Brevet FR2739950A1 — publié le 19970418

La présente invention concerne un périphérique informatique pour handicapés visuels, notamment pour les non-voyants, qui permet de restituer pour cette catégorie d'utilisateurs les informations données par un écran vidéo classique. Actuellement il existe deux grands types d'accès à l'informatique pour les non-voyants, à savoir : d'une part, les terminaux Braille et, d'autre part, les systèmes utilisant la synthèse vocale. Les terminaux Braille se composent d'afficheurs sous forme de barrettes de 20,40 ou 80 cellules piézoélectriques Braille de huit points chacune (systèmes à Braille "éphémère"). Pour lire tout l'écran, l'utilisateur utilise un jeu de commandes. La plage tactile est habituellement fixée sur le terminal. La notion de position n'est pas traduite directement, mais est fournie par une commande indiquant les coordonnées de la zone lue à l'écran. La conséquence est que l'utilisateur ne peut pas associer némoniquement une information et une position sur l'écran. La lecture du Braille impose de déplacer les mains du clavier vers la plage Braille. I1 n'est pas possible d'avoir simultanément l'information "texte" et l'information graphique telle que les attributs vidéo (exemples : couleur de fond ou de caractères, mots soulignés), les images, etc... Les systèmes utilisant la synthèse de parole récitent le texte affiché à l'écran. Ils ont les inconvénients suivants - L'accès à l'information est linéaire dans le temps. - L'information et l'espace (position sur l'écran) sont dissociés. La combinaison des deux systèmes précédents, donc des terminaux Braille et de la synthèse vocale, est peu développée et elle se limite à une redondance des informations émises, sans supprimer les inconvénients précités. Dans l'ensemble, les systèmes connus comportent donc, comme inconvénients - une perte de la notion d'espace, - une grande difficulté d'accès aux informations visuelles (attributs, graphisme, etc...), - une limitation à un seul canal sensoriel pour transmettre l'information, ou bien à deux canaux (Braille et synthèse vocale) véhiculant la même information, - une impossibilité d'accéder au mode graphique. La présente invention vise à éliminer tous ces inconvénients, son but étant de réaliser une sorte d'écran informatique virtuel, destiné aux non-voyants, s'appuyant sur les sens du toucher et de l'ouïe, le dispositif proposé procurant la notion d'espace, et permettant en particulier d'associer une information à une position spatiale, de manière à rendre l'informatique plus accessible et plus intuitive pour cette catégorie d'utilisateurs, en s'appuyant sur la compensation sensorielle naturelle des non-voyants. A cet effet, l'invention a essentiellement pour objet un périphérique informatique pour handicapés visuels, qui comprend un support sensiblement plan dont la partie utile est aux proportions d'un écran vidéo, et sur lequel est montée mobile, suivant deux premiers degrés de liberté correspondant aux deux dimensions (x,y) du plan du support, une tête de lecture qui porte au moins une cellule Braille, montée mobile suivant une direction (z) perpendiculaire au plan du support, des moyens motorisés étant prévus pour déplacer et positionner la tête de lecture dans le plan du support suivant les deux premiers degrés de liberté (x,y), tandis que d'autres moyens motorisés sont prévus pour déplacer et positionner la ou les cellules Braille suivant la direction (z), des moyens du genre interface étant encore prévus pour le raccordement du périphérique à un ordinateur apte à contrôler les déplacements et positions selon les trois degrés de liberté (x,y,z). Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, le support précité est un plateau rectangulaire, aux proportions d'un écran vidéo, pourvu de moyens fixes de guidage linéaire, en direction longitudinale ou transversale, pour d'autres moyens mobiles de guidage linéaire, en direction transversale ou longitudinale, de la tête de lecture, un premier moteur étant prévu pour le déplacement en translation desdits moyens mobiles de guidage linéaire par rapport auxdits moyens fixes de guidage linéaire, et un deuxième moteur étant prévu pour le déplacement en translation de la tête de lecture le long desdits moyens mobiles de guidage. Ainsi, une tête