(57)【要約】      システムが、媒体（１０２）内に連続音波を放出するための手段（３０４、３０６）、受波される連続音波に基づいて受波信号を供給するように設計された、媒体（１０２）内のその伝播の後で連続音波を受波するための手段（３０８）、および受波信号に基づいて媒体内の撹乱を検出して位置特定するための手段を備える。放出手段（３０４、３０６）は、各音波の振幅および／または位相スペクトラムが、少なくとも特定の周波数で、振幅または位相の特定の空間分布に従って媒体の中で変動する、振幅または位相を有し、連続音波の振幅または位相のこれらの空間分布が相互に異なるように設計されている。【選択図】  図３
2013544356.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒体（１０２；１８０２；１９０３；１９０２、１９０３）内の撹乱を検出してかつ位置特定するためのシステム（１００；１８００；１９００；２３００）であって：
−前記媒体（１０２；１８０２；１９０３；１９０２、１９０３）内に連続音波を放出するための手段（４２４、３０４、３０６；４２４、１８０６；１９０４）、
−受波される前記連続音波に基づいて受波信号を供給するように設計された、前記媒体（１０２；１８０２；１９０３；１９０２、１９０３）内のその伝播の後で前記連続音波を受波するための手段（１０８；１８２８；１９１６）、および
−前記受波信号に基づいて前記媒体内の前記撹乱を検出してかつ位置特定するための手段（４２４）を備え、
前記放出手段（４２４、３０４、３０６；４２４、１８０６；１９０４）が、各音波の振幅および／または位相スペクトラムが少なくとも特定の周波数で前記振幅または位相の特定の空間分布に従って前記媒体の中で変動する振幅または位相を有し、前記連続音波の前記振幅または位相のこれらの空間分布が相互に異なるように設計されていることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１に記載のシステム（１００；１８００；１９００；２３００）であって、前記放出手段（４２４、３０４；４２４、１８０６；１９０４）が：
−同心でかつ互いに異なる、それぞれ第１および第２の放射パターンを有する第１および第２の音波供給源（４０２、４０３、４０４、４０５、４０６Ａ、４０６Ｂおよび４０２、４０３、４０４、４０５、４０８Ａ、４０８Ｂ；１８１８、１８２６、１８２４および１８２０、１８２６、１８２２）を備える放出デバイス（３０４；１８０６；１９０４）、
−前記第１および第２の供給源（４０２、４０３、４０４、４０５、４０６Ａ、４０６Ｂおよび４０２、４０３、４０４、４０５、４０８Ａ、４０８Ｂ；１８１８、１８２６、１８２４および１８２０、１８２６、１８２２）の前記音波の前記振幅の相対加重を変更するための手段（４２４）であって、前記連続加重が、それぞれ前記連続空間分布に対応する手段、を備えることを特徴とするシステム。
【請求項３】
各放射パターンが、それがゼロである方向に軸（Ａ１、Ａ２）を有し、前記軸が共にゼロと異なる角度を形成する、ことを特徴とする請求項２に記載のシステム（１００；１８００；１９００；２３００）。
【請求項４】
請求項２または３に記載のシステム（１００；１８００；１９００；２３００）であって：
−各音波供給源（４０２、４０３、４０４、４０５、４０６Ａ、４０６Ｂおよび４０２、４０３、４０４、４０５、４０８Ａ、４０８Ｂ；１８１８、１８２６、１８２４および１８２０、１８２６、１８２２）が、２個の圧電変換素子を備え、
−前記放出手段（４２４、３０４；４２４、１８０６）が、それぞれ、２つの相互に反対側の電位を有する前記２個の圧電変換素子を分極化させるための手段（４２４）を備えることを特徴とするシステム。
【請求項５】
前記放出デバイス（３０４）が、前記媒体（１０２）および圧電素子（４０５）の１つ面のそれぞれの四半分を覆う４枚の電極（４０６Ａ、４０６Ｂ、４０８Ａ、４０８Ｂ）と連結される前記圧電素子（４０５）を備え、前記第１の供給源（４０２、４０３、４０４、４０５、４０６Ａ、４０６Ｂ）の前記２個の変換素子が、それぞれ、２枚の相互に反対側の電極（４０６Ａ、４０６Ｂ）を備え、および、前記第２の供給源（４０２、４０３、４０４、４０５、４０８Ａ、４０８Ｂ）の前記２個の変換素子が、それぞれ、前記２個の残りの相互に反対側の電極（４０８Ａ、４０８Ｂ）を備えることを特徴とする請求項４に記載のシステム（１００；１９００；２３００）。
【請求項６】
請求項１〜５のうちいずれかに記載のシステム（１００；１８００；２３００）であって：
−前記媒体（１０２；１８０２；１９０２）が、接触面（１０４Ａ、１０４Ｂ）を有するプレートを備え、
−前記音波が、前記プレート内に伝播される弾性音波であり、
−前記撹乱が、前記接触面上の接触であることを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１〜５のうちいずれかに記載のシステム（１９００；２３００）であって：
−前記媒体が、プレート（１９０２）の表面上に流体（１９０３）を備え、
−前記音波が、前記プレート（１９０２）の前記表面上の前記流体（１９０３）内に伝播される圧縮音波であり、
−前記撹乱が、例えば、障害物の存在によって引き起こされる、前記プレート表面上のインピーダンスの妨害の存在であることを特徴とするシステム。
【請求項８】
前記圧電素子（１９０８）が、前記圧縮音波を放出するためのスリーブ（１９１４）を備えることを特徴とする請求項５または７に記載のシステム（１９００；２３００）。
【請求項９】
媒体内の撹乱を検出してかつ位置特定するための方法であって：
−放出デバイスが前記媒体内に連続音波を放出するように、音波を放出するための前記デバイスに制御信号を供給する（１７１４）ステップ、
−前記媒体内のその伝播の後で連続音波を受波する、音波を受波するためのデバイスから受波信号を受信する（１７１６）ステップ、
−前記受波信号に基づいて前記媒体内の前記撹乱を検出してかつ位置特定する（１７１８−１７４８）ステップ、を含み：
−前記制御信号が、少なくとも特定の周波数で、振幅または位相の特定の空間分布に従って前記媒体の中で変動する、前記振幅または位相を有する各音波の振幅および／または位相スペクトラムを有し、前記連続音波の、前記振幅または位相のこれらの空間分布が、相互に異なるように設計されていることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の媒体内の撹乱を検出してかつ位置特定するための方法であって：
−前記制御信号が音波を放出するための前記デバイスから１センチメートルの空気中で、２．１０−５Ｐａの基準で、超音波の範囲内でさえ、平均曝露出力が８５ｄＢ未満に留まるように、断続的に供給され、
−前記制御信号が特定の励起周波数帯を有し、
かつ、前記受波信号に基づいて前記媒体内の前記撹乱を検出してかつ位置特定する前に、前記方法が更に：
−前記受波信号を増幅してかつアナログ−ディジタル変換器を用いてそれを変換するステップであって、前記増幅が、撹乱の不在での前記受波された信号の前記振幅が前記アナログ−ディジタル変換器の完全量子化スケールに到達するように構成されるステップ、
−前記励起周波数帯に対応する周波数帯上で、前記受波信号の帯域通過フィルタリングを実行するステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
通信ネットワークからダウンロード可能な、および／またはコンピュータ可読媒体上に保存される、および／またはプロセッサによって実行可能な、コンピュータープログラムであって、それが、前記プログラムがコンピュータ上で実行される時、請求項９または１０に記載の媒体内の撹乱を検出してかつ位置特定するための方法のステップを実行するための命令を備えることを特徴とするコンピュータープログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体内の撹乱を検出して位置特定するためのシステムならびに対応する方法およびコンピュータープログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
媒体内に連続音波を放出するための手段、受波される連続音波に基づいて受波信号を供給するように設計される媒体内のその伝播の後で連続音波を受波するための手段、および受波信号に基づいて媒体内の撹乱を検出して位置特定するための手段を備える媒体内の撹乱を検出して位置特定するための種々のシステムが、従来技術において公知である。
【０００３】
（特許文献１）が、接触によって引き起こされる撹乱が、接触領域から２台の受波変換器まで異なる走行時間変動を引き起こすように、対象物のまわりに配置される放出変換器と少なくとも２台の受波変換器との間で対象物内に伝播される弾性音波の走行時間の撹乱を用いるシステムを記述する。このシステムは、もっぱら走行時間の差異に基づき、かつ対象物のまわりの正確な位置での変換器の配置が、少なくとも２つの別個の方向に、例えば矩形プレートの角で、走行時間差を最大にする必要がある。
【０００４】
（特許文献２）が、インターフェース対象物の一組の共振図上で、弾性音波の相対吸収シグネチャー認識を用いるシステムを記述する。接触によって引き起こされる各周波数に対する相対減衰および位相シフトは、所定の数の共振図上に構成される相対減衰ベクトルの成分の１つである。それにもかかわらず、このシステムは、位置特定に関する満足な信頼性を得るために対象物の対称軸を分割するのに適した対象物の位置にセンサを配置する欠点を伴う。さらに、共振図は、とりわけプレートが軌道内に摺動させることができる場合、すなわち、限界の条件が固定されない場合、インターフェースをその支持部材に取り付けるための条件によって容易に擾乱される可能性がある。
【０００５】
（特許文献３）が、指接触によって減衰させられる表面弾性音波走行時間の測定を用いるシステムを記述する。このシステムは、公知の時間間隔でおよび一般的に数メガヘルツの固定された周波数で音波によってたどられるべき正確な経路によって特徴付けられる。接触の位置は、矩形プレートのエッジ上で垂直な方向に配置される部分的反射器によって決定される波によってたどられる経路に依存する特定の時間における信号の減衰と相関している。このシステムは、表面波の部分的反射器のアレイが対象物を通して移動することを引き起こすために対象物の物理的エッチングが必要である欠点を伴う。波によってたどられる経路は、したがって、固定されかつ既知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６，７４１，２３７Ｂ１号明細書
