(57)【要約】【課題】【解決手段】（ａ）周縁と、加えられた力の下、変位する形態とされて、取り囲まれた又は取り囲む入力パッド５０を画成するよう形成された複数の開口２０、２２、２４、２６とを有する基部支持体１４と、（ｂ）複数の開口２０、２２、２４、２６により画成され且つ入力パッド５０の変位により隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６に分配された形成される力を受け取るよう作動可能である複数の隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６と、（ｃ）隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６の各々に沿って配設され且つ入力パッド５０から周縁まで伝達された力を測定すると共に、加えられた力に相応する信号を出力する形態とされた少なくとも２つのセンサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂとを備える、入力装置１０が開示されている。複数のセンサと共に作動可能な１つ又はより多くの処理手段を利用して信号を受け取ると共に、入力パッド５０に作用する加えられた力の位置及び（又は）大きさの少なくとも一方を決定する。
2008546113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加えられた力の位置及び大きさを決定するのに適した入力装置において、
ａ）周縁と、加えられた力の下、変位する形態とされた入力パッドを画成し得るように周縁付近にて形成された複数の開口とを有する基部支持体と、
ｂ）複数の開口により画成された複数の隔離されたビームセグメントであって、入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに分配された形成される力を受け取るよう作動可能である前記複数の隔離されたビームセグメントと、
ｃ）隔離されたビームセグメントの各々と共に作動し、加えられ且つ周縁に伝達された力に応答する入力パッドの変位により形成された色々な応力の結果として生ずるそれぞれの隔離されたビームセグメント内の歪みを測定することのできる少なくとも１つのセンサであって、加えられた力及び測定した歪みに相応して、加えられた力の位置を決定すべく使用される信号を出力する形態とされた前記少なくとも１つのセンサとを備える、加えられた力の位置及び大きさを決定するのに適した入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の入力装置において、信号を受け取ると共に、入力パッドに作用する加えられた力の位置及び大きさの少なくとも一方を決定すべく少なくとも１つのセンサと共に作動可能な処理手段を更に備える、入力装置。
【請求項３】
請求項１に記載の入力装置において、複数の開口は基部支持体を通って伸びる細長いスロットを備える、入力装置。
【請求項４】
請求項１に記載の入力装置において、複数の開口は、線形の形態、湾曲した形態、スプライン形態及びこれらの任意の組み合わせから選ばれた幾何学的形態を備える、入力装置。
【請求項５】
請求項１に記載の入力装置において、少なくとも１つのセンサは、隔離されたビームセグメントを渡る異なる歪みを測定する機能を果たす、隔離されたビームセグメントの各々と関係した歪み計を備える、入力装置。
【請求項６】
請求項１に記載の入力装置において、隔離されたビームセグメントの各々に配置された少なくとも１つのセンサの各々は、互いに共通のセンサ面内に配置される、入力装置。
【請求項７】
請求項６に記載の入力装置において、センサ面は入力パッドの面に対して平行である、入力装置。
【請求項８】
請求項１に記載の入力装置において、入力パッドは、
ａ）基部支持体に配設された大きい中央開口と、
ｂ）大きい開口内に配設され、加えられた力を受け取ると共に、形成される力を基部支持体に伝達する形態とされた除去可能な力パネルとを更に備える、入力装置。
【請求項９】
請求項１に記載の入力装置において、複数の開口は、基部支持体の貫通スロットであり、開口は、入力パッドから基部支持体の周縁に伝達される力の経路を制御する形態とされる、入力装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の入力装置において、複数の隔離されたビームセグメントは、
入力パッドと共に形成された内側接続部と、
基部支持体の周縁と共に形成された周縁接続部とを更に備え、内側接続部及び周縁接続部は、反対方向に向けて偏向することにより隔離されたビームセグメント内の加えられた力から基部支持体上にて誘発された応力を集中させる機能を果たす、入力装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の入力装置において、基部支持体は、各々が加えられた力を受け取る形態とされた第一の側部と、第二の側部とを備える、入力装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の入力装置において、基部支持体は、多角形の幾何学的形態、選択随意的な幾何学的形態及びこれらの任意の組み合わせから成る群から選ばれた幾何学的形態を備える、入力装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の入力装置において、少なくとも１つのセンサは、歪み計、静電容量センサ、液位センサ、圧電変換器及びレーザセンサから成る群から選ばれる、入力装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の入力装置において、少なくとも１つのセンサは、隔離されたビームセグメントの各々に沿って配置された歪み計を備え、前記歪み計は、偏向したとき、ビームセグメントを渡る異なる歪みを測定する形態とされた、入力装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の入力装置において、複数の開口は、入力パッドの側部の隅部付近にて且つ該側部に対して平行に矩形の入力パッドと、隔離されたビームセグメントとを画成する、入力装置。
【請求項１６】
請求項１に記載の入力装置において、複数の開口は、入力パッドの側部の隅部付近にて且つ該側部に対して斜め角度にて矩形の入力パッドと、隔離されたビームセグメントとを画成する、入力装置。
【請求項１７】
請求項１に記載の入力装置において、複数の開口は、入力パッドの側部の中央付近にて且つ該側部に対して平行に矩形の入力パッドと、隔離されたビームセグメントとを画成する、入力装置。
【請求項１８】
請求項１に記載の入力装置において、複数の開口は、２つのセンサの間にて入力パッドの側部に対して平行に且つ２つのセンサにて入力パッドの側部に対して直角に伸びる、入力装置。
【請求項１９】
請求項１に記載の入力装置において、複数の開口は、隔離されたビームセグメントの各々に相応する幅の変化部を備える、入力装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の入力装置において、複数の開口は、入力パッドの隅部付近にて２つの隣接する隔離されたビームセグメントを含む矩形の入力パッドを画成する、入力装置。
【請求項２１】
請求項１に記載の入力装置において、複数の開口は、隔離されたビームセグメントの各々に配置された少なくとも１つのセンサの各々に相応する応力集中切欠きを備える、入力装置。
【請求項２２】
請求項１に記載の入力装置において、隔離されたビームセグメントの各々は、少なくとも１つのセンサの各々の付近にて隔離されたビームセグメントを少なくとも部分的に通って伸びる表面下穴を有する、入力装置。
【請求項２３】
請求項１に記載の入力装置において、隔離されたビームセグメントは、該ビームセグメントと関係した少なくとも２つの穴を更に備え、穴の各々は、隔離されたビームセグメントの反対側部に配置され且つ、隔離されたビームセグメント内にて応力を集中させる形態とされ、穴の各々は、少なくとも１つのセンサに向けて隔離されたビームセグメント内に伸びる、入力装置。
【請求項２４】
請求項１に記載の入力装置において、隔離されたビームセグメントの各々の第一の端部に配設された２つの平行なセンサと、隔離されたビームセグメントの各々の第二の反対側端部に配設された２つの平行なセンサとを更に備える、入力装置。
【請求項２５】
請求項１に記載の入力装置において、タッチパッド及びその構成要素部品を異物、水分及び破片から密封し且つ保護する形態とされた密封手段を更に備える、入力装置。
【請求項２６】
加えられた力を受け取る形態とされた入力装置において、
ａ）一定の位置にて支持された第一の構造的要素と、
ｂ）第一の構造的要素と共に作動可能であり、第一の構造的要素に対して可動であるように動的に支持されて加えられた力の下、変位する形態とされた入力パッドを画成する第二の構造的要素と、
ｃ）前記第一の構造的要素と第二の構造的要素とを接続する複数の隔離されたビームセグメントであって、力を第一の構造的要素と第二の構造的要素の間にて伝達すると共に、入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに分配された形成される力を受け取るよう作動可能な前記隔離された複数のビームセグメントと、
ｄ）隔離されたビームセグメントの各々と共に作動し、加えられた力に応答する入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに伝達された色々な応力の結果として生ずるそれぞれの隔離されたビームセグメント内の歪みを測定することができる少なくとも１つのセンサであって、該センサの各々が加えられた力、及び測定された歪みに相応し且つ、加えられた力の位置を決定すべく使用される信号を出力する形態とされた、前記少なくとも１つのセンサとを備える、入力装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の入力装置において、第一の構造的要素は、外側取り付け面を備え、第二の構造的要素は、外側取り付け面及び内側取り付け面により取り囲まれた入力パッドを備える、入力装置。
【請求項２８】
請求項２６に記載の入力装置において、第一の構造的要素は、内側取り付け面を備え、第二の構造的要素は、入力装置の外縁の回りに配置された入力パッドを備え、外側取り付け面及び内側取り付け面は、入力パッドによって取り囲まれる、入力装置。
【請求項２９】
加えられた力を受け取る形態とされた入力装置において、
ａ）基部支持体であって、周縁と、周縁に形成され且つ基部支持体を部分的にのみ通って伸びる複数の溝であって、基部支持体に対して可動である入力パッドを画成する形態とされ、入力パッドは加えられた力の下、変位し得る形態とされた前記複数の溝とを有する前記基部支持体と、
ｂ）複数の溝によって画成され且つ入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに分配された形成される力を受け取るよう作動可能である複数の隔離されたビームセグメントと、
ｃ）隔離されたビームセグメントの各々と共に作動し、加えられた力に応答して入力パッドの変位により発生され且つ周縁に伝達された色々な応力の結果として生ずるそれぞれの隔離されたビームセグメント内の歪みを測定する少なくとも１つのセンサであって、加えられた力及び測定された歪みに相応して、加えられた力の位置を決定すべく使用される信号を出力する形態とされた前記少なくとも１つのセンサとを備える、入力装置。
【請求項３０】
タッチパッド装置を製造する方法において、
ａ）加えられた力を受け取ることができる基部支持体を提供するステップと、
ｂ）入力パッドと、入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに分配された形成される力を受け取るよう作動可能である複数の隔離されたビームセグメントとを画成するため基部支持体における周縁位置を貫通する開口を形成するステップと、
