Brevet FR3019664A1 — publié le 20151009

Dispositif tactile comportant un filtrage adaptatif anti-fluctuations de la position Le domaine de l'invention est celui des écrans tactiles capacitifs projeté dit « multitouches » à usage embarqué et fonctionnant en environnement perturbé. Les perturbations peuvent être d'origine mécanique, liées à des vibrations ou à des turbulences ou d'origine électromagnétique. Le domaine privilégié de l'invention est l'avionique. Un écran tactile capacitif assure la détection de ou des appuis d'un utilisateur à l'aide d'un réseau de lignes et de colonnes conductrices et transparentes intégrées dans un substrat de verre. Naturellement, ce 10 dispositif est sensible au bruit environnant ou à celui généré par les dispositifs électroniques voisins de l'écran tactile tels que des écrans de visualisation ou des systèmes d'alimentation électrique des sources d'éclairage des boîtes à lumière. Ces perturbations entraînent une instabilité de position du ou des 15 curseurs tactiles. Les dispositifs tactiles existant filtrent ces fluctuations aléatoires de la position du curseur par un dispositif communément appelé filtre « anti-jitter ». Deux stratégies existent. La première consiste à figer le curseur tant qu'il reste localisé dans une zone déterminée, mais cela crée un phénomène d'hystérésis lors 20 de déplacements volontaires. La demande de brevet US2011/0074694 intitulée « Device and method for jitter reduction on touch sensitive surfaces and displays » décrit une réalisation de ce type. La demande de brevet US2011/0171998 intitulée « Techniques for reducing jitter for taps» décrit une réalisation voisine, distinguant toutefois les micro-fluctuations aléatoires 25 des mouvements rapides représentatifs d'un vrai déplacement. La seconde stratégie consiste à filtrer fortement la position du curseur autour d'une position moyenne. Cette technique a pour inconvénient principal d'ajouter un trainage lors des déplacements du curseur. Un autre problème existe lié à la topologie de la dalle tactile. En 30 effet, celle-ci est constituée d'une mosaïque de motifs en diamant qui provoque un phénomène de marches d'escalier lors du déplacement du doigt de l'utilisateur sur celle-ci. Là encore, il est possible de filtrer les déplacements pour atténuer ce phénomène. Le dispositif selon l'invention ne présente pas ces inconvénients. Il 5 utilise également un filtrage temporel de la position du curseur mais ce filtrage est adapté. Il dépend de la vitesse instantanée du curseur. Plus la vitesse est élevée, plus la puissance du filtrage appliqué est faible. Plus précisément, l'invention a pour objet un dispositif tactile comprenant au moins : 10 - une surface tactile, - des moyens d'acquisition de localisations instantanées d'une zone de contact avec ladite surface tactile à une première pluralité d'instants déterminés précédent l'instant présent, lesdits instants se succédant dans le temps, 15 - des moyens de mémorisation desdites localisations instantanées auxdits instants déterminés et, - des moyens de filtrage de la position de ladite zone de contact agencés de façon que la localisation de ladite zone de contact audit instant présent soit la moyenne des 20 localisations instantanées auxdits instants déterminés, ladite moyenne effectuée sur ladite première pluralité, caractérisé en ce que les moyens de filtrage calculent une vitesse moyenne de déplacement de ladite zone de contact à partir de la moyenne des vitesses de déplacement instantanées entre deux instants successifs, 25 ladite moyenne effectuée sur une seconde pluralité d'instants, ladite première pluralité d'instants étant une fonction décroissante de ladite vitesse moyenne de déplacement. Avantageusement, la fonction décroissante est une fonction par paliers, la première pluralité d'instants ayant au moins une première valeur 30 constante tant que la vitesse moyenne est comprise entre une première valeur et une seconde valeur et la première pluralité d'instants ayant au moins une seconde valeur constante tant que la vitesse moyenne est comprise entre la seconde valeur et une troisième valeur. Avantageusement, la fonction décroissante est une fonction inversement proportionnelle au logarithme du produit de la vitesse moyenne par une constante. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre donnée à titre non limitatif et grâce aux figures annexées parmi lesquelles : Les figures 1 et 2 représentent les variations du nombre d'acquisitions de localisations instantanées nécessaires à la détermination 10 de la localisation d'une zone de contact en fonction de la vitesse moyenne de déplacement de ladite zone de contact ; Les figures 3 et 4 représentent l'incertitude de mesure sur la localisation de la zone de contact en fonction de la vitesse moyenne de déplacement de ladite zone de contact ; 15 Les figures 5 et 6 représentent la variation de la position d'une zone de contact sur une dalle tactile à motif diamant en fonction du nombre d'acquisitions de localisations instantanées nécessaire à la détermination de ladite position. 20 Le dispositif tactile selon l'invention peut mettre en oeuvre tous types de surfaces tactiles. Dans la grande majorité des applications, les dalles tactiles sont transparentes et sont appliquées sur un dispositif de visualisation. Elles permettent alors la désignation, la sélection, la commande ou la modification de symboles graphiques affichés. 25 Dans un certain nombre d'applications comme les applications aéronautiques embarquées, l'environnement peut être turbulent. La désignation d'un objet graphique en environnement turbulent conduit à une imprécision du geste de désignation qui oscille dans les deux directions autour de la position souhaitée, l'amplitude et la fréquence de ces oscillations 30 étant imprévisibles et incontrôlées. A cette imprécision de mesure, il faut ajouter le bruit de lecture des circuits électroniques. Aussi, la position calculée est instable et incertaine. La vitesse de déplacement moyenne autour du point visé par l'utilisateur est nulle, mais la vitesse instantanée est instable en direction et en valeur. Le principe du filtre anti-jitter selon l'invention consiste à appliquer un filtrage temporel sur les coordonnées instantanées calculées d'une zone de contact, en tenant compte de l'historique du mouvement. Plus précisément, on note X1 la position instantanée à un instant t1 5 de la zone de contact de l'utilisateur avec la dalle tactile. Le dispositif tactile comporte des moyens de mémorisation des différentes positions instantanées X1 à différents instants tl. Généralement, ces différents instants sont séparés d'une même durée temporelle. On note n le nombre d'acquisitions. Classiquement, la position moyenne du contact XFILTRE à 10 l'instant t pendant ces n acquisitions vaut : XF'TRE (t) -1-± n La valeur de n correspond à la puissance du filtre dit à moyenne glissante. Une valeur importante de n va minimiser l'amplitude du jitter. Cependant, si le doigt se déplace, ce type de filtre introduit un retard de la 15 position calculée par rapport à la position réelle et ce retard est plus particulièrement important pour des valeurs de filtrage élevées, pourtant nécessaires en cas de fortes turbulences. Pour pallier cet inconvénient, la puissance du filtre selon l'invention est variable et dépend de la vitesse de déplacement de la zone de 20 contact. Plus précisément, la vitesse moyenne Nihilo), est calculée sur un historique de m acquisitions. On a : 1 (X'i - X, ) V moy = t dt X1,1 et X1 étant les positions instantanées de la zone de contact à deux 25 instants successifs séparés d'une durée dt. Généralement, les fréquences d'acquisitions sont de l'ordre de 100 Hz. La durée dt vaut donc environ 10 millisecondes. Le nombre d'acquisitions n est alors une fonction f décroissante de cette vitesse moyenne VMOY. Cette fonction f est dite fonction adaptative 30 du filtre. On note : n= f(Vmoy) La fonction f peut prendre différentes formes. Un premier mode de réalisation consiste à définir une fonction f par intervalles de vitesses. Le nombre d'acquisitions est constant pour un intervalle de vitesses donné. La figure 1 illustre cette fonction dans le cas de trois paliers. Tant que la vitesse moyenne est inférieure à VI, n est égal à n1. Lorsque la vitesse moyenne est comprise entre V1 et V2, n est égal à n2 qui est inférieur à n1. Lorsque la vitesse moyenne est supérieure à V2, n est égal à n3 qui est inférieur à n2. La valeur n1 permet de bien filtrer les mouvements intempestifs autour d'une position quasi-stationnaire. La valeur n2 lisse les gestes lents ou les dessins. La valeur n3 limite le trainage sur les gestes rapides à vitesse plus élevée. On peut, bien entendu, choisir un plus grand nombre de paliers. Un second mode de réalisation consiste à faire décroitre le nombre d'acquisitions de façon continue. A titre d'exemple, le nombre n peut être une fonction inversement proportionnelle au logarithme du produit de la vitesse moyenne VMOY par une constante b. a n= log(b.V moy) a est une constante. Les constantes a et b permettent d'optimiser le traînage et le lissage de la trajectoire de la zone de contact. Les figures 3 et 4 représentent l'incertitude de mesure sur la localisation de la zone de contact sur une dalle tactile en fonction de la vitesse moyenne de déplacement de ladite zone de contact. La dalle tactile DT est représentée par un pavage carré sur ces figures et les suivantes. La zone de contact Z est représentée par un cercle noir, la vitesse VMOY par une flèche dont la longueur est représentative de la valeur de la vitesse et l'incertitude I sur la position par un cercle en pointillés. L'incertitude I sur la position augmente lorsque la vitesse augmente, et au contraire diminue lorsque la vitesse décroît. Lorsque l'utilisateur va rapidement d'un point à un autre, ne pas connaître précisément à chaque instant la position de la zone sollicitée a une importance mineure dans la mesure où aucune commande n'est sollicitée. Par contre, le temps de latence diminue avec la vitesse, ce qui correspond à l'effet recherché. A l'inverse, lorsque la zone sollicitée se déplace peu, il est important de bien connaître sa position, le temps de latence augmente mais cela n'a que peu d'importance puisque la zone sollicitée se déplace peu ou pas. La dalle tactile DT est généralement composée de motifs M dits en 5 « diamant » comme représenté sur les figures 5 et 6. Comme on le voit sur la figure 5, cette topologie entraine des trajectoires détectées en marches d'escalier, particulièrement marquées lors des déplacements rectilignes en diagonale. En effet, les différentes positions du doigt correspondent aux centres de gravité de chacun des « diamants » parcourus. La trajectoire 10 mesurée instantanée D du doigt passe donc de centre de gravité en centre de gravité lors d'un déplacement. La trajectoire instantanée D non filtrée est représentée par une flèche noire en trait gras sur la figure 5. Le déplacement vrai Dv est représenté par une flèche blanche en pointillés sur ces figures. En utilisant le filtrage selon l'invention, la trajectoire moyenne 15 DMOY est filtrée, réduisant cet effet de marche d'escalier comme on le voit sur la figure 6 où la trajectoire DMOY est beaucoup plus rectiligne et se rapproche de la trajectoire vraie. REVENDICATIONS1. Dispositif tactile comprenant au moins : - une surface tactile (D-r), - des moyens d'acquisition de localisations instantanées d'une zone de contact avec ladite surface tactile à une première pluralité (n) d'instants déterminés précédent l'instant présent, lesdits instants se succédant dans le temps, - des moyens de mémorisation desdites localisations instantanées auxdits instants déterminés et, - des moyens de filtrage de la position de ladite zone de contact agencés de façon que la localisation de ladite zone de contact audit instant présent soit la moyenne des localisations instantanées auxdits instants déterminés, ladite moyenne effectuée sur ladite première pluralité, caractérisé en ce que les moyens de filtrage calculent une vitesse moyenne (VMOy) de déplacement de ladite zone de contact à partir de la moyenne des vitesses de déplacement instantanées entre deux instants successifs, ladite moyenne effectuée sur une seconde pluralité (m) d'instants, ladite première pluralité d'instants étant une fonction (f) décroissante de ladite vitesse moyenne de déplacement. 2. Dispositif tactile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fonction décroissante (f) est une fonction par paliers, la première pluralité d'instants ayant au moins une première valeur constante (n1) tant que la vitesse moyenne est comprise entre une première valeur (0) et une seconde valeur (V1) et la première pluralité d'instants ayant au moins une seconde valeur constante (n2) tant que la vitesse moyenne est comprise entre la seconde valeur (V1) et une troisième valeur (V2). 3. Dispositif tactile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fonction décroissante (f) est une fonction inversement proportionnelle au logarithme du produit de la vitesse moyenne par une constante.