【特許文献２】フランス特許第０７，０３６５１号明細書
【特許文献３】米国特許第６，３９６，４８４Ｂ１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、上述した課題および制約の少なくともいくつかを除くことに適している媒体内の撹乱を検出して位置特定するためのシステムを構想しようと求めることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、したがって、媒体内の撹乱を検出してかつ位置特定するためのシステムであって：
−媒体内に連続音波を放出するための手段、
−受波される連続音波に基づいて受波信号を供給するように設計された媒体内のその伝播の後で連続音波を受波するための手段、および
−受波信号に基づいて媒体内の撹乱を検出してかつ位置特定するための手段を備え、
この放出手段が、各音波の振幅および／または位相スペクトラムが、少なくとも特定の周波数で、振幅または位相の特定の空間分布に従って、媒体の中で変動する振幅または位相を有し、連続音波の振幅または位相のこれらの空間分布が、相互に異なるように設計されるシステムに関する。
【０００９】
本発明を用いて、媒体の撹乱が、音波が受波デバイスおよびしたがって、受波信号の変動によって連続して受波されることを引き起こす。しかしながら、この変動は音波の振幅または位相の空間分布に依存する。放出手段が異なる空間分布を連続して有する音波を放出するので、本発明に従うシステムは、同じ撹乱に対して、受波信号内に複数の連続変動（空間分布あたり１つ）を得ることを可能にする。これらの変動の各々は、撹乱の１つの特性である。十分な特性、すなわち十分な異なる空間分布によって、この撹乱を検出して位置特定することが可能である。
【００１０】
このように、もはや音響導波管を構想するかまたは走行時間計算を用いる必要はない。
【００１１】
任意選択で、放出手段が：
−同心で互いに異なる第１のおよび第２の放射パターンをそれぞれ有する第１のおよび第２の音波供給源を備える放出デバイス、
−第１のおよび第２の供給源の音波の振幅の相対加重、それぞれ連続空間分布に対応する連続加重を変更するための手段を備える。
【００１２】
また、任意選択で、各放射パターンはそれがゼロである方向に軸を有し、軸が共にゼロと異なる角度を形成する。
【００１３】
また、任意選択で：
−各音波供給源が、２個の圧電変換素子を備え、
−放出手段が、それぞれ、２つの相互に反対側の電位を有する２個の圧電変換素子を分極化させるための手段を備える。
【００１４】
また、任意選択で、放出デバイスが媒体と連結される圧電素子および圧電素子の１つの面のそれぞれの四半分を覆う４枚の電極を備え、それぞれ、２枚の相互に反対側の電極を備える第１の供給源の２個の変換素子、および、それぞれ、２枚の残りの相互に反対側の電極を備える第２の供給源の２個の変換素子を備える。
【００１５】
また、任意選択で：
−媒体が、接触面を有するプレートを備える、
−音波が、プレート内に伝播される弾性音波である、
−撹乱が、接触面上の接触である。
【００１６】
また、任意選択で：
−媒体が、プレートの表面上に流体を備える、
−音波が、プレート表面上の流体内に伝播される圧縮音波である、
−撹乱が、例えば、障害物の存在によって引き起こされるプレート表面上のインピーダンスの妨害の存在である。
【００１７】
また、任意選択で、圧電素子が圧縮音波を放出するためのスリーブを備える。
【００１８】
本発明はまた、媒体内の撹乱を検出してかつ位置特定するための一方法であって：
−放出デバイスが媒体内に連続音波を放出するように、音波を放出するためのデバイスに制御信号を供給するステップ、
−媒体内のその伝播の後で連続音波を受波する、音波を受波するためのデバイスから受波信号を受信するステップ、
−受波信号に基づいて媒体内の撹乱を検出してかつ位置特定するステップ、を含み：
−この制御信号が、各音波の振幅および／または位相スペクトラムが少なくとも特定の周波数で、振幅または位相の特定の空間分布に従って媒体の中で変動する振幅または位相を有し、連続音波の振幅または位相のこれらの空間分布が、相互に異なるように設計されていることを特徴とする方法に関する。
【００１９】
任意選択で、
−制御信号が、音波を放出するためのデバイスから１センチメートルの空気中で、２．１０−５Ｐａの基準で、平均曝露出力が超音波の範囲内でさえ、８５ｄＢより下にとどまるように、断続的に供給され、
−制御信号が特定の励起周波数帯を有し、および、この方法が更に、受波信号に基づいて媒体内の撹乱を検出してかつ位置特定する前に：
−受波信号を増幅してアナログ−ディジタル変換器を用いてそれを変換するステップであって、増幅が、撹乱の不在での受波信号の振幅がアナログ−ディジタル変換器の完全量子化スケールに到達するように構成されるステップ、
−励起周波数帯に対応する周波数帯上で、受波信号の帯域通過フィルタリングを実行するステップを含む。
【００２０】
最後に、本発明はさらに通信ネットワークからダウンロード可能な、および／またはコンピュータ可読媒体上に保存される、および／またはプロセッサによって実行可能なコンピュータープログラムであって、それが、前記プログラムがコンピュータ上で実行される時、本発明に従って媒体内の撹乱を検出してかつ位置特定するための方法のステップを実行するための命令を備えることを特徴とするコンピュータープログラムに関する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
本発明は、添付の図を参照して、単に一例だけとして与えられる以下の記述を使用してより明確に理解され、そこにおいて：
【００２２】
【図１】本発明を実現する第１の接触表面システムの三次元投影図である。
【図２】図１の接触表面システムの断面図である。
【図３】図１内のシステムのガラスプレートの前面図である。
【図４】図１内の音波を放出して受波するためのデバイスおよび接触表面システムのコンピューターシステムデバイスを代表する図である。
【図５】第１の音波供給源が示される図４内の放出デバイスの平面図である。
【図６】図５内の第１の音波供給源の指向性パターンである。
【図７】第２の音波供給源が示される図４内の放出デバイスの平面図である。
【図８】図７内の供給源音波供給源の指向性パターンである。
【図９】両方の供給源の種々の相対寄与に従う図４内の放出デバイスの理論上のおよび実験的な指向性パターンである。
【図１０】両方の供給源の種々の相対寄与に従う図４内の放出デバイスの理論上のおよび実験的な指向性パターンである。
【図１１】両方の供給源の種々の相対寄与に従う図４内の放出デバイスの理論上のおよび実験的な指向性パターンである。
【図１２】両方の供給源の種々の相対寄与に従う図４内の放出デバイスの理論上のおよび実験的な指向性パターンである。
【図１３】両方の供給源の種々の相対寄与に従う図４内の放出デバイスの理論上のおよび実験的な指向性パターンである。
【図１４】それぞれ図４内の放出デバイスの２つの供給源にコンピューターシステムデバイスによって供給される２つの制御信号を例示するグラフである。
【図１５】基準接点が示される図３内のガラスプレートの前面図である。
【図１６】訓練方法のブロック図である。
【図１７】監視方法のブロック図である。
【図１８】本発明を実現する第２の接触表面システムの三次元投影図である。
【図１９】本発明を実現する無接点インターフェースシステムの断面図である。
【図２０】図１９内のシステムの共振ディスクの断面図である。
【図２１】図２０内の共振ディスクの平面図である。
【図２２】図２０および２１内の共振ディスクが作動する時、その対称軸に対して垂直なスリーブの振動振幅を示す特性曲線である。
【図２３】本発明を実現する接点を備えたおよび接点のないインターフェースシステムの断面図である。
【図２４】複数の同時撹乱の検出の原理を示す一組の３本の特性曲線である。
【図２５】２つの供給源間の種々の位相シフトに従う図４内の放出デバイスの指向性パターンを代表する。
【図２６】２つの供給源間の種々の位相シフトに従う図４内の放出デバイスの指向性パターンを代表する。および、
【図２７】図２３内のインターフェースシステムの強化の断面図を代表する。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１を参照して、本発明の実施態様の一例に従う接触表面システム１００が、第１に、２つの対向する面１０４Ａ、１０４Ｂを有するガラスプレート１０２を備える。
【００２４】
ガラスプレート１０２は、高さ１．８メートル、幅０．７メートルおよび厚さ８ミリメートルまでの寸法を有することができる。それはモノリシックな、強化または積層ガラス、例えば、タイプ４４２、すなわち４ミリメートルのガラス、２ミリメートルのＰＶＢ（ポリビニールブチラール）中間コーティングおよび更なる４ミリメートルのガラス、から作られることができる。
【００２５】
接触表面システム１００は、垂直位置にガラスプレート１０２を保持するためのベース１０６を更に備える。ガラスプレート１０２は、底部エッジを用いてベース１０６に挿入され、一方、３つの残りのエッジはむきだしのままであることができる。
【００２６】
図２を参照して、ベース１０６はガラスプレート１０２の底部部分２０４が挿入されてかつフレーム２０６、ウェッジ２０８および止め具２１０によって固定されるスロット２０２を画成する。パッキンシール２１２が、スロット２０２の開口での密性を確実にする。
【００２７】
図３を参照して、接触表面システム１００はプレート１０２内に弾性音波を放出するための２個のデバイス３０４、３０６および弾性音波を受波するための１個のデバイス３０８を更に備え、３個のデバイスは、ガラスプレート１０２の内側部２０４内に例えばボンディングによって固定される。
【００２８】
好ましくは、３個のデバイス３０４、３０６、３０８はガラスプレート１０２の底部エッジに沿って整列配置される。
【００２９】
さらに、接触位置に関していかなる曖昧さをも除くために、受波デバイス３０８は好ましくは２個の放出デバイス３０４、３０６の間に位置する。しかしながら、２個の放出デバイス３０４、３０６を受波デバイス３０８の同じ側に配置することもまた、可能である。
【００３０】
さらに、放出デバイス３０４、３０６は好ましくはガラスプレート１０２の底部エッジの端部に配置される。
【００３１】
