments of the invention.
  • the mask 102 is optional.
  • the mask 102 allows the production of luminous patterns in return for the user's haptic contact.
  • FIG. 5a for example illustrates a mask 102 according to a first pattern.
  • FIG. 5b illustrates a mask 102 according to a second pattern, according to which the transparent zones are denser in the center of the mask 102 than at the ends of the mask 102.
  • the mask 102 notably has a density gradient of the transparent zones as the distance in the center of the mask 102 increases.
  • the mask 102 is shown in rectangular form. However, no restriction is attached to the shape of the mask 102.
  • Figures 6a shows a front view of a haptic system according to one embodiment of the invention. According to the embodiment of Figure 6a, a luminous display 601 is produced by the haptic system 10.
  • the luminous display 601 is circular, with two concentric circles of different luminosity, the smaller circle having a higher luminosity than the band of the larger circle which surrounds it.
  • Such a display is given for illustrative purposes only, other forms of display may be provided to welcome or leave the user.
  • the stack 100 is of rectangular format. However, the invention covers any other form of stack 100.
  • the illuminated display 601 may be produced without detecting haptic input from the user, but to indicate the presence of the haptic system, which otherwise is invisible due to the outer layer 101.
  • the luminous display 601 can be produced when the vehicle is started and/or when it is switched off, either as a welcome or goodbye message, or in order to signal the presence of the haptic system 10 only.
  • Figure 6b shows a front view of a haptic system according to one embodiment of the invention.
  • the embodiment of Figure 6b includes the circular light display 601 of Figure 6a.
  • a luminous display 601 can be a greeting or a goodbye message.
  • a haptic input is detected in addition to the greeting message.
  • controller 110 In response to haptic input detected by haptic sensor 103, controller 110 generates a light command sent to light layer 104, which produces light feedback 602 for the user.
  • the luminous feedback 602 thus makes it possible to indicate to the user that the haptic system 10 is interactive and can make it possible to control an external entity such as the screen 120 or equipment of the vehicle via the vehicle control device 140.
  • FIG. 7a presents a first light feedback 701 associated with a first haptic input, according to one embodiment of the invention.
  • the first haptic input corresponds to an input which can include:
  • the first luminous feedback 701 of FIG. 7a only indicates the position of the maintained press; - a long press, lasting longer than a long threshold.
  • the long threshold can be 3 seconds;
  • the haptic system can: optionally activate a “wake-up effect”, such as the luminous display 601 presented above, if the haptic system was on standby;
  • the luminous elements 105 positioned in a circle or two concentric circles, at the place where the haptic input is captured, in accordance with the first luminous feedback 701 of figure 7a.
  • concentric circles of radii equal to 1 and 2 cm respectively can be displayed at the X and Y coordinates determined by the haptic sensor 103 or by the control device 110.
  • the light feedback can disappear one second after the haptic input, or after the end of the maintained press, or one second after the first 350 milliseconds of maintained press, therefore at the end of the threshold duration.
  • the luminous return can gradually lose brightness until the extinction of the luminous elements 105.
  • the first luminous feedback 701 is preferentially displayed for haptic inputs of the touch or localized pressing type.
  • the haptic system can issue screen commands and vehicle commands corresponding to the detected haptic input.
  • FIG. 7b presents a second luminous feedback 702 associated with a second haptic input, according to an embodiment of the invention.
  • the second haptic input is a sliding of the user's finger on the outer layer between a starting position 703 and an arrival position 704.
  • the second luminous feedback 702 can correspond to the trajectory traveled by the finger between the two positions 703 and 704.
  • the thickness of the line corresponding to the trajectory can be predetermined. For example, it may correspond to the switching on of the light elements 105 located more or less D millimeters away, for example 5 millimeters, on either side of each detected position of the finger on the trajectory.
  • the neighboring luminous elements 105 can be lit for a predetermined duration, such as one second for example.
  • the luminosity of the luminous elements 105 neighboring a given position of the trajectory can decrease progressively between the moment of ignition and the moment of extinction, so as to create a residual effect. This facilitates the capture of the haptic input by the user and improves its accuracy.
  • Figure 7c shows a third light feedback associated with a third haptic input according to one embodiment of the invention.
  • the second haptic input corresponds to a pinch or a separation between two fingers of the user, for example to zoom in or zoom out on the screen 120.
  • the light feedback can correspond to two circles 705 and 706, respectively centered around positions of each finger, and having a fixed radius, of the order of one centimeter, for example equal to one centimeter.
  • the luminous elements 105 located one centimeter or less than 1cm from the detected position of each finger are activated by the control device 110.
  • Each circle can follow the movement of each finger, and disappear when the fingers are no longer in contact with the outer layer 101.
  • FIG. 8 presents a haptic sensor 103 and a set of luminous elements 105, of a haptic system 10 according to one embodiment of the invention, in the case of a haptic input of the touch, pressure or point approach type.
  • the outer layer 101 is not represented in order to better understand the operation of the luminous layer and of the haptic sensor.
  • the haptic sensor determines such a pair of coordinates and transmits it to the control device 110 discussed above.
  • the control device 110 can generate a light command and transmits the light command to the driver device 130 of the luminous layer comprising the luminous elements 105.
  • the control device 130 activates some of the luminous elements 105, determined from the luminous command, in order to produce a luminous return 803.
  • the luminous return 803 can be composed of two concentric circles 804 and 805 presenting distinct luminosities.
  • the luminous elements located less than a first distance from the position corresponding to the coordinates 801 and 802, therefore positioned in the first circle 804 are controlled to have a first luminosity
  • the luminous elements located between the first distance and a second distance, therefore positioned in the second circle 805 are controlled to have a second luminosity, lower than the first luminosity.
  • light elements 105 located in the first circle 804 are controlled to illuminate at 100% of their nominal intensity, while light elements located in the second circle 805, but outside the first circle 804, are controlled not to light. illuminate only at a fraction of their nominal intensity, for example 75% of their nominal intensity.
