FR3070635B1 - Palette tactile a effet optique sur volant de conduite pour detection de doigt - Google Patents

Palette tactile a effet optique sur volant de conduite pour detection de doigt Download PDF

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Abstract

Système de détection de commande gestuelle effectuée par au moins un doigt (P) d'un conducteur d'un véhicule automobile, comprenant au moins une palette d'interface (3), une source lumineuse (4) émettant un faisceau optique infrarouge vers la palette d'interface, un capteur d'imagerie (5), afin de capter les images renvoyées par la palette d'interface du côté opposé au conducteur, la palette d'interface comprenant un cadre de base (1) et une plaquette mobile (2) déplaçable entre une position de repos et au moins une position d'activation, le cadre de base comprenant un premier bord incliné et la plaquette mobile comprenant un second bord incliné, lesdits premier et second bords inclinés formant une zone d'intérêt de contraste vu du capteur d'imagerie, et sont séparés par un espace ou rapprochés selon la position de la plaquette mobile, et fournissent un effet de contraste pour les images de la palette d'interface captées par le capteur d'imagerie.

Description

La présente invention est relative aux palettes tactiles utilisées sur unvolant de conduite d’un véhicule automobile. Plus particulièrement, cela concerne despalettes tactiles à effet optique pour détection de gestes digitaux et/ou tactiles aumoyen d’une caméra standard, ou plus généralement d’un capteur d’imagerie.
Il est déjà bien connu de disposer des boutons de commande dans lesbranches du volant qui relient la portion centrale à la jante du volant, par exemple pourcommander les fonctions audio et/ou communication ou encore la fonctionrégulation/limitation de vitesse.
Cependant, dans le contexte d'interfaces homme-machine de plus en plusélaborées, cette solution n'est pas souple car les boutons sont dédiés. Et de plus celanécessite une connexion électrique câblée entre le volant et le reste du véhicule.
En effet, il est préférable d'utiliser des solutions qui ne requièrent pas laprésence d'électronique à l'intérieur du volant et qui ne requièrent pas une connexionélectrique câblée entre le volant (qui tourne) et la planche de bord.
Par ailleurs, la sécurité de conduite recommande fortement de garder enpermanence les mains sur le volant ou à proximité immédiate de ce dernier, ce quiincite à fournir des possibilités d'interfaces homme-machine sur le volant de conduiteaccessibles par les doigts du conducteur lorsque sa main tient la jante, objectif quin’est pas toujours compatible avec les contraintes citées précédemment.
Il a déjà été proposé de détecter, au moyen d'une caméra ditecaméra « 3D >>, certains gestes faits par les doigts du conducteur lorsque les doigts dela main du conducteur se trouvent sur une palette spécifique transparente dansl'environnement du volant, comme par exemple dans le document FR 3 028 222. Maisselon la solution proposée, il est nécessaire de faire appel à une caméraspécifique (dite « 3D >>) capable de mesurer la distance par rapport à chacun despoints des objets vus dans le champ de vision, ce qui est un équipement onéreux. Parailleurs, il est très difficile d'obtenir une précision suffisante pour déterminer si le doigttouche la palette ou si le doigt ne touche pas la palette, différence qui est pourtant trèsimportante du point de vue de la signification des gestes faits par les doigts duconducteur.
Par conséquent, les inventeurs ont identifié un besoin de proposer d'autressolutions pour fournir une interface de commande gestuelle sur une palette tactile dansle volant, sans électronique dans le volant et sans liaison électrique câblée entre levolant à la planche de bord. À cet effet, il est proposé un système de détection de commande gestuelleeffectuée par au moins un doigt d’un conducteur d’un véhicule automobile, le systèmecomprenant : • au moins une palette d’interface située à proximité de la jante du volant deconduite, • au moins une source lumineuse émettant un faisceau optique principalementdans la bande proche infrarouge vers la palette d'interface, • un capteur d’imagerie, pour capter au moins les images renvoyées par lapalette d’interface du côté opposé au conducteur.
Dans ce système de détection, la palette d'interface comprend un cadre debase et une plaquette mobile déplaçable entre une position de repos et au moins uneposition d'activation obtenue par pression du doigt, le cadre de base et la plaquettemobile s'étendant généralement dans un plan de référence XY et présentant uneépaisseur faible selon la direction Z perpendiculaire audit plan de référence XY. Lecadre de base comprend un premier bord incliné, en biseau par rapport au plan deréférence XY, et la plaquette mobile comprend un second bord incliné, en biseau parrapport au plan de référence XY, agencé parallèlement et en vis-à-vis du premier bordincliné selon la direction Z, lesdits premier et second bords inclinés formant une zoned'intérêt de contraste vu du capteur d’imagerie, et dans lequel lesdits premier etsecond bords inclinés sont séparés par un espace ou rapprochés selon la position dela plaquette mobile et fournissent ensemble un effet de contraste, pour les images dela palette d'interface captées par le capteur d’imagerie, entre la position de repos et laposition d'activation.