ｃ）入力パッドの変位により発生され且つ加えられた力に応答して周縁位置まで伝達される色々な応力の結果として生ずる複数の隔離されたビームセグメント内の歪みを測定すると共に、加えられた力に相応して且つ、該加えられた力の位置を決定すべく使用される信号を出力する複数のセンサを隔離されたビームセグメントの各々に沿って提供するステップとを備える、タッチパッド装置を製造する方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の方法において、センサからの出力信号を処理して加えられた力の位置及び大きさの少なくとも一方を決定する処理手段を提供するステップを更に備える、方法。
【請求項３２】
入力パッドに加えられた力の位置及び大きさの少なくとも一方を決定する方法において、
ａ）基部支持体であって、周縁と、力に応答して変位する形態とされた入力パッドを画成する周縁における複数の開口により形成された複数の隔離されたビームセグメントとを有し、隔離されたビームセグメントは、該セグメントに配置された少なくとも１つのセンサを有する前記基部支持体を提供するステップと、
ｂ）加えられた力に応答して入力パッドの変位により発生された色々な応力の結果として生ずる複数の隔離されたビームセグメント内の歪みを測定するステップと、
ｃ）測定された歪みに相応する出力信号をセンサの各々から発生させるステップと、
ｄ）少なくとも２つのセンサからの出力信号を処理して入力パッドに加えられた力の位置を決定するステップとを備える、入力パッドに加えられた力の位置及び大きさの少なくとも一方を決定する方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の方法において、少なくとも２つのセンサからの出力信号を処理して入力パッドに加えられた力の大きさを決定するステップを備える、方法。
【請求項３４】
入力パッドに加えられた力の位置及び大きさの少なくとも一方を決定する方法において、
ａ）第一の構造的要素を提供するステップと、
ｂ）第一の構造的要素と共に作動して複数の開口を画成する第二の構造的要素であって、固定状態に支持された、前記第一及び第二の構造的要素の一方を互いに対して動的に支持し、加えられた力の下、変位する形態とされた入力パッドを画成する前記第二の構成要素を提供し、複数の開口は、第一の構造的要素と第二の構造的要素との間にて力を伝達すると共に、入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに分配された形成される力を受け取るよう作動可能な複数の隔離されたビームセグメントを画成するようにするステップと、
ｃ）加えられた力に応答して入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに伝達される色々な応力の結果として生ずる、複数の隔離されたビームセグメント内の歪みを測定するステップと、
ｄ）測定された歪みに相応する出力信号を発生させるステップと、
ｅ）出力信号を処理して入力パッドに加えられた力の位置を決定するステップとを備える、入力パッドに加えられた力の位置及び大きさの少なくとも一方を決定する方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の方法において、出力信号を処理して入力パッドに加えられた力の大きさを決定するステップを更に備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その各々の全体を全ての目的のため、参考として引用し本明細書に含めた、「力による入力装置（Ｆｏｒｃｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｉｎｐｕｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）」という名称にて２００５年８月１６日付けで出願された米国仮特許出願番号第６０／７０８，８６７、及び「力によるタッチ装置における信号の調整（Ｓｉｇｎａｌ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｉｎ  ａ  Ｆｏｒｃｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｔｏｕｃｈ  Ｄｅｖｉｃｅ）」という名称にて２００５年６月１０日付けで出願された米国仮特許出願番号第６０／６８９，７３１の利益を主張するものである。
【０００２】
本発明は、全体として、入力装置、より具体的には、加えられた力をビームセグメントを渡って集中させる設計とされた隔離されたビームセグメントを有する形態とされた、力による入力装置であって、入力装置に関するとき、その位置及び大きさのような、加えられた力に関し又は関連した特定の特徴を取得し又は誘導し得るように力が測定され且つ処理される、上記の力による入力装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
入力装置（例えば、タッチスクリーン又はタッチパッド）は、物体が配置されることを検出し且つ、入力装置に作用する物体の位置、物体により入力装置に加えられた力の大きさ等のような、入力装置に関連するような物体に関する１つ又はより特定的な特徴を決定する設計とされている。入力装置を見ることのできる異なる適用例の幾つかの例は、コンピュータディスプレイ装置、キオスク、ゲーム、自動現金預け払い機、ポイントオブセール端子、自動販売機、医療装置、キーパッド、キーボード等を含む。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、市場にて入手可能な多岐に渡る異なる型式の入力装置が存在する。一部の実施例は、抵抗による入力装置、静電容量による入力装置、表面弾性波による装置、力による入力装置、赤外線による装置等を含む。これらの先行技術に関連した型式の入力装置の各々は、幾つかの有用な機能上の形態を提供するが、１つ又はより多くの分野にて欠点がある。
【０００５】
抵抗による入力装置は、典型的に、それらの間にて接触が為される迄、共に押すことを要する２つの導電性板を備えている。抵抗型センサは、入力パッドからの光の約７５％のみの透過を許容し、これによりこのセンサを細密な図形的用途にて適用することを妨げることになる。
【０００６】
静電容量による入力装置は、力を接地に加える物体の静電容量を測定することにより、又は異なるセンサ間にてトランスキャパシタンスの変化を測定することにより作動する。経済的に製造できるが、静電容量によるセンサは、典型的に、大きい物体は十分な静電容量対接地の比を提供するから、大きい物体しか検出できない。換言すれば、静電容量によるセンサは、典型的に、適宜な導電性の性質を有する物体の配置を整合し又は検出し、これにより、スタイラス及びその他の同様のタッチ又は力を付与する物体を検出する能力のような、多岐に渡る潜在的に有用な適用例にて使用できない。更に、静電容量によるセンサは、入力パッド光の約９０％の透過を許容する。
【０００７】
表面弾性波による入力装置は、入力パッドの表面に沿って音を発し且つ、物体の配置と音との相互作用を測定することにより作動する。更に、表面弾性波による入力装置は、入力パッド光の１００％の透過を許容し、また、配置された物体が導電性の性質を有することを必要としない。しかし、表面弾性波による入力装置は、ペンの先端のような、硬く且つ小さい物体を整合させ又は検出することができず、また、これらは、通常、あらゆる型式の入力装置の内で最も高価なものである。更に、それらの精度及び機能は、水滴のような、表面の汚れによる影響を受ける。
【０００８】
力による入力装置は、入力パッドに加えられ且つ入力パッドにより伝達された力の位置及び大きさを測定する形態とされている。力による入力装置は、その他の型式の入力装置に優る幾つかの有用な効果を提供する。例えば、これらの装置は、典型的に、極めて堅牢で且つ耐久性があり、これらの装置は、落下又は衝撃衝突により容易に損傷されないことを意味する。事実上、入力パッド（例えば、タッチスクリーン）は、破断、引き傷等に対して抵抗性のある透明な材料の厚い片とすることができる。これらの装置は、光を吸収し、拡張させ又は反射する入力パッド中の介在層が存在せず、このため、利用可能な入力パッドの光の１００％を伝達することができる。これらの装置は、典型的に、入力パッドにおける塵、汚れ、油、水分又はその他の異物の破片の蓄積による影響を受けない。力による入力装置は、加えられた力を測定する形態とされた１つ又はより多くのセンサを備えている。力によるセンサは、手袋をした指、手袋をしない指、スタイラス、ペン、鉛筆又は力を入力パッドに加えることのできる任意の物にて作動することができる。それらの有利な効果にも拘らず、力による入力装置は、典型的に、多くのタッチスクリーンの適用例にて使用するには、過度に大きく且つ嵩張る。更に、従来の力による入力装置、及び殆んどのその他の型式の入力装置は、一方向のみから、換言すれば、入力パッドの一側部のみからのタッチを整合させ、これにより、力による入力装置の使用をモニタ装置又はスクリーン型の適用例に限定することになる。
【０００９】
赤外線による装置は、装置の入力パッドの表面の回りにて放出された赤外光線により作動する。しかし、これらの装置は、その精度に影響を与える塵のような、破片に対して敏感である。
【００１０】
先行技術にて本来的な問題点及び欠点に鑑みて、本発明は、入力パッドの両側部から加えられた力の位置及び大きさを決定することができ、また、入力パッドの面内にて又は該面に極めて近い位置にあり、これにより入力パッドの高さを最小にし、また、入力パッドに対して平行な任意の力の影響を最小にする力による入力装置を提供することにより、これらを解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書にて具体化し且つ広義に説明したように、本発明に従って、本発明は、ａ）周縁と、加えられた力の下、変位する形態とされた入力パッドを画成し得るように周縁付近にて形成された複数の開口とを有する基部支持体と、ｂ）複数の開口により画成され且つ、入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに分配された形成される力を受け取るよう作動可能である複数の隔離されたビームセグメントと、ｃ）隔離されたビームセグメントの各々と共に作動し、加えられ且つ周縁に伝達された力に応答する入力パッドの変位により形成された色々な応力の結果として生ずるそれぞれの隔離されたビームセグメント内の歪みを測定することのできる少なくとも１つのセンサであって、加えられた力及び測定した歪みに相応し且つ加えられた力の位置を決定すべく使用される信号を出力する形態とされ上記少なくとも１つのセンサとを備える、加えられた力の位置及び大きさを決定するのに適した入力装置を特徴とする。
【００１２】
単一のセンサを使用すれば十分であるが、上述したように、２つ又はより多くのセンサを使用すれば、特定の認識された有利な効果が得られる。例えば、２つのセンサを有する場合、温度効果を部分的に補正し且つ、センサの面に対して平行に生ずる歪み効果を最小にすることが可能である。
【００１３】
本発明は、また、ａ）一定の位置にて支持された第一の構造的要素と、ｂ）第一の構造的要素と共に作動可能であり、第一の構造的要素に対して可動であるように動的に支持されて加えられた力の下、変位する形態とされた入力パッドを画成する第二の構造的要素と、ｃ）上記第一の構造的要素と第二の構造的要素とを接続する複数の隔離されたビームセグメントであって、力を第一の構造的要素と第二の構造的要素の間にて伝達すると共に、入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに分配された形成される力を受け取るよう作動可能な上記隔離された複数のビームセグメントと、ｄ）隔離されたビームセグメントの各々と共に作動し、加えられた力に応答する入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに伝達された色々な応力の結果として生ずるそれぞれの隔離されたビームセグメント内の歪みを測定することができる少なくとも１つのセンサであって、該センサの各々が加えられた力、及び測定された歪みに相応し且つ加えられた力の位置を決定すべく使用される信号を出力する形態とされた、上記少なくとも１つのセンサとを備える、加えられた力を受け取る形態とされた入力装置も特徴とする。
