(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸（Ｘ，Ｙ）の座標（Ｘｉ，Ｙｊ）に配置された複数のセンサであって、各センサが、操作中に測定された負荷を表す値を提供することが可能である、複数のセンサを備えた表面上での操作の位置を特定する方法であって、
（ａ）各座標Ｘｉについて、等価センサに対する負荷を表す値を計算するステップであって、各等価センサの前記値が、前記座標Ｘｉで前記表面上に配置された前記センサの前記値の和に対応する、ステップと、
（ｂ）各等価センサの前記値を用いて、前記Ｘ軸上の複数の所定の離散的位置「Ｌｉ」にわたる前記負荷の分布をモデル化するステップであって、前記モデル化が、前記センサの測定値と、前記表面の既知の位置までゲージ質量を変位させることにより決定される基準モデルとの近接度に関連付けられたコスト基準に従って行われる、ステップと、
（ｃ）前記Ｘ軸上での前記操作に最も近い位置を表す、最小コストを有する前記離散的位置「Ｌｉ」を判定するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
ステップ（ａ）および（ｂ）が、前記Ｙ軸の各座標Ｙｊおよび複数の離散的位置「Ｌｊ」に対しても適用され、ステップ（ｃ）が、前記Ｙ軸上での前記操作に最も近い前記離散的位置「Ｌｊ」を判定する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記計算ステップ（ａ）の後、基準センサのモデルの値に対して各等価センサの前記値を正規化するステップを含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
モデル化のステップ（ｂ）が、
−  各離散的位置「Ｌｉ」に対して、各等価センサの個別位置コストを計算するステップと、
−  各離散的位置「Ｌｉ」に対して、等価センサの全般位置コストを、複数の前記個別位置コストの関数として計算するステップと
を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
個別コストを計算する前記ステップが、前記等価センサの前記正規化された値と、前記等価センサが前記離散的位置「Ｌｉ」で測定するであろう正規化された値との不一致を２乗した値を計算することを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記正規化された値を定義することを可能にする事前較正ステップを含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ステップ（ｃ）の後、前記判定された位置をフィルタリングするステップを更に含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記フィルタリングが低域通過フィルタにより実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記フィルタの周波数が調整可能な閾値に従って定義される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ステップ（ａ）の前に、前記表面上での操作を判定するステップを更に含む、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
操作を判定する前記ステップが、前記表面に加えられた重量を測定することと、前記測定された重量が閾値より大きいか否かを判定することとを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記加えられた重量の測定値から静的バイアス値が差し引かれる、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
コンピュータプログラム製品であって、コンピュータプログラムは、前記プログラムがコンピュータで実行されると、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法のステップの全部または一部を実行可能にするコード命令を含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
軸（Ｘ，Ｙ）の座標（Ｘｉ，Ｙｊ）に配置された複数のセンサであって、各センサが、操作中に測定された負荷を表す値を提供することが可能である、複数のセンサを備えた表面上での操作の位置を特定する装置であって、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法のステップを実行する手段を含む、装置。