Grâce à un tel système, les images captées par le capteur d’imagerie sont,à l'endroit des bords inclinés, très différentes selon que la plaquette mobile est enposition de repos ou en position d'activation ; on obtient ainsi un effet de contrastesous l'effet de la poussée d'un doigt de l'utilisateur qui déplace la plaquette mobile versla position d'activation.
Autrement dit, dans la position de repos, au niveau des bords inclinés, onobtient globalement, selon la configuration optique retenue, soit un fort coefficient deréflexion de la source lumineuse, soit un faible coefficient de réflexion. Et dans laposition d'activation, la situation de réflexion optique globale est inversée ce quiprovoque l'effet de contraste recherché.
Certains mouvements de doigts particuliers comme un pseudo « clic >>, unpseudo « double clic », peuvent être ainsi détectés de façon très fiable, avec une fiabilité supérieure à des traitements d’images analysant le flou plus ou moinsprononcé du doigt vu à travers la palette d’interface selon l’art antérieur.
Avantageusement, le conducteur garde les mains en prise ou à proximitéimmédiate du volant, et peut faire des gestes de commande sur la palette d'interfaceen gardant un bon contrôle du volant de direction.
Le capteur d’imagerie est par exemple une caméra vidéo ; on peut parlergénéralement d’un capteur optique. La caméra peut être une caméra vidéoconventionnelle ou du type « 3D » comme il sera détaillé plus loin.
Le doigt détecté est un pouce ou un autre doigt.
Dans divers modes de réalisation de l’invention, on peut éventuellementavoir recours en outre à l’une et/ou à l’autre des dispositions suivantes.
Selon une option mécanique, dans la position de repos de la plaquettemobile, les premier et second bords inclinés sont séparés par un intervalle au moinsd'une distance prédéterminée (autrement dit par un « air gap » en langue anglaise) etdans la position d'activation de la plaquette mobile, les premier et second bordsinclinés sont au contact l'un de l'autre au moins sur une partie de la périphérie.
Ainsi, il y a réfraction en présence de l’intervalle de séparation, alors qu'àl'inverse lorsqu'il y a contact entre les deux pièces compte tenu de leurs indicesoptiques proches ou identiques, il n'y a pas de réfraction mais un trajet direct à ceniveau, et c'est cette différence de parcours qui est utilisée pour générer le contrasteoptique.
De plus, on remarque qu’on obtient un effet de fin de course naturellelorsque l'on appuie et qu'on arrive en butée. C’est la fermeture de l’intervalle qui formela butée.
Selon une alternative de construction mécanique, dans la position de reposde la plaquette mobile, les premier et second bords inclinés sont au contact l'un del'autre au moins sur une majeure partie de la périphérie, et dans la position d'activationde la plaquette mobile, les premier et second bords inclinés sont séparés par au moinsun intervalle d'une distance prédéterminée au moins sur une partie de la périphérie. C'est la logique mécanique inverse au cas précédent, qui peut êtreavantageuse pour cacher les bandes périphériques derrière un obturateur. Cettelogique permet d'avoir une ouverture occasionnelle de l'intervalle et éviter ainsi que dela poussière ne puisse venir se loger et s'accumuler à terme dans l’interstice entre lecadre de base et la plaquette mobile.
Selon une configuration optique, dans le cas de présence de l'intervalle onobtient, vu du capteur d’imagerie, un taux de retour optique faible grâce à une bande absorbante prévue sur le trajet optique réfracté alors que dans le cas d'absenced'intervalle on obtient un taux de retour optique élevé grâce à une bande réfléchissanteprévue sur le trajet optique direct.
Dans le cas où l'intervalle existe sans sollicitation, donc par défaut, aurepos le capteur d’imagerie ne voit pas de bordure lumineuse correspondant aux bordsinclinés, et dès qu’on appuie sur la plaquette mobile la bordure s'éclaire du point devue du capteur d’imagerie, ce qui est une logique naturelle (l’activation déclenchel'éclairage).
Dans le cas où l'intervalle n’existe qu’en présence de sollicitation, lecapteur d’imagerie voit la bordure lumineuse la plupart du temps à l’endroit del'interface des bords inclinés, et constate une disparition de cette bordure lorsquel'utilisateur appuie sur la plaquette mobile.
Par « bande réfléchissante >>, on comprend aussi une bande diffusante ouà fonction catadioptre.
Selon une alternative optique, dans le cas de présence de l'intervalle onobtient, vu du capteur d’imagerie, un taux de retour optique élevé grâce à une banderéfléchissante prévue sur le trajet optique réfracté alors que dans le cas d'absenced'intervalle on obtient un taux de retour optique faible, grâce à une absence deréflexion ou grâce à une bande absorbante prévue sur le trajet optique direct.