  • Such luminous feedback 803 makes it possible to improve the precision of the haptic input by the user.
  • FIG. 9 presents a haptic sensor 103 and a set of luminous elements 105 of a haptic system 10 according to one embodiment of the invention, in the case of a haptic input of the sliding type, or “slide” in English .
  • the user has previously touched the haptic system 10 at a first position, corresponding to first coordinates 901 and 902 detected by the layer 103, then has performed a slide to a second position, corresponding to second coordinates 903 and 904.
  • control device 110 can generate a light command and transmits the light command to the driver device 130 of the luminous layer 104 comprising the luminous elements 105.
  • a succession of luminous commands can thus be transmitted for each intermediate position of the trajectory between the first position and the second position.
  • control device 130 Upon receipt of a light command, the control device 130 activates some of the light elements 105, determined from the light command, in order to produce a haptic feedback 910.
  • the luminosity of a luminous element 105 can decrease with time after their activation, following the passage of the finger of the user in a vicinity of the luminous element 105.
  • the luminous intensity of the luminous element 105 is maximum between its activation at a time t0 and the time t0+d1, d1 being a predefined duration.
  • d1 can be of the order of a second, for example equal to 0.5 seconds.
  • the luminous intensity of luminous element 105 may be less than the maximum intensity, for example equal to an intensity 11 equal to 75% of the maximum luminous intensity, d2 being a duration greater than d1.
  • the duration d2 can be of the order of one second, for example equal to one second.
  • the luminous intensity of the luminous element 105 can be less than the intensity I1, for example equal to an intensity I2 equal to 50% of the maximum luminous intensity.
  • the luminous element 105 can be extinguished after a duration d3, greater than d2.
  • the duration d3 can for example be greater than or equal to 2 seconds.
  • the luminous elements 105 located near the second position have therefore been activated more recently than the luminous elements 105 located near the first position, which explains the intensity gradient of the luminous return 910 of FIG. 9.
  • a gradient can be continuous as in figure 9 or can correspond to intensity levels as described above, such as: - A first set of light elements 911, which have been activated between t1-d1 and t, with maximum intensity;

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Abstract

L'invention concerne un système haptique (10) comprenant un empilement de couches, dont une nappe de capteurs haptiques pour détecter une entrée haptique d'un utilisateur, et une couche lumineuse comportant plusieurs éléments lumineux, tels que des LEDs par exemple. Un dispositif de contrôle est apte à recevoir des données haptiques de la nappe et à générer des commandes lumineuses pour un dispositif de pilotage de la couche lumineuse. Les éléments lumineux activés sont en regard d'une position du doigt de l'utilisateur.

Description

Description
Titre : Système haptique avec retour lumineux
La présente invention revendique la priorité de la demande française 2101248 déposée le 10.02.2021 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence. La présente invention appartient au domaine des systèmes haptiques aptes à recevoir et traiter des entrées haptiques d’utilisateur. Elle concerne en particulier, mais non exclusivement, un système haptique pour le contrôle d’équipements ou d’un écran d’un véhicule automobile.
Elle est particulièrement avantageuse dans le cas où le système haptique est intégré dans le cockpit, la console centrale ou le panneau de porte d’un véhicule automobile.
Des réalisations de l’art antérieur proposent des systèmes permettant de piloter à distance un écran d’un véhicule automobile.
Une première réalisation de l’art antérieur est un « trackpad » classique comprenant une surface tactile intégrée dans une console centrale d’un véhicule automobile. Un tel « trackpad » permet de contrôler un écran à distance, tout comme le fait un trackpad d’ordinateur portable ou une souris d’ordinateur. De telles surfaces tactiles sont rectangulaires et planes.
Une deuxième réalisation de l’art antérieur propose un tableau de bord comprenant des pictogrammes statiques rétroéclairés sous une matière remplissant une fonction esthétique. A l’état éteint, les pictogrammes ne sont pas visibles mais apparaissent à la suite d’un stimulus, tel que le démarrage du véhicule ou l’approche d’un doigt de l’utilisateur. Une telle réalisation est généralement appelée « Black Panel »
Toutefois, de telles réalisations posent plusieurs problèmes. D’une part, la première réalisation est limitée dans ses possibilités, et ce qu’elle est une surface plane, sans reconfiguration ni retour visuel possible. Des écrans tactiles peuvent être prévus afin de proposer un retour visuel en plus de la saisie d’une entrée haptique d’un utilisateur. Toutefois, une telle solution a pour conséquence un surcoût de prix de revient de fabrication, ainsi que des contraintes d’intégration plus nombreuses en raison de l’écran.
Un autre inconvénient de l’écran tactile est que l’écran est allumé en permanence, ce qui induit une consommation électrique et un échauffement de la surface tactile accrus.
Quant aux pictogrammes de la deuxième réalisation, ils sont figés et ne permettent pas d’obtenir d’effet dynamique. Les interactions permises sont par ainsi très limitées pour chaque pictogramme : activation et désactivation uniquement.
Il existe ainsi un besoin d’un système haptique n’induisant pas une consommation électrique trop importante et avec des possibilités améliorées d’interactions avec l’utilisateur.
La présente invention vient améliorer la situation.
A cet effet, un premier aspect de l’invention concerne un système haptique comprenant:
- un empilement de couches comprenant au moins un ensemble de capteurs haptiques et une couche lumineuse, l’ensemble de capteurs haptiques étant apte à détecter une entrée haptique d’un utilisateur et à générer des données haptiques indiquant au moins une position de ladite entrée haptique, et la couche lumineuse comprenant une pluralité d’éléments lumineux;
- un dispositif de contrôle apte à recevoir la position d’une entrée haptique depuis l’ensemble de capteurs haptiques ;
- un dispositif de pilotage de la couche lumineuse.