【請求項１５】
前記表面が固定載置部に埋め込まれ、および前記複数のセンサが、前記表面と前記載置部との間に配置されたセンサを含む、請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記複数のセンサが、前記表面の下に配置された平面静電容量センサを含む、請求項１４または１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数のセンサがフォーク静電容量センサを含み、各フォーク静電容量センサが、一体の静電容量装置として組み立てられ、かつ前記表面上および前記表面の下でそれぞれ対向して配置された２個の平面静電容量センサを含む、請求項１４〜１６のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、接触検知表面の分野におけるものであり、特に接触検知表面上での操作の位置を特定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
表面上での押圧位置を特定可能にすることにより任意の特性の表面を接触検知型にするために、公知の解決策は主に２つの方式、すなわち表面への静電容量性フィルムの貼付または赤外線フレームの敷設からなる。
【０００３】
静電容量性フィルムの使用に基づく解決策において、フィルム上にエッチングされて電子部品に接続された電気ネットワークを含むフィルムが展開されて、接触検知される表面に接着される。表面に指が触れると、測定対象の静電容量が変化することにより、操作位置の特定が可能になる。この方式の短所は、指以外の要素と互換性を有していないため、例えば手袋の着用が困難になることである。更に、このようなフィルムを貼付するとフィルムに印刷された導線網が見えるため、表面の透過性が低下する。
【０００４】
赤外線（ＩＲ）技術に基づく解決策は、表面に敷設されて発光および受光列の格子を形成する赤外線発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むフレームを用いる。指または任意の他の物体が水平および垂直ビームを遮断すると、その位置が特定される。この技術は、赤外線を極めて多く含む日光だけでなく、表面の汚れ具合等の環境の影響を受け易い。更に、赤外線フレームは一般的にカップ状であるため、多様な表面の一般的な設計および使用を妨げる。
【０００５】
公知の方式に共通する更なる短所は、極めて高い上に接触検知される表面のサイズの関数として指数的に増大する実施コストである。
【０００６】
更に、歪み計または圧力センサを利用する負荷の測定に基づく他の接触検知技術が存在する。操作点は、負荷の分布を考慮して各々の測定圧力により重み付けされたセンサの重心に関連付けることにより判定される。米国特許第３６５７４７５号明細書は、３個のセンサを用いてプレート上の押圧点を判定する装置を提案している。しかし、これらの解決策は、小さい表面、すなわちパソコンまたはタブレットの従来型の画面を上回らないサイズにのみ適用できる。
【０００７】
より重要な表面への移動により、プレートの硬度および操作による押圧下での表面の変形に関する問題が生じる。
【０００８】
更に、表面の硬度が明らかに不足していると、接触操作するユーザーにとって使い勝手が悪くなる。
【０００９】
表面の硬度に関連する問題を軽減するために、保持性を向上させるためにセンサの個数を増やすことは可能である。しかし、５個以上のセンサを使用するとシステムが情報過多になるため、接触位置を判定するために静力学の原理を適用することにより解析的方程式を導くことがもはや不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許第３６５７４７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、従来技術において、大型表面上での操作の位置の特定に適した解決策は存在しない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、既存の方式の短所を軽減することにより上述のニーズに応えるものである。
【００１３】
本発明の目的は、硬度が有限である大型表面上での操作の位置の特定を可能にする装置および方法を提供することである。
【００１４】
有利な特徴として、本発明の装置は、大型表面が完全に透過的に接触検知されることを可能にする。