【００１４】
本発明は、ａ）基部支持体であって、周縁と、周縁に形成され且つ基部支持体を部分的にのみ通って伸びる複数の溝とを備え、該複数の溝は、基部支持体に対して可動である入力パッドを画成する形態とされ、入力パッドは加えられた力の下、変位し得る形態とされた上記基部支持体と、ｂ）複数の溝によって画成され且つ入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに分配された形成される力を受け取るように作動可能である複数の隔離されたビームセグメントと、ｃ）隔離されたビームセグメントの各々と共に作動し、加えられた力に応答して入力パッドの変位により発生され且つ周縁に伝達された色々な応力の結果として生ずるそれぞれの隔離されたビームセグメント内の歪みを測定する少なくとも１つのセンサであって、加えられた力及び測定された歪みに相応して、加えられた力の位置を決定すべく使用される信号を出力する形態とされた上記少なくとも１つのセンサとを備える、加えられた力を受け取る形態とされた入力装置を更に特徴とする。
【００１５】
本発明は、ａ）加えられた力を受け取ることができる基部支持体を提供するステップと、ｂ）入力パッドと、入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに分配された形成される力を受け取るよう作動可能である複数の隔離されたビームセグメントとを画成するよう基部支持体における周縁位置を貫通する開口を形成するステップと、ｃ）入力パッドの変位により発生され且つ加えられた力に応答して周縁位置まで伝達される色々な応力の結果として生ずる複数の隔離されたビームセグメント内の歪みを測定すると共に、加えられた力に応答して該加えられた力の位置を決定すべく使用される信号を出力する複数のセンサを隔離されたビームセグメントの各々に沿って提供するステップとを備える、タッチパッド装置を製造する方法を更に特徴とする。
【００１６】
本発明は、ａ）基部支持体であって、周縁と、力に応答して変位する形態とされた入力パッドを画成する周縁における複数の開口により形成された複数の隔離されたビームセグメントとを有し、隔離されたビームセグメントは、該セグメントに配置された少なくとも１つのセンサを有する上記基部支持体を提供するステップと、ｂ）加えられた力に応答して入力パッドの変位により発生された色々な応力の結果として生ずる複数の隔離されたビームセグメント内の歪みを測定するステップと、ｃ）測定された歪みに相応する出力信号をセンサの各々から発生させるステップと、ｄ）少なくとも２つのセンサからの出力信号を処理して入力パッドに加えられた力の位置を決定するステップとを備える、入力パッドに加えられた力の位置及び大きさの少なくとも一方を決定する方法を更に特徴とする。
【００１７】
本発明は、ａ）第一の構造的要素を提供するステップと、ｂ）第一の構造的要素と共に作動して複数の開口を画成する第二の構造的要素であって、固定状態に支持された上記第一及び第二の構造的要素の一方を互いに対して動的に支持し、加えられた力の下、変位する形態とされた入力パッドを画成する上記第二の構造的要素を提供し、複数の開口は、第一の構造的要素と第二の構造的要素との間にて力を伝達すると共に、入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに分配された形成される力を受け取るよう作動可能な複数の隔離されたビームセグメントを画成するようにするステップと、ｃ）加えられた力に応答して入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに伝達される色々な応力の結果として生ずる、複数の隔離されたビームセグメント内の歪みを測定するステップと、ｄ）測定された歪みに相応する出力信号を発生させるステップと、ｅ）出力信号を処理して入力パッドに加えられた力の位置を決定するステップとを備える、入力パッドに加えられた力の位置及び大きさの少なくとも一方を決定する方法を更に特徴とする。
【００１８】
本発明は、添付図面と共に参照したとき、以下の説明及び特許請求の範囲の記載からより完全に理解されよう。このため、これらの図面は、単に本発明の一例としての実施の形態のみを示すものであるとの理解の下、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではない。全体的に説明し且つ図面に示した本発明の構成要素は、多岐に渡る異なる形態にて配置し且つ設計することができることが容易に理解されよう。しかしながら、本発明について、添付図面を使用して更に特定的に且つ詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明の以下の詳細な説明は、本発明の一部を構成し、また、本発明が実施可能である一例としての実施の形態を単に例示のため示した、添付図面に関するものである。これらの一例としての実施の形態は、当該技術の当業者が本発明を実施するのを可能にするのに十分詳細に説明されているが、その他の実施の形態が具体化可能であり、また、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、本発明に対し色々な変更を為すことが可能であることを理解すべきである。このため、図１ないし図２６に示した、本発明の実施の形態に関する以下のより詳細な説明は、特許請求の範囲に記載された、本発明の範囲を限定することを意図するものではなく、単に、説明の目的のためにのみ掲げたものであり、本発明の特徴を説明し、本発明の最良の形態を記載し、また、当該技術の当業者が本発明を実施するのを十分可能にすることに限定されるべきものではない。
【００２０】
本発明の以下の詳細な説明及び一例としての実施の形態は、本発明の要素及び特徴が全体に渡って数字にて表わされた、添付図面を参照することにより、最も良く理解されよう。
【００２１】
全体として、本発明は、力による入力装置及びその製造方法並びに使用方法を説明するものである。力による入力装置は、該入力装置に加えられた力の位置及び大きさを決定する形態とされている。幾つかの一例としての実施の形態において、入力装置は、適当な弾性を有する材料にて出来た基部支持体を備えている。基部支持体は、任意の適当な手段によりその周縁にて支持することができる。検知し且つ測定すべき力は、本明細書にて入力パッドと称する基部支持体の内側部分に加えることができる。
【００２２】
基部支持体は、入力パッドと基部支持体の周縁との間に配設された複数のビームセグメントを更に備え、これにより好ましくは、ビームセグメントを周縁から隔離するものとする。隔離されたビームセグメントは、入力パッドから基部支持体の周縁まで伝達される力の経路を制御し且つ、加えられた力により入力パッド上に与えられた応力を集中させる形態とされている。隔離されたビームセグメントは、基部支持体に形成されたスロット、穴、又はその他の空所領域の形態とすることができる。
【００２３】
力による入力装置は、入力パッドから基部支持体の周縁まで伝達される力を測定し得るように、隔離されたビームセグメントに沿って配設され又はその他、配置される形態とされた１つ又はより多くのセンサを更に備えている。センサは、加えられた力によって隔離されたビームセグメント内にて発生した応力に起因して隔離されたビームセグメント内の歪みを測定すると共に、それに相応する電気的出力又は信号を提供する機能を果たす。隔離されたビームセグメント内の応力は、加えられた力に応答して入力パッドが偏向することに起因する。センサにより発生された電気的出力又は信号を更に処理して、入力パッド上に加えられた力の位置座標及び加えられた力の大きさを誘導することができる。出力信号は、また、基準アクティビティを補正するといった、その他の機能を果たすよう処理することもできる。
【００２４】
更に他の実施の形態において、センサは、圧電又はその他の同様の材料から成るものとすることができるビームセグメントと一体化することができる。換言すれば、ビームセグメントそれ自体がセンサとして機能することのできる材料にて出来たものとし、これにより、別個のセグメントをビームセグメントに追加することを不要にすることができる。
【００２５】
本発明は、先行技術の関連する力による入力装置に優る幾つかの重要な利点を提供する。第一に、本発明の力による入力装置は、パッドが落下、衝撃又は衝突の結果として容易に損傷されないよう極めて堅牢にすることができる。第二に、入力パッドは、基部支持体の透明な窓、不透明な表面又は一体部分として形成することができる。更に、入力パッドは、任意の適宜に弾性的な材料から成るものとしてよい。第三に、センサは、窓における埃、塵、油、水分又はその他の異物の蓄積による影響を受けないようにすることができる。第四に、センサは、手袋をした指、手袋をしない指、スタイラス、ペン又は鉛筆又は窓に力を加えることができる任意の物により入力パッドに加えられた力を検出することができる。第五に、センサは、加えられた力の大きさ及び力が加えられた入力パッド上の位置の双方を測定する形態とすることができる。第六に、入力パッド及び基部支持体は、典型的なディスプレイモニタ装置に容易に取り付け且つ、独立的なインターフェースユニットとして使用することができる比較的薄い平坦な形態とすることができる。第七に、入力パッド及び１つ又はより多くのセンサの形態は、入力パッドに対し平行に加えられた力に対し相対的に敏感でない。最後に、力による入力装置は、入力パッドの両側部に加えられた力を検出し且つ整合させることができ、また、加えられた力の大きさ及び位置を正確に決定することができる。
【００２６】
上述した有利な点の各々は、添付図面を参照して以下に記載した詳細な説明に鑑みて明らかになるであろう。これらの有利な点は何ら限定的であることを意味するものではない。実際上、当該技術の当業者には、本発明を実施するとき、本明細書に具体的に記載されたもの以外のその他の有利な効果が実現可能であることが認識されよう。
【００２７】
図１及び図２に示したように、本発明の一例としての実施の形態に従った力による入力装置１０が示されている。入力装置は、外周縁１８を有する基部支持体１４を備えることができる。複数の開口２０、２２、２４、２６を周縁１８内にて基部支持体１４に形成することができる。開口２０、２２、２４、２６は周縁１８に沿って配置し且つ図１に破線で示した、実質的に矩形の入力パッド５０を取り囲み且つ画成することができる。複数の開口はまた、入力パッド５０の隅部付近にて且つ入力パッド５０の側部に対して平行に複数の隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６を画成することができる。２つのセンサ（３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ及び３６ｂ参照）をそれぞれ隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６の各々に沿って取り付けることができる。センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ及び３６ｂは、入力パッド５０に加えられた力を検出し且つ測定する形態とされている。更に、センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ及び３６ｂは、センサにより検出された加えられた力に相応する電子信号をセンサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ及び３６ｂに取り付けられ又はその他これらのセンサと関係した伝送装置４０を介して出力する形態とされている。
【００２８】
一例としての実施の形態において、センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ及び３６ｂの各々がそれぞれの隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６の各々の内部又はこれらのビームセグメントの各々を渡る歪みを測定する形態とされた歪み計を備えている。更に、隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６の各々は、配置され又はその上に配設された２つのセンサを備えるものとして示されているが、本発明はこの形態にのみ限定されるものではない。システムの制約及びその他の因子に依存して２つ又は２つ以上のセンサを隔離されたビームセグメントの各々に沿って配設することができると考えられる。更に、センサは、適宜な形態とされるならば、ビームセグメント自体から成るものとすることも考えられる。センサについては以下に詳細に説明する。
【００２９】
伝送装置４０は、センサの出力信号を信号処理装置４４として示した１つ又はより多くの信号処理装置まで搬送する形態とされており、信号処理装置は信号を１つ又はより多くの目的のため１つ又はより多くの態様にて処理する機能を果たす。例えば、信号処理装置は、増幅器、フィルタ及びアナログ対デジタル変換器のようなアナログ信号プロセッサを備えることができる。更に、信号処理装置は、図２に示したように処理された信号をコンピュータに供給するマイクロ−コンピュータプロセッサを備えることができる。又は、信号処理装置は、コンピュータ４８自体を備えることができる。更に、信号処理装置の上記及びその他の型式の任意の組み合わせを具体化し且つ利用することができる。典型的な信号処理装置は、当該技術にて既知であり、従って本明細書にて特定的に説明しない。
【００３０】
力によるタッチパッドに加えられた力の座標を決定するといった１つ又はより多くの目的のため信号を処理する信号処理装置により採用される処理手段及び方法も当該技術にて既知である。色々な処理手段及び方法について以下に更に詳細に説明する。
【００３１】
図１及び図２を再度参照すると、基部支持体１４は、実質的に平坦又は平面状パッド又は板を備えるものとして示されている。基部支持体１４は、静止状態にて同一の面内に実質的に位置することができる外側取り付け面６０と、内側取り付け面６４とを有することができる。外側取り付け面６０は、周縁１８と開口２０、２２、２４、２６の間に配置することができる。内側取り付け面６４は、入力パッド５０と、開口２０、２２、２４、２６との間に配置することができる。隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６は、内側取り付け面６４を外側取り付け面６０と接続することができる。外側取り付け面６０は、入力装置１０を支持する形態とされた任意の適宜な静止取り付け構造体に取り付けることができる。入力パッド５０は、内側取り付け面６４に取り付けられた別個の構造体とし又は該入力パッドは、内側取り付け面６４と一体的に形成された一体的な構成要素となるような形態とすることができる。入力パッドが別個の構造体である実施の形態において、入力パッドの１つ又はより多くの構成要素は、内側取り付け面から除去し得る形態とすることができる。例えば、入力パッド５０は、基部支持体１４に形成された大きい開口と、開口内に挿入し且つ支持し得る形態とされた除去可能な力パネルとを備えることができ、該力パネルは、何れかの方向から加えられた力を受け取る機能を果たす。
【００３２】
基部支持体１４は、アルミニウム又はスチールのような金属の任意の適宜に非弾性的な材料にて形成し、又は当該技術にて既知であるように、適宜に弾性的で硬化可能なポリマー材料にて形成することができる。更に、基部支持体１４は、ガラス、セラミック及びその他の同様の材料から形成することができる。基部支持体１４は、適宜なインターフェース適用例の任意の型式に合った形状及び形態とすることができる。例えば、基部支持体は、全体として矩形の形状であるディスプレイモニタ装置の視認領域としての形態とすることができる。更に、基部支持体１４は相対的に薄くし、基部支持体の入力パッドのタッチ面がディスプレイモニタ装置の視認領域から最小程度だけ変位され、これにより入力パッドとディスプレイモニタ装置との間の距離に起因する歪みを最小にし得る形態とすることができる。
【００３３】
入力装置の性能は、基部支持体１４の外側部分又は外側取り付け面の剛性に依存することが理解される。従って、基部支持体１４又は適宜なその一部分は、入力装置が適正に機能することを可能にし得るように適宜な剛性又は強度を持つように形成する必要がある。これと代替的に、基部支持体１４を剛性に形成することに代えて、基部支持体１４又は少なくともその適当な部分を何らかの型式の剛性な支持体に取り付けられるようにしてもよい。適当な剛性は入力をより正確に読み取ることを容易にする機能を果たす。
【００３４】
入力パッド５０は、実質的に平坦又は平面状パッド又は板としまた、基部支持体１４と同一の面内に位置するようにすることができる。入力パッド５０は、開口２０、２２、２４、２６により取り囲まれるようにすることができる。
【００３５】
入力パッド５０は、図２に矢印５４で示したように、入力パッド５０に作用する力を加えることに起因して入力パッド５０にて誘発された色々な応力に応答して変位する形態とされている。入力パッド５０は、加えられた力５４によって誘発された応力を内側取り付け面６４に、最終的に、隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６まで伝送する更なる形態とされ、この場合、隔離されたビームセグメント内の形成される歪みが誘発され且つ１つ又はより多くのセンサによって測定される。
【００３６】
基部支持体１４及び入力パッド５０は、第一の側部８０と、第二の側部８２とを有することができる。本発明の力による入力装置１０は、入力パッド５０の第一の側部８０又は第二の側部８２の何れかに力を加えることを望ましいように可能にし、また、入力パッド５０は、加えられた力５４に応答して基部支持体１４の面から何れかの方向に向けて変位する形態とすることができる。
【００３７】
入力パッド５０は、加えられた力５４を伝達し又は伝送することができる任意の適宜に剛性な材料にて形成することができる。かかる材料は、当該技術にて既知であるように、金属、ガラス又は硬化したポリマーとすることができる。
【００３８】
隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６は、基部支持体１４に形成し、また、複数の開口２０、２２、２４、２６により画成することができる。隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６は、静止状態にあるとき、基部支持体１４及び入力パッド５０と実質的に同一の面内に位置することができる。一部の実施の形態において、開口２０、２２、２４、２６は、基部支持体１４を通って全経路を渡って伸びるような形態とすることができる。例えば、開口２０、２２、２４、２６は貫通するスロット又は穴とすることができる。その他の実施の形態において、隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６は、基部支持体１４を部分的にのみ貫通して伸びる形態とすることができる。
【００３９】
図１に示したように、隔離されたビームセグメント３２は、開口２２、２４により形成し又は画成することができる。開口２２は、周縁１８の一部分に沿って伸び且つ２つの端部２２ａ、２２ｂを有することができる。開口２４は、周縁の別の部分に沿って伸び且つ２つの端部２４ａ、２４ｂを有することができる。２つの開口２２、２４の部分は、開口２２の一端２２ｂが開口２４の一端２４ａと重なり合う箇所である周縁１８の共通の部分に沿って伸びることができる。２つの端部２２ｂ、２４ａ及び周縁１８の共通の部分に沿って伸びる開口２２、２４の部分は、所定の距離だけ基部支持体１４にて隔てることができる。周縁１８の共通の部分に沿って伸びる開口２２の部分は、周縁１８の共通の部分に沿って伸びる開口２４の部分よりも周縁１８により近接させることができる。開口２２と開口２４との間の及び端部２２ｂと端部２４ａの間の基部支持体１４の領域は、隔離されたビームセグメント３２を画成することができる。
【００４０】
隔離されたビームセグメント３０、３４、３６は、隔離されたビームセグメント３２に対して上記に説明したものと同様に形成し且つ画成することができる。隔離されたビームセグメント３０は、開口２４、２０の間及び端部２４ａ、２０ａの間にて基部支持体１４の領域により形成することができる。隔離されたビームセグメント３４は、開口２４、２６の間及び端部２４ｂ、２６ｂの間にて基部支持体１４の領域により形成することができる。隔離されたビームセグメント３６は、開口２６、２０の間及び端部２６ａ、２０ｂの間にて基部支持体１４の領域により形成することができる。このように、隔離されたビームセグメントの全ては、基部支持体１４に形成された色々な開口により画成することができる。更に、隔離されたビームセグメントは、上述したように、入力パッド５０及び基部支持体１４の面と同一面内に位置するような形態とすることができる。
【００４１】
複数の開口２０、２２、２４、２６は互いの内部に入り子式に収納することができ、この場合、開口２２、２６は、矩形の基部支持体１４の側部９０、９２に沿って伸び且つ短い側部９０、９２に対して垂直に方向変更し、また、基部支持体１４の側部９４、９６の少なくとも一部分に沿って伸びるようにすることができる。開口２０、２４は、基部支持体１４の側部９４、９６の一部分に沿って且つ、開口２２、２６よりも入力パッド５０に近い位置に配置することができる。このように、開口２０、２４は、開口２２、２６内に配置し又は保持することができる。別言すれば、開口の各々は、別の開口のセグメントに重なり且つ該セグメントに対して平行に伸びて隔離されたビームセグメントを画成し、これにより隔離されたビームセグメントが任意の所望の長さを有することを許容するセグメントを備えることができる。
【００４２】
図１ａを参照すると、本発明の入力装置１０の１つ代替的な一例としての実施の形態が示されている。この特定の実施の形態は、上述し且つ図１に示したものと同様であり、開口２０、２４のみが開口２２及び２６よりも周縁１８に近接する位置に配置されている。換言すれば、開口２０、２４は、開口２２、２６の外側に位置するような形態とされている。
【００４３】