L’ensemble de capteurs haptiques est une nappe de capteurs haptiques, les capteurs haptiques de la nappe étant en regard des éléments lumineux de la couche lumineuse et le dispositif de contrôle est apte à déterminer une commande lumineuse en fonction des données haptiques, la commande lumineuse indiquant au moins une position des éléments lumineux à activer. Sur réception de la commande lumineuse, le dispositif de pilotage de la couche lumineuse est configuré pour activer un ou plusieurs des éléments lumineux de la couche lumineuse, déterminés en fonction de la commande lumineuse reçue du dispositif de contrôle.
Ainsi, un retour lumineux issu de l’activation d’éléments lumineux permet à l’utilisateur de constater la présence du système haptique, sans utiliser un écran allumé en permanence.
De plus, un tel système peut être dynamique, notamment lorsque les entrées haptiques de l’utilisateur changent, que l’utilisateur touche plusieurs positions, change la position de son doigt, ou effectue un glissement avec son doigt. L’utilisation d’une nappe de capteurs haptiques ainsi que d’une pluralité d’éléments lumineux, tels que des LEDs par exemple, permet de nombreuses configurations possibles pour l’empilement de couches, en termes de formes et de surfaces. L’intégration sous matière ou film décoratif est ainsi facilitée, un tel type d’intégration étant complexe dans le cas d’un écran tactile selon la réalisation de l’art antérieur.
Selon un mode de réalisation, l’empilement de couches peut comprendre en outre une couche extérieure, la nappe de capteurs haptiques étant comprise entre la couche extérieure et la couche lumineuse.
Une telle couche extérieure permet de protéger les autres couches de l’empilement et permet en outre de rendre plus discret, ou « seamless », les capteurs et les éléments lumineux.
Selon un mode de réalisation, la couche extérieure peut comprendre un matériau texturé et/ou stylisé, le matériau étant apte à laisser passer au moins une partie de rayons lumineux émis par le ou les éléments lumineux activés et étant apte à cacher les couches de l’empilement à proximité des éléments lumineux désactivés.
Ainsi, le système haptique est rendu invisible depuis l’extérieur par l’utilisateur, lorsqu’il n’est pas utilisé. Il permet un gain de place important, notamment lorsqu’il est intégré dans un véhicule automobile en ce qu’il remplir en outre une une fonction esthétique.
En complément ou en variante, l’empilement de couches peut comprendre en outre un masque, le masque étant compris entre la couche extérieure et la nappe de capteurs haptiques, le masque comprenant une alternance de zones opaques et de zones transparentes de manière à ce que la lumière émise par le ou les éléments lumineux activés soit filtrée par ledit masque avant d’atteindre la couche extérieure.
L’utilisation d’un tel masque permet d’augmenter les possibilités de configuration d’un élément lumineux. En particulier, un masque peut permettre une luminosité plus importante au centre de l’empilement de couches, de manière à indiquer la position du système haptique à l’utilisateur, ce qui est particulièrement utile lorsque le système haptique comprend une couche extérieure qui dissimule les autres couches.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de contrôle peut en outre être apte à générer une commande en fonction des données haptiques et à transmettre ladite commande à une entité externe au système haptique.
Ainsi, le système haptique selon l’invention remplit également la fonction de contrôle à distance, sans nécessiter d’écran, avec une précision de saisie élevée pour l’utilisateur et une configurabilité très importante en termes d’entrées haptiques.
En complément, l’entité externe peut être un écran et/ou un équipement d’un véhicule automobile.
Le système haptique peut ainsi remplir la fonction d’un trackpad ou peut commander des équipements tels qu’une climatisation par exemple.
Selon un mode de réalisation, la commande lumineuse peut commander l’activation d’éléments lumineux situés à moins d’une première distance prédéterminée de la position de l’entrée haptique, à une première intensité lumineuse.
Ainsi, la précision associée à l’entrée haptique de l’utilisateur est améliorée en ce que l’utilisateur peut identifier la position de son doigt qui a été captée.
En complément, la commande lumineuse peut commander l’activation d’éléments lumineux situés entre la première distance et une deuxième distance de la position de l’entrée haptique à une deuxième intensité lumineuse, la deuxième distance étant supérieure à la première distance et la deuxième intensité lumineuse étant inférieure à la première intensité lumineuse. Un tel mode de réalisation facilite la localisation de la position touchée par l’utilisateur, et améliore ainsi la précision de l’entrée haptique.
Selon un mode de réalisation, le dispositif de contrôle est configuré pour décroître avec le temps l’intensité lumineuse d’un élément lumineux activé, jusqu’à éteindre ledit élément lumineux.
Ainsi, la consommation électrique du système haptique est réduite et la précision associée à l’entrée haptique est améliorée puisque l’utilisateur a un retour lumineux indiquant en outre la durée entre l’instant de l’entrée haptique et un instant courant.
Selon un mode de réalisation, la nappe de capteurs haptiques peut être apte à transmettre en temps réel des données haptiques indiquant la position du doigt de l’utilisateur au dispositif de contrôle, et lorsque l’entrée haptique est un glissement du doigt de l’utilisateur entre une première position et une deuxième position, le dispositif de contrôle est apte à générer en temps réel, sur réception des données haptiques, une commande lumineuse et à transmettre ladite commande lumineuse au dispositif de pilotage de la couche lumineuse.