de lecture à deux degrés de mouvement principaux, soit "droite-gauche" et "avantarrière", permet de parcourir sur toute sa surface l'écran virtuel, matérialisé par le plateau. Les mouvements de la tête de lecture en (x,y) sont commandés par des moteurs électriques contrôlés par logiciel depuis l'ordinateur, le système étant notamment capable de positionner automatiquement la tête de lecture à une position donnée, à l'intérieur de la surface utile du support. Etant équipée d'au moins une cellule Braille, la tête de lecture permet la restitution d'un texte en Braille "éphémère" et, plus particulièrement, d'une information associée à la position instantanée de la tête de lecture. Avantageusement, la tête de lecture porte deux cellules Braille, plus particulièrement des cellules Braille de type piézo-électrique, déplaçables simultanément suivant la direction (z) sous l'action d'un troisième moteur, placé dans la tête de lecture. La présence d'une paire de cellules Braille est préférable à une cellule unique, car elle permet la lecture avec l'index, alors que le majeur effectue une pré-lecture. L'une des deux cellules peut aussi servir d'indicateur d'orientation, pour indiquer à l'utilisateur dans quelle direction il doit déplacer la tête de lecture afin de retrouver le curseur (habituellement situé en un point de l'écran). On peut également envisager qu'une cellule Braille donne le numéro de colonne, ou bien le numéro de ligne, par exemple pour réaliser un tableau. De plus, les deux cellules Braille sont montées sur un dispositif motorisé contrôlé électroniquement, permettant la montée et la descente des deux cellules, ce qui donne au système une troisième dimension, procurant notamment une information ou un effet de relief. Avantageusement, la tête de lecture porte, associée à la ou aux cellules Braille ainsi déplaçables, une graduation matérielle permettant une appréciation tactile de la position de la ou des cellules Braille suivant la direction (z). Outre la traduction directe de la notion de relief, par exemple en cartographie, le déplacement et le positionnement des cellules Braille de la tête de lecture suivant les directions (x,y,z) et notamment la direction (z), contrôlé par un logiciel, peut revêtir des significations diverses, selon les applications (voir les exemples pratiques donnés plus loin). Selon une caractéristique complémentaire, la tête de lecture mobile porte encore des touches ou boutons, lui permettant de réaliser les fonctions d'une "souris" informatique, faisant donc de cette tête de lecture un organe de pointage (et de déclenchement de commandes) qui renvoie ses coordonnées à l'ordinateur. Cet aspect de l'invention est particulièrement important, car une "souris" classique est inutilisable pour un non-voyant. De préférence, le périphérique informatique objet de l'invention comprend encore des moyens pour s'opposer a une force exercée par l'utilisateur sur la tête de lecture mobile, en agissant sur les moyens motorisés de déplacement et de positionnement de la tête de lecture. Le système exerce ainsi une contre-réaction qui, s'opposant à la force exercée manuellement par l'utilisateur, réalise un guidage physique de la tête de lecture, donc de la main de l'utilisateur. La tête de lecture peut, de cette manière, s'opposer plus ou moins fortement au déplacement voulu par l'utilisateur, et guider la main de l'utilisateur de façon plus ou moins contraignante, selon les applications.Si la tête de lecture s'écarte de la position ou trajectoire ainsi imposée, la contrainte de rappel vers cette position ou trajectoire peut s'accompagner d'un effet sonore, d'intensité proportionnelle à cette contrainte. Si la tête de lecture est déplaçable librement à l'intérieur d'une certaine zone délimitée, il peut aussi être envisagé que le franchissement vers l'extérieur de la limite de cette zone s'accompagne d'une opposition de force s'exerçant sur la tête de lecture et/ou d'un effet sonore caractéristique et/ou d'une montée des cellules Braille de la tête de lecture. L'invention combine ainsi judicieusement la lecture Braille avec les capacités proprioceptives (mémoire du mouvement par rapport au corps) et les facultés auditives, particulièrement développées chez les non-voyants. De toute façon, l'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui suit, en référence au dessin schématique annexé représentant, à titre d'exemple, une forme d'exécution de ce périphérique informatique pour handicapés visuels Figure 1 est un schéma général, illustrant l'association d'un périphérique informatique selon l'invention avec un ordinateur Figure 2 est une vue en plan par dessus, très schématique, du périphérique informatique objet de l'invention Figure 3 est une vue de côté partielle de ce périphérique informatique Figure 4 est une vue de détail, en perspective, de la tête de lecture seule Figure 5 est un organigramme simplifié de fonctionnement dudit périphérique, en combinaison avec l'ordinateur associé. La figure 1 montre un ordinateur 1, plus particulièrement un micro-ordinateur, qui d'une part est relié à un clavier informatique 2 classique, et qui d'autre part est raccordé, par un port de communication série ou parallèle 3, à un périphérique informatique 4 selon la présente invention, constituant un "écran virtuel" utilisable par un non-voyant. Le périphérique informatique 4, plus particulièrement représenté aux figures 2 et 3, comporte un plateau rectangulaire 5 aux proportions d'un écran vidéo à savoir 4/3, le plateau 5 ayant par exemple une longueur de 40 cm et une largeur de 30 cm. Sur au moins un côté longitudinal du plateau 5 est monté un profilé longitudinal fixe 6, servant de guide pour un profilé transversal 7. Un premier moteur 8, fixé sur le plateau 5, permet le déplacement en translation du profilé transversal 7 le long du profilé longitudinal 6, par exemple par l'intermédiaire d'une courroie, ce qui correspond à un déplacement selon le premier axe de coordonnées "x". Le profilé transversal 7 sert lui-même de guide pour une tête de lecture mobile 9. Un deuxième moteur 10, placé à une extrémité de ce profilé transversal 7, permet le déplacement en translation de la tête de lecture 9 le long dudit profilé transversal 7, par exemple par l'intermédiaire d'une courroie, ce qui correspond à un déplacement selon le deuxième axe de coordonnées "y". Comme le montrent plus particulièrement les figures 3 et 4, la tête de lecture 9 porte deux cellules Braille 11, de type piézo-électrique, qui sont montées mobiles selon une direction perpendiculaire au plan du plateau 5, donc selon le troisième axe de coordonnées "z". Un troisième moteur 12, placé dans la tête de lecture 9, assure le mouvement vertical des deux cellules Braille 11, dans le sens de la montée ou de la descente. La tête de lecture 9 porte encore des boutons poussoirs, notamment trois boutons-poussoirs 13 (voir figure 4), lui permettant de réaliser les fonctions d'une "souris" informatique. Pour permettre le fonctionnement de l'ensemble, le périphérique 4 possède encore un boîtier de raccordement contenant l'alimentation électrique et l'interface de communication, tandis que l'ordinateur 1 doit comporter, outre un carte vocale (carte de gestion du son avec logiciel de synthèse vocale et de reconnaissance vocale) qui équipe déjà une majorité d'ordinateurs, une carte électronique spécifique de commande et contrôle des positions en x,y et z et des caractères Braille, avec logiciels correspondants. Enfin, dans le périphérique 4, des moyens sont prévus pour capter la force exercée par la main de l'utilisateur sur la tête de lecture 9. Les principes de fonctionnement de ce périphérique 4 sont les suivants Grâce à ses deux principaux degrés de liberté, respectivement selon les coordonnées "x" et "y", la tête de lecture 9 permet de parcourir l'étendue du plateau 5, représentant l'écran, sur toute sa surface. La tête de lecture 9 est ainsi déplaçable en "x" et "y" soit de façon imposée, sous l'action des moteurs 8 et 10, à des fins de guidage et de positionnement, soit librement par l'utilisateur. Le déplacement en "z" d'une partie mobile de la tête de lecture, en l'occurrence les deux cellules Braille 11, permet le déplacement et le positionnement du doigt de l'utilisateur en hauteur, sur une faible course, par exemple de l'ordre de 2 à 3 cm. Une graduation réalisée par une série de marches 14 (voir figure 4) de quelques millimètres de hauteur et de largeur, disposées le long des cellules Braille 11, permet à l'utilisateur de situer verticalement, de façon tactile, la position de ces cellules Braille, par exemple sur six niveaux ou plus. La tête de lecture 9, munie des cellules Braille 11, permet la lecture du Braille "éphémère". Enfin, par ses trois boutons-poussoirs 13, cette tête de lecture 9 permet les fonctions de pointage et de déclenchement de commandes d'une "souris" informatique. A partir de ces fonctions élémentaires, les utilisations pratiques du périphérique 4 en combinaison avec l'ordinateur 1 et avec le clavier 2, peuvent notamment être les suivantes L'utilisateur peut parcourir librement une fenêtre d'édition, avec la tête de lecture 9 qui affiche alors, sur ses cellules Braille 11, le texte rencontré dans la fenêtre ; la motorisation (moteurs 8 et 10) assure ici, avantageusement, un guidage de la tête de lecture 9 par rapport aux lignes du texte à lire. Si, au cours de la lecture, un mot ou une zone est de couleur différente, ou se trouve inscrit en caractères gras ou marqué d'une autre manière, les cellules Braille 11 s'élèvent ou s'abaissent d'une hauteur donnée, indiquant le changement de couleur ou autre. Le franchissement du périmètre de la fenêtre est signalé par un effet sonore caractéristique et/ou par une force s'exerçant sur la tête de lecture 9 et s'opposant à son déplacement, interdisant ainsi le franchissement du cadre de ladite fenêtre. L'utilisateur peut demander, par commande vocale ou à l'aide du clavier 2, des informations concernant la fenêtre, telles que son nom et son état (active/inactive). Les informations demandées sont restituées par la synthèse vocale et/ou par les cellules Braille 11. En variante, ces informations peuvent être automatiquement émises. L'utilisateur peut aussi demander, par commande vocale ou à l'aide du clavier 2, que le système positionne la tête de lecture 9 sur le "curseur" à l'intérieur de la fenêtre. Si la fenêtre possède un ou plusieurs curseurs logiciels (translateurs), l'utilisateur peut demander le placement de la tête de lecture 9 sur un tel curseur, et un guidage par contrainte de la tête de lecture 9 le long du chemin de translation de ce curseur se met automatiquement en place. La contrainte est telle qu'un effort manuel léger permet de quitter le chemin de translation. Le système peut aussi placer automatiquement la tête de lecture 9 sur l'élément actif d'une liste. Au-delà des précédentes applications, qui mettent en oeuvre essentiellement les déplacements et positionnements de la tête de lecture 9 en "x" et "y" pour simuler un déplacement sur la surface d'un écran vidéo, le système selon l'invention possède des utilisations en mode graphique, mettant à profit le déplacement selon la troisième direction "z" d'une partie de cette tête de lecture. En particulier, la partie mobile (cellules Braille 11) de la tête de lecture 9 peut monter ou descendre, en fonction de la couleur d'un pixel. Un guidage de la tête de lecture 9, par rapport à une couleur donnée, permet le suivi d'un graphe. Le positionnement de la partie mobile de la tête de lecture 9 selon la coordonnée "z" permet aussi l'accès à des applications de géométrie dans l'espace et de géographie et cartographie, notamment pour l'élaboration et la consultation de documents tels que cartes et plans, la position en hauteur de la partie mobile de la tête de lecture pouvant avoir une signification de relief, ou de caractérisation du contour d'une région, tandis que le texte ou autres informations associées à cette région sont fournies par les cellules Braille 11. L'information tridimensionnelle ainsi fournie peut aussi faciliter la lecture de tableaux et la représentation de statistiques, ainsi que la connaissance d'oeuvres artistiques, pour les non-voyants. En ajoutant à ceci la fonction "souris" de la tête de lecture 9, le système permet le tracé de dessins, éventuellement avec assistance par contrainte s'exerçant sur cette tête de lecture 9. Les principales fonctions du périphérique 4, ainsi que ses interactions avec l'ordinateur 1 et les fonctions essentielles assurées par les logiciels, sont illustrées par l'organigramme simplifié de fonctionnement de la figure 5. La principale application industrielle du périphérique informatique 4, précédemment décrit, est la réalisation de postes de travail informatiques pour nonvoyants, à usage professionnel, éducatif, ludique ou culturel, des utilisations