Ici, c'est la logique optique inversée par rapport au cas précédent ; dans lecas où l'intervalle existe sans sollicitation, donc par défaut, le capteur d’imagerie voit labordure lumineuse la plupart du temps à l’endroit de l'interface des bords inclinés, etconstate une disparition de cette bordure lorsque l'utilisateur appuie sur la plaquettemobile.
Dans le cas où l'intervalle n’existe qu’en présence de sollicitation, alors aurepos le capteur d’imagerie ne voit pas de bordure lumineuse correspondant aux bordsinclinés, et dès qu’on appuie sur la plaquette mobile la bordure s'éclaire du point devue du capteur d’imagerie, ce qui est une logique naturelle (l’activation déclenchel'éclairage).
Selon une option, le cadre de base forme une zone périphérique autour deladite plaquette mobile. La plaquette mobile déplaçable est ainsi protégée par le cadreet ne risque pas d'être endommagée ; on peut aussi prévoir une délimitation par unmotif visible du conducteur qui s'attend intuitivement à trouver la zone d'activation dansla zone centrale de la palette d'interface.
Selon une option, les bords inclinés s’étendent sur tout le pourtour de laplaquette mobile. Autrement dit, les bords inclinés font tout le tour du cadre de base.
Le traitement d'images dans le capteur d’imagerie permet facilement de repérer unetelle forme géométrique ainsi que de la localiser en position et orientation.
Selon une autre option, les bords inclinés s’étendent seulement sur unepartie du pourtour. On peut avoir par exemple les bords inclinés seulement sur troiscôtés et plus généralement on peut avoir une non connexité de la zone à contrasteoptique.
Selon une option la source lumineuse et le capteur d’imagerie sontagencés à proximité l'un de l'autre ; ainsi il n'y a pas d’effet de biais ni d'effet deparallaxe.
Selon une option, la source lumineuse et le capteur d’imagerie sontagencés au voisinage ou dans d’un combiné d’instruments du véhicule ; l’intégrationest ainsi facilitée.
Selon une option, la caméra vidéo en question (le capteur d’imagerie) estaussi utilisée pour la fonction de surveillance de somnolence ; ceci procure lapossibilité d'utiliser une seule caméra pour deux fonctions.
Selon une option, le capteur d’imagerie est une caméra vidéoconventionnelle, i.e. sans fonction tridimensionnelle ; on obtient ainsi un coût modéré,une disponibilité d'une grande quantité de variantes, un encombrement très réduit.
Selon une option, il est prévu un effet cloquant. Ceci renforce l’intuitivité etdonne une impression de qualité pour la course utile faible dans le cas présent.
Selon une option, la plaquette mobile est transparente au moins à lalumière infrarouge, de manière que la caméra puisse détecter des mouvements d'undoigt à l'intérieur de la zone couverte par la plaquette mobile au travers de la plaquettemobile.
Selon une option, les bandes périphériques inclinées sont inclinées à 45°par rapport au plan de référence XY. On obtient ainsi une configuration géométrique etoptique simple et fiable.
Selon une option, la source de lumière émet dans la bande procheinfrarouge 850 - 940 nm, et n'émet pas dans la bande visible. Ainsi il n’y a pas degêne pour le conducteur ni pour les autres occupants du véhicule, lesquels ne voientpas de point de lumière dans le combiné d’instrument. Par ailleurs, la puissance émisereste dans tous les cas en dessous des seuils de gêne et/ou de dangerosité pour lesyeux.
Selon une option, il est prévu un rappel élastique vers la position de repos.
Selon une option, il est prévu une adjonction de gel optique sur l’un ou lesdeux bords inclinés pour parfaire le contact. Ceci permet de compenser une éventuelle imperfection de planéité des bords ; ledit gel optique ayant un indice optique prochedes matériaux du cadre de base et de la plaquette mobile. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au coursde la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif, en regard des dessinsjoints, sur lesquels : - les figures 1 et 2 montrent d'une manière schématique, respectivementde face et de profil, un système de détection selon la présente invention, - la figure 3 représente une vue en coupe transversale autour de la jantedu volant avec la palette d'interface, - la figure 4 représente plus en détail une vue de face de la paletted'interface, - les figures 5A et 5B montrent une vue en coupe d'un premier mode deréalisation selon la ligne de coupe V-V illustrée à la figure 4, - les figures 6A et 6B montrent une vue en coupe d'un deuxième modede réalisation selon la ligne de coupe V-V illustrée à la figure 4, - les figures 7A et 7B montrent une vue en coupe d'un troisième modede réalisation selon la ligne de coupe V-V illustrée à la figure 4, - les figures 8A et 8B montrent une vue en coupe d'un quatrième modede réalisation selon la ligne de coupe V-V illustrée à la figure 4, - les figures 9A et 9B montrent une vue en coupe d'un cinquième modede réalisation selon la ligne de coupe V-V illustrée à la figure 4, - la figure 10 représente un exemple de cadre de contraste vu par lecapteur d’imagerie, - la figure 11 représente les mouvements types principaux considéréspour le pouce du conducteur, - la figure 12 représente un autre type de volant et de palette d'interface, - la figure 13 illustre la modification de réglage de la position du volant.
Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des élémentsidentiques ou similaires. Pour des raisons de clarté de l'exposé, certaines éléments nesont pas représentés à l'échelle.
Sur la figure 1, on a représenté un système de détection de commandegestuelle effectuée par un pouce P d’un conducteur d’un véhicule automobile, sur unélément appartenant généralement au volant et que l'on appelle dans la suite unepalette d'interface 3 qui sera détaillée par la suite.
Dans la suite, on désigne par P le pouce de la main M, et par F l’unquelconque des autres doigts (index, majeur...).
Le volant de conduite 8 illustré est du type à deux branches 85 mais bienentendu le nombre de branches peut être quelconque vis-à-vis de la présenteinvention, il peut être de 3, 4 ou même 1 (cas mono branche).
Le volant de conduite 8 tourne autour d'un axe noté W et comprend unmoyeu ainsi qu'une jante 82 comme connu en soi. La jante 82 peut être décentrée parrapport à l’axe W, vers le haut en configuration ligne droite comme illustré à la figure 1.
Il n’est pas exclu que le moyeu comprenne un coussin central 80 équipéd'un système de sac gonflable de sécurité, mais dans une variante préférée, lesprotections gonflables sont situées ailleurs, dans d’autres parties du poste de conduiteet le volant de conduite 8 est dépourvu de tout système électrique/électronique.
Derrière le volant de conduite 8 est positionné un combiné d’instruments 9comme connu en soi. Dans ce combiné d’instruments 9, par exemple, il est prévu unesource lumineuse 4 émettant principalement dans le domaine du proche infrarouge (àsavoir avec des longueurs d’onde entre 800 nm et1100nm) et un capteurd’imagerie 5. Ce capteur d’imagerie 5 est aussi appelé capteur photographique.
Les images sont captées par ce capteur d’imagerie 5 à un rythme deplusieurs images par seconde, par exemple entre 5 images par seconde et 25 imagespar seconde. Ce capteur d’imagerie 5 peut être du type caméra vidéo, par exemple àbase de capteur CCD connu en soi (couleur ou monochrome).
De préférence, la caméra vidéo est du type conventionnel c'est-à-dire endeux dimensions et sans mesure de profondeur. En d'autres termes, il ne s'agit pasd'une caméra vidéo de type « 3D >> aussi appelée parfois « Time of flight >> en langueanglaise.
Toutefois, l’utilisation d’une telle caméra « 3D >> n’est pas exclue dans lecadre de la solution proposée.
Dans l'exemple illustré en figure 1, il y a deux palettes d’interface 3,chacune attachée à la partie centrale, et situées de part et d'autre à proximité de cettedernière ; bien entendu, la palette d’interface 3 peut aussi être située à proximité de lajante 82 du volant de conduite 8, et attachée à la jante 82 comme illustré en figure 3.
La source lumineuse 4 émet un faisceau optique principalement dans labande infrarouge vers le volant de conduite 8, en particulier vers les palettesd'interface 3.
Il pourrait y avoir plusieurs sources lumineuses 4 distinctes. Il pourrait yavoir aussi plusieurs caméras. Mais de façon préférée, le système peut utiliser uneseule caméra, et voire même la caméra déjà utilisée pour la fonction de surveillance desomnolence, autrement dit la caméra « drowsiness >> en langue anglaise.
De préférence, la source lumineuse 4 et la caméra vidéo 5 sont agencéesau voisinage l'une de l'autre.
En alternative, la source lumineuse 4 pourrait être positionnée en dehorsdu combiné d'instruments 9, au voisinage de ce dernier ; il en va de même pour lacaméra qui pourrait être positionnée en dehors du combiné d'instruments 9, auvoisinage de ce dernier, comme par exemple sur la colonne de direction du volant deconduite 8.
La lumière sortant de la source lumineuse 4 est émise en direction duvolant de conduite 8 et du conducteur (trajet dénoté L1 sur la figure 2). De préférence,cette source lumineuse 4 n'émet pas dans le domaine visible mais principalement dansle domaine proche infrarouge. Généralement, on choisit la bande de longueurs d'onde [800 nm -1100 nm]ce qui définit le domaine proche infrarouge.
Selon une option particulière, on choisit la bande de longueurs d'onde[850 nm - 940 nm].
Le faisceau lumineux émis par la source lumineuse 4 aura de préférenceune puissance limitée, en tout cas en dessous des seuils admis de dangerosité pour leconducteur dans les longueurs d’onde proche infrarouge utilisées.