Ainsi, le retour lumineux est dynamique, ce qui permet des entrées haptiques variées, de type glissement notamment, avec une précision élevée dans la mesure où l’utilisateur a un retour direct et en temps réel sur le parcours effectué par son doigt.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels :
[Fig 1] illustre un système haptique selon un mode de réalisation de l’invention;
[Fig 2] est un diagramme illustrant les étapes d’un procédé selon un mode de réalisation de l’invention;
[Fig 3] illustre un dispositif de contrôle d’un système haptique, selon un mode de réalisation de l’invention ;
[Fig 4] est présente un retour lumineux d’un système haptique selon l’invention ;
[Fig 5a] représente un masque d’un système haptique selon un premier mode de réalisation; [Fig 5b] représente un masque d’un système haptique selon deuxième un mode de réalisation de l’invention;
[Fig 6a] présente un retour lumineux d’un système haptique selon un mode de réalisation de l’invention, sans entrée haptique de l’utilisateur;
[Fig 6b] présente un retour lumineux d’un système haptique selon un mode de réalisation de l’invention, avec entrée haptique d’un utilisateur;
[Fig 7a] présente un premier retour lumineux associé à une première entrée haptique, selon un mode de réalisation de l’invention.;
[Fig 7b] présente un deuxième retour lumineux associé à une deuxième entrée haptique, selon un mode de réalisation de l’invention;
[Fig 7c] présente un troisième retour lumineux associé à une troisième entrée haptique selon un mode de réalisation de l’invention;
[Fig 8] présente un capteur haptique et un ensemble d’éléments lumineux, d’un système haptique selon un mode de réalisation de l’invention, dans le cas d’une entrée haptique de type toucher, pression ou approche ponctuelle ;
[Fig 9] présente un capteur haptique et un ensemble d’éléments lumineux d’un système haptique selon un mode de réalisation de l’invention, dans le cas d’une entrée haptique de type glissement.
La figure 1 présente un système haptique 10 selon un mode de réalisation de l’invention. Le système haptique 10 peut être installé dans un équipement, tel qu’un équipement d’un véhicule automobile, pouvant être une portière ou un tableau de bord par exemple. Toutefois, aucune restriction n’est attachée à l’équipement dans lequel le système haptique 10 est installé.
Le système haptique 10 comprend en empilement 100 de couches qui se superposent au moins partiellement.
L’empilement de couches 100 peut comprendre une couche extérieure 101, accessible au toucher par un utilisateur. La couche extérieure peut être un film ou une couche de matière, plus épaisse qu’un film. Aucune restriction n’est attachée à la matière de la couche extérieure 101 , la seule condition étant qu’elle est éclairée par un élément lumineux à son contact, au moins une partie du faisceau lumineux traverse la couche extérieure 101, même atténué. La couche extérieure 101 n’est donc pas complètement opaque : elle permet d’une part de cacher les autres couches de l’empilement 100 et d’autre part d’être rétroéclairée comme détaillé dans ce qui suit.
La couche extérieure 101 peut notamment remplir une fonction esthétique. A cet effet, la couche extérieure peut être texturée et/ou stylisée. Elle peut présenter un effet bois ou marbré par exemple.
L’empilement de couches 100 peut comprendre en outre un masque 102, qui est également une couche. Il convient de noter que le masque 102 est optionnel selon l’invention. Un masque est une couche comprenant une alternance de zones opaques et de zones au moins partiellement transparentes, agencées selon un motif donné.
L’empilement de couches100 peut comprendre en outre un ensemble de capteurs haptiques, tel qu’une nappe de capteurs haptiques 103. La nappe de capteurs haptiques 103 est apte à détecter une entrée haptique de l’utilisateur. L’entrée haptique comprend le toucher ou contact, la pression ou la présence proche du doigt d’un utilisateur. A cet effet, la nappe 103 peut par exemple être une nappe capacitive. En variante, la nappe 103 peut être une nappe résistive, ou toute autre technologie apte à détecter une telle entrée haptique d’un utilisateur.
L’utilisation d’une nappe permet un ensemble de capteurs qui est souple et adaptable à des surfaces non planes, ce qui améliore les capacités de configuration du système haptique selon l’invention.
L’empilement de couches 100 peut comprendre en outre une couche lumineuse 104, comprenant un ensemble d’éléments lumineux 105. La couche lumineuse 104 est apte à émettre de la lumière. Par exemple, les éléments lumineux 105 peuvent être des diodes, telles que des diodes de type LED par exemple. Toutefois, aucune restriction n’est attachée à la technologie employée pour les éléments lumineux 105.
La couche lumineuse 104 peut ainsi être une matrice de LEDs comprenant en outre un substrat commun à l’ensemble des LEDs. Dans une matrice de LEDs, les espacements entre les LEDs peuvent être réguliers et correspondre à un espacement 106, comme illustré sur la figure 1. Toutefois, de manière alternative, l’espacement entre les LEDs de la matrice peut varier.
On entend par couche toute structure planaire s’étendant principalement dans deux dimensions, bien qu’une couche puisse être déformée de manière tridimensionnelle. Une telle couche peut être plus ou moins souple ou rigide.
Aucune restriction n’est attachée à la forme des couches. En particulier, les couches peuvent ne pas être planes, mais ondulées, ou selon toute forme tridimensionnelle, bien qu’elles s’étendent principalement dans deux dimensions, appelées dimensions principales. Les couches peuvent également être flexibles et adopter la forme d’un support rigide situé sous la couche 104 et non représenté sur la figure 1.
Les deux directions principales peuvent correspondre à deux axes et chaque position à la surface d’une couche peut ainsi être repérée par deux coordonnées X et Y, comme il sera détaillé dans ce qui suit.
Aucune restriction n’est attachée à l’épaisseur des couches de l’empilement 100, qui peuvent être des films et/ou des couches de matière plus épaisse. Quoi qu’il en soit, l’épaisseur est significativement inférieure aux deux dimensions principales de la couche.