２つのノッチ３１０、３１２が、底部エッジ内に設けられ、ノッチは、各放出デバイス３０４、３０６と受波３０８デバイスとの間の直接結合を制限するために、それぞれ、受波デバイス３０８と各放出デバイス３０４、３０６との間に延在している。好ましくは、ノッチ３１０、３１２は放出３０４、３０６および受波３０８デバイスを越えて延在しない。
【００３２】
放出３０４、３０６および受波３０８デバイスはガラスプレート１０２のどちらかの側面上に取り付けられることができる。
【００３３】
好ましくは、放出されて受波される音波はガラスプレート１０２の厚さに対して大きな波長を有する屈曲波である。それらは、バルク波である。これらの波の音場のエネルギーは、ガラスプレート１０２の厚さの全体にわたって分布する。
【００３４】
ガラスプレート１０２が均質で等方性の場合、システム１００は好ましくは、放出３０４、３０６および受波３０８デバイスが取り付けられる接触面１０４Ａまたは１０４Ｂから独立に２つの接触面１０４Ａ、１０４Ｂ上で接点を検出するように設計されている。
【００３５】
図４を参照して、第１の放出デバイス３０４は下部電極４０４によって覆われる底面を有する圧電ディスク４０２（すなわち圧電材でできている）を備え、それによって、第１の放出デバイス３０４がガラスプレート１０２に対して押圧される。圧電ディスク４０２は、さらに、各々上面のそれぞれの四半分を覆う、４枚の上部電極４０６Ａ、４０６Ｂおよび４０８Ａ、４０８Ｂによって覆われる上面を有する。記述される例では、圧電ディスク４０２はその表面全体上で均一に分極化する。
【００３６】
第２の放出デバイス３０６は、第１の放出デバイスと同一で、そのようなものとしてその上面上に４枚の上部電極４１２Ａ、４１２Ｂおよび４１４Ａ、４１４Ｂならびにその底面上に下部電極４１６を備える圧電ディスク４１０を備える。
【００３７】
受波デバイス３０８は、ガラスプレート１０２に対して押圧する下部電極４２０によって覆われる底面を有する圧電ディスク４１８を備える。それは、上部電極４２２によって覆われる上面を更に備える。
【００３８】
接触表面システム１００は、放出３０４、３０６および受波３０８デバイスの電極に接続されるコンピューターシステムデバイス４２４を更に備える。
【００３９】
より詳しくは、２個の放出デバイス３０４、３０６および受波デバイス３０８の下部電極４０４、４１６、４２０が、コンピューターシステムデバイス４２４の接地に接続される。さらに、コンピューターシステムデバイス４２４は第１の放出デバイスに以下の制御信号を供給するように設計されている：２枚の反対側の電極４０６Ａ、４０６Ｂ間のｅ１（ｔ）、および２枚の残りの反対側の電極４０８Ａ、４０８Ｂ間のｅ２（ｔ）。記述される例では、それぞれ、２枚の反対側の電極は２つの相互に反対側の電位の間で分極化する：
【００４０】
【数１】
2013544356.tif 000003
【００４１】
および
【００４２】
【数２】
2013544356.tif 000004
【００４３】
ならびに、それぞれ、２つの相互に反対側の電位間で２枚の残りの反対側の電極：
【００４４】
【数３】
2013544356.tif 000005
【００４５】
および
【００４６】
【数４】
2013544356.tif 000006
【００４７】
。
【００４８】
受波デバイス３０８の上部電極４２２は、受波デバイス３０８によって受波される音波に基づいて、受波信号ｒ（ｔ）を供給するためにコンピューターシステムデバイス４２４に接続される。
【００４９】
コンピューターシステムデバイス４２４は、また、第１の放出デバイス３０４と同様に、第２の放出デバイス３０６に制御信号を供給するように設計され、そのようなものとして、それらは以下に記載しない。
【００５０】
コンピューターシステムデバイス４２４は、受波される弾性音波、すなわち第１のおよび第２の放出デバイス３０４、３０６によって放出されてかつガラスプレート１０２内に伝播される弾性音波に対応する受波信号ｒ（ｔ）に基づいて接触面１０４Ａ、１０４Ｂのいずれか上の接点を検出して位置特定するように設計されている。
【００５１】
このために、コンピューターシステムデバイス４２４は図１６および１７を参照して詳述される動作を実現するように設計されている。
【００５２】
例えば、コンピューターシステムデバイス４２４はこれらの動作を実現するためにコンピュータープログラム（図示せず）の命令を実行するためのプロセッサ（図示せず）を備える。
【００５３】
あるいは、コンピューターシステムデバイス４２４は同じ動作を実現するための（何のコンピュータープログラムも備えない）電子回路だけから成る電子デバイスによって置換されることができる。
【００５４】
用語、放射パターンおよび指向性パターンが、以下に用いられる。
【００５５】
音波供給源の放射パターンは、供給源を中心におく所定の球の各ポイントでの音波の振幅係数割る球に沿った最大振幅係数に対応する。このように、指向性パターン値はゼロと１の間にある。
【００５６】
指向性パターンは、平面との放射パターンの交点に対応する。したがって、それは供給源を中心におく平面の円上の振幅係数変動を特徴付ける。
【００５７】
図５を参照して、２枚の反対側の電極４０６Ａ、４０６Ｂが、圧電ディスク４０２の中心を貫通する軸Ａ１に沿って整列配置される。これらの２枚の電極４０６Ａ、４０６Ｂは、圧電ディスク４０２の中心を貫通してかつ軸Ａ１と異なる軸Ａ２に沿って、最小の音場、例えばゼロを放射する音波の第１の双極供給源（振動性双極子）、軸Ａ２に対して反対称の音場（同じ絶対値であるが、反対の符号、すなわち反対位相）を形成する。
【００５８】
このように、図６を参照して、第１の双極音波供給源は、圧電ディスク４０２の中心を貫通する軸Ａ２に沿って最小の値、記述される例ではゼロで圧電ディスク４０２の中心のまわりに、接触面１０４Ａまたは１０４Ｂ上に第１の指向性パターンを有する。
【００５９】
記述される例では、軸Ａ２は軸Ａ１に対して垂直である。好ましくは、軸Ａ１およびＡ２は、一方は対象物の底部エッジに対して垂直に、もう一方は同じエッジに平行に向けられる。
【００６０】
記述される例では、供給源４０６Ａ、４０６Ｂの指向性パターンは「８」の形であって軸Ａ２の方向にゼロ値を有する。例えば、Ｖ１ｄｉｒと注釈される第１の指向性パターンは、
【００６１】
【数５】
2013544356.tif 000007
【００６２】
に等しく、ここでαは軸Ａ１からの角度である。
【００６３】
図７を参照して、電極４０６Ａ、４０６Ｂと同様に、２枚の反対側の電極４０８Ａ、４０８Ｂは、軸Ａ２に沿って整列配置されてかつ軸Ａ１に沿ってゼロ音場を放射し、かつ軸Ａ１に対して反対称の（同じ絶対値であるが、反対側の符号、すなわち反対位相）第２の双極音波供給源（振動性双極子）を形成する。
【００６４】
このように、図８を参照して、第２の双極音波供給源は、軸Ａ１に沿って最小の値、記述される例ではゼロを有する、圧電ディスク４０２の中心のまわりに、接触面１０４Ａまたは１０４Ｂ上に第２の指向性パターンを有する。
【００６５】
記述される例では、供給源４０８Ａ、４０８Ｂの指向性パターンは軸Ａ１の方向にゼロ値を備えた、「∞」の形である。例えば、Ｖ２ｄｉｒと注釈される第２の指向性パターンは、
【００６６】
【数６】
2013544356.tif 000008
【００６７】
に等しく、ここでαは軸Ａ１からの角度である。
【００６８】
このように、各音波供給源は、そのそれぞれの指向性パターンに従ってガラスプレート１０２内に音波を放出する、すなわち、放射するように設計され、２つの指向性パターンは同心で互いに異なる。
【００６９】
逆圧電効果を用いて、制御信号はガラスプレート１０２内に音波、とりわけ、プレートの平面内のおよび（プレート平面に対して垂直な）平面外のその２つの変位成分によって特徴付けられる反対称ラム波を生成する。ガラスプレート１０２に接触することによって作り出される撹乱が、接触面を減衰させるかまたは遮断することによって、面外変位成分（すなわちガラスプレート１０２に対して垂直な）に基本的に影響を及ぼす。
【００７０】
極座標において、Ｓ１と注釈される音場面外成分が、第１の音波供給源４０６Ａ、４０６Ｂによって放出され、かつ圧電ディスク４０２の中心から距離ｒで角度αで観測され、伝播間隔
【００７１】
【数７】
2013544356.tif 000009
【００７２】
をさらに有する音波供給源４０６Ａ、４０６Ｂの制御信号ｅ１（ｔ）に類似し、ここで、λは音波の波長を示し、および加重が指向性パターンに対応する。記述される例では、制御信号ｅ１（ｔ）は正弦波ｅ１（ｔ）＝Ｅ１０ｓｉｎ（２πｆｔ）であり、そうすると、面外成分Ｓ１はまた、正弦波でかつ軸Ａ１およびＡ２に関してデカルト成分でその成分
【００７３】
【数８】
2013544356.tif 000010
【００７４】
によって記述される：
【００７５】
【数９】
2013544356.tif 000011
【００７６】
、ここでＡ１０は、制御信号Ｅ１０のピーク振幅に比例する面外成分Ｓ１のピーク振幅を示す。
【００７７】
同様に、記述される例では、制御信号ｅ２（ｔ）は、正弦波ｅ２（ｔ）＝Ｅ２０ｓｉｎ（２πｆｔ）であり、そうすると、第２の音波供給源４０８Ａ、４０８Ｂに起因する、音場面外成分Ｓ２は、また、正弦波で軸Ａ１およびＡ２に関してデカルト座標でその成分
【００７８】
【数１０】
2013544356.tif 000012
【００７９】
によって記述される：
【００８０】
【数１１】
2013544356.tif 000013
【００８１】
、ここでＡ２０は、制御信号Ｅ２０のピーク振幅に比例する面外成分Ｓ２のピーク振幅を示す。
【００８２】
音場の面外変位成分Ｓ１およびＳ２（すなわちガラスプレート１０２に対して垂直な）は両方とも曲げモードに対応しており、したがって接触、例えばガラスプレート１０２上の指の接触に敏感である。
【００８３】
コンピューターシステムデバイス４２４は、２つの制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）を加重しかつ時間とともにこの加重を変動させるように設計されている。記述される例では、加重は次のように実行される：ｋ．ｅ１（ｔ）および（１−ｋ）．ｅ２（ｔ）ここでｋはゼロと１の間で変動する。この加重変動は、音波Ｓ１およびＳ２の振幅の対応する変動を引き起こす：Ａ１＝ｋ．Ａ０およびＡ２＝（１−ｋ）．Ａ０、そうすると：
【００８４】
【数１２】
2013544356.tif 000014
【００８５】
、および、