pratiques plus particulièrement intéressantes mais non exclusives pouvant être trouvées dans le domaine de la cartographie. Comme il va de soi, l'invention ne se limite pas a la seule forme d'exécution de ce périphérique informatique pour handicapés visuels qui a été décrite ci-dessus, a titre d'exemple ; elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes de réalisation et d'application respectant le même principe. C'est ainsi, notamment, que l'on ne s'éloignerait pas du cadre de l'invention en ayant recours à tous équivalents, notamment en ce qui concerne les moyens de déplacement et de positionnement de la tête de lecture, qui pourraient comprendre aussi un dispositif à bras articulé en deux parties, avec motorisation appropriée. Dans le même ordre d'idées, le nombre des cellules Braille portées par la tête de lecture peut être différent de deux, une seule cellule pouvant être suffisante bien que l'association de deux cellules soit une solution avantageuse. REVENDICATIONS 1. Périphérique informatique pour handicapés visuels, réalisant un écran informatique virtuel, caractérisé en ce qu'il comprend un support sensiblement plan (5) dont la partie utile est aux proportions d'un écran vidéo, et sur lequel est montée mobile, suivant deux premiers degrés de liberté correspondant aux deux dimensions (x,y) du plan du support (5), une tête de lecture (9) qui porte au moins une cellule Braille (11), montée mobile suivant une direction (z) perpendiculaire au plan du support (5), des moyens motorisés (8,10) étant prévus pour déplacer et positionner la tête de lecture (9) dans le plan du support (5) suivant les deux premiers degrés de liberté (x,y), tandis que d'autres moyens motorisés (12) sont prévus pour déplacer et positionner la ou les cellules Braille (11) suivant la direction (z), des moyens du genre interface étant encore prévus pour le rccordement du périphérique (4) à un ordinateur (1) apte à contrôler les déplacements et dispositions selon les trois degrés de liberté (x,y,z). 2. Périphérique informatique pour handicapés visuels selon la revendication 1, caractérisé en ce que le support précité est un plateau rectangulaire (5), aux proportions d'un écran vidéo, pourvu de moyens fixes de guidage linéaire (6), en direction longitudinale ou transversale, pour d'autres moyens mobiles de guidage linéaire (7), en direction transversale ou longitudinale, de la tête de lecture (9), un premier moteur (8) étant prévu pour le déplacement en translation desdits moyens mobiles de guidage linéaire (7) par rapport auxdits moyens fixes de guidage linéaire (6), et un deuxième moteur (10) étant prévu pour le déplacement en translation de la tête de lecture (9) le long desdits moyens mobiles de guidage linéaire (7). 3. Périphérique informatique pour handicapés visuels selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la tête de lecture (9) porte deux cellules Braille (11), plus particulièrement des cellules Braille de type piézo-électrique, déplaçables simultanément suivant la direction (z) sous l'action d'un troisième moteur (12), placé dans la tête de lecture (9). 4. Périphérique informatique pour handicapés visuels selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la tête de lecture (9) porte, associée à la ou aux cellules Braille (11), une graduation matérielle (14) permettant une appréciation tactile de la position de la ou des cellules Braille (11) suivant la direction (z). 5. Périphérique informatique pour handicapés visuels selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tête de lecture mobile (9) porte encore des touches ou boutons (13), lui permettant de réaliser les fonctions d'une "souris" informatique. 6. Périphérique informatique pour handicapés visuels selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour s'opposer à une force exercée par l'utilisateur sur la tête de lecture mobile (9), en agissant sur les moyens motorisés (8,10,12) de déplacement et positionnement de cette tête de lecture (9). 7. Périphérique informatique pour handicapés visuels selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le déplacement et le positionnement des cellules Braille (11) de la tête de lecture (9), suivant les directions (x,y,z), est contrôlé par un logiciel de manière à donner une information ou un effet de relief.