Le système haptique 10 selon l’invention peut comprendre en outre un dispositif de contrôle 110, apte à déterminer des coordonnées X et Y en temps réel correspondant à la position du doigt de l’utilisateur sur le capteur haptique 100, lorsqu’une entrée haptique est détectée par le capteur haptique 103. De telles données peuvent être reçues depuis un microcontrôleur du capteur haptique 103, non représenté sur la figure 1. Le dispositif de contrôle 110 peut en outre déterminer un nouveau contact haptique, suite à une absence de contact haptique, ou la fin d’un contact haptique, comme il sera mieux compris à la description de ce qui suit. En outre le dispositif de contrôle 110 peut déterminer un double contact haptique, et les deux couples de coordonnées X et Y associés. Le dispositif de contrôle 110 est configuré pour déterminer des commandes lumineuses sur la base des données reçues depuis le capteur haptique 130, ou depuis le microcontrôleur du capteur haptique 130. La génération des commandes lumineuses sera détaillée davantage dans ce qui suit. Le système haptique 10 selon l’invention peut comprendre en outre un dispositif de pilotage 130 de la couche lumineuse 104. Le dispositif de pilotage 130 peut être un driver, apte à commander les éléments 105 de la couche lumineuse 104 soit individuellement, soit par sous-groupes d’éléments 105. Selon l’invention, le dispositif de pilotage 130 est apte à recevoir et traiter les commandes lumineuses reçues depuis le dispositif de contrôle 110, et à commander au moins certains des éléments lumineux 105 en fonction de ces commandes lumineuses. Des exemples de telles commandes seront donnés dans la description qui suit. Les commandes lumineuses peuvent notamment indiquer des positions ou des index des éléments lumineux 105 à activer, les intensités lumineuses et/ou les colorimétries respectives.
De manière complémentaire, le dispositif de contrôle 110 peut en outre générer, des commandes d’écran sur la base des données reçues depuis le capteur haptique 103.
Les commandes d’écran peuvent être transmises à un écran 120, et l’écran 120 est configuré pour modifier un affichage sur la base des commandes d’écran reçu. Aucune restriction n’est attachée au format des commandes d’écran ni à la modification induite par la réception des commandes d’écran par l’écran 120.
Ainsi, en plus d’effectuer un retour lumineux sur détection d’une entrée haptique de l’utilisateur, le système haptique 10 peut permettre le contrôle de l’écran 120 à distance.
Toujours de manière complémentaire, le dispositif de contrôle 110 peut en outre générer des commandes véhicule sur la base des données reçues depuis le capteur haptique 103. Les commandes véhicule peuvent être envoyées à un dispositif de commande du véhicule 140, apte à activer/désactiver des équipements du véhicule ou à modifier le fonctionnement de certains éléments du véhicule. Par exemple, une commande véhicule peut être une commande d’ouverture d’une fenêtre. Lorsque la commande véhicule est transmise au dispositif de commande du véhicule 140, la fenêtre indiquée dans la commande d’ouverture peut être ouverte. Plus généralement, les commandes véhicule peuvent être des commandes d’équipement pour contrôler tout équipement, y compris des équipements non compris dans un véhicule automobile. Ainsi, en plus d’effectuer un retour lumineux sur détection d’une entrée haptique, de l’utilisateur, le système haptique 10 peut permettre de contrôler des éléments du véhicule, lorsque le système haptique 10 est installé dans un véhicule.
La figure 2 présente les étapes d’un procédé de génération d’une commande par le dispositif de contrôle 110, selon un mode de réalisation de l’invention.
Comme expliqué précédemment, à une étape 200, le dispositif de contrôle 110 reçoit des données du capteur haptique 103, ou du microcontrôleur du capteur haptique 103. Aucune restriction n’est attachée au format de telles données.
A une étape 201 , le dispositif de contrôle 110 traite les données haptiques reçues. A cet effet, le dispositif de contrôle 110 peut exécuter un programme stocké dans une mémoire.
En particulier, un tel programme peut mettre en regard chaque entrée haptique de l’utilisateur, représentée par les données haptiques, à une commande lumineuse, par exemple en consultant une base de données ou un tableur. Optionnellement, et en complément, une commande d’écran, de véhicule ou d’équipement peut également correspondre à l’entrée haptique de l’utilisateur.
A une étape 202, le dispositif de contrôle 110 transmet la commande lumineuse correspondant à l’entrée haptique, à la couche lumineuse 104. De manière complémentaire, comme détaillé précédemment, le dispositif de contrôle 110 peut envoyer une commande d’écran à l’écran 120 et/ou une commande de véhicule au dispositif de contrôle du véhicule 140, à une étape 203.
Le procédé peut être itéré de manière dynamique. En particulier, certaines entrées haptiques impliquent plusieurs touchers successifs, ou un glissement, comme il sera mieux compris à la lecture de ce qui suit.
La figure 3 présente la structure d’un dispositif de contrôle 110 selon un mode de réalisation de l’invention.
Le dispositif de contrôle 110 comprend un processeur 302 et une mémoire 301. La mémoire peut stocker des instructions de programme, de manière notamment à être exécutées par le processeur 302 pour la mise en œuvre des étapes du procédé décrit en référence à la figure 2. La mémoire 301 peut en outre stocker temporairement ou de manière permanente toute donnée exploitable par le processeur. Par exemple, la mémoire peut stocker des tables de correspondance entre des entrées haptiques et des commandes lumineuses, et/ou des commandes véhicule, et/ou des commandes d’écran.
Le dispositif de contrôle 110 peut comprendre une première interface apte à recevoir des données haptiques depuis le capteur haptique 103 ou depuis le microcontrôleur de la nappe 103.
Le dispositif de contrôle 110 peut comprendre une deuxième interface apte transmettre des commandes lumineuses à la couche lumineuse 104.
Le dispositif de contrôle 110 peut comprendre une troisième interface apte à transmettre des commandes d’écran à l’écran 120.
Le dispositif de contrôle 110 peut comprendre une quatrième interface apte à transmettre des commandes véhicule au dispositif de commande du véhicule 140.
La figure 4 présente un exemple de rendu lumineux d’un système haptique selon l’invention. Dans l’exemple illustré sur la figure 4, l’utilisateur balaie la couche extérieure 101 avec son doigt, soit après une pression, soit après un simple contact dans une première position 402.1.