【００８６】
【数１３】
2013544356.tif 000015
【００８７】
２つの供給源４０６Ａ、４０６Ｂおよび４０８Ａ、４０８Ｂは、互いに独立に励起され、各々が電極の幾何学形状および方向の場特性を生成する。
【００８８】
弾性波の逆圧電効果励起は線形および不変のプロセスであり、そうすると、第１の放出デバイス３０４によって生成される合計音場の面外成分は２つの供給源の面外成分の合計と等しい：
【００８９】
【数１４】
2013544356.tif 000016
【００９０】
すなわち：
【００９１】
【数１５】
2013544356.tif 000017
【００９２】
第１の放出デバイス３０４は、したがって、任意の周波数ｆでの振幅の空間分布がｋの関数として変動する音波を生成する。
【００９３】
この変動を説明するために、２つの音波供給源がゼロ位相シフトφと同位相でかつ同期をとって、すなわち同じ周波数で、制御される場合、合計面外成分Ｓは、係数および位相によって表現されることができる、すなわち複合注釈で：
【００９４】
【数１６】
2013544356.tif 000018
【００９５】
このように、第１の放出デバイス３０４によって周波数ｆで放出される音場面外成分は、一般に次のように表現される：
Ｓ（ｔ，Ｍ，ｋ）＝Ａ（Ｍ，ｋ）．ｓｉｎ（２π．ｆ．ｔ−φ（Ｍ））、ここでＭは座標ｒ、αを有する接触表面１０４Ａ上のポイントである。この面外成分は周波数ｆで振幅分布Ａ（Ｍ，ｋ）を有し、それはｋの関数として変動する。これは、ｋの２つの異なる値に対して、関連づけられた振幅分布が異なりかつ相互に比例しないことを意味する。
【００９６】
第１の放出デバイスの場合、Ａ（Ｍ，ｋ）が実際に角度αにだけ依存するので、これらの振幅分布は全て角度方向である。
【００９７】
振幅分布内のこの変動を説明するために、上記の等式に従う、また該当する場合実験的に得られた、ｋの種々の値に従う第１の放出デバイス３０４の指向性パターンの種々の形が図９から１３内に例示される。実験的結果に対して、寸法：３６０ｍｍｘ２２０ｍｍｘ３．３ｍｍを有するホウケイ酸塩プレートに取り付けられる直径３０ｍｍおよび厚さ０．５ｍｍの圧電ディスクＰＺ２６が用いられた。速度ベクトルが、圧電ディスクの中心で８０ｍｍ半径を有する円上で測定された。信号周波数は、ｆ＝４０，４００Ｈｚであった。
【００９８】
記述される例では、接触表面システム１００は、第２の放出デバイス３０６を更に備える。第１の放出デバイス３０４と同様に、第２の放出デバイス３０６によって放出される周波数ｆでの音場Ｓ’（ｔ，Ｍ，ｋ）の面外成分は、一般に次のように表現される：
Ｓ’（ｔ，Ｍ，ｋ）＝Ａ’（Ｍ，ｋ）．ｓｉｎ（２π．ｆ．ｔ−φ’（Ｍ））。
【００９９】
このように、周波数ｆで、合計場面外成分は、同じ形式をとる：Ｓｔｏｔａｌ（ｔ，Ｍ，ｋ）＝Ａｔｏｔａｌ（Ｍ，ｋ）．ｓｉｎ（２π．ｆ．ｔ−φｔｏｔａｌ（Ｍ））。本発明によれば、合計音場はしたがって、周波数ｆで振幅分布Ａｔｏｔａｌ（Ｍ，ｋ）を有し、それはｋの関数として変動する。これは、ｋの２つの異なる値に対して、関連づけられた振幅分布が異なりかつ相互に比例しないことを意味する。
【０１００】
放出される音波がモノクロで（すなわち単一周波数で）ない場合、任意の信号をモノクロの信号の合計に分解することによってフーリエ理論はモノクロの場合に戻る。
【０１０１】
図１４を参照して、記述される例では、コンピューターシステムデバイス４２４は、４０段階でｋをゼロから１まで増加し、かつ１つの段階から次まで周波数ｆを、１００ｋＨｚから２０ｋＨｚまで減少するように設計されている。高周波音波が低周波数音波よりすばやく伝播されるので、周波数を減少することが反対にするよりむしろ有利である。このように、周波数を減少することは、放出される第１の音波が以降の波によって追い越されることを防ぐ。
【０１０２】
このように、段階ｉ（ｉは１から４０まで変化する）に対して、第１の制御信号は次に等しい：ｅ１（ｔ）＝ｋｉ．Ａ０ｓｉｎ（２πｆｉｔ）、一方、同じ段階ｉに対して、第２の制御信号は次に等しい：ｅ２（ｔ）＝（１−ｋｉ）．Ａ０ｓｉｎ（２πｆｉｔ）、ここでｋ１＝０、ｋ４０＝１およびｆ１＝１００ｋＨｚ、ｆ４０＝２０ｋＨｚである。
【０１０３】
好ましくは、各段階は、制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）の振動周期の全数持続する。
【０１０４】
このように、各段階で、第１の放出デバイス３０４は周波数ｆｉで、かつ次の振幅分布で音波を放出する：
【０１０５】
【数１７】
2013544356.tif 000019
【０１０６】
このように、各音波ｉの振幅スペクトルは単一周波数ｆｉに対してゼロと異なる。各音波の振幅スペクトルは、したがって、１つの放出された音波から別のものまで記述される例では異なるこの周波数ｆｉで、振幅の特定の空間分布Ａ（Ｍ，ｋｉ）に従って媒体の中で変動する振幅を有する。１つの放出された音波から別のものへのｋｉの変動に起因して、連続音波の振幅の空間分布Ａ（Ｍ，ｋｉ）は相互に異なる。
【０１０７】
これらの空間分布変動を用いる訓練および監視方法が次に記述される。
【０１０８】
図１５を参照して、これらの方法は、ガラスプレート１０２の接触面１０４Ｂ上の位置がコンピューターシステムデバイス４２４によって既知である基準接点Ｃ（ｉ，ｊ）を用いる。これらの基準接点Ｃ（ｉ，ｊ）は例えば軸Ａ１およびＡ２に沿ってグリッド上に分布し、ここで、指数（ｉ，ｊ）はグリッド内のその位置を示す。
【０１０９】
さらに、これらの方法は、所定の基準接点Ｃ（ｉ，ｊ）の隣接した基準接点を決定するために近接関数Ｖ（Ｃ（ｉ，ｊ））を用いる。例えば、基準接点が矩形グリッド上に分布する場合、隣接した基準接点は図１５にて図示したように、グリッド上で問題の基準接点を取り囲む８個の接点（「第１のリング」）である。
【０１１０】
さらに、これらの方法では、もう一方の放出デバイス３０６を導入することが、前述したように、プレート内の合計音場の一般的な表現を変えないことを前提として、第１の放出デバイス３０４だけが考慮に入れられる。
【０１１１】
図１６を参照して、訓練方法１６００が、第１にステップ１６０２を含み、その間に接触表面システム１００が、静かな環境内に配置され、一方ガラスプレート１０２が接点なしのままにされる。
【０１１２】
これらの条件の下で、ステップ１６０４中に、コンピューターシステムデバイス４２４が、第１の放出デバイス３０４に、図１４内に代表される制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）を供給し、後者（３０４）がガラスプレート１０２内に音波を放出する。
【０１１３】
同時に、ステップ１６０６中に、受波デバイス３０８がガラスプレート１０２内のその伝播の後、音波を受け取り、かつ、受波される音波に対応する、ｒ（ｔ）と注釈されるオフロード受波信号をコンピューターシステムデバイス４２４に供給する。オフロード受波信号ｒ（ｔ）は、全ての連続空間分布に対して持続する。
【０１１４】
ステップ１６０８中に、コンピューターシステムデバイス４２４は、オフロードスペクトル振幅Ｒ（ｆ）＝｜ｆｆｔ（ｒ（ｔ））｜と呼ばれるオフロード受波信号ｒ（ｔ）のフーリエ変換の振幅を計算する。
【０１１５】
ステップ１６１０中に、再び静かな環境で、基準接点Ｃ（ｉ，ｊ）がガラスプレート１０２の接触面１０４Ａ上に施着される。
【０１１６】
ステップ１６１２中に、施着される基準接点Ｃ（ｉ，ｊ）によって、コンピューターシステムデバイス４２４は第１の放出デバイス３０４に制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）を供給する。
【０１１７】
ステップ１６１４中に、第１の放出デバイス３０４はガラスプレート１０２内に制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）に対応する音波を放出し、一方、受波デバイス３０８は、ステップ１６１６中に、ガラスプレート１０２内のその伝播の後で音波を受波し、かつ、基準受波信号ｒｉ，ｊ（ｔ）と呼ばれる対応する受波信号をコンピューターシステムデバイス４２４に供給する。
【０１１８】
ステップ１６１８中に、コンピューターシステムデバイスは基準スペクトル振幅Ｒｉ，ｊ（ｆ）＝｜ｆｆｔ（ｒｉ，ｊ（ｔ））｜と呼ばれる基準受波信号ｒｉ，ｊ（ｔ）のフーリエ変換の振幅を計算する。
【０１１９】
ステップ１６２０中に、コンピューターシステムデバイス４２４は、オフロード振幅と基準振幅間の基準スペクトル振幅距離ＤＮＲ（ｉ，ｊ）と呼ばれる距離を計算する。例えば、基準スペクトル振幅距離ＤＮＲ（ｉ，ｊ）は相対標準化距離であり、例えばオフロードＲ（ｆ）＝｜ｆｆｔ（ｒ（ｔ））｜および基準スペクトル振幅Ｒｉ，ｊ（ｆ）＝｜ｆｆｔ（ｒｉ，ｊ（ｔ））｜の変動のパーセントの標準１と等しい：
【０１２０】
【数１８】
2013544356.tif 000020
【０１２１】
方法１６００は次いで更なる基準接点Ｃ（ｉ，ｊ）に対して全ての基準接点が走査されるまで、ステップ１６１０に戻る。
【０１２２】
ガラスプレート１０２のどちらかの側面上の２つの対向接点がガラスプレート１０２内に伝播される音波に関して同じ効果を有するので、２つの接触面１０４Ａ、１０４Ｂの１つ上でだけ訓練方法１６００を実施する必要があることが認められることができる。
【０１２３】
さらに、受波信号のフーリエ変換はおよそ１６，０００ポイント（または少なくとも４０９６ポイントまたは１０２４ポイント）上で好ましくは実行される。
【０１２４】
図１７を参照して、接触表面システム１００を用いる監視方法１７００が、第１に初期化ステップ１７０２から１７１２を含む。
【０１２５】
ステップ１７０２中に、その動作環境で、ガラスプレート１０２を振動させる残留ノイズを潜在的に備え、したがって受波デバイス３０６によって供給される受波信号内に混信信号を生成するその上に施着される何の接点もなしで、接触表面システム１００が配置される。残留ノイズは、また、処理エレクトロニクス、とりわけ量子化ノイズから来る可能性がある。
【０１２６】
ステップ１７０４中に、コンピューターシステムデバイス４２４が第１の放出デバイス３０４に制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）を供給し、放出デバイス３０４がガラスプレート１０２内に対応する音波を放出する。
【０１２７】