【００１５】
本発明の別の目的は、好都合な実装形態を提供すると共に実施コストを減らす、表面を接触検知する方法を提供することである。
【００１６】
本発明の別の目的は、センサの追加または除去を容易にするモジュール式の接触検知装置を提案することである。
【００１７】
本発明の別の目的は、埋め込み可能な載置部に取り付け可能にすることにより、接触検知される表面の変形を抑制可能にする装置を提案することである。
【００１８】
有利な特徴として、本発明は、力の測定および複数のセンサから得られた情報の融合に基づいて、接触検知型の表面上での操作位置を特定する方法を提案する。
【００１９】
本発明は有利な特徴として、大型の操作端末、接触検知される家具品目、あるいは赤外および静電容量型装置で現在実現されている「シンプルタッチ」と呼ばれる任意の用途に適用できる。
【００２０】
提案する装置が低コストであること以外に、典型的な用途として自動車の室内の大型天井灯を接触検知することが挙げられる。本発明の方法および装置は、局所化された接触検知操作を介して天井灯の完全なまたは部分的な明るさを可能にする。有利な特徴として、提案する装置は、天井灯の透明度を損なうことなく、特に光を透過可能にすることに良く適合している。
【００２１】
求める結果を得るために、軸（Ｘ，Ｙ）の座標（Ｘｉ，Ｙｊ）に配置された複数のセンサであって、各センサが、操作中に測定された負荷を表す値を提供することが可能である、複数のセンサを備えた表面上での操作の位置を特定する方法について記述する。本方法は、
（ａ）各座標Ｘｉについて、等価センサに対する負荷を表す値を計算するステップであって、各等価センサの値が、前記座標Ｘｉで表面上に配置されたセンサの値の和に対応する、ステップと、
（ｂ）各等価センサの値を用いて、あるコスト基準に従い、Ｘ軸上の複数の離散的位置「Ｌｉ」にわたる負荷の分布をモデル化するステップであって、複数の離散的位置は事前に定義される、ステップと、
（ｃ）Ｘ軸上での操作に最も近い位置を表す、最小コストを有する離散的位置「Ｌｉ」を判定するステップと
を含む。
【００２２】
一実施形態において、ステップ（ａ）および（ｂ）が、Ｙ軸の各座標Ｙｊおよび複数の離散的位置「Ｌｊ」に対して適用され、およびステップ（ｃ）が、Ｙ軸上での操作に最も近い離散的位置「Ｌｊ」を判定する。
【００２３】
有利な特徴として、本方法は、計算ステップ（ａ）の後、基準センサのモデルの値に対して各等価センサの値を正規化するステップを含む。
【００２４】
一実施形態において、モデル化のステップ（ｂ）は、
−  各離散的位置「Ｌｉ」に対して、各等価センサの個別位置コストを計算するステップと、
−  各離散的位置「Ｌｉ」に対して、等価センサの全般位置コストを、複数の個別位置コストの関数として計算するステップと
を含む。
【００２５】
一変型形態において、個別コストを計算するステップは、等価センサの正規化された値と、前記等価センサが前記離散的位置「Ｌｉ」で測定するであろう正規化された値との不一致を２乗した値を計算することを含む。
【００２６】
有利な特徴として、本方法は、正規化された値を定義することを可能にする事前較正ステップを含む。
【００２７】
有利な一実施形態において、本方法は、判定ステップ（ｃ）の後、判定された位置をフィルタリングするステップを含む。
【００２８】
有利な特徴として、フィルタリングは低域通過フィルタにより実行される。一実装形態において、フィルタの周波数は調整可能な閾値に従って定義される。
【００２９】
本発明の方法は、表面上での操作を判定する事前ステップを含んでいてよい。判定ステップは、表面に加えられた重量を測定することと、測定された重量が閾値より大きいか否かを判定することとを含んでいてよい。有利な特徴として、加えられた重量の測定値から静的バイアス値が差し引かれる。
【００３０】
本発明はまた、軸（Ｘ，Ｙ）の座標（Ｘｉ，Ｙｊ）に配置された複数のセンサであって、各センサが、操作中に測定された負荷を表す値を提供することが可能である、複数のセンサを備えた表面上での操作の位置を特定する装置であって、上述の方法のステップを実行する手段を含む、装置にも関する。
【００３１】
有利な特徴として、表面は固定載置部に埋め込み可能であり、および複数センサは、表面と載置部との間に配置されたセンサを含んでいてよい。
【００３２】
一実施変型形態において、複数のセンサは、表面の下に配置された平面静電容量センサを含んでいてよい。
【００３３】