Le capteur haptique 103 détecte l’entrée utilisateur, à savoir la trajectoire du doigt de l’utilisateur entre les deux positions 402.1 et 402.2. Les données haptiques captées sont transmises, par exemple sous forme de coordonnées, à l’issue de l’entrée utilisateur, ou en temps réel, au dispositif de contrôle 110. En réponse à ces données haptiques, le dispositif de contrôle 110 génère des commandes lumineuses indiquant des éléments lumineux 105 ou groupes d’éléments lumineux 105 se situant sur la trajectoire du doigt de l’utilisateur détecté. A ce titre, les commandes lumineuses peuvent être transmises à la fin de l’entrée haptique, ou, préférentiellement, en temps réel sur réception et traitement des données haptiques elles-mêmes reçues en temps réel.
Un effet lumineux « évanescent »peut consister à réduire l’intensité lumineuse des éléments lumineux un certain temps après leur activation, ou de manière continue à partir de l’activation. Ainsi, la position courante 402.2 du doigt de l’utilisateur est signalée avec une luminosité plus importante que le reste de la trajectoire du doigt, notamment la position initiale 402.1. Un tel effet permet avantageusement d’améliorer la précision de l’entrée haptique de l’utilisateur et à réduire la consommation énergétique du système haptique 10.
Comme il est observable sur la figure 4, une trajectoire lumineuse 401 est visible depuis l’extérieur, la trajectoire lumineuse 401 suivant la trajectoire du doigt de l’utilisateur. La trajectoire lumineuse 401 présente un motif en nid d’abeille, correspondant au masque 102 optionnel décrit précédemment.
La figure 4 présente l’exemple d’une entrée haptique de type « slide » ou glissement, à titre illustratif uniquement.
Les figures 5a et 5b illustrent des masques 102 selon plusieurs modes de réalisation de l’invention. Comme expliqué précédemment, le masque 102 est optionnel. Toutefois, lorsqu’un masque 102 est inséré entre la couche extérieure 101 et la nappe 103, le masque 102 permet la réalisation de motifs lumineux en retour du contact haptique de l’utilisateur.
La figure 5a par exemple illustre un masque 102 selon un premier motif.
La figure 5b illustre un masque 102 selon un deuxième motif, selon lequel les zones transparentes sont plus denses au centre du masque 102 qu’aux extrémités du masque 102. Le masque 102 présente notamment un gradient de densité des zones transparentes à mesure que la distance au centre du masque 102 augmente.
Sur les figures 5a et 5b, le masque 102 est représenté sous forme rectangulaire. Toutefois, aucune restriction n’est attachée à la forme du masque 102.
Les figures 6a présente une vue de face d’un système haptique selon un mode de réalisation de l’invention. Selon le mode de réalisation de la figure 6a, un affichage lumineux 601 est produit par le système haptique 10.
Sur la figure 6a, l’affichage lumineux 601 est circulaire, avec deux cercles concentriques de luminosité différentes, le plus petit cercle ayant une luminosité supérieure à la bande du plus grand cercle qui l’entoure. Un tel affichage est donné à titre illustratif uniquement, d’autres formes d’affichage pouvant être prévues pour accueillir ou quitter l’utilisateur. De plus, sur la figure 6a, l’empilement 100 est de format rectangulaire. Toutefois, l’invention couvre toute autre forme d’empilement 100.
L’affichage lumineux 601 peut être produit sans détection d’entrée haptique de l’utilisateur, mais pour indiquer la présence du système haptique, qui sinon est invisible en raison de la couche extérieure 101. Par exemple, lorsque le système haptique 10 est monté dans un véhicule, l’affichage lumineux 601 peut être produit au démarrage et/ou à l’extinction du véhicule, soit en tant que message d’accueil ou d’au revoir, soit afin de signaler la présence du système haptique 10 uniquement.
La figure 6b présente une vue de face d’un système haptique selon un mode de réalisation de l’invention. Le mode de réalisation de la figure 6b comprend l’affichage lumineux 601 circulaire de la figure 6a. Comme détaillé précédemment, un tel affichage lumineux 601 peut être un message d’accueil ou d’au revoir. Une entrée haptique est détectée en plus du message d’accueil. En réponse à l’entrée haptique détectée par le capteur haptique 103, le dispositif de contrôle 110 génère une commande lumineuse envoyée à la couche lumineuse 104, qui produit un retour lumineux 602 pour l’utilisateur. Le retour lumineux 602 permet ainsi d’indiquer à l’utilisateur que le système haptique 10 est interactif et peut permettre de commander une entité externe telle que l’écran 120 ou un équipement du véhicule via le dispositif de commande du véhicule 140.
La figure 7a présente un premier retour lumineux 701 associé à une première entrée haptique, selon un mode de réalisation de l’invention.
Le première entrée haptique correspond à une entrée qui peut comprendre :
- un appui maintenu ou soutenu. Par exemple, l’utilisateur appuie pendant une durée supérieure à un seuil donné sur le système haptique, le seuil donné pouvant être fixé à plusieurs centaines de millisecondes, par exemple 350 ms ;
- un appui maintenu, suivi d’un déplacement du doigt de l’utilisateur. Dans ce cas, le premier retour lumineux 701 de la figure 7a n’indique que la position de l’appui maintenu ; - un appui long, d’une durée supérieure à un seuil long. Par exemple, le seuil long peut être de 3 secondes ;
- un double appui.
En réponse à une telle entrée, le système haptique peut : - optionnellement activer un « effet réveil », tel que l’affichage lumineux 601 présenté précédemment, si le système haptique était en veille ;
- puis allumer les éléments lumineux 105 positionnés dans un cercle ou deux cercles concentriques, à l’endroit où l’entrée haptique est captée, conformément au premier retour lumineux 701 de la figure 7a. Par exemple, des cercles concentriques de rayons respectivement égaux à 1 et 2 cm peuvent être affichés aux coordonnées X et Y déterminées par le capteur haptique 103 ou par le dispositif de contrôle 110. Le retour lumineux peut disparaître une seconde après l’entrée haptique, ou après la fin de l’appui maintenu, ou une seconde après les 350 premières millisecondes d’appui maintenu, donc à l’issue de la durée seuil. En variante, le retour lumineux peut perdre progressivement en luminosité jusqu’à l’extinction des éléments lumineux 105.