同時に、ステップ１７０６中に、受波デバイス３０８はガラスプレート１０２内のその伝播の後で音波を受波してかつ、受波される音波に対応する残留ノイズを伴う受波信号ｒＢＲ（ｔ）と呼ばれる受波信号をコンピューターシステムデバイス４２４に供給する。
【０１２８】
ステップ１７０８中に、コンピューターシステムデバイス４２４は、残留ノイズを伴うスペクトル振幅ＲＢＲ（ｆ）＝｜ｆｆｔ（ｒＢＲ（ｔ））｜と呼ばれる残留ノイズを伴う受波信号ｒＢＲ（ｔ）のフーリエ変換の振幅を計算する。
【０１２９】
ステップ１７１０中に、コンピューターシステムデバイス４２４は残留ノイズを伴うスペクトル振幅ＲＢＲ（ｆ）およびオフロードスペクトル振幅Ｒ（ｆ）に基づいて初期の残留ノイズＢＲＤを計算する。例えば、初期の残留ノイズＢＲＤは残留ノイズを伴うスペクトル振幅ＲＢＲ（ｆ）およびオフロードＲ（ｆ）の変動のパーセントの標準１である：
【０１３０】
【数１９】
2013544356.tif 000021
【０１３１】
ステップ１７１２中に、コンピューターシステムデバイス４２４は現行の残留ノイズを代表するデータ項目ＢＲを初期の残留ノイズ値にセットする、すなわち演算：ＢＲ←ＢＲＤ。さらに、コンピューターシステムデバイス４２４は繰返しカウンタｎを値１にセットする、すなわち演算：ｎ←１。
【０１３２】
監視方法１７００は、したがって、監視ステップ１７１４から１７５０のループ、繰返しｎであるステップのループの現行の繰返しを含む。
【０１３３】
ステップ１７１４中に、コンピューターシステムデバイス４２４は第１の放出デバイス３０４に制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）を供給し、放出デバイス３０４はガラスプレート１０２内に対応する音波を放出する。
【０１３４】
同時に、ステップ１７１６中に、受波デバイス３０８はガラスプレート１０２内のその伝播の後で連続音波を受波し、かつ、受波される音波に対応して、現行の受波信号ｒｎ（ｔ）と呼ばれる受波信号をコンピューターシステムデバイス４２４に供給する。
【０１３５】
ステップ１７１８中に、コンピューターシステムデバイス４２４は，現行のスペクトル振幅Ｒｎ（ｆ）＝｜ｆｆｔ（ｒｎ（ｔ）｜と呼ばれる現行の受波信号ｒｎ（ｔ）のフーリエ変換の振幅を計算する。
【０１３６】
ステップ１７２０中に、コンピューターシステムデバイス４２４は残留ノイズを伴うスペクトル振幅ＲＢＲ（ｆ）および現行のスペクトル振幅Ｒｎ（ｆ）に基づいて現行のスペクトル振幅距離ＤＮＲｎを計算する。例えば、現行のスペクトル振幅距離ＤＮＲｎは相対標準化距離、例えば残留ノイズを伴うスペクトル振幅ＲＢＲ（ｆ）および現行のスペクトル振幅Ｒｎ（ｆ）の変動のパーセントの標準１である：
【０１３７】
【数２０】
2013544356.tif 000022
【０１３８】
。
【０１３９】
ステップ１７２２中に、コンピューターシステムデバイス４２４は現行のスペクトル振幅距離ＤＮＲｎおよび残留ノイズＢＲに基づいて現行の撹乱ＰＣｎを計算する。例えば、現行の撹乱ＰＣｎは現行のスペクトル振幅距離ＤＮＲｎと残留ノイズＢＲの間の変動のパーセントである：
【０１４０】
【数２１】
2013544356.tif 000023
【０１４１】
。
【０１４２】
ステップ１７２４中に、コンピューターシステムデバイス４２４は、後者（接点）が現行の撹乱ＰＣｎ内に大きな変動を引き起こすので、接点でなく、残留ノイズの変動を示す従前の繰返しに関して現行の撹乱ＰＣｎがわずかに偏移されたかどうか判定する。このわずかな偏移は、例えば：
【０１４３】
【数２２】
2013544356.tif 000024
【０１４４】
かどうかを判定する。
【０１４５】
現行の撹乱ＰＣｎのわずかな偏移が判定される場合、ステップ１７２６から１７３０が実行される。
【０１４６】
ステップ１７２６中に、コンピューターシステムデバイス４２４は、残留ノイズを伴うスペクトル振幅ＲＢＲ（ｆ）を現行のスペクトル振幅Ｒｎ（ｆ）の値にアップデートする、すなわち演算：ＲＢＲ（ｆ）←Ｒｎ（ｆ）。
【０１４７】
ステップ１７２８中に、コンピューターシステムデバイス４２４は残留ノイズを伴うアップデートされたスペクトル振幅ＲＢＲ（ｆ）に基づいて新規の残留ノイズＢＲを計算する、すなわち：
【０１４８】
【数２３】
2013544356.tif 000025
【０１４９】
。
【０１５０】
ステップ１７３０中に、コンピューターシステムデバイス４２４はｎを１単位だけ増加し、この方法はステップ１７１４および１７１６に戻る。
【０１５１】
現行の撹乱ＰＣｎの何のわずかな偏移も判定されない場合、ステップ１７３２中に、コンピューターシステムデバイス４２４は、現行の撹乱ＰＣｎが大きいかどうか、例えば接触の発生を示す所定の閾値より大きいかどうか判定する。例えば：ＰＣｎ≧１００％ならば接点Ｃが検出される。
【０１５２】
接点Ｃが検出される場合、ステップ１７３４中に、コンピューターシステムデバイス４２４は基準スペクトル振幅距離ＤＮＲ（ｉ，ｊ）と現行のスペクトル振幅距離ＤＮＲｎとの間の偏移を計算する。記述される例では、これらの偏移は相対標準化偏移であり、例えば、残留ノイズのパーセントとして表現される。また、記述される例では、マトリクスの各要素（ｉ，ｊ）が基準接点Ｃ（ｉ，ｊ）に関して偏移に対応するマトリクスＥＮＲＤｎ（ｉ，ｊ）内に、これらの偏移が配置される：
【０１５３】
【数２４】
2013544356.tif 000026
【０１５４】
。
【０１５５】
ステップ１７３６中に、コンピューターシステムデバイス４２４は検出された接点Ｃに最も近い基準接点Ｃ（ｉ，ｊ）を決定する。それは、マトリクスＥＮＲＤｎ（ｉ，ｊ）の最小要素（すなわち現行のスペクトル振幅距離ＤＮＲｎに関して最小偏移を示す要素）と関連する基準接点から成る。この最小要素はＥＳｎ＝ＥＮＲＤ（ｉｎ，ｊｎ）と注釈され、ここで、（ｉｎ，ｊｎ）はマトリクスＥＮＲＤｎ（ｉ，ｊ）内の、更に、基準接点グリッド内の、その位置である。
【０１５６】
本発明の１つの単純な代替実施態様において、コンピューターシステムデバイス４２４が、最も近い基準接点Ｃ（ｉｎ，ｊｎ）の位置を検出された位置Ｃの位置として供給し、方法１７００がステップ１７５０に進む。
【０１５７】
しかしながら、記述される例では、検出された接点Ｃの位置が改善される。
【０１５８】
このように、ステップ１７３８中に、コンピューターシステムデバイス４２４が、近接条件を用いて、検出された接点Ｃが最も近い基準接点Ｃ（ｉｎ，ｊｎ）に近いかまたはそうでないかどうか判定する。
【０１５９】
このために、記述される例では、この判定は最小要素ＥＳｎとマトリクスＥＮＲＤｎ（ｉ，ｊ）の残りの要素との間のコントラスト比ＲＣｎを計算することによって実施される。例えば、コントラスト比ＲＣｎは：
【０１６０】
【数２５】
2013544356.tif 000027
【０１６１】
によって計算される。
【０１６２】
次に、コントラスト比ＲＣｎに基づいて、検出された接点Ｃが最も近い基準接点Ｃ（ｉｎ，ｊｎ）に近いかまたはそうでないかどうか、コンピューターシステムデバイス４２４が判定する。記述される例では、コントラスト比が所定の値より大きい場合、例えば：ＲＣｎ≧１５０ならば検出された接点Ｃは、最も近い基準接点Ｃ（ｉｎ，ｊｎ）に最も近い。
【０１６３】
ステップ１７４０中に検出された接点が、最も近い基準接点Ｃ（ｉｎ，ｊｎ）の近くにあると判定される場合、コンピューターシステムデバイス４２４が検出された接点Ｃの位置として、最も近い基準接点Ｃ（ｉｎ，ｊｎ）の位置を供給する。方法１７００は、次いでステップ１７５０に進む。
【０１６４】
ステップ１７４２中に、最も近い基準接点Ｃ（ｉｎ，ｊｎ）に対して、近接条件に従って、検出された接点が近いと判定されない場合、コンピューターシステムデバイス４２４は、所定の近接関数Ｖ（Ｃ（ｉｎ，ｊｎ））に従って、最も近い基準接点Ｃ（ｉｎ，ｊｎ）およびその隣接した基準接点の位置に基づいて接点Ｃの位置を決定する。
【０１６５】
より詳しくは、ステップ１７４４中に、コンピューターシステムデバイス４２４はマトリクスＥＮＲＤｎ（ｉ，ｊ）の各要素に対して等価質量Ｍｎ（ｉ，ｊ）を計算し、現行のスペクトル振幅距離ＤＮＲｎに関する偏移に対応して、この要素として増加する等価質量Ｍｎ（ｉ，ｊ）は、減少する（逆関数または同等物）。記述される例では、等価質量Ｍｎ（ｉ，ｊ）が次によって計算される：
【０１６６】
【数２６】
2013544356.tif 000028
【０１６７】
。
【０１６８】
ステップ１７４６中に、コンピューターシステムデバイス４２４は、最も近い基準接点Ｃ（ｉｎ，ｊｎ）のまわりの近傍Ｖ（Ｃ（ｉｎ，ｊｎ））内に位置するその対応する等価質量によって加重される、基準接点Ｃ（ｉ，ｊ）の重心を計算する。
【０１６９】
ステップ１７４８中に、コンピューターシステムデバイス４２４は、検出された接点Ｃの位置として、このように計算される重心を供給する。
【０１７０】
接点がステップ１７３２で検出されるかまたはされないかにかかわらず、ステップ１７５０中に、コンピューターシステムデバイス４２４はｎを１単位だけ増加し、この方法はステップ１７１４および１７１６に戻る。
【０１７１】
留意する必要があるのは、監視中に、制御信号が１００Ｈｚの周期で生成され、フーリエ変換が１２−ビット信号量子化で１．６Ｍサンプル／秒のサンプリング周波数でおよそ１６，０００ポイント（すなわち１００Ｈｚ）の取得ウィンドウ上で連続的に実行されることである。
【０１７２】
さらに、接触表面システム１００が指の接触を検出して位置特定するように設計されている場合、基準接点グリッドの間隔が好ましくは指の特性サイズ以下であることが留意されるべきである。オーダーまたは大きさを与えるために、人さし指の接触表面積はおよそ１．３ｃｍ２であり、特性接触サイズはおよそ１２ｍｍである。このように、グリッドの間隔は好ましくは１ｃｍ未満で、例えば６ｍｍに等しい。さらに、訓練基準接点は指のそれに類似した特性サイズを有する。このように、従前のグリッド間隔を用いて、これらの基準接点は互いにオーバーラップする。重心計算を用いて、１ミリメートル未満の高解像度を提供する一方、これはより少ない数の基準接点を得ることを可能にする。さらに、接触が１つの基準接点から別のものまでゆっくりとかつ連続的に引きずられる時、これは位置認識誤差を減少させることを可能にする。したがって、基準接点の部分的重なりを有することは、接触がより正確に位置特定されることを確実にする。信頼性はさらに、接触が単一基準接点に関して検出されないが、同じ近接内に位置する複数の基準接点に関して検出されることで増大される。撹乱が相対的に類似している、および重心計算が意味をなすように、２つの隣接する基準接点のオーバーラップはしたがって、十分であるべきである。換言すれば、接触領域上の指のランダムな配置が基準接点で十分に常にオーバーラップするように、グリッドの間隔は指の特性サイズに対して十分に微細であるべきである。これは、とりわけ接触が２つの基準接点の中心で生じる時、対比レベル閾値が以降の接触に常に到達することを確実にする。しかしながら、グリッド間隔は、不必要に、基準接点の数およびしたがって、訓練時間を増加しないためにできるだけ大きなままであるべきである。