図３に示したように、隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６は、外側取り付け面６０と共に形成された外側又は周縁接続部７０と、図３にて隔離されたビームセグメント３２について図示したように、基部支持体１４の内側取り付け面６４と共に形成された、内側接続部７４とを有することができる。内側接続部７４及び外側接続部７０は、反対方向に向けて偏向させ又は曲げることにより加えられた力５４によって基部支持体１４に誘発された応力を受け取り且つ集中させる形態とされている。力を入力パッド５０に加えたとき、形成される力は、入力パッド５０及び内側取り付け面６４に対する隔離されたビームセグメント、特に、内側接続部７０及び外側接続部７４の形態の結果として、入力パッド５０を通して色々な隔離されたビームセグメントに伝達される。例えば、図１及び図２を再度参照すると、力が入力パッド５０に加えられたとき、入力パッド５０は変位し且つ入力パッド５０内にて応力を誘発させる。これらの応力は、入力パッド５０から内側取り付け面６４迄、また最終的に、隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６まで伝達することができる。力又は応力を受けたとき、隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６は、力が入力パッド５０に加えられることに応答して入力パッド５０が変位することに応動して偏向する形態とされている。このように、入力パッド５０に加えられた力及び入力パッド５０内にて誘発された形成される応力は、隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６に向け且つこれらのビームセグメント内にて集中させることができる。集中された応力の結果、隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６は偏向し、この偏向は、センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂにより測定することができる。隔離されたビームセグメント、特に、入力パッドと実質的に同一面内に位置する隔離されたビームセグメントを提供することと、隔離されたビームセグメント内にて入力パッドに応力を集中させるような入力装置の形態とすることとを組み合わせ、また、力センサがタッチ面又は入力パッドに対して同一面又は実質的に同一面の関係となるようにすることにより、先行技術の関係した入力装置に優る顕著な有利な効果が得られ、これは、例えば、取り付け要素を含んで入力装置の全体を材料中に開口を適正に配置することにより単一の材料片から形成することができ、タッチ面に伝達される長手方向力又はモーメントに対する感受性を低下させることができること、機械的に簡単であること、予荷重ばねを不要にすることができること、入力装置を環境から保護する堅牢で且つ堅固な設計を提供し得ること、センサを入力パッドと一体化し且つ同一面とすることにより寸法及び重量を最小にすることができること、入力パッドの両側部から力を整合させることができることを含むが、これらにのみ限定されるものではない。更に、極軸線に対して垂直に且つ電極に対して平行に加えられた歪みを有するより敏感な長手方向モードにて配備されたセラミック圧電変換器は、センサが延伸又は歪みに対してより敏感であり、せん断力及び横方向力に対して敏感でないようにし、これにより、変換器を不要な力及びモーメントから隔離する精巧な機構の必要性を軽減することができる。
【００４４】
センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂは、静止状態にあるとき、基部支持体１４及び入力パッド５０と実質的に同一面内にて隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６の各々に沿って配置することができる。特に、図１、図２に示したように、センサは、隔離されたビームセグメントの各々の各端部に配置することができる。このように、センサ３０ａは、１つの開口２２の端部２２ａ付近にて隔離されたビームセグメント３０上に配置することができる。同様に、別のセンサ３０ｂを開口２０の端部２０ａ付近にて隔離されたビームセグメント３０上に配置することができる。センサ３２ａ、３２ｂは、開口の端部２２ｂ、２４ａの各々の付近にてそれぞれ隔離されたビームセグメント３２上に配置することができる。センサ３４ａ、３４ｂは、開口の端部２６ｂ、２４ｂの各々付近にてそれぞれ隔離されたビームセグメント３４上に配置することができる。センサ３６ａ、３６ｂは、開口端部２６ａ、２０ｂの各々付近にて隔離されたビームセグメント３６上に配置することができる。
【００４５】
センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂは、静止状態にあるとき、基部支持体１４及び入力パッド５０と異なる面内にて隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６の各々に沿って配置することができる。センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂは、必ずしも入力パッド５０と同一の面内にある必要はないが、互いに同一面内に位置することが好ましい。センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂの全てを保持する面は、以下にセンサ面と称する。例えば、入力パッド５０と同一面内にて１つの側部と、入力パッド５０から変位した面内にて１つの側部とを有する隔離されたビームセグメントは、入力パッド５０と同一面内にある側部に配置されたセンサ面を有するか又は入力パッド５０の面に対して変位されるが、該面に対して平行な側面に配置されたセンサ面を有することができる。
【００４６】
センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂは、入力パッド５０に加えられた力５４に起因する隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６の撓みを測定し得る形態とされている。センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂは、隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６の変位に関連した性質を測定することができる任意の型式のセンサとすることができる。例えば、センサは、歪み計、静電容量計、液位計、レーザレベル計又は当該技術にて既知の任意の適当な計器とすることができる。センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂは、隔離されたビームセグメント３０、３２、３４、３６の変位に相応する電気信号を発生させることができる。電気信号は、センサ３０ａ、３０ｂ、３２ａ、３２ｂ、３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂから伝送手段を介して伝送することができる。
【００４７】
伝送手段４０は、例えば、当該技術にて既知であるように、図２に示した電線４０、無線送信機又は光通信装置を含む、有線又は無線伝送手段とすることができる。伝送手段４０は、色々なセンサの各々により出力された信号を受け取り且つ分析する形態とされた処理手段４４、４８に搬送し、入力パッド５０における加えられた力５４の位置及び大きさを決定する形態とされている。処理手段及び分析方法は、当該技術にて既知の任意のものとすることができる。
【００４８】
本発明の力による入力装置は、幾つかの異なる実施の形態を備えることができ、これらの実施の形態の各々は、上述した一例としての実施の形態と同様の仕方にて機能する。幾つかの特定の実施の形態が図面に示され且つ本明細書にて記載されているが、これらは、何らかの意味にて限定的であることを意図するものではない。その他の実施の形態が本明細書に特別に記載しない本発明の範囲に属するものと考えられる。図４を参照すると、実質的に矩形の入力パッド１５０を画成する複数の開口１２０、１２２、１２４、１２６を含む力による入力装置１００が示されており、また、隔離されたビームセグメント１３０、１３２、１３４、１３６は、入力パッド１５０の側部の隅部付近にて且つ該側部に対してある角度にて画成される。隔離されたビームセグメント１３０、１３２、１３４、１３６を開口１２０、１２２、１２４、１２６の側部に対してある角度にて向き決めすることは、隔離されたビームセグメント１３０、１３２、１３４、１３６の応力集中能力を更に向上させるものと考えられる。すなわち、隔離されたビームセグメント１３０、１３２、１３４、１３６内にて誘発された応力は、より大きい大きさを有し、また、入力パッド１５０に加えられた力の位置及び大きさをより確実に分析することを可能にする。更に、この設計によりより対称的な歪みを実現することができる。
【００４９】
図４に示し且つ上述した入力パッドの１つの代替的な実施の形態が図４ａに示されている。具体的には、開口１２０、１２２、１２４、１２６の各々は、隣接する開口に向けて角度を付けた部分１６０を各端部に有することができる。例えば、開口１２４の端部分１６０は、それぞれ開口１２２、１２６に向けて角度を付けることができる。この場合、開口の各々は、角度付き部分に対して垂直に方向変更し且つ入力パッド１５０から伸びて、これにより入力パッドの側部に対して角度を付けて複数の隔離されたビームセグメント１３０、１３２、１３４、１３６を画成する。
【００５０】
図５を参照すると、矩形の入力パッド２５０を画成する複数の開口２２０、２２２、２２４、２２６を含む力による入力装置２００が示されており、また、隔離されたビームセグメント２３０、２３２、２３４、２３６は、入力パッド２５０の側部の中心付近にて且つ該側部に対して平行に画成される。開口２２０、２２２、２２４、２２６の各々は、入力パッド２５０から伸びて離れる止め脚部２２０ａ、２２２ａ、２２４ａ、２２６ａを一端に備えており、また、止め脚部を備えない隣接する開口の端部２２０ｂ、２２２ｂ、２２４ｂ、２２６ｂを取り囲む。隔離されたビームセグメント２３０、２３２、２３４、２３６を開口２２０、２２２、２２４、２２６の側部の中心付近にて且つ該側部に対して平行に画成することは、隔離されたビームセグメント２３０、２３２、２３４、２３６の応力集中能力を弱化させるものと考えられる。すなわち、隔離されたビームセグメント２３０、２３２、２３４、２３６内にて誘発された応力は、大きさが小さく、また、センサに過荷重を加えることなく、より大きい力を入力パッド２５０に加えることを許容する。更に、隔離されたビームセグメントを端縁に沿って中心決めすることは、これらのビームセグメントに配置されたセンサを基部支持体が斜めに反ることに起因するような歪みに対し鈍感にする。しかし、センサに隅部付近にて接触したとき、出力は負となる可能性がある。その結果、この形態は、入力パッド２５０の反りのようなその他の効果に起因する増大した歪みが加わることになる。
【００５１】
図５ａには、図５に示し且つ上述した入力パッドの１つの代替的な実施の形態が示されている。この実施の形態において、開口２２４は、止め脚部を含まない２つの端部２２４ａ、２２４ｂを有することができる。開口２２２、２２６の止め脚部の端部は開口２２４を包囲することができる。
【００５２】
図６を参照すると、入力パッド３５０の側部の隅部付近にて且つ該側部に対して平行に画成された隔離されたビームセグメント３３０を有する矩形の入力パッド３５０を画成する複数の開口３２４、３２６を含む力による入力装置３００の隅部が示されている。複数の開口３２４、３２６は、センサ３３０ａ、３３０ｂの位置にて生ずる、指向性開口３９０、３９２、３９４、３９６のような、方向を急激に変化させる垂直な伸長部を有することができる。センサの位置付近にて隔離されたビームセグメントの長手方向に対して直交方向に向き決めされた急激な指向性開口３９０、３９２、３９４、３９６を提供することは、隔離されたビームセグメントの応力集中能力を更に向上させるものと考えられる。更に、かかる急激な指向性開口を提供することは、ビームセグメントを渡る歪みを平滑にする機能を果たす勾配を提供するものと考えられる。より特定的には、これらの急激な指向性開口は、応力及び形成される歪みを隔離されたビームセグメントに対して垂直な方向に向けて一層均一にする機能を果たす。ビームセグメント３３０は、ビームセグメント３３０に対して垂直であるとして示した急激に方向変更する開口３９０、３９２、３９４、３９６を備えているが、ビームセグメント３３０の長手方向に対して鋭角な角度又は直角にて向き決めされた開口のようなその他の開口の向きとすることが考えられる。
【００５３】
図６ａには、図６に示し且つ上述した入力パッドの１つの代替的な実施の形態が示されている。複数の開口３２４、３２６は、センサ３３０ａ、３３０ｂの位置に相応する垂直な方向変更部３９０、３９４を有することができる。
【００５４】
図７を参照すると、入力パッド４５０の側部の隅部付近にて且つ該側部に対して平行に画成された隔離されたビームセグメント４３０を有する矩形の入力パッド４５０を画成する複数の開口４２４、４２６を含む力による入力装置４００が示されている。複数の開口４２４、４２６は、隔離されたビームセグメント４３０に沿って幅が変化し且つその寸法を増大させる。この寸法の増大は、開口４１０、４１２により示されている。隔離されたビームセグメントに隣接するこの幅の変化は、隔離されたビームセグメントの応力集中能力を向上させるものと考えられる。
【００５５】
図８を参照すると、入力パッド５５０の側部の隅部付近にて且つ該側部に対して平行に矩形の入力パッド５５０と、２つの隣接する隔離されたビームセグメント５３４、５３６とを画成することができる複数の開口５２４、５２６を含む力による入力装置５００が示されている。開口５２６は、開口５２６から垂直に且つ隣接する開口５２４に向けて伸びる２つの平行な脚部５２６ａ、５２６ｂを有することができる。開口５２４は、平行な脚部の間にて伸び且つ隔離されたビームを２つの平行なセグメント５３４、５３６に分割することができる。隣接し且つ平行な２つの隔離されたビームセグメント５３４、５３６を有することはセンサの測定精度を向上させるものと考えられる。
【００５６】
図８Ｂには、図８Ａに示し且つ上述した入力パッドの１つの代替的な実施の形態が示されている。開口５２４は、開口５２６から垂直に且つ周縁５１８に向けて伸びる止め脚部５２４ａを有することができる。止め脚部は隣接する開口５２６に向けて垂直に方向変更し、このため止め脚部５２４ａ及び開口５２４は、隣接する開口５２６に向けて伸び、該開口から隔てられ且つ該開口に対して平行になることができる。開口５２６は、開口５２４に向けて垂直に方向変更し、また、平行な止め脚部５２４ａと開口５２４との間を伸び且つ、隔離されたビームを２つのセグメント５３４、５３６に分割することができる。
【００５７】
図８Ｃには、図８Ａに示し且つ上述した入力パッドの１つの代替的な実施の形態が示されている。開口５２６の平行な脚部５２６ａ、５２６ｂは、それらの端部にて垂直な方向変更部５７０、５７２を有することができる。垂直な方向変更部５７０、５７２は、隔離されたビームセグメントの応力集中能力を向上させるものと考えられる。更に、開口内の垂直な方向変更部は、応力及び形成される歪みを平滑にし、これによりこれらを隔離されたビームセグメントに対して垂直な方向に向けて一層均一にする機能を果たす。更に、垂直な方向変更部に起因して応力集中の程度が低下することは、入力パッドが恒久的に損傷を受けずに抵抗することができる力の過荷重の程度を増すことができる。
【００５８】
図８Ｄには、図８Ｂに示し且つ上述した入力パッドの１つの代替的な実施の形態が示されている。止め脚部５２４ａ及び開口５２４は、その端部にて垂直な方向変更部５７４、５７６を有することができる。垂直な方向変更部５７４、５７６は、隔離されたビームセグメントの応力集中能力を向上させるものと考えられる。図８ｃと同様に、開口内の垂直な方向変更部は、応力及び形成される歪みを平滑にし、このため隔離されたビームセグメントに対して垂直な方向に向けてこれらを一層均一にする。
【００５９】
図９ないし図１１を参照すると、隔離されたビームセグメントを有する色々な応力集中作用部を含む幾つかの力による入力装置が示されており、該応力集中作用部は、本明細書に記載した幾つかの開口の形態と組み合わせて使用することができる。図９には、センサの位置に隣接して、複数の開口６２４、６２６における切欠き６１０、６１２、６１４、６１６が示されている。図１０には、センサ７３４ａ、７３４ｂの位置の下方にて隔離されたビームセグメント７３４に形成された穴７１０、７１２が示されている。図１１には、センサ８３４ａ、８３４ｂの位置の下方にて隔離されたビームセグメント８３４に形成された切欠き８１０、８１２が示されている。
【００６０】
図１２を参照すると、基部支持体９１４に形成された隔離されたビームセグメント９３２が示されており、該隔離されたビームセグメント９３２は、該セグメントと関係した４つのセンサを有しており、これらのセンサは加えられた力の位置及び大きさを決定するよう作動可能である。センサは、出力を２倍にする等のようなその有利な効果のため当該技術にて周知である、完全なブリッジの形態にて配列された歪み計９３２ａ、９３２ｂ、９３２ｃ、９３２ｄとして示されている（図１２Ａ参照）。このセンサの特定の形態は、入力パッドに加えられた力の位置及び大きさを決定するとき、共同して、センサの測定精度を向上させる機能を果たす。
【００６１】
図１３を参照すると、入力パッド１０５０の側部の隅部付近にて且つ該側部に対して平行に矩形の入力パッド１０５０及び隔離されたビームセグメント１０３０、１０３２、１０３４、１０３６を画成することができる複数の開口１０２０、１０２２、１０２４、１０２６を含む力による入力装置１０００が示されている。開口１０２０は、一側部に沿って且つ入力パッドの隅部の回りにて伸びることができ、隅部の回りを伸びる開口の部分は、開口１０２２の一部分を取り囲む。開口１０２２は、入力パッドの一側部に沿って且つ隅部の回りを伸びることができ、隅部の回りを伸びる開口の部分は、開口１０２４の一部分を取り囲む。開口１０２４は、入力パッドの一側部に沿い且つ１つの隅部の回りを伸びることができ、隅部の回りを伸びる開口の部分は、開口１０２６の部分を取り囲む。開口１０２６は、入力パットの一側部に沿って且つ１つの隅部の回りを伸びることができ、隅部の回りを伸びる開口の部分は、開口１０２０の部分を取り囲む。複数の隔離されたビームセグメント１０３０、１０３２、１０３４、１０３６は、開口の取り囲まれた部分により画成することができる。
【００６２】
図１３ａには、図１３に図示し且つ上述した入力パッドの１つの代替的な実施の形態が示されている。開口１０２０は、入力パッドの側部に沿い且つ入力パッドの隅部の回りにて伸びることができ、隅部の回りを伸びる開口の部分は、開口１０２２の一部分を取り囲むことができる。開口１０２２は、入力パッドの側部に沿い且つ入力パッドの隅部の回りを伸びることができ、隅部の回りを伸びる開口の部分は、開口１０２４の一部分を取り囲むことができる。開口１０２４は、入力パッドの側部に沿い且つ入力パッドの隅部の回りを伸びることができ、隅部の回りを伸びる開口の部分は、開口１０２６の一部分を取り囲むことができる。開口１０２６は、入力パッドの側部に沿い且つ入力パッドの隅部の回りを伸びることができ、隅部の回りを伸びる開口の部分は、開口１０２０の一部分を取り囲むことができる。
【００６３】
上述し且つ図面に示した一例としての実施の形態は、線形の幾何学的形態を有する色々な一例としての力による入力装置を示すが、その他の一例による力による入力装置は、非線形の幾何学的形態又はこれらの組み合わせを含むことが考えられる。力による入力装置は、実質的に任意の選択随意的な幾何学的形態を備えることができると更に考えられる。図１４ないし図１７には、異なる幾何学的形態を備える力による入力装置の幾つかの異なる一例としての実施の形態が示されている。これらの実施の形態は、本明細書の何れかにて説明したその他の力による入力装置と同様の態様にて機能する形態とすることができることが理解される。従って、それらの機能ではなくて、それらの幾何学的形態について詳細に説明する。
【００６４】
特に、図１４には、機能の点にて上述したものと同様である更に別の一例としての実施の形態に従った力による入力装置が示されている。しかし、この特定の実施の形態において、力による入力装置１１００は、楕円形の形状の非線形の幾何学的形態を有する基部支持体１１１４を備えている。更に、湾曲した開口１１２０、１１２２、１１２４、１１２６は、基部支持体１１１４に形成されており、これらの開口は、ビームセグメント１１３０、１１３２、１１３４、１１３６として示した複数の隔離されたビームセグメント及び入力パッド１１５０を画成する機能を果たす。力による入力装置１１００は、隔離されたビームセグメントの各々と共に作動可能な複数のセンサを更に備えている。湾曲した開口は、基部支持体の外周又は周縁に対して平行な形態とされている。しかし、このことは必ずしも必要なことではない。開口は、基部支持体の周縁に対して任意の向きにて形成することができる。更に、開口は、任意の型式のスプライン形態を備えることができる。
【００６５】
図１５には、同様に、機能の点にて上述したものと同様である、更に別の一例としての実施の形態に従った力による入力装置が示されている。しかし、この特定の実施の形態において、力による入力装置１２００は、四角形の形状の線形の幾何学的形態を有する基部支持体１２１４を備えている。更に、湾曲した開口１２２０、１２２２、１２２４、１２２６が基部支持体１２１４に形成され、これらの開口は、ビームセグメント１２３０、１２３２、１２３４、１２３６として示した複数の隔離されたビームセグメント及び実質的に円形の入力パッド１２５０を画成する機能を果たす。力による入力装置１２００は、隔離されたビームセグメントの各々と共に作動可能な複数のセンサを更に備えている。
【００６６】
図１６には、同様に、機能の点にて上述したものと同様である、更に別の一例としての実施の形態に従った力による入力装置が示されている。しかし、この特定の実施の形態において、力による入力装置１３００は、五角形の形状の線形の幾何学的形態を有する基部支持体１３１４を備えている。更に、線形の開口１３２０、１３２２、１３２４、１３２６、１３２８が基部支持体１３１４に形成され、これらの開口は、ビームセグメント１３３０、１３３２、１３３４、１３３６、１３３８として示した複数の隔離されたビームセグメント及び実質的に五角形の幾何学的形態を有する入力パッド１３５０を画成する機能を果たす。力による入力装置１３００は、隔離されたビームセグメントの各々と共に作動可能な複数のセンサを更に備えている。複数の開口が基部支持体の周縁に対して平行となるような形状形態とされている。
【００６７】
図１７には、同様に、機能の点にて上述したものと同様である、更に別の一例としての実施の形態に従った力による入力装置が示されている。しかし、この特定の実施の形態において、力による入力装置１４００は、選択随意の形状を有する基部支持体１４１４を備えている。更に、開口１４３０、１４３２、１４３４、１４３６は、基部支持体１４１４に形成され、これらの開口は、ビームセグメント１４３０、１４３２、１４３４、１４３６として示した複数の隔離されたビームセグメント及び選択随意の形状の入力パッド１４５０を画成する機能を果たす。力による入力装置１４００は、隔離されたビームセグメントの各々と共に作動可能な複数のセンサを更に備えている。この実施の形態は、基部支持体及び該支持体に形成された開口が任意の選択随意的なスプライン形態又は幾何学的形態を備えることができる様子を示す。
【００６８】
図１８ないし図２０には、本発明の更に別の一例としての実施の形態に従った幾つかの力による入力装置が示されている。これらの図面に示したように、基部支持体に形成された開口は、互いに重なり又は互いを超えて伸びて、上述したその他の力による入力装置のように隔離されたビームセグメントを形成し又は画成するような形態とはされていない。隔離されたビームセグメントの各々は、２つの異なる開口の２つの端部により、また、これらの端部を互いに近似させることにより形成され又は画成される。従って、開口により画成された隔離されたビームセグメントの長さは遥かに短い。
【００６９】
図１８には、基部支持体１５１４と、開口１５２０、１５２２、１５２４、１５２６として示した、形成された複数の開口とを有する力による入力装置１５００が示されている。これらの開口は、上述したものと同様に機能する、すなわち、隔離されたビームセグメント１５３０、１５３２、１５３４、１５３６として示した複数の隔離されたビームセグメントを画成すると共に、入力パッド１５５０を画成する機能を果たす。これらの開口は、その対向した端部の各々が別の開口の端部と近接するような形態とされている。しかし、上述したその他の一例による力による入力装置と相違して、これらの開口のいずれもその開口の１つのセグメントが平行な態様にて別の開口のセグメントに重なり合うような形態とされていない。従って、隔離されたビームセグメントは、これらの重なり合うセグメントにより形成されない。その代わり、力による入力装置１５００の隔離されたビームセグメントは、２つの開口の端部により画成される。これらの終端は互いに近接するように形態とされているため、隔離されたビームセグメントは、２つの開口の終端の間を伸びる基部支持体の部分によって画成される。このようにして形成された隔離されたビームセグメントは、その長さが開口の幅とほぼ等しいため、重なり合う開口のセグメントの場合よりも長さが短い。図１８に示した特定的な実施の形態において、開口の各々の端部は、隣接する開口に接続する前に終わり、これにより隔離されたビームセグメントを形成する。１つ又はより多くのセンサを形成されたビームセグメントの内部に又はその回りに配置することができ、これらのセンサは、上述したものと同様の態様にて機能することを意図する。