Ainsi, le premier retour lumineux 701 est préférentiellement affiché pour des entrées haptiques de type toucher ou appui localisé.
En plus des retours lumineux, et comme déjà évoqué, le système haptique peut émettre des commandes d’écran et de commandes de véhicule correspondant à l’entrée haptique détectée.
La figure 7b présente un deuxième retour lumineux 702 associé à une deuxième entrée haptique, selon un selon un mode de réalisation de l’invention.
La deuxième entrée haptique est un glissement du doigt de l’utilisateur sur la couche extérieure entre une position de départ 703 et une position d’arrivée 704. Dans le cas d’une telle deuxième entrée haptique, le deuxième retour lumineux 702 peut correspondre à la trajectoire parcourue par le doigt entre les deux positions 703 et 704. L’épaisseur de la ligne correspondant à la trajectoire peut être prédéterminée. Par exemple, elle peut correspondre à l’allumage des éléments lumineux 105 situés à plus ou moins D millimètres, par exemple 5 millimètres, de part et d’autre de chaque position détectée du doigt sur la trajectoire. Pour chaque position de la trajectoire, les éléments lumineux 105 avoisinants peuvent être allumés pendant une durée prédéterminée, telle qu’une seconde par exemple. De manière optionnelle, la luminosité des éléments lumineux 105 avoisinant une position donnée de la trajectoire peut décroître progressivement entre le moment de l’allumage et le moment de l’extinction, de manière à créer un effet rémanent. Ceci permet de faciliter la saisie de l’entrée haptique par l’utilisateur et d’améliorer sa précision.
La figure 7c présente un troisième retour lumineux associé à une troisième entrée haptique selon un mode de réalisation de l’invention.
La deuxième entrée haptique correspond à un pincement ou un écartement entre deux doigts de l’utilisateur, par exemple pour zoomer ou dézoomer sur l’écran 120. Dans ce cas, le retour lumineux peut correspondre à deux cercles 705 et 706, respectivement centrés autour des positions de chaque doigt, et ayant un rayon fixé, de l’ordre d’un centimètre, par exemple égal à un centimètre. Ainsi, les éléments lumineux 105 situés à un centimètre ou à moins de 1cm de la position détectée de chaque doigt, sont activés par le dispositif de contrôle 110.
Chaque cercle peut suivre le mouvement de chaque doigt, et disparaître lorsque les doigts ne sont plus en contact avec la couche extérieure 101.
La figure 8 présente un capteur haptique 103 et un ensemble d’éléments lumineux 105, d’un système haptique 10 selon un mode de réalisation de l’invention, dans le cas d’une entrée haptique de type toucher, pression ou approche ponctuelle.
Sur la figure 8, la couche extérieure 101 n’est pas représentée afin de mieux comprendre le fonctionnement de la couche lumineuse et du capteur haptique.
Lorsque l’utilisateur touche, presse ou approche le système haptique 10 à une position de coordonnées 801 et 802 du capteur haptique 101, le capteur haptique détermine un tel couple de coordonnées et le transmet au dispositif de contrôle 110 discuté précédemment. En réponse à une telle entrée haptique, le dispositif de contrôle 110 peut générer une commande lumineuse et transmet la commande lumineuse au dispositif de pilotage 130 de la couche lumineuse comprenant les éléments lumineux 105. Sur réception de la commande lumineuse, le dispositif de pilotage 130 active certains des éléments lumineux 105, déterminés à partir de la commande lumineuse, afin de produire un retour lumineux 803.
Le retour lumineux 803 peut être composé de deux cercles concentriques 804 et 805 présentant des luminosités distinctes. Ainsi, les éléments lumineux situés à moins d’une première distance de la position correspondant aux coordonnées 801 et 802, donc positionnés dans le premier cercle 804, sont contrôlés pour avoir une première luminosité, tandis que les éléments lumineux situés entre la première distance et une deuxième distance, donc positionnés dans le deuxième cercle 805, sont contrôlés pour avoir une deuxième luminosité, inférieure à la première luminosité.
Par exemple, les éléments lumineux 105 situés dans le premier cercle 804 sont contrôlés pour éclairer à 100 % de leur intensité nominale, tandis que les éléments lumineux situés dans le deuxième cercle 805, mais en dehors du premier cercle 804, sont contrôlés pour n’éclairer qu’à une fraction de leur intensité nominale, par exemple 75 % de leur intensité nominale.
Un tel retour lumineux 803 permet d’améliorer la précision de l’entrée haptique par l’utilisateur.
La figure 9 présente un capteur haptique 103 et un ensemble d’éléments lumineux 105 d’un système haptique 10 selon un mode de réalisation de l’invention, dans le cas d’une entrée haptique de type glissement, ou « slide » en anglais.
Sur la figure 9, la couche extérieure 101 n’est pas représentée afin de mieux comprendre le fonctionnement de la couche lumineuse et du capteur haptique 103.
Dans la situation illustrée sur la figure 9, l’utilisateur a précédemment touché le système haptique 10 à une première position, correspondant à des premières coordonnées 901 et 902 détectées par la nappe 103, puis a effectué un glissement jusqu’à une deuxième position, correspondant à des deuxièmes coordonnées 903 et 904.
En réponse à une telle entrée haptique, le dispositif de contrôle 110 peut générer une commande lumineuse et transmet la commande lumineuse au dispositif de pilotage 130 de la couche lumineuse 104 comprenant les éléments lumineux 105. Une succession de commandes lumineuses peut ainsi être transmise pour chaque position intermédiaire de la trajectoire entre la première position et la deuxième position.
Sur réception d’une commande lumineuse, le dispositif de pilotage 130 active certains des éléments lumineux 105, déterminés à partir de la commande lumineuse, afin de produire un retour haptique 910.
Selon l’invention, la luminosité d’un élément lumineux 105 peut décroître avec le temps après leur activation, suite au passage du doigt de l’utilisateur dans un voisinage de l’élément lumineux 105.
