Brevet FR3125144A1 — publié le 20230113

La présente invention concerne une interface de stimulation tactile (10), comprenant une face tactile et une deuxième face (8) munie d’au moins un actionneur (1a, 1b, 1c, 1d), l’interface (10) étant caractérisée en ce que la deuxième face (8) comprend au moins une zone de confinement des ondes acoustiques (11), la zone de confinement (11) étant délimitée par au moins un miroir acoustique (9) réalisé par un métamatériau acoustique configuré pour réfléchir les ondes acoustiques de fréquences comprises dans un intervalle prédéterminé, appelé bande interdite, l’interface (10) étant en outre caractérisée en ce que chaque miroir acoustique (9) et chaque actionneur (1a, 1b, 1c, 1d) comprennent un système configuré pour générer et transmettre des ondes acoustiques à la face tactile (7) et pour empêcher la propagation d’ondes acoustiques de fréquences comprises dans la bande interdite. Figure pour l’abrégé : Fig. 3 INTERFACE DE STIMULATION TACTILE A ACTIONNEURS RESONANTS La présente invention a pour objet une interface de stimulation tactile. L'invention permet en particulier de localiser spatialement des stimuli tactiles. Une interface de stimulation tactile est destinée à restituer une information tactile, telle qu’une texture, un relief, une rugosité variable dans le temps et/ou l’espace, une illusion d’appuyer sur un matériau souple, de presser une touche. L'exploration tactile des surfaces est omniprésente dans les interactions quotidiennes avec les nouvelles technologies du numérique et de l’informatique, qu'il s'agisse de glisser le doigt sur un smartphone ou d'interagir avec un pavé tactile. Cependant, les dispositifs existants manquent souvent d'un retour haptique convaincant. La plupart de ces dispositifs haptiques stimulent le sens du toucher par le biais de vibrations. Le problème est qu’il est très difficile d’empêcher ces vibrations de se propager dans l’intégralité du dispositif et par conséquent de rendre une information tactile « floue » à l’utilisateur. Pour créer des retours haptiques à haute-fidélité, notamment sur les zones corporelles dotées d’une grande acuité (la main par exemple), il est alors nécessaire de pouvoir localiser les stimuli tactiles. Il s’agit d’un objectif majeur de la recherche haptique. Des solutions existent pour la localisation de signaux haptiques, mais elles présentent de nombreux inconvénients. Par exemple, certaines dépendent grandement de la forme des actionneurs et des conditions aux limites de fixation du dispositif. D’autres sont basées sur une approche logicielle, comme par exemple le retournement temporel et le filtre inverse. Ceci nécessite une importante puissance de calcul, incompatible avec les contraintes d’asservissement en temps réel des systèmes haptiques. On pourrait envisager d’utiliser des métamatériaux acoustiques issus d’une distribution périodique de résonateur locaux qui se comportent tels des miroirs acoustiques, ces derniers étant agencés spatialement pour créer des guides d’ondes. Cette solution a toutefois pour inconvénient la présence de zones mortes entre les guides d’ondes. Il s’ensuit une réduction de la densité des signaux acoustiques pouvant être contrôlés. Ces structures passives sont de surcroît obtenues par des discontinuités de la matière ou de la géométrie. Il est donc impossible de les reconfigurer spatialement une fois qu’elles sont fabriquées. Les guides d’ondes sont ainsi immuables, ce qui limite grandement leur usage. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients. L’invention a pour objet une interface de stimulation tactile, comprenant une première face, destinée à être explorée tactilement, et appelée face tactile, et une deuxième face munie d’au moins un actionneur, ledit au moins un actionneur étant configuré pour être excité de manière générer et à transmettre des ondes acoustiques à la face tactile. Dans l’interface selon l’invention, la deuxième face comprend au moins une zone de confinement des ondes acoustiques générées par ledit au moins un actionneur, ladite au moins une zone de confinement étant délimitée au moins en partie par au moins un miroir acoustique réalisé par un métamatériau acoustique configuré pour réfléchir les ondes acoustiques de fréquences comprises dans un intervalle prédéterminé, appelé bande interdite, ladite bande interdite incluant la fréquence porteuse des ondes acoustiques générées par ledit au moins un actionneur. La fréquence porteuse est la fréquence d’une onde sinusoïdale qui est ensuite modulée par un signal qui contient l’information haptique. L’interface est en outre caractérisée en ce que ledit au moins un miroir acoustique et ledit au moins un actionneur comprennent chacun un système