Le fonctionnement est assuré quelles que soient les conditions lumineusesambiantes extérieures, c'est-à-dire aussi bien en conditions obscures, de pénombre,par exemple en conduite de nuit, en conditions de jour, même avec un ensoleillementintense ; la version cabriolet décapotée est aussi compatible et prise en considération.
La caméra vidéo possède un champ de vision qui englobe au minimum lespositions possibles des palettes d’interface 3 dans le volant de conduite 8. Ons’intéresse ici aux images captées par la caméra dans la zone des palettesd’interface 3, et en particulier aux rayons lumineux émis par la source et réfléchis par lapalette d’interface 3 qui reviennent vers l’objectif de la caméra (trajet dénoté L2 sur lafigure 2).
La palette d'interface 3 comprend un cadre de base 1 solidaire du volant deconduite 8, et une plaquette mobile 2 (cf. figure 2). Le cadre de base 1 et la plaquettemobile 2 s'étendent généralement ensemble dans un plan de référence noté XY etprésentent une épaisseur E selon la direction Z perpendiculaire audit plan XY.
On optera pour une épaisseur E faible, par exemple une épaisseurinférieure à 8 mm, et même de préférence, inférieure à 5 mm (finesse de conception etlégèreté).
La palette d'interface 3 présente une face avant 2A visible du conducteur etune face arrière 2B non visible du conducteur.
Le cadre de base 1 forme la zone périphérique de ladite paletted’interface 3 et entoure la plaquette mobile 2 qui s’étend généralement dans la zonecentrale de la palette d’interface 3.
La plaquette mobile 2 est déplaçable entre une position de repos PO quiprévaut en l’absence de sollicitation extérieure, notamment en l’absence d’appui dedoigt, et une position d'activation P1 obtenue par pression du doigt P versl’avant (flèche « A » aux figures).
Ce mouvement est rendu possible grâce à la présence d’une zoned’articulation 12 qui forme l’interface mécanique et accessoirement optique entre laplaquette mobile 2 et le cadre de base 1.
Comme dans l’exemple illustré à la figure 4, la zone d’articulation 12 peutformer un anneau fermé, c’est-à-dire qu’elle fait le tour complet de la plaquettemobile 2. Dans l'exemple illustré aux figures, le mouvement de déplacement de laplaquette mobile 2 est une quasi translation le long de l'axe Z.
Selon d'autres solutions alternatives, la zone d'articulation pourrait êtredifférente, on pourrait avoir une charnière d'un côté et les bords inclinés situés àl'opposé de la charnière avec un mouvement de pivotement autour de la charnière.
Selon encore une autre solution, le couplage mécanique entre la plaquettemobile 2 et le cadre de base 1 peut être réalisé de façon indépendante de ladisposition optique qui va être détaillée ci-après.
Comme visible aux figures 5A 5B et suivantes, le cadre de base 1 estéquipé d’un bord incliné noté 11, appelé premier bord incliné ; on dit aussi que lepremier bord incliné 11 est en biseau par rapport au plan de référence XY.
La plaquette mobile 2 comprend un bord incliné 21, appelé second bordincliné, également en biseau par rapport au plan selon la même inclinaison locale.
Le second bord incliné 21 est agencé parallèlement et en vis-à-vis dupremier bord incliné 11 selon la direction Z. Lesdits premier et second bords inclinésforment ensemble une zone d'intérêt de contraste Z12 vu de la caméra.
Selon une première configuration mécanique (figures 5A 5B 6A 6B), enl’absence de sollicitation extérieure PO, notamment en l’absence d’appui de doigt, il y aun intervalle entre le premier bord incliné 11 appartenant au cadre de base 1 et lesecond bord incliné 21 appartenant à la plaquette mobile 2. Dans la positiond'activation P1, cet intervalle est réduit à zéro et le second bord incliné vient entrer en contact avec le premier bord incliné 11, fournissant au passage une butée naturelle, lecas échéant avec un effet cloquant.
Plus précisément, selon le premier mode de réalisation, illustré sur lesfigures 5A et 5B, en position de repos PO, on observe un intervalle G entre lespremier et second bords inclinés. Dans ce cas, les rayons lumineux sont réfractés surla paroi du premier bord incliné 11 comme le montre le trajet optique. L’intervalle G présente une dimension type de 1 mm, généralementcompris entre 0,5 mm et 2 mm.
On prévoit une bande réfléchissante 17, à effet réfléchissant au moins pourles rayons lumineux du proche infrarouge, située précisément sur le trajet optiqueréfracté. Cette bande réfléchissante 17 renvoie la lumière reçue dans la directioninverse, le parcours inverse se réfracte également sur le premier bord incliné 11 et estpar conséquent dirigé vers la caméra (parcours L2). Le taux de retour optique globalest par conséquent élevé, et le premier bord incliné 11 est bien visible dans les imagescaptées par la caméra (repère Z12 figure 10).