【０１７３】
さらに、グリッド間隔が特性接触半径より非常に小さい場合、近接領域は基準接点の第２のまたは第３のリングに拡張されることができる。リングの数は、例えば特性半径割るグリッド間隔と等しい。３ｍｍのグリッド間隔に対して、２本の基準接点リングが例えば採用される。
【０１７４】
１つの強化において、重心計算を用いて改善される位置はその時、より高い解像度を有するグリッド上で再調整されることができる。指の位置および動きは、したがって、このより高解像度グリッド上で相対的に正確に測定される。例えば、基準接点グリッドは６ｍｍ間隔を有することができる、一方、高解像度グリッドは一般的に０．３ｍｍ間隔を有するグラフィックディスプレイスクリーンのそれであることができる。このように、０．３ｍｍ間隔で１９２０×１０８０ピクセル、すなわち５７６×３２４ｍｍ（対角線的に６６ｃｍまたは２６インチ）を備えるＨＤスクリーンの場合において、この高解像度グリッドに関して、基準接点グリッドは、高解像度グリッド上の接触の微調整を維持する一方、９７ｘ５５、すなわち５３３５ポイントまで減少させられる、すなわちほとんど４００倍の低減である。
【０１７５】
さらに、検出された接点の位置特定を改善するための方法は、さらに強化されることができる。実際に、図１７内の方法は、たとえ検出された接点が最も近い基準接点からかなり、すなわち、隣接する基準接点間のほぼ中間に「オフセットされる」場合でさえ、計算される重心が最も近い基準接点の近くに位置している傾向があるという欠点を伴う。
【０１７６】
この課題を改善するために、方法１７は最も近い基準接点に隣接する基準接点をより重視するように強化されることができる。これは、最も近い基準接点に関する検出された接点の位置をオフセットし、およびしたがって、２つの基準接点間の中間に生じる接点を正確に位置特定することを可能にする。この効果を増幅するために、二乗、三乗またはより高い羃乗の偏移ＥＮＲＤｎ（ｉ，ｊ）に基づいて等価質量を定めることもまた、可能である。
【０１７７】
２つの隣接する基準接点の間の中間の位置特定を強化する別の方法は、最も近い基準接点の位置に関して重心のＳ字状湾曲または双曲正接非線形関数に基づいて（検出される）接点の位置を決定することから成る。この種の関数は、中間接点の位置を限定する一方、最も近い基準接点に関して重心から短い距離を増幅することを可能にする。このように、次を取り入れることが可能である：
【０１７８】
【数２７】
2013544356.tif 000029
【０１７９】
、ここで、ＸＨＤ、ＹＨＤは検出された接点の座標、Ｘｚｉ、Ｙｚｉは最も近い基準接点の座標、Ｘｇ、Ｙｇは重心の座標であり、ａは一般的に５と１０の間に等しくなることができる変位増幅定数である。
【０１８０】
図１８を参照して、本発明に従う第２の接触表面システム１８００が、周辺部１８０４を有する矩形ガラスプレート１８０２を備える。
【０１８１】
接触表面システム１８００は、プレート１８０２の２つのエッジ１８０８、１８１０が接合する周辺部の角１８０４内に配置される音波を放出するためのデバイス１８０６を更に備える。
【０１８２】
放出デバイス１８０６は、２つの音波供給源１８１２、１８１４を備える。供給源１８１２、１８１４は細長く、それぞれ、エッジ１８０８、１８１０に沿って延伸する。
【０１８３】
記述される例では、放出デバイス１８０６は、例えば矩形の、互いに対して垂直で、それぞれ２つのエッジ１８０８、１８１０に沿って延伸する２本のアーム１８１８、１８２０を備える圧電方形１８１６を備える。方形１８１６は、下部電極１８１７によって覆われる底面および３枚の上部電極によって覆われる上面を有する：２枚の電極１８２２、１８２４が２本のアーム上にそれぞれ延伸し、１枚の電極１８２６が、２本のアームの接合部で、方形の中心に延伸する。後者の電極（１８２６）は、地帰路を形成するために下部電極に接続される。音波供給源は、それぞれ、その電極を備えるアーム１８１８、１８２０を備える。
【０１８４】
接触表面システム１８００は、音波を受波するためのデバイス１８２８を更に備える。受波デバイス１８２８は、プレート１８０２上のどこにでも、しかし、好ましくは放出デバイス１８０６から少し離れて配置されることができる。記述される例では、受波デバイス１８２８はプレート１８０２の別の角１８３０内に位置している。これは、プレート１８０２上の接点によって回折されるそれらを優先させるために受波デバイス１８２８によって直接受波される音波を減少させることを可能にする。
【０１８５】
受波デバイス１８２８は例えば、下部電極１８３４によって覆われる底面および上部電極１８３６によって覆われる上面を有する矩形の圧電アーム１８３２を備える。
【０１８６】
接触表面システム１８００は、図１から１７の例内のそれに類似したコンピューターシステムデバイス４２４を更に備える。
【０１８７】
下部電極は、したがって、全て接地および従ってまた、中心電極１８２６に接続される。制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）は、放出デバイス１８０６の中心接地電極１８２６とアームの電極１８２２、１８２４との間に印加される。制御信号は、したがって、単一「位相」、すなわち接地と異なる単一電位を有する。さらに、受波信号ｒ（ｔ）は受波デバイス１８２８の下部電極１８３４と上部電極１８３６との間で収集される。
【０１８８】
あるいは、上部電極１８２２、１８２４は各々等しい表面積の２枚の別個の副電極に分割され、それに制御信号ｅ１（ｔ）またはｅ２（ｔ）が印加される。各制御信号は、したがって、２つの「位相」、すなわちそれぞれ２枚の副電極に印加される接地と異なる２つの電位を有する。
【０１８９】
接触表面システムのこの形は、例えば、対角線的に７から１０インチと測定される、小型グラフィックディスプレイに非常に適している。
【０１９０】
さらに、好ましくは、放出デバイス１８０６は１と１００キロヘルツとの間の周波数を有する音波を放出するように制御される。
【０１９１】
好ましくは、圧電方形１８１６のアーム１８１８、１８２０は、放出される音波の励起スペクトルの中心周波数と関連づけられる波長の数倍の、例えば２から５倍の長さを有する。
【０１９２】
図１９を参照して、本発明の１つの可能な実施態様に従う無接点インターフェースシステム１９００が、例えば、空気１９０３によって取り囲まれる、ガラスでできているフラットまたはわずかに湾曲したプレート１９０２を備える。
【０１９３】
インターフェースシステム１９００は、プレート１９０２に沿って空気中に音波１９０６を放出するためのデバイス１９０４を更に備える。
【０１９４】
より詳しくは、放出デバイス１９０４は、周辺部１９１０および中央開口部に周辺部からディスク１９０８の中心までテーパをつけている中心部１９１２を有する、例えば金属でできている共振ディスク１９０８を備える。共振ディスク１９０８は、プレート１９０２内に設けられる開口経由で、中央開口部の周辺部からディスク１９０８に対して垂直に延在する中空中央スリーブ１９１４を更に備える。共振ディスク１９０２の周辺部１９１０は、図４内の圧電ディスク４０２に類似した電極によって覆われる、圧電リング１９１５によって覆われる（プレート１９０２に面する）底面を有する。このように、圧電リングは下部電極によって覆われる底面およびそれぞれの四半分が４枚の上部電極によって覆われる上面を有し、そのうちの２枚が図１９で見られることができる。
【０１９５】
スリーブ１９１４は、プレート１９０２をそれに触れることなく貫通し、かつ、空気中に伝播される音波の半波長の領域内に優先的に高さだけ、すなわち表面より上に２３ｋＨｚで７．５ｍｍ（または４５ｋＨｚで３．５ｍｍ）だけプレート１９０２から上がるように出る。スリーブ１９１４は、プレート１９０２から出る側面上で閉じられる。
【０１９６】
インターフェースシステム１９００は、プレート１９０２に沿って空気１９０３中に伝播される音波１９０６を受波するためのデバイス１９１６を更に備える。空気中に放出される波の強化された受波のために、受波デバイス１９１６は、それが４枚の上部電極の１枚と接地との間で得られる信号の１つだけを用いてより多くの共振周波数を検出することができることを除いては、少なくとも同じ共振周波数を与える、ディスク１９０８のそれと同じサイズの下部電極および４枚の上部電極によって覆われる圧電リング１９１９を備えた、ディスク１９０８に類似した共振ディスク１９１８を備える。受波信号は、また、その受波範囲が、放出変換器１９０８の周波数と少なくとも同じ周波数を常に含有するように（電極の２枚の隣接する四半分を結合することによって）上部または２本のハーフ−リングによって反対側の電極の２枚の四半分から差動信号を供給することができる。
【０１９７】
４枚の対電極を用いるこの２供給源電気設計は、放出デバイスが、プレートの平面と平行の音波の環境空気中に放射する放出スリーブの曲げ動作を生成し、受波デバイスが、最大感度に対応する同じ周波数帯内のこれらの空気波を検出することを可能にする。
【０１９８】
インターフェースシステム１９００は、図１から１７内のそれに類似し、かつ、放出デバイスが制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）を受信し、受波デバイスが、受波信号ｒ（ｔ）を供給するように同様に放出１９０４および受波デバイス１９１６の電極に接続されるコンピューターシステムデバイス（図示せず）を更に備える。
【０１９９】
圧電ディスク１９０８および１９１８の設計の一例が、図２０内に例示される。
【０２００】
図２１を参照して、放出デバイス１９０４の電極は圧電リング１９１５の上面の４枚の四半分をそれぞれ覆う４枚の電極２１０２Ａ、２１０２Ｂ、２１０４Ａ、２１０４Ｂを含む。２枚の反対側の電極２１０２Ａ、２１０２Ｂおよび２１０４Ａ、２１０４Ｂの対は、図１から１７における例のように制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）を受信するように接続されることを意図される。図２１では、制御信号を用いてスリーブ１９１４を振動させる実現可能性が、可変周波数および振幅２０Ｖｃｃを有する周期的信号に２対の電極のうち１対をさらすことによってテストされた。