【００７０】
図１９には、力による入力装置１６００が垂直位置の垂直な開口１６２２、１６２６を超えて距離ｘ１だけ伸びる端部を有する、基部支持体１６１４に形成された水平な開口１６２０、１６２４を備えている。更に、垂直な開口１６２２、１６２６は、水平な開口１６２０、１６２４と交差し又は接続する前に終わる端部を備えており、この終端となる結果、距離ｘ２を有する空隙となる。この場合にも、開口、特に、互いに近接したその端部は、隔離されたビームセグメント１６３０、１６３２、１６３４、１６３６として示した複数の隔離されたビームセグメントを画成する機能を果たす。更に、本明細書にて説明したように、隔離されたビームセグメントと共に作動可能な形態とされた１つ又はより多くのセンサが隔離されたビームセグメント内に又はその回りに配置されている。この場合にも、開口の各々は、隔離されたビームセグメント、及び入力パッド１６５０を画成する形態とされている。
【００７１】
図２０には、基部支持体１７１４に形成された水平な開口１７２０、１７２４の端部が垂直な開口１７２２、１７２６の垂直方向位置を超えて伸びない点を除いて、上述し且つ図１９に示したものと同様である、一例としての力による入力装置１７００が示されている。その代わり、水平な開口の端部は、垂直な開口の垂直方向位置にて終わる。垂直な開口は、水平な開口と交差し又は接続しないため、依然として空隙すなわち距離ｘ２が維持され、この空隙すなわち距離は、各々がその上に配置され又はその回りに配置されたとき、１つ又はより多くのセンサと共に作動可能である隔離されたビームセグメント１７３０、１７３２、１７３４、１７３６として示した隔離されたビームセグメントを表わす。色々な開口は、入力パッド１７５０も画成する。
【００７２】
図２１には、本発明の更に別の一例による実施の形態に従った力による入力装置１８００が示されている。この特定的な実施の形態において、入力装置１８００は、外周縁１８１８を有する基部支持体１８１４を有することができる。複数の開口１８２０、１８２２、１８２４、１８２６を外周縁１８１８内にて基部支持体１８１４に形成することができる。開口１８２０、１８２２、１８２４、１８２６は、外周縁１８１８に沿って配置し且つ図２１に破線で限界付けた周縁１８１８の回りに形成された実質的に矩形の入力パッド１８５０を画成することができる。複数の開口は、その各々が図示するように１つ又はより多くのセンサと共に作動可能である、入力パッド１８５０の隅部付近にて且つ該入力パッドの側部に対して平行に複数の隔離されたビームセグメント１８３０、１８３２、１８３４、１８３６を画成することもできる。
【００７３】
基部支持体１８１４は、実質的に平坦又は平面状のパッド又は板を備えるものとして示されている。基部支持体１８１４は、静止状態にて実質的に同一の面内に位置することができる外側取り付け面１８６０と、内側取り付け面１８６４とを有することができる。外側取り付け面１８６０は、周縁１８１８と開口１８２０、１８２２、１８２４、１８２６との間に、また、入力パッド１８５０と色々な開口との間に配置することができる。換言すれば、入力パッド１８５０は、外側取り付け面１８６０を取り囲むような形態とされている。内側取り付け面１８６４は、色々な開口の内部に配置するか又は換言すれば、色々な開口によって取り囲まれるようにすることができる。隔離されたビームセグメント１８３０、１８３２、１８３４、１８３６は、内側取り付け面１８６４を外側取り付け面１８６０と接続することができる。外側取り付け面１８６０は、入力装置１８１０を支持する形態とされた任意の適した静止取り付け構造体に取り付けることができる。入力パッド１８５０は、外側取り付け面１８６０に取り付けられた別個の構造体とし、又は該入力パッドは、外側取り付け面１８６０と一体的に形成された一体的な構成要素であるような形態とすることができる。
【００７４】
入力パッド１８５０は、周縁１８１８の回りにて支持され且つ該周縁と一体的であるとき、入力パッド１８５０に作用力を加えることに起因して入力パッド１８５０内に誘発された色々な応力に応答して変位する形態とされている。入力パッド１８５０は、加えられた力によって誘発された応力を外側取り付け面１８６０に、また、最終的に隔離されたビームセグメント１８３０、１８３２、１８３４、１８３６に伝達する更なる形態とされており、この場合、隔離されたビームセグメント内にて形成された歪みが誘発され且つ１つ又はより多くのセンサによって測定される。
【００７５】
実質的に、図２１に示した入力装置の実施の形態は、図２１の入力パッドが入力装置の外周又は周縁の回りに配置され、内側及び外側取り付け面は入力パッドの内側又は内部に配置される点を除いて、図１に示したものと同様である。換言すれば、図２１の入力装置は、図１に示した入力装置の逆である構造的形態を備えるものと見なすことができる。この特定の実施の形態は、本発明が固定位置にて支持された第一の構造的要素と、第一の構造的要素と共に作動可能な第二の構造的要素とを備え、第二の構造的要素は、第一の構造的要素に対して可動であり、加えられた力の下、変位する形態とされた入力パッドを画成するよう動的に支持されると広く考えることを示すことを目的とする。
【００７６】
力による入力装置を製造する方法は、加えられた力を受け取ることができる基部支持体を提供するステップを含む。開口を基部支持体に形成し入力パッドと、複数の隔離されたビームセグメントとを画成することができる。隔離されたビームセグメントは、入力パッドが加えられた荷重によって変位されたとき、伝達された形成される力を受け取ることができる。少なくとも２つのセンサを隔離されたビームセグメントの各々に取り付けて入力パッドから周縁に伝達された力を測定することができる。センサは、加えられた力に相応する信号を出力することができ、この信号は、当該技術にて既知の手段及び方法により入力パッドに加えられた力の位置及び大きさを決定すべく使用することができる。
【００７７】
タッチパッドにおける力の位置及び大きさを決定する方法は、周縁と、入力パッドを画成する複数の開口とを有する基部支持体を提供するステップを含むことができる。入力パッドは、入力パッドに力を加えることにより変位させることができる。入力パッドに加えられた力は、入力パッドにより複数の開口により形成された複数の隔離されたビームセグメントに伝達することができる。隔離されたビームセグメントは、入力パッドの変位により隔離されたビームセグメントに伝達された形成された力を受け取る形態とすることができる。伝達された力は、隔離されたビームセグメントの各々に沿って配置された少なくとも２つのセンサにより測定することができる。センサは、加えられた力に相応する信号を出力する形態とすることができる。この信号は、当該技術にて既知のような色々な処理手段及び方法により入力パッドに加えられた力の位置及び大きさを決定すべく使用することができる。
【００７８】
上述したように、本発明は、色々なセンサからの信号出力を１つ又はより多くの目的のために処理し、力によるタッチパッドに加えられる力の座標を決定し又は基準アクティビティの変化を考慮し且つ補正することにより測定値の精度を改良する形態とされた１つ又はより多くの処理手段を特徴とする。例えば、センサからの力信号標本は、タッチ開始時から位置を計算することができる、特定の経過時間迄又は力波形が零と交差する迄、平均化することができる。タッチ座標を決定するその他の方法は、重み関数により全体的な力信号を描出するステップと、タッチの開始時からタッチの終了時までを積分するステップと、全体の力が特定の閾値を超えるのを待つステップと、力レベル又は時間の何れかの特定の点の間にてセンサ信号を平均化し又は積分するステップと、全体的な加えられた力のピーク値を推定するステップと、又は好ましい測定時間を予め設定するステップとを含むことができる。
【００７９】
図２２ないし図２４を参照すると、１つの一例としての実施の形態に従った信号処理方法の色々なブロック図及びフロー図が示されている。具体的には、図２２を参照すると、センサ信号は、基準値を補正し、センサを較正し、時間応答を均等にし、雑音をフィルタリングし、標本採取時間の誤差を補正し得るよう最初に調整する。次に、全てのセンサからの調整した信号を加算して全体的な力信号を形成する。次に、全体的な力信号を重み関数により時間ドメイン内に描出する。次に、調整した信号の各々に重み係数を掛けて、次に、重み付けした信号をタッチの開始時から開始してタッチの終了時迄、積分する。次に、その結果を使用して加えられた力の位置及び大きさを計算する。
【００８０】
図２３は、図２２に示したものと同様であるが、この場合、処理方法は、空間的なタッチ座標を計算する殆どの方法がセンサ信号のスケール係数に対して敏感ではないことを考慮する。従って、重み係数の整数で割ることは不要となる。その代わり、信号は割る前に加算する。
【００８１】
図２４には、加えられた力を測定するため上述した過程を実施する一例としての方法が示されている。センサチャンネルは規則的な間隔にて標本採取し、センサの各々から１つの標本が得られた後、センサを較正し、補正し、フィルタリングし且つ均等化する。次に、センサの合計値を計算する。過程中の１つのタッチが有効であり、また、全てのセンサが有効である場合、重み係数は、センサの合計値から計算する。重み係数及びセンサ値の積を各センサの信号入力に加える。重み係数はセンサの入力信号にも追加する。タッチが終わったとき、プロセッサは測定が許容可能な精度であるかをチェックし、重み係数により割り、信号を更に処理して、加えられた力の位置又は座標及び大きさを計算する。
【００８２】
センサからの信号を処理する一例としての技術は、また「力による入力装置のセンサ信号の調整（Ｓｅｎｓｏｒ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  ｉｎ  ａ  Ｆｏｒｃｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｉｎｐｕｔ  Ｄｅｖｉｃｅ）」という名称の同時に所有する出願係属中の米国特許出願第 、（代理人事件番号２４４１５．ＮＰ１）及び「力によるタッチ装置におけるセンサ基準値の補正（Ｓｅｎｓｏｒ  Ｂａｓｅｌｉｎｅ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ  ｉｎ  ａ  Ｆｏｒｃｅ−Ｂａｓｅｄ  Ｔｏｕｃｈ  Ｄｅｖｉｃｅ）」という名称の出願番号第 、（代理人事件番号２４４１５．ＮＰ２）にも開示されており、これら各々は、本出願と同一時に出願され且つその内容は、参考として引用し本明細書に含められている。
【００８３】
実際上、当該技術の当業者に既知であるその他の処理手段及び方法を本発明により採用することができる。例えば、ロバー（Ｒｏｂｅｒ）に対する米国特許明細書４，１２１，０４９号及びデコスタ（ＤｅＣｏｓｔａ）その他の者に対する米国特許明細書４，３４０，７７２号には、本発明と共に使用し得るよう含むことができる一例としての処理方法が開示され且つ説明されている。従って、本発明は、任意の特定の処理手段又は方法に限定されるべきではなく、これらの各々が使用可能であると考えられ、また、本発明の力によるタッチパッドと共に具体化し、色々なセンサから受け取った信号を１つ又はより多くの目的のために処理するというその所期の機能を実行することができる。
【００８４】