代替的に、複数のセンサはフォーク静電容量センサを含んでいてよく、各フォーク静電容量センサは、一体の静電容量装置として組み立てられ、かつ前記表面上および前記表面の下でそれぞれ対向して配置された２個の平面静電容量センサを含む。
【００３４】
本発明はまた、上述の方法のステップの全部または一部を実行可能にするコード命令を含むコンピュータプログラム製品にも関する。
【００３５】
本発明の各種の態様および利点は、以下の図面を参照しながら、本発明の実施の好適であるが非限定的な形態の説明を通じて明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】一実施形態において本発明の方法を実行する装置を示す。
【図２】本発明の方法の実行に適した例示的な静電容量センサを示す。
【図３】表面上での操作点と複数のセンサの位置との関係を示す。
【図４】一実施形態において操作位置を特定する方法のステップを連結した状態を示す。
【図５】一実施形態において最も近い操作の推定位置を計算するステップの詳細を示す。
【図６】図５の方法の推定ステップの結果をフィルタリングするステップの詳細を示す。
【図７】等価センサとしてセンサの射影を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１に、一実施形態における本発明の方法を実行する装置１００を示す。図１の例において、表面１０２は複数のセンサ１０４−ｉを備えている。説明を簡潔にするために、図１は矩形表面の下に配置された６個のセンサを示しているが、当業者には本発明の原理を他の任意の構成のセンサおよびレリーフ（３Ｄ）等、他の形状の表面に拡張できるであろう。表面は柔軟なポリカーボネートプレートまたは透明な熱可塑性ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）プレートであっても、あるいは任意の木材、プラスチックまたはガラス材料で構成されていてもよい。
【００３８】
一実施形態において、表面は、図１に示さない支持部、シャーシまたは固定載置部に埋め込まれていてよく、センサは表面とシャーシとの間に配置されていてよい。好適な実装形態において、センサは図２を参照しながら記述するフォーク静電容量装置ある。
【００３９】
有利な特徴として、外部ソースに関連する干渉のリスクを軽減して、極めて弱い静電容量の変化を測定可能にするために、各センサ１０４は、局所負荷測定モジュール１０６に局所的に結合されているため、表面上での操作１１２を行う間にセンサを通過する負荷の測定が可能になる。一実装形態において、負荷測定モジュールは、電力供給を調整またはフィルタリングするシステムを有するアナログ／デジタル変換手段を含んでいる。
【００４０】
各々の局所負荷測定モジュール１０６の出力は、例えばＩ２Ｃ正規化バス等の半二重双方向同期シリアルデータバス型のデータ送信バスを介して操作位置特定モジュール１０８へ送られる。好適な方法で、特定位置モジュールと各センサの各々の負荷測定モジュールとの間の接続を保証するバス１０７はシールド線である。
【００４１】
局所負荷測定モジュール１０６−ｉは、図４〜６を参照しながらより詳細に記述するように、本発明の位置特定方法を動作させることが可能な操作位置特定モジュール１０８に結合されている。
【００４２】
一般に、操作位置特定モジュール１０８は、複数の負荷測定モジュール１０６−ｉから発せられたデータを受信可能にするマルチプレクサ、本発明の操作位置特定方法を実行可能にするマイクロコントローラ型の処理ユニット、および機能のフィルタリングおよび電力供給を可能にする各種の要素を含んでいる。更に、電源、Ｉ２Ｃバス、およびＩ／Ｏを含む接続技術により拡張部が接続可能になる。
【００４３】
マイクロコントローラは一般に、本発明の操作位置特定方法の保存および実行を可能にする少なくとも１個のプロセッサ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、および不揮発性メモリ（ＦＬＡＳＨ）を含んでいる。
【００４４】
一実施変型形態において、第２の操作位置特定モジュールは、第１のマスタモジュールと共に「スレーブ」モードで動作可能であることにより、センサのデータの取得を２個のモジュールにまたがって分散可能にする。この変型形態において、Ｉ２Ｃ型のリンクにより２個のモジュール間の通信が確立される。
【００４５】
有利な特徴として、局所負荷測定モジュール１０６−ｉと操作位置特定モジュール１０８とを結合するモジュール式電子装置により、任意の表面形状および任意の種類の用途に適合するようにセンサ１０４−ｉの簡単な追加または除去が可能になる。