【０２０１】
制御信号の関数としてスリーブ１９１４の変動の振幅を代表する図２２を参照して、共振ディスク１９０８は２２９５０Ｈｚでの共振周波数を有し、そこにおいてレーザ振動計によって測定されるスリーブ１９１４の振動の振幅は、６ミクロンピーク−ピークである。
【０２０２】
このように、数ボルトの制御信号を用いて、プレート１９０２に沿って空気で伝わる音波を生成するのに十分な数ミクロンだけのスリーブの振動を得ることが可能である。
【０２０３】
インターフェースシステム１９００は、次のように動作する。
【０２０４】
コンピューターシステムデバイスが、放出デバイス１９０４に制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）を供給する。
【０２０５】
応答して、放出デバイス１９０４の共振ディスク１９０８が振動し始める。
【０２０６】
中心部１９１２は、制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）の振幅加重に従って、スリーブ１９１４が傾いて振動するように機械的振動を増幅する。
【０２０７】
スリーブ１９１４は、加重に依存した指向性パターンに従って、プレート１８０２と同一平面の空気で伝わる音波１９０６として機械波を実際上伝達するインピーダンス適応領域を形成する。
【０２０８】
このように、連続加重に従って、空気で伝わる音波１９０６はプレート１９０２の表面で空気１９０３中に振幅の空間分布を連続して呈し、それは相互に異なる。
【０２０９】
図１から１７内のシステムに対して記述されるものに同様の方法で、コンピューターシステムデバイスは、受波信号ｒ（ｔ）に基づいて、指のような障害物によって作り出されるプレート１９０２の表面での空気の撹乱の存在を検出して位置特定する。撹乱は障害物から特定の接近距離から検出可能であるように始まり、それはガラスプレート１９０２より上に出るスリーブの部分の高さに従ってプレート１９０２から数ミリメートルから数センチメートルまで調整可能である。
【０２１０】
図２３を参照して、本発明に従う接点を備えたおよび接点のないインターフェースシステム２３００は、実用的に図１９内のインターフェースシステム１９００と同一であり、それで同じ参照符が同一の要素に対して用いられる。
【０２１１】
インターフェースシステム２３００の放出デバイス１９０４は、圧電ディスクの周辺部の内側面に延在し、かつ図１から１７内のシステムにおけると同じ方法で、機械的振動の一部がプレート１９０２内の弾性音波２３０４として伝達されるように、プレート１９０２に取り付けられる周辺リブ２３０２を更に備え、一方、機械的振動の別の部分が空気で伝わる音波１９０６としてプレート１９０２の近くの空気中に伝達される。
【０２１２】
受波デバイス１９１６は、放出デバイス１９０４と同様に変更される。
【０２１３】
好ましくは、放出デバイス１９０４は、２つの媒体内に放出される波の比率が同等であるように設計される。放出デバイスとプレート１９０２との間の固体−固体結合が固体−空気伝達より効果的であるので、リブ２３０２経由接点で十分である。明らかに、その他のタイプの接点もまた、適切であることができる。
【０２１４】
撹乱はしたがって、接触が空気波の撹乱に起因して生じる前に始まる。
【０２１５】
訓練方法は、したがって、次の２つの訓練プロセスを含むように変更される：一方は無接点撹乱に対応する、すなわち空気波だけのもの、もう一方は接点による撹乱に対応する、すなわち空気で伝わる音波および弾性音波の同時撹乱。弾性部分に対する励起範囲は、広帯域で、かつ例えば従前の場合と同様に２０ｋＨｚと１００ｋＨｚとの間の４０周波数にわたって分布することができ、一方、空気波の励起および受波は、スリーブの曲げを伴う１つ（例えば２２，９５０Ｈｚ）だけまたは２つの共振周波数（例えば２２，９５０Ｈｚおよび６５，８５０Ｈｚ）で実施される。
【０２１６】
この設計は、放出および受波変換器をプレートの壁に取り付けることをボンディングによって可能にする。プレート経由でおよび空気経由での２台の変換器の間の直接結合は、したがって、安定していてその他の支持デバイスから独立している。変換器は、一般的に一定のわずかな撹乱を代表する１ミリメートル未満の小直径同軸ケーブル経由で外界と機械的に連結されたままである。さらに、図２３内の組立品の場合、プレートが閉じられたおよび／またはタイトなケージの壁の１つを形成することができるように、スリーブを挿入するために生成される穴はタイトである。環境空気は任意選択で、その他のガスまたはその他の流体、特に液体によって置換されることができ、ケージは、局所化された相互作用が、レセプタクルの外側面上の指接触か、または機械インピーダンスの妨害からなる液体内の撹乱の存在（壁の付近の小型魚の通過、気泡の出現、その他）のどちらかからなることができるようにレセプタクルを形成することができる。
【０２１７】
あるいは、撹乱が検出されるべき時、共振ディスクがプレートの側面に配置され、および、スリーブがディスクとプレートの間の接点の反対側に延在する。このように、スリーブはプレートを貫通せず、それに穴をあける必要がない。
【０２１８】
あるいは、スリーブは中心領域のどちらかの側面上に延在し、テーパをつけてインピーダンス適応を可能にする。スリーブは、次いで片側で開いていてもう一方で閉じているかまたは両側で開いている。この代替実施態様では、プレートの各面上で接点によるおよび接点によらない、撹乱を検出することが可能である。
【０２１９】
強化において、プレート表面の付近内の空気波検出を容易にするために、「耳アンテナ」を形成するチューブアークが、プレートの表面に、例えばその角に取り付けられることができる。チューブアークは、好ましくは受波器のおよび同じ高さのスリーブと同心である。チューブアークの厚さは、例えば数十ミリメートルから数ミリメートルであることができる。
【０２２０】
チューブアークは、監視領域内の指または対象物の存在によって回折される波を受波する収集表面積を増加してかつスリーブにそれを反映する。例えば、チューブアークは、空気で伝わる相互作用が生じるスペースの方向に９０°と等しい角度方向セクターを覆う。
【０２２１】
チューブアークは、例えば共振ディスクを機械加工するために用いられるのと同じ材料で機械加工される。この場合、チューブアークは好ましくは共振ディスクの半径と等しい内側チューブアーク半径で円形に延在する。
【０２２２】
あるいは、チューブアークは例えば、共振ディスクからより大きな距離で、スリーブが位置する側面（または２個のスリーブの場合プレートの両側）上のプレートに次いで取り付けられるプラスチックに成形される別個の部分でできている。この場合、チューブアークは、その焦点がスリーブの中央軸線とマージするパラボラプロファイルを有する。このプロファイルは、受波デバイスから少し離れて撹乱を検出するのに適している。
【０２２３】
チューブアークはさらに、受波デバイスが、可聴範囲内に受波される空気で伝わる音波を検出しておよびしたがって、マイクとして機能することを可能にする。受波デバイスは、したがって、接点によるまたは接点によらない撹乱を位置特定するための、かつ、特定の周波数帯内の、例えば音声相互作用のための可聴周波数帯内の音声を検出するための二重媒体センサとして機能する。
【０２２４】
さらに、また強化において、チューブアークはまた、監視されるべきプレートの面に沿って放出デバイスによって放出される音場の強度を増大するために、放出デバイスのまわりに配置されることができる。
【０２２５】
流体内の、とりわけ水または空気内の音波放出の場合、波は圧縮波であり、および、超音波帯に限定されるとしても、音響エネルギーは高い出力で、かつ長期にわたる曝露の場合聴覚をそこなうかもしれない。励起はしたがって、人々および生物に聴力保護を与えると共に、かつ４０から８０ｄＢのゲインで一般的に受信される信号を増幅することによって、かつ安全閾値と両立するレベルに励起振幅を限定することによって実行されるべきである。より明確な考えのために、２３ｋＨｚでの空気中の１μｍの振幅を有する振動は、６４Ｐａの動圧、すなわちおよそ１３０ｄＢの音響相当（２．１０−５Ｐａの我々の聴力閾値が２３ｋＨｚで有効なままである場合）を生成する。超音波の機械エネルギーは、たとえ耳の感覚器官によって知覚されないとしても、限定されるべきである。これは、励起信号の限界と連動して受信される信号の増幅に加えて、２．１０−５Ｐａの圧力基準に対して、一般的に供給源から１ｃｍの距離で８５ｄＢ未満の、低い平均曝露値を媒体内に発生させる間欠的な励起を実行することによって任意選択で可能である。このように、流体内に放出される音響エネルギーは、時々時間とともに、とりわけ供給源のごく近くで８５ｄＢより大きくなるかもしれないが、時間とともに平均してかつ流体媒体の全体にわたって超音波の範囲に対してかつ明らかにまた、可聴範囲に対して８５ｄＢ未満にとどまる。
【０２２６】
さらに、増幅の場合には、受信されるオフロード信号（すなわち無接点）の最大ピーク−ピーク振幅が、用いられるアナログ−ディジタル変換器（ＡＤＣ）のフルスケールに到達するようにゲインが選択される場合、および信号対雑音比が、増幅に続いて、用いられる励起スペクトルに対応する帯域通過フィルタリング（例２０ｋＨｚ−１００ｋＨｚ）を実行することによって強化される場合、わずかな撹乱の検出が容易にされる。
【０２２７】
本発明の別の実施態様において、上記したものに類似したシステムが、非破壊試験の分野に用いられることができる。実際に、対象物の表面上のまたは内部のインピーダンスの妨害のその他の原因により、撹乱が、前述したように相互に異なるそれぞれの周波数で対象物内の振幅の空間分布によって放出される弾性音波を用いて検出されるのに適するようになる。これらの原因は、材料内の軽微な摩耗欠陥または疲労欠陥、とりわけ、レール、チューブ、棒のような一定の断面を有する細長い材料内のクラックまたは欠け傷である可能性があり、断面は変換器のカバレージの領域より大きな長さにわたって無傷のままであるべきであるが、また、ブレード、シェル、プレートのような表面材料上に局所化された層間剥離が出現する可能性がある。
【０２２８】
