FTIR VF

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le FTIR

Description du phénomène physique

Frustration de la Réflection Totale Interne (Frustrated Total Internal Reflection)

  • Ce nom décrit la méthode développée par Jeff Han [1] en 2005 pour la fabrication économique d'écran multitouch.
  • Cette méthode repose sur un phénomène physique "la réflection totale interne ".
  • La réflexion totale interne (RTI)[2] est un phénomène qui survient lorsqu'un rayon lumineux passe d'un milieu transparent à un autre et où l'indice de réfraction du premier milieu est plus élevé que celui du second. De plus, pour que ce phénomène ait lieu, il faut que l'angle d'incidence soit supérieur à l'angle d'incidence critique de la substance. Ce que l'on nomme angle d'incidence critique représente l'angle d'incidence qui génère un angle de réfraction de 90 degrés. Cet angle situe la limite entre la réfraction et la réflexion totale interne. Si les deux conditions sont respectées, le rayon lumineux, destiné à passer d'une substance transparente à une autre, sera plutôt réflété sur l'interface des deux substances et restera prisonnier du premier milieu. Cet angle d'incidence critique dépend de l'indice de refraction de chacun des deux milieux. Si l'on en connait les indices de réfraction, il est possible de calculer l'angle d'incidence critique entre deux substances, à l'aide de la loi de Snell-Descartes.
  • Lorsque que ce phénomène (RTI) apparait, il n'y a pas de réfraction, la lumière est totalement réflechit. La méthode de Jeff Han utilise habilement ce principe. En alimentant en lumière infrarouge une plaque d'acrylique (plexiglass), la lumière y reste prisonnière. Quand un utilisateur touche la surface, la lumière est "frustrée" puisqu'elle peut maintenant s'échapper de la plaque. Ce point de contact engendre une rupture de la réflection totale. La lumière "frustrée" par le toucher s'échappe du plexi à l'endroit précis du point de contact. Elle est alors visible par une caméra infrarouge positionné sous l'écran en plexiglass.

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Fabrication d'un écran multitouch en FTIR

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  • Pour reproduire le FTIR, il nous suffit d'installer au contact tout autour de la plaque des diodes émettrices (LEDS) infrarouges. Pour obtenir de meilleurs résultats, vous pouvez essayer de modifier légèrement l'inclinaison des leds sur les bords de la plaque.
  • La surface de couplage est une fine couche de silicone qui est déposée entre la plaque d'acrylique et l'écran de projection. Cette couche permet d'améliorer la réfraction de la lumière lorsque l'on glisse les doigts sur la plaque et apporte une meilleure efficacité au FTIR. Cela permet une excellente réponse du dispositif, la pression nécessaire pour faire apparaitre les blobs devient très faible. (zero pressure). Sans ce film de silicone, il faut appuyer fort sur la plaque pour voir apparaitre les blobs ou utiliser un fine couche de vaseline, de graisse ou d'eau.(Ce qui permet d'expulser lors du toucher l'air entre le doigt et la plaque).

FTIR Matériel nécéssaire :

  • Caméra infrarouge
  • Filtre Bande Passante (selon la longueur d'ondes des leds en nm)
  • Plaque de Plexiglass / Acrylic / Polycarbonate/ entre 8mm et 15mm d'épaisseur.
  • Leds infrarouge ( +/- 1 tous les 2.5cm )
  • Résistances [3],[4]
  • Profilés aluminium
  • Silicone pour la surface de couplage
  • Surface de projection (Rosco Grey, Calque, Velin, Mylar, etc.)

Le cadre

Profilé Aluminium

Image:LedframeGravano1.jpg


On insère généralement les leds dans un cadre en alu. Ces deux photos montrent qu'il est important de choisir un matériel très réfléchissant pour le cadre . Il est préférable d'utiliser un cadre en aluminium (ou un autre métal réfléchissant) pour insérer vos leds. Le plastique (par ex.) réfléchit peu la lumière.

Image:Frame_laser_test.jpg

Liens:

Wikipedia entry on Total Internal Reflection.

References:

  • Descriptif par Jeff Hann [9]
  • Han, Jefferson Y. “Low Cost Multi-Touch Sensing through Frustrated Total Internal Reflection.” Symposium on User Interface Software and Technology: Proceedings of the 18th annual ACM symposium on User interface software and technology. Seattle,WA, USA, 2005. 115-118.
  • Gettys, Edward W, Frederick J Keller, and Malcolm J Skove. Classical and Modern Physics. New York: McGraw-Hill, 1989.



Contribution : Cerupcat, Nade, JimiHertz