A cet effet, l’intensité lumineuse de l’élément lumineux 105 est maximale entre son activation à un instant tO et le temps t0+d1 , d1 étant une durée prédéfinie. Par exemple, d1 peut être de l’ordre d’une seconde, par exemple égale à 0,5 seconde.
Entre les instants tO + d1 et tO + d2, l’intensité lumineuse de l’élément lumineux 105 peut être inférieure à l’intensité maximale, par exemple égale à une intensité 11 égale à 75 % de l’intensité lumineuse maximale, d2 étant une durée supérieure à d1. La durée d2 peut être de l’ordre d’une seconde, par exemple égale à une seconde.
Après l’instant t0+d2, l’intensité lumineuse de l’élément lumineux 105 peut être inférieure à l’intensité 11 , par exemple égale à une intensité I2 égale à 50 % de l’intensité lumineuse maximale.
L’élément lumineux 105 peut être éteint après une durée d3, supérieure à d2. La durée d3 peut par exemple être supérieure ou égale à 2 secondes.
Ainsi, comme illustré sur la figure 9, à l’instant t1 , le doigt de l’utilisateur est en deuxième position de coordonnées 903 et 904.
Les éléments lumineux 105 situés à proximité de la deuxième position ont donc été activés plus récemment que les éléments lumineux 105 situés près de la première position, ce qui explique le gradient d’intensité du retour lumineux 910 de la figure 9. Un tel gradient peut être continu comme sur la figure 9 ou peut correspondre à des niveaux d’intensité comme décrits ci-dessus, tels que : - un premier ensemble d’éléments lumineux 911 , qui ont été activés entre t1-d1 et t, avec une intensité maximale ;
- un deuxième ensemble d’éléments lumineux 912, qui ont été activés entre t1-d2 et t1-d1 , avec une intensité lumineuse 11 ; - un troisième ensemble d’éléments lumineux 913, qui ont été activés avant t1-d2, avec une intensité lumineuse I2.
La présente invention ne se limite pas aux formes de réalisation décrites ci-avant à titre d’exemples ; elle s’étend à d’autres variantes.

Claims

Revendications
1. Système haptique (10) comprenant:
- un empilement de couches (100) comprenant au moins un ensemble de capteurs haptiques (103) et une couche lumineuse (104), ledit ensemble de capteurs haptiques étant apte à détecter une entrée haptique d’un utilisateur et à générer des données haptiques indiquant au moins une position de ladite entrée haptique, et ladite couche lumineuse comprenant une pluralité d’éléments lumineux (105);
- un dispositif de contrôle (110) apte à recevoir la position d’une entrée haptique depuis l’ensemble de capteurs haptiques ;
- un dispositif de pilotage (130) de la couche lumineuse ; caractérisé en ce que l’ensemble de capteurs haptiques est une nappe de capteurs haptiques, les capteurs haptiques de la nappe étant en regard des éléments lumineux de la couche lumineuse ; le dispositif de contrôle est apte à déterminer une commande lumineuse en fonction des données haptiques, la commande lumineuse indiquant au moins une position des éléments lumineux à activer ; et en ce que, sur réception de la commande lumineuse, le dispositif de pilotage de la couche lumineuse est configuré pour activer un ou plusieurs des éléments lumineux de la couche lumineuse, déterminés en fonction de la commande lumineuse reçue du dispositif de contrôle.
2. Système haptique selon la revendication 1 , dans lequel l’empilement de couches (100) comprend en outre une couche extérieure (101), la nappe de capteurs haptiques (103) étant comprise entre la couche extérieure et la couche lumineuse (104).
3. Système haptique selon la revendication 2, dans lequel la couche extérieure (101) comprend un matériau texturé et/ou stylisé, ledit matériau étant apte à laisser passer au moins une partie de rayons lumineux émis par le ou les éléments lumineux activés et étant apte à cacher les couches de l’empilement à proximité des éléments lumineux désactivés.
4. Système haptique selon la revendication 2 ou 3 , dans lequel l’empilement de couches (100) comprend en outre un masque (102), le masque étant compris entre la couche extérieure (101) et la nappe de capteurs haptiques (103), le masque comprenant une alternance de zones opaques et de zones transparentes de manière à ce que la lumière émise par le ou les éléments lumineux activés soit filtrée par ledit masque avant d’atteindre la couche extérieure.
5. Système haptique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de contrôle (110) est en outre apte à générer une commande en fonction des données haptiques et à transmettre ladite commande à une entité externe au système haptique (10).
6. Système haptique selon la revendication 5, dans lequel l’entité externe est un écran (120) et/ou un équipement d’un véhicule automobile (140).
7. Système haptique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la commande lumineuse commande l’activation d’éléments lumineux (105) situés à moins d’une première distance prédéterminée de la position de l’entrée haptique, à une première intensité lumineuse.
8. Système haptique selon la revendication 7, dans lequel, la commande lumineuse commande l’activation d’éléments lumineux (105) situés entre la première distance et une deuxième distance de la position de l’entrée haptique à une deuxième intensité lumineuse, la deuxième distance étant supérieure à la première distance et la deuxième intensité lumineuse étant inférieure à la première intensité lumineuse.
9. Système haptique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel le dispositif de contrôle (110) est configuré pour décroître, avec le temps, l’intensité lumineuse d’un élément lumineux (105) activé, jusqu’à éteindre ledit élément lumineux. îo. Système haptique selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la nappe (103) de capteurs haptiques est apte à transmettre en temps réel des données haptiques indiquant la position du doigt de l’utilisateur au dispositif de contrôle (110), et dans lequel lorsque l’entrée haptique est un glissement du doigt de l’utilisateur entre une première position et une deuxième position, le dispositif de contrôle est apte à générer en temps réel, sur réception des données haptiques, une commande lumineuse et à transmettre ladite commande lumineuse au dispositif de pilotage de la couche lumineuse.
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