上記した位置特定方法が非常にわずかな撹乱に極めて敏感であるので、それは有利には、非常に小さなクラックまたは非常に小さな領域の層間剥離を検出するために、またはウインドシールド表面上の滴の存在、コンテナ内に含有される液体内の多量の気泡または密度変動を検出するかまたは食品の熟成を監視するかもしくは特徴付けるために用いられる。全てのこれらのシナリオに対して、上記した放出デバイスのような時間とともに変動する振幅の空間分布を有する、そして、放射パターンが時間とともに変動する、周波数変調によるグリッチの形の音響パルスが、撹乱が生じやすい媒体内に放出される。これらの音波が、基準受波信号を得るために典型的撹乱によって訓練段階中に最初に放出され、そして次に、受波信号が基準受波信号と比較される監視段階中に放出される。
【０２２９】
さらに、撹乱を検出して位置特定するための方法、とりわけ上記のように、接点が、複数撹乱を検出するために変更されることができる。
【０２３０】
実際に、受波信号が単一撹乱に対応する基準受波信号に対して標準化されるという点で、単一撹乱の線形結合の訓練セットを増加することによって複数撹乱を検出することが可能である。
【０２３１】
この特性は、図１から１７内のもののような接触表面システム上で実験的に、しかしガラスプレートよりむしろ支持部材としてナイロンポリアミドＰＡ１２プラスチックシェルによって、チェックされた。理由は、次の通りである：放射パターンが遅い空間変動、すなわち、双極放射に対する場合である、指または撹乱のそれらよりもより低い空間周波数と関連づけられるフーリエ空間内に、空間変動を有する場合、撹乱は、接点表面積に比例する。バルク波の撹乱が全体的に少ない場合、および、粘性減衰、振動率に依存する非線形現象に起因する撹乱がより少ない場合、これはいっそうあてはまる。これは撹乱だけを波回折現象と関連づけられるままにし、受波される界が、ホイヘンス−フレネル型原理に従って、相互作用表面（複数表面）に印加されるキルヒホフ−ゾンマーフェルト積分である多重干渉（複数干渉）によって回折される。しかしながら、ホイヘンス−フレネル型原理によれば、各相互作用領域は二次供給源ポイント分布として作用する。複数接触に対する合計回折界は、したがって実際に、孤立させられた接点に対する回折界の合計である。この論拠はとりわけ、事実上何の粘性減衰もないが、空気波回折だけがある空気にあてはまる。
【０２３２】
図２４を参照して、第１の特性曲線はシェルの位置Ａで接点に対する標準化受波信号の周波数振幅を示す。第２の特性曲線は、シェルの位置Ｂで接点に対する標準化受波信号の周波数振幅を示す。加えて、下側の特性曲線は、先の２本の特性曲線の合計と、位置ＡおよびＢで２つの接点を同時に施着することによる直接の訓練を用いて得られた特性曲線とのオーバーラップを示す。接点位置決め誤差を考えて、２本の特性曲線がほぼ同一であり、およびしたがって、合計撹乱は個々の撹乱の合計であると認められる。
【０２３３】
上記したもののようなシステムが、音響導波管を必要とすることなくまたは走行時間計算をすることなく撹乱を検出して位置特定するのに適していることは明らかである。
【０２３４】
図２５および２６を参照して、上記したもの以外の制御信号が、用いられることができる。
【０２３５】
例えば、１つの有利な特定のシナリオは上記した合計音場の面外成分を取り入れるシナリオである：
【０２３６】
【数２８】
2013544356.tif 000030
【０２３７】
ｋ＝０．５をセットして、２つの双極供給源の間の位相シフトφを導入する：
【０２３８】
【数２９】
2013544356.tif 000031
【０２３９】
制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）の振幅はしたがって、時間とともに一定であり、その周波数は同じである。変わるパラメータは、制御信号の間の、したがって、２つの双極供給源の間の位相シフトφである。
【０２４０】
図２５および２６は、φ＝０およびφ＝π／２に対して寸法３６０ｍｍｘ２２０ｍｍｘ３．３ｍｍを有するプレート上で実験的に観測される指向性パターンを例示する。他のパラメータは、ｆ＝４０，４００Ｈｚ、ｋ＝０．５、Ｅ０１＝Ｅ０２＝２０ボルト、そうすると、Ａ０１＝Ａ０２である。例えば０と９０°の間で２°間隔で、４０段階で制御信号ｅ１（ｔ）とｅ２（ｔ）の間の位相シフトを変更するだけで根本的に指向性パターンを変えることが、したがって可能である。
【０２４１】
図２７を参照して、ガラスプレート内に振動触覚フィードバックをさらに生成するように設計された、接点を備えたおよび接点のないインターフェースシステム２７００が次に記述される。
【０２４２】
システム２７００は、図１９内のシステムと同じ素子を備え、さらに共振ディスク１９１０のスリーブ内に挿入される可動振動部分２７０２を伴う。可動部分は、スリーブ内に挿入されてその軸に沿って延伸する棒２７０４を備える。可動部分は、棒軸に対してオフセットで棒に取り付けられたおもり２７０６を更に備える。おもりは、例えばハーフ−ディスクの形であって好ましくはスリーブの共振ディスクの反対の側面に位置している。
【０２４３】
可動部分は、スリーブ内に捕捉されるが、棒軸のまわりに回転し続けることができる。
【０２４４】
振動触覚フィードバックはしたがって、例えば、共振ディスクの共振周波数で例えば２２，９５０Ｈｚで、相互に二乗された正弦波制御信号ｅ１（ｔ）およびｅ２（ｔ）を供給することによって、インターフェースシステムを動作させるユーザによる動作または選択を確認するために、生成されることができる。この種の制御信号を用いて、おもりはスリーブの超音波振動の振幅に直接依存する速度で回転させられる。
【０２４５】
例えば、３ミリメートルの内側スリーブ直径に対して、容易に１００から２００の毎秒回転数に到達することができる速度で、可動部分が回転することができ、したがって、シェルまたはプレート内に伝達される強い振動を生成することが見いだされた。おもりの回転を防ぐために、単に互いに同位相でかつ低い強度で制御信号を供給する必要がある。
【０２４６】
あるいは、可動振動部分は有利には受波デバイスのスリーブ内に収容されるが、放出デバイスと同様に制御信号を供給することによって、振動触覚フィードバックの適用が要求される時、放出モードに切替えられることができる。
【０２４７】
受波デバイスを用いて振動触覚フィードバックを生成する利点は、放出デバイスによって放出される音波がしたがって、スリーブの内側壁に対する可動部分の摩擦によって擾乱されないという点である。放出における放射パターンは、したがって、安定している。
【０２４８】
他方では、受波デバイスが空気波およびプレートによって運ばれる音波を受波するので、（受波デバイスの）スリーブの内側壁に対する可動部分の接触は、何の撹乱も作り出さないか、または信号、受波信号を処理することによって容易に補正されることができる一貫してごくわずかな撹乱しか作り出さない。
【０２４９】
さらに、本発明が上記した実施態様に限定されない点に留意する必要がある。実際に、本願明細書に開示される教示に照らして、種々の変更が上記した実施態様になされることができることは当業者にとって明らかである。
【０２５０】
特に、１つの波からもう一方までの異なる空間分布は、振幅の空間分布の代わりにまたはそれに加えて、位相の空間分布であることができる。特に、上記した様々な形の制御信号（２つの供給源の寄与の変化および２つの供給源の間の位相シフトの変化）が波の間の位相の異なる空間分布を引き起こす。
【０２５１】
さらに、制御信号はモノクロでないかもしれず、これに反して、幅広いスペクトルを有するかもしれない。このように、（実施態様に従って、固体内にまたは空気中に）放出される音波は、また、幅広いスペクトルを有する。この場合には、音波のスペクトルが各々特定の周波数で振幅または位相の少なくとも相互に異なるそれぞれの空間分布を有するように、放出デバイスが設計される。例えば、１つの音波からもう一方まで、空間分布は全ての周波数に対して変わる。
【０２５２】
以下の請求項において、用いられる用語は、請求項を現在の記述内に開示される実施態様に限定すると解釈されるべきでなく、その語法に起因して請求項によって包含されることを意図される全ての等価物を含み、かつ、それはそれらの一般知識を本願明細書に開示される教示の実現に適用することによって当業者によって構想されることができると解釈されるべきである。
【符号の説明】
【０２５３】
１００  接触表面システム
１０２  ガラスプレート
１０４Ａ、１０４Ｂ  接触面
１０６  ベース
２０２  スロット
２０４  底部部分
２０６  フレーム
２０８  ウェッジ
２１０  止め具
２１２  パッキンシール
３０４  第１の放出デバイス
３０６  第２の放出デバイス
３０８  受波デバイス
３１０、３１２  ノッチ
４０２  圧電ディスク
４０４  下部電極
４０６Ａ、４０６Ｂ、４０８Ａ、４０８Ｂ  上部電極
４１０  圧電ディスク
４１２Ａ、４１２Ｂ、４１４Ａ、４１４Ｂ  上部電極
４１６  下部電極
４１８  圧電ディスク
４２０  下部電極
４２２  上部電極
４２４  コンピューターシステムデバイス
１６００  訓練方法
１７００  監視方法
１８００  第２の接触表面システム
１８０２  矩形ガラスプレート
１８０４  周辺部
１８０６  放出デバイス
１８０８、１８１０  エッジ
１８１２、１８１４  音波供給源
１８１６  圧電方形
１８１７  下部電極
１８１８、１８２０  アーム
１８２２、１８２４  アームの電極
１８２６  中心接地電極
１８２８  受波デバイス
１８３０  プレート１８０２の角
１８３２  圧電アーム
１８３４  下部電極
１８３６  上部電極
１９００  無接点インターフェースシステム
１９０２  プレート
１９０３  空気
１９０４  放出デバイス
１９０６  音波
１９０８  共振ディスク
１９１０  周辺部
１９１２  中心部
１９１４  中央スリーブ
１９１５  圧電リング
１９１６  受波デバイス
１９１８  共振ディスク
１９１９  圧電リング
２１０２Ａ、２１０２Ｂ、２１０４Ａ、２１０４Ｂ  電極
２３００  インターフェースシステム
２３０２  周辺リブ
２３０４  弾性音波
２７００  インターフェースシステム
２７０２  可動振動部分
２７０４  棒
２７０６  おもり
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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