En position d'activation P1, cf figure 5B, l'intervalle G est annulé c'est-à-dire que le second bord incliné 21 est adjacent au premier bord incliné 11. À cetendroit, les rayons lumineux incidents L1, au lieu de se réfracter, passent en lignedroite du fait de la présence d'un indice optique voisin ou identique entre les deuxmatières. Le faisceau traverse donc la palette d'interface 3, il n'est pas gênant pour leconducteur car le faisceau ne contient pas de composante visible, seulement descomposants dans la bande de fréquences infrarouge. Selon une variante, on pourraitaussi disposer une bande absorbante sur la face avant 2A de la plaquette mobile 2pour éviter que le faisceau ne se disperse vers le conducteur et d'autres équipementsdu véhicule.
Selon le second mode de réalisation, figure 6A (position PO), les rayonslumineux sont réfractés sur la paroi du premier bord incliné 11 comme le montre letrajet optique, mais on prévoit une bande absorbante 18 dans la gamme du procheinfrarouge, située précisément sur le trajet optique réfracté. Par conséquent le taux deretour du faisceau lumineux est très faible. À l'inverse, en position d'activation P1 représentée à la figure 6B,l'intervalle G est annulé, c'est-à-dire que le second bord incliné 21 est adjacent aupremier bord incliné 11. À cet endroit, les rayons lumineux incidents L1, au lieu de seréfracter, passent en ligne droite du fait de la présence d'un indice optique voisin ouidentique entre les deux matières. Le faisceau rebondit sur une banderéfléchissante 27 et fait demi-tour pour revenir en direction de l'interface de bords inclinés où il passe à nouveau en ligne droite puis retourne vers la caméra. Parconséquent, le taux de retour du faisceau lumineux est élevé.
On note qu'on a représenté un exemple type avec une inclinaison à 45° ;toutefois cela n'est pas obligatoire ; l'inclinaison pourrait être différente à conditiond'orienter les bandes réfléchissantes correctement pour qu'elles retournent le faisceauincident à 180°.
Dans une configuration mécanique inversée, figures 7A 7B 8A 8B, enl’absence de sollicitation extérieure PO, notamment en l’absence d’appui de doigt, lepremier bord incliné 11 appartenant au cadre de base 1 et le second bord incliné 21appartenant à la plaquette mobile 2 sont au contact l'un de l'autre, avec continuitéoptique à cet endroit. Dans la position d'activation P1, un intervalle G est créé entre lesdeux bords inclinés, avec une discontinuité d'indices optiques et par conséquent uneréfraction optique sur le premier bord incliné 11.
On note en figure 7A (position PO) une traversée en ligne droite del'interface, une absorption des signaux lumineux sur la bande absorbante 18 et doncun taux de retour par la caméra très faible.
On note en figure 7B une réfraction à 90° sur le second bord incliné 21,puis une réflexion totale sur la bande réfléchissante 27, puis à nouveau une réfractionà 90° sur le second bord incliné 21, et un retour vers la caméra avec un taux de retourélevé.
On note en Figure 8A (position PO) une traversée en ligne droite del'interface, une réflexion totale sur la bande réfléchissante 17 et un retour vers lacaméra avec un taux de retour élevé.
On note en Figure 8B une réfraction à 90° sur le second bord incliné 21,puis une absorption des signaux sur la bande absorbante 27 et donc un taux de retourpar la caméra très faible. S'agissant des matériaux, on choisira de préférence pour le cadre debase 1 du polycarbonate ou du PMMA, ou encore du silicone ou équivalent. Lematériau en question peut présenter une souplesse pour faciliter le bon accostage dessurfaces en configuration de fermeture (qualité du placage).
On choisira également pour la plaquette mobile 2 un matériau du mêmetype sans qu'il soit nécessaire de choisir exactement le même en fonction despropriétés mécaniques recherchées. Il est toutefois préférable de choisir des matièresavec des indices optiques proches.
Il n'est pas exclu d'avoir soit pour le cadre de base 1, soit pour la plaquettemobile 2, un assemblage de deux matériaux, et dans ce cas la zone des bords inclinéssera réalisée de préférence en polycarbonate, silicone souple ou PMMA.
On choisit un matériau d’indice optique substantiellement supérieur à celuide l'air, typiquement compris entre 1,3 et 1,6. Selon un cas particulier, on peut choisirun indice tel que l'angle limite soit inférieur ou égal à 45° pour avoir la réflexion totale,soit un indice supérieur à 1,41.
Comme mentionné plus haut, en l'absence de sollicitations mécaniquesextérieures, la plaquette mobile 2 est ramenée à la position de repos PO par desmoyens de rappel.
Dans l'exemple illustré aux figures 6A à 8B, il est représenté une solutionde principe basée sur un moyen de rappel de type ressort repéré 6. Toutefois, la forcede rappel peut être créée par d'autres moyens, par exemple des languettes élastiquesqui sont issues soit du cadre de base 1 soit de la plaquette mobile 2 qui tendent àrappeler la plaquette mobile 2 en direction du conducteur, c'est-à-dire à l'opposé ducombiné d'instruments 9.
Selon une alternative illustrée aux figures 9A et 9B, l'interface mécaniqueet une interface optique sont plus intimement liées dans un joint déformable élastiqueextrudé repéré 7. Le joint déformable 7 est interposé, substantiellement dans le plan deréférence XY, entre le cadre de base 1 et la plaquette mobile 2. À l'intérieur profilé du joint 7, il est prévu une cavité 75 interne délimitantune lame d'air. Les parois 76,77 de cette cavité 75 sont avantageusement inclinées parrapport au plan XY, comme les bords inclinés des solutions précédentes ; par exempleavec une inclinaison de préférence égale à 45°.
Lorsque l'utilisateur appuie sur la plaquette mobile 2 avec son pouce P, lejoint 7 se déforme et la cavité interne 75 s'écrase jusqu'à ce que les deux parois 76, 77de cette cavité 75 viennent se toucher, c'est-à-dire au contact l'une de l'autre ; cecicrée une configuration de continuité optique selon laquelle les rayons lumineux ne sontplus réfractés et passent en direct sans réfraction, voir figure 9B.
Le joint 7 déformable peut être monté par complémentarité deforme (tenon/mortaise ou autre) à l'intérieur de rainures ménagées, d'une part dans lecadre de base 1 et, d'autre part, dans la plaquette mobile 2, comme illustré auxfigures 9A et 9B.
Selon cette configuration, avec un tel joint 7 déformable, qui fournitnaturellement la force de rappel, on peut obtenir un profil très peu épais pour la paletted'interface 3 ; l'épaisseur E peut être inférieure à 4 mm, voire inférieure à 3 mm.
On remarque que, avec le joint 7 déformable, la logique optique pourraitêtre inverse, à savoir analogue à celle illustrée aux figures 6A et 6B.
Sur la figure 10, on illustre la zone d'intérêt de contraste notée Z12, quicorrespond à l'ensemble des lieux des points des bords inclinés vu de la caméra.
En conjonction avec la figure 12, on comprend que la zone d'intérêt decontraste Z12 peut par ailleurs se déplacer Z12’ lorsque le volant de conduite 8 n'estpas tout à fait en ligne droite, par exemple si le conducteur se trouve sur une autorouteavec une légère courbe, l’angle volant Θ n'est pas à zéro mais pour autant lesconditions de sécurité autorisent le conducteur à interagir avec un système embarquégrâce à la palette d'interface 3.
Sur la figure 11, on illustre différents mouvements de doigt typiques d'uneinterface homme-machine à logique tactile ; on trouve le déplacement à droite 71, ledéplacement à gauche S, 72, le déplacement vers le haut 73, le déplacement vers lebas 74 et le « clic » 70 ; le « clic » 70 a ceci de particulier que c'est l'effet de contrasteconstaté sur la zone d'intérêt optique Z12 qui matérialise l'appui et non pas de simplesrapprochements du doigt (analyse du flou ou de la netteté de l'image du doigt) selonl’art antérieur. À l'intérieur de la plaquette mobile 2, par transparence, les images sontanalysées pour détecter un des déplacements 71,72, 73, 74 susmentionnés.
Les dimensions types pour la palette d'interface 3 peuvent être de 5 x 5 cm,mais on peut choisir toutes autres dimensions compatibles avec un emplacement entrela jante 82 du volant de conduite 8 et le coussin du volant de conduite 8.
La largeur de la bordure formant la zone optique d'intérêt à contraste estcomprise entre 3 et 6 mm.
On note qu'il peut être prévu un obturateur sur la face 2A avant destiné àrecouvrir les éléments d'interface optique et mécanique entre le cadre de base 1 et laplaquette mobile 2 ; avantageusement, un tel obturateur peut avoir sa face interneréfléchissante (cf. figures 6A 6B) et combine deux fonctions.
Il faut remarquer que la source lumineuse 4 peut éventuellement êtrepulsée et l'analyse des images faite en synchronisme avec l'activation de la sourcelumineuse 4.
Par ailleurs, un système de réglage classique de la position du volant deconduite 8 comprend une poignée de déverrouillage 94, qui, lorsqu'elle est activée,autorise un mouvement en profondeur selon les directions PR+ et PR- et unmouvement en hauteur selon les directions HH+ et HH-. (cf. figure 13). Pourl'exemple, on a représenté une position de volant de conduite 8, W en traits pleins etune autre position en traits pointillés 8’, W’. La palette d'interface 3 suit le mouvement et se déplace vers la position 3’. La position de la zone de contraste peut évoluer,même en profondeur, mais cela n'empêche pas l'effet de contraste de se manifesterdès lors que le conducteur appuie sur la plaquette mobile 2.