configuré pour, dans une première configuration, générer et transmettre des ondes acoustiques à la face tactile et pour, dans une deuxième configuration, empêcher la propagation d’ondes acoustiques de fréquences comprises dans la bande interdite. Ledit au moins un actionneur et ledit au moins un miroir acoustique peuvent comprendre un actionneur résonant. La résonance de l’actionneur résonant peut s’effectuer dans un mouvement de translation ou de rotation. En particulier, l’actionneur résonant peut osciller dans un mouvement de translation ou de rotation. Chaque actionneur résonant peut comprendre une masse, un ressort, un aimant et une bobine. L’actionneur résonant peut être configuré pour générer et transmettre des ondes acoustiques à la face tactile lorsqu’un courant traverse la bobine et l’actionneur résonant peut être configuré pour empêcher la propagation d’ondes acoustiques de fréquences comprises dans une bande interdite lorsqu’aucun courant ne traverse la bobine. La bande interdite du métamatériau acoustique peut être comprise dans un intervalle de fréquences inférieures à 500 Hz. La première face et la deuxième face peuvent appartenir à un support, tel qu’une plaque. Le support peut être réalisé dans n’importe quel matériau rigide (métal, verre, plastique, composites). Il peut également être réalisé en une plaque fonctionnelle tel qu’un écran capacitif qui pourra avantageusement mesurer la position spatiale d’un ou de plusieurs doigts en contact. Ladite au moins une zone de confinement des ondes acoustiques peut être une surface aux bords orthogonaux ou une surface circulaire. D’autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées : est une vue en coupe d’un actionneur linéaire résonant utilisé dans une interface de stimulation tactile selon l’invention, est une vue en perspective d’une interface de stimulation tactile selon l’invention, et est une vue en perspective de l’interface de stimulation tactile de la lorsqu’elle est mise en œuvre par un utilisateur. Interface de stimulation tactile (10), comprenant une première face (7), destinée à être explorée tactilement, et appelée face tactile, et une deuxième face (8) munie d’au moins un actionneur (1a, 1b, 1c, 1d), ledit au moins un actionneur (1a, 1b, 1c, 1d) étant configuré pour être excité de manière à générer et à transmettre des ondes acoustiques à la face tactile (7), l’interface (10) étant caractérisée en ce que la deuxième face (8) comprend au moins une zone de confinement des ondes acoustiques (11) générées par ledit au moins un actionneur (1a, 1b, 1c, 1d), ladite au moins une zone de confinement (11) étant délimitée au moins en partie par au moins un miroir acoustique (9) réalisé par un métamatériau acoustique configuré pour réfléchir les ondes acoustiques de fréquences comprises dans un intervalle prédéterminé, appelé bande interdite, ladite bande interdite incluant la fréquence porteuse des ondes acoustiques générées par ledit au moins un actionneur (1a, 1b, 1c, 1d), l’interface (10) étant en outre caractérisée en ce que ledit au moins un miroir acoustique (9) et ledit au moins un actionneur (1a, 1b, 1c, 1d) comprennent chacun un système configuré pour, dans une première configuration, générer et transmettre des ondes acoustiques à la face tactile (7) et pour, dans une deuxième configuration, empêcher la propagation d’ondes acoustiques de fréquences comprises dans la bande interdite. Interface (10) selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit au moins un actionneur (1a, 1b, 1c, 1d) et ledit au moins un miroir acoustique (9) comprennent un actionneur résonant. Interface (10) selon la revendication 2, caractérisé en ce que l’actionneur résonant oscille dans un mouvement de translation ou de rotation. Interface (10) selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce que chaque actionneur résonant comprend une masse (2), un ressort (3), un aimant (4) et une bobine (5). Interface (10) selon la revendication 4, caractérisée en ce que l’actionneur résonant est configuré pour générer et transmettre des ondes acoustiques à la face tactile lorsqu’un courant traverse la bobine et en ce que l’actionneur résonant est configuré pour empêcher la propagation d’ondes acoustiques de fréquences comprises dans une bande interdite lorsqu’aucun courant ne traverse la bobine. . Interface (10) selon l’une des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la bande interdite du métamatériau acoustique est comprise dans un intervalle de fréquences inférieures à 500 Hz. Interface (10) selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que ladite au moins une zone de confinement des ondes acoustiques (11) est une surface rectangulaire aux bords orthogonaux ou une surface circulaire.