図２５ａ及び図２５ｂを参照すると、タッチパッドの一部分のそれぞれ頂面及び側部断面図が示されており、この場合、タッチパッドがタッチパッドを異物及びその他の破片から保護し、水分、塵等が完全にスクリーンを透過した場合でも、これらが開口を通過することはできないような設計とされた密封手段を備えている。図示したように、タッチパッド１９００は、入力パッド１９５０に隣接する外側取り付け面１１６０及び内側取り付け面１９６４として図示した内側及び外側フレーム手段に取り付けられた可撓性薄膜１９５０を備え、開口１９２２、１９２４をカバーし又は密封する。可撓性薄膜１９５４は、接着剤１９５８のような接着剤又は任意のその他の適当な取り付け手段を使用して取り付けることができる。可撓性薄膜１９５４は、密封手段の１つの型式の単に一例とすることを意図するものである。実際上、本発明にて、タッチパッド１９００を密封するため、その他の型式の密封手段を使用することが可能であると考えられる。
【００８５】
図２６には、歪み計センサに代えて、圧電センサ、より正確には変換器が利用される、力によるタッチパッド２０００の１つの代替的な実施の形態が示されている。一例としての形態において、圧電変換器２０３６ａ、２０３６ｂは、これらの変換器が互いに電気的に直列となるように取り付けることができる。しかし、この取り付け形態は、導電性基板と共にのみ作用する。従って、力によるタッチパッド２０００は導電性基板を備えている。圧電変換器２０３６の各々は、それらの上面及び底面に配置された金属製電極（図示せず）を備えている。図３６には、圧電変換器２０３６−ａ、２０３６−ｂのそれぞれ底面に配置された電気コネクタ２０３７−ａ、２０３７−ｂ（例えば、はんだ又はその他の材料の堆積物）が示されている。底面は、基板と電気的に接触する形態とされている。出力接続部は、変換器２０３６−ａ、２０３６−ｂの上面（図示せず）に形成されている。
【００８６】
電極を隔離されたビームセグメントの面に対して平行に変換器の上面及び底面に配置することの有利な効果は、この向きが基部支持体に対して平行な歪みに対して最も敏感な点である。殆どの先行技術の関連した力によるタッチパッドは、圧電センサを使用して電極の面に対し垂直な力を測定する。しかし、このことはセンサを側方向力に対して敏感にする。その結果、先行技術の関連した力によるタッチパッドの多くは巧緻な方法を使用してセンサに加えられる側方向力を減少させる。本発明において、垂直方向に向けて加えられる力は存在しない。実際上、変換器は、基部支持体に対して平行に生ずる歪みを測定する形態とされている。図２６には、板に面する側部に対する電気的接続部は、板と接触することにより形成されることが示されている。この接続部を形成することはさもなければ困難である。変換器の各々の反対側部と接続された線は、歪み計ブリッジの出力と全く同様に、差動対として信号と接続される。
【００８７】
圧電変換器２０３６は、ポリマー又はセラミック材料にて形成することができる。更に、圧電変換器２０３６は、最小寸法の両側部にポールを有する薄板を備えている。ポール付きの１つの面は、入力パッドに対して平行に取り付けられており、このことは、最も敏感な向きを構成する  上記の詳細な説明は、特定の一例としての実施の形態に関して本発明を説明するものである。しかし、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱せずに色々な改変例及び変更を為すことが可能であることが理解されよう。詳細な説明及び添付図面は、限定的ではなく、単に説明のためであると見なすべきであり、かかる改変例又は変更の全て（存在するならば）は、本明細書にて説明し且つ掲げた本発明の範囲に包含することを意図するものである。
【００８８】
より特定的には、本発明の説明のための一例としての実施の形態について本明細書にて説明したが、本発明は、これらの実施の形態にのみ限定されず、上記の詳細な説明に基づいて当該技術の当業者により理解されるような形態変更、省略、組み合わせ（例えば、色々な実施の形態の特徴）、適応化及び（又は）変更を有する任意で且つ全ての実施の形態を含むものである。請求項の限定は、請求項にて採用した用語に基づいて広義に解釈されるべきであり、上記の詳細な説明又は本発明を実施する間に記載した例にのみ限定されるべきではなく、これらの実施例は、非限定的であると解釈されるべきである。例えば、本明細書において、「好ましい」という語は、限定的なものではなく、「好ましいが、限定されるものではない」という意味であることを意図するものである。任意の方法又は過程にて請求項に記載された全てのステップは任意の順序にて実行することができ、また、請求項に記載された順序にのみ限定されるものではない。機能的請求項又はステップ的請求項の限定は、特定の請求項の限定の場合、次の全ての条件がその限定中に存在する場合にのみ採用される。すなわち、ａ）「何々の手段」又は「何々のステップ」が明白に記載されている場合、ｂ）相応する機能が明白に記載されている場合、ｃ）構造体、該構造体を支持する材料又は行為が明細書を除いて明白に記載されていない場合である。従って、本発明の範囲は、上記に掲げた説明及び例によってではなく、特許請求の範囲及びそれら法的な等価物によってのみ決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の１つの実施の形態に従った力による入力装置の底面図である。  １ａは、本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の底面図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に従った信号処理手段及びコンピュータと接続された力による入力装置の斜視図である。
【図３】図１に示した実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。
【図４】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の底面図である。４ａは、本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の底面図である。
【図５】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の底面図である。  ５ａは、本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の底面図である。
【図６】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。６−Ａは、本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。
【図７】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。
【図８】８−Ａは、本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。８−Ｂは、本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。８−Ｃは、本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。８−Ｄは、本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。
【図９】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。
【図１０】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の底面及び側面図である。
【図１１】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の底面及び側面図である。
【図１２】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。
【図１２Ａ】完全なブリッジ形態にて配列された図１２の複数のセンサの基本的線図である。
【図１３】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。１３ａは、本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の断面底面図である。
【図１４】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の図である。
【図１５】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の図である。
【図１６】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の図である。
【図１７】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の図である。
【図１８】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の図である。
【図１９】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の図である。
【図２０】本発明の別の実施の形態に従った力による入力装置の図である。
【図２１】入力パッドが基部支持体の周縁の回りにて形成された本発明の更に別の実施の形態に従った力による入力装置の底面図である。
【図２２】一例としての実施の形態に従って入力パッドに加えられた力の位置及び（又は）大きさの少なくとも一方を決定するため使用される処理方法のブロック図である。
【図２３】別の一例としての実施の形態に従った処理方法のブロック図である。
【図２４】一例としての実施の形態に従って力によるタッチパッドに作用する力の座標を決定する方法を示すフロー図である。
【図２５】２５ａは、タッチパッドが異物及びその他の破片からタッチパッドを保護する設計とされた密封手段を備える、タッチパッドの一部分の頂面図である。２５ｂは、図２５ａのタッチパッド及び密封手段の側面断面図である。
【図２６】本発明の一例としての実施の形態に従った圧電センサを利用する力によるタッチパッドの図である。
【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５ａ】
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【図６】
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【図６ａ】
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【図７】
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【図８−Ａ】
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【図８−Ｂ】
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【図８−ｃ】
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【図８−ｄ】
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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１２Ａ】
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【図１３】
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【図１３ａ】
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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２４】
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【図２５】
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【図２６】
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