Il faut bien noter que la palette d'interface 3 ne contient aucun composantélectronique, seulement des éléments participant à une fonction optique.
Par ailleurs, la plaquette mobile 2, ainsi que le cadre de base 1, pourraientêtre transparents dans le domaine du visible pour limiter la gêne visuelle du conducteurau travers du volant de conduite 8.

Claims (10)

  1. REVENDICATIONS
    1. Système de détection de commande gestuelle effectuée par au moins undoigt (P) d’un conducteur d’un véhicule automobile, le système comprenant : • au moins une palette d’interface (3) située à proximité de la jante du volant deconduite (8), • au moins une source lumineuse (4) émettant un faisceau optique (L1)principalement dans la bande proche infrarouge vers la palette d'interface, • un capteur d’imagerie (5), pour capter au moins les images renvoyées (L2)par la palette d’interface (3) du côté opposé au conducteur, dans lequel la palette d'interface (3) comprend un cadre de base (1) et une plaquettemobile (2) déplaçable entre une position de repos (PO) et au moins une positiond'activation (P1) obtenue par pression du doigt (P), le cadre de base (1) et la plaquettemobile (2) s'étendant généralement dans un plan de référence XY et présentant uneépaisseur faible selon la direction Z perpendiculaire audit plan de référence XY, caractérisé en ce que le cadre de base (1) comprend un premier bord incliné (11), enbiseau par rapport au plan de référence XY, et la plaquette mobile (2) comprend unsecond bord incliné (21), en biseau par rapport au plan de référence XY, agencéeparallèlement et en vis-à-vis du premier bord incliné (11) selon la direction Z, lesditspremier et second bords inclinés (11,21) formant une zone d'intérêt de contraste vu ducapteur d’imagerie (5), et en ce que lesdits premier et second bords inclinés (11,21) sont séparés par unespace ou rapprochés selon la position de la plaquette mobile (2) et fournissentensemble un effet de contraste, pour les images de la palette d'interface (3) captéespar le capteur d’imagerie (5), entre la position de repos et la position d'activation.
  2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel, dans la position de repos dela plaquette mobile (2), les premier et second bords inclinés (11,21) sont séparés parun intervalle (G) d’au moins une distance prédéterminée, et dans la positiond'activation de la plaquette mobile (2), les premier et second bords inclinés (11,21)sont au contact l'un de l'autre au moins sur une partie de la périphérie.
  3. 3. Système selon la revendication 1, dans lequel, dans la position de repos dela plaquette mobile (2), les premier et second bords inclinés (11,21) sont au contactl'un de l'autre au moins sur une majeure partie de la périphérie, et dans la position d'activation de la plaquette mobile (2), les premier et second bords inclinés (11,21)sont séparés par au moins un intervalle (G) d'une distance prédéterminée au moins surune partie de la périphérie.
  4. 4. Système selon la revendication 2 ou la revendication 3, tel que, dans le casde présence de l'intervalle (G) on obtient, vu du capteur d’imagerie (5), un taux deretour optique faible grâce à une bande absorbante prévue sur le trajet optiqueréfracté, alors que dans le cas d'absence d'intervalle (G) on obtient un taux de retouroptique élevé grâce à une bande réfléchissante prévue sur le trajet optique direct.
  5. 5. Système selon la revendication 2 ou la revendication 3, tel que, dans le casde présence de l'intervalle (G) on obtient, vu du capteur d’imagerie (5), un taux deretour optique élevé grâce à une bande réfléchissante prévue sur le trajet optiqueréfracté, alors que dans le cas d'absence d'intervalle (G) on obtient un taux de retouroptique faible grâce à une absence de réflexion ou grâce à une bande absorbanteprévue sur le trajet optique direct.
  6. 6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, danslequel la plaquette mobile (2) est transparente au moins à la lumière infrarouge, demanière à pouvoir détecter des mouvements d'un doigt à l'intérieur de la zone couvertepar la plaquette mobile (2) au travers de la plaquette mobile (2).
  7. 7. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel lespremier et second bords inclinés (11,21) sont inclinés à 45° par rapport au plan deréférence XY.
  8. 8. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel lasource lumineuse (4) émet dans la bande proche infrarouge, typiquement dans labande de longueur d’onde 850 - 940 nm, et n'émet pas dans la bande visible.
  9. 9. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel il estprévu un rappel élastique de la plaquette mobile (2) vers sa position de repos.
  10. 10. Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, dans lequel il estprévu une adjonction d’une couche de gel optique sur l’un ou les deux bordsinclinés (11,21) pour parfaire le contact.
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