Brevet FR2675285A1 — publié le 19921016

Ecran tactile. La présente invention se rapporte aux écrans tactiles. Un écran tactile comporte essentiellement une plaque rigide transparente devant un tube cathodique, la plaque pouvant être constituée, éventuellement, par le tube cathodique lui-même, s'appuyant sur au moins trois capteurs destinés à détecter les forces de réaction des points d'appui, quand une force est appliquée, par exemple à l'aide du doigt, en un point quelconque de la plaque. Il est prévu des moyens électroniques de détermination de la position du point de la plaque où la force a été appliquée, à partir des valeurs détectées par les capteurs. Un système de détermination de ce genre est décrit, par exemple, au brevet des Etats-Unis d'Amérique No 3.657.475 qui est inclus dans la présente demande par voie de référence. La détermination du point d'application de la force du doigt sur un écran tactile n'est pas précise et est parfois erronée. L'invention pallie cet inconvénient par un écran tactile plus précis et plus sûr qui comprend au moins trois capteurs supplémentaires, destinés à mesurer les accélérations (accéléromètres) de trois points distincts de la plaque et montés de manière à transmettre les accélérations mesurées aux moyens de détermination. Les accéléromètres permettent de tenir compte du mouvement de la plaque hors de son plan et de corriger les erreurs dues à ce mouvement. En considérant, à titre d'exemple, une plaque antérieure supportée par quatre capteurs de forces, dont deux points d'appui sont sur l'axe des abscisses et deux points d'appui sur l'axe des ordonnées, et une plaque suivant l'invention ayant en plus quatre accéléromètres, l'abscisse x du point de la plaque où l'on a appliqué le doigt, est donnée par pour la plaque antérieure pour la plaque suivant l'invention équations dans lesquelles, R1, R3 sont les réactions normales à la plaque aux deux points d'appui d'abscisse non nulle, A1, A3 sont les accélérations normales aux points P1 et 23 1 est la demi-longueur de la plaque (suivant la direction P1, P3, Iy est le moment d'inertie de la plaque, par rapport à l'axe des ordonnées, m est la masse de la plaque, E est un terme d'erreur lié à la géométrie et à l'action tangentielle du doigt sur la plaque. On déduit l'ordonnée y par permutation circulaire des formules ci-dessus. Les équations ci-dessus montrent que la connaissance des accélérations permet de calculer plus précisément les ordonnées du point de la plaque touché du doigt et de mieux déceler des détections intempestives correspondant à une vibration du bâti ou à une oscillation de la plaque par rapport au bâti. Suivant un mode de réalisation avantageux, les capteurs de forces sont constitués d'une pastille piézoélectrique collée sur deux patins en caoutchouc, d'un côté sur la plaque et de l'autre sur le bâti, tandis que chaque accéléromètre est constitué d'une pastille piézoélectrique qui est accolée à la plaque et à laquelle est suspendue une masselotte du côté éloigné de la plaque. Les tensions recueillies aux bornes des cellules piézoélectriques sont amplifiées à l'aide d'amplis opérationnels et filtrées avant d'être échantillonnées pour être traitées par un calculateur numérique. L'étalonnage des termes d'inertie de l'équation mentionnée ci-dessus peut être obtenu simplement par le traitement des signaux en l'absence de toucher, mais en présence d'une oscillation légère du bâti. L'étalonnage des autres termes de l'équation peut être effectué par deux touchers successifs en des points repérés de l'écran. D'autre part, on peut également utiliser les mesures d'accélération pour invalider, par dépassement de seuil, des touchers trop violents qui ne correspondent pas à une utilisation normale de l'écran tactile, ou pour déclencher une alarme. Au dessin annexé, donné uniquement à titre d'exemple la figure 1 représente schématiquement et partiellement un écran tactile suivant l'invention, la figure 2 est une vue en coupe d'un sommet de l'écran tactile de la figure 1, et la figure 3 est une vue en coupe partielle d'une variante de réalisation. L'écran tactile, représenté à la figure 1, comprend une plaque 1 rigide et transparente en forme de calotte sphérique, s'appuyant sur un tube cathodique 13 par quatre capteurs 2, 3, 4 et 5, destinés à détecter les forces appliquées aux quatre sommets de la plaque, quand une force est appliquée en un point quelconque de celle-ci. A côté des quatre capteurs 1 à 4, sont prévus respectivement des accéléromètres 6 à 9. Tant les capteurs 2 à 5, que les accéléromètres 6 à 9, sont reliés à un ordinateur 10 par l'intermédiaire d'une chaîne de mesure comportant notamment un dispositif d'adaptation d'impédance, un dispositif d'amplification à gain programmable de 1 à 10, un filtre passe-bas du quatrième ordre à capacité commutée, un multiplexeur à huit voies et un convertisseur analogiquenumérique. Le capteur 2, représenté à la figure 2, est composé d'une pastille piézoélectrique 11 collée à la plaque 1 par l'intermédiaire d'un patin en caoutchouc 2, et au bâti 13 du tube cathodique, par l'intermédiaire d'un patin en caoutchouc 14. L'accélérateur 6 est constitué d'une pastille piézoélectrique 15 collée d'un côté à la plaque 1 et de laquelle pend, de l'autre côté, une masselotte 16. Dans la variante représentée à la figure 3, un tube cathodique 17 est supporté par quatre oreilles 18 solidaires d'une ceinture 19 entourant le tube 17. Le capteur est constitué par un anneau piézoélectrique 20 collé sur l'oreille 18, des rondelles élastiques 21 en caoutchouc étant placées de part et d'autre de l'oreille 18 afin de réaliser un appui à un seul degré de liberté axiale. La liaison des oreilles 18 au bâti 22 est réalisée au moyen d'une vis 23. L'accéléromètre est constitué d'une pastille piézoélectrique 24 de laquelle pend une masselotte 25. REVENDICATIONS 1. Ecran tactile comprenant une plaque (1) rigide et transparente s'appuyant sur au moins trois capteurs (2 à 5) destinés à détecter les forces appliquées aux points d'appui quand une force est appliquée en un point quelconque de la plaque (1), et des moyens de détermination (10) de la position du point de la plaque (1) où la force a été appliquée à partir des valeurs détectées par les capteurs (2 à 5), caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois capteurs (6 à 9) supplémentaires destinés à mesurer les accélérations (accéléromètres) de trois points distincts de la plaque (1) et montés de manière à transmettre les accélérations mesurées aux moyens de détermination (10). 2. Ecran tactile suivant la revendication 1, caractérisé en ce qu'un accéléromètre est constitué d'une pastille piézoélectrique (15) qui est accolée à la plaque (1) et à laquelle est suspendue une masselotte (16), du côté éloigné de la plaque (1). 3. Ecran tactile suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque (1) est disposée devant un tube cathodique. 4. Ecran tactile suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la plaque est le tube cathodique luimême.