【００４６】
操作位置特定モジュール１０８は、各種の周辺機器１１０に結合可能であるため、生じた結果を解釈して操作の検知に関する動作を起動させることが可能になる。従って、モジュールは例えば、ＵＳＢ出力を介してコンピュータに接続可能である。本発明において、動作は、操作の位置に応じた応答、例えばユーザーが押圧した面の機能として車内天井灯のＬＥＤまたは複数のＬＥＤの列の点灯であってよい。
【００４７】
図２に、本発明の好適な実装形態における例示的なフォークセンサを示す。フォークセンサは、接触検知される１個の表面２０２に固定されかつ接地された中央電機子（２０８−ａ、２０８−ｂ）、および各々が局所負荷測定モジュール１０６の入力端に接続された２個の外部電機子（２１０−ａ、２１０−ｂ）であって、それぞれ誘電材料（２０６−ａ、２０６−ｂ）により中央電機子から分離された外部電機子を含む、一体の静電容量装置として組み立てられた２個の静電容量センサからなる。
【００４８】
従って、静電容量センサは各々、上面および下面を露出しているプレート２０２の両側に配置されている。本発明において、プレートの上方に配置されたセンサを「上部センサ」と称し、プレートよりも下方に配置されたセンサを「下部のセンサ」と称する。これらのセンサは、プレートの淵に配置されていて、載置部またはシャーシ２０４に埋め込まれている。各センサは、誘電体（２０６−ａ、２０６−ｂ）により分離された２個の電極を含んでいる。
【００４９】
上部センサは、プレートに取り付けられた第１電極２０８−ａ、およびシャーシに取り付けられた第２電極２１０−ａを含んでいる。例えばシリコーンまたはポリウレタン等の弾性および絶縁物質を含む誘電体２０６−ａが２個の電極の間に配置されている。誘電体により、媒体の誘電率を高めることにより、測定される静電容量を増大させることが可能になる。誘電体は更に、操作に関係する力が表面に加えられると、２個の電極を互いに近づけるために圧縮し、力が消失すると、電極を初期静止位置にリセットするために弛緩する復元機能を構成する。
【００５０】
同様に、下部センサは、プレートに取り付けられた第１電極２０８−ｂ、およびシャーシに取り付けられた第２電極２１０−ｂを含み、これらは誘電体２０６−ｂにより分離されている。
【００５１】
プレートに取り付けられた各電極は、プレートに加えられる圧力および誘電体の変形の影響下で移動可能である。載置部に取り付けられた各電極は固定されており、局所負荷測定モジュール１０６の入力部に各々接続された信号電極を構成する。
【００５２】
好適な実装形態において、信号電極（２１０−ａ、２１０−ｂ）は、その面の各々が銅で覆われた円筒形状のプレートを含んでいる。第１の面は、局所負荷測定モジュール１０６の変換要素に接続されている。変換要素により、センサの端末の両端で測定静電容量をデジタル的に変換可能になる。信号電極の第２の面は、生じ得る干渉を回避するために遮蔽部に接続されている。シャーシが金属製である場合において、中空の第２の矩形プレートにより、短絡を回避するために金属製シャーシの遮蔽部を絶縁して、局所負荷測定モジュールの組を接続するシールド線を、位置特定モジュール１０８内を通して渡すことが可能になる。
【００５３】
接地の２つの異なる信号間での測定を可能にするために静電容量を測定する他の方法を適用してもよい。
【００５４】
好適な実装形態において、可動電極は、厚さが０．１ｍｍのオーダーであり得る接着フィルムにより、表面２０２に接着された接地エポキシプレートを含んでいる。大型表面の場合、プレートの硬度が重要であり、測定を損なう接地電極の偏角を生じる場合がある。任意選択的に、プレートが変形した際の偏角を補償するために、泡のように極めて柔軟な層を表面２０２と中央電機子（２０８−ａ、２０８−ｂ）との間に挿入してもよい。
【００５５】
特定の実装形態において、表面は、面積が約１ｃｍ２の電極を有する６個のフォークセンサを備えた長さ９０ｃｍ、厚さ３ｍｍのガラスフレームである。信号電極は厚さが１．６ｍｍ、接地電極は厚さが０．４ｍｍであり、２個の電極の間に挿入される誘電体は厚さ０．８ｍｍの発泡ポリエチレンである。
【００５６】
分離して配置された各センサは、測定静電容量が次式（１）で表される平面コンデンサの静電容量である平面静電容量センサである。
【数１】
0006495341.tif 000002
ここで、εａは誘電体の誘電率、Ａは電極の表面積、ｄは２個の電極間の距離を表す。測定初期静電容量をＣ０、表面に力が加えられていないときの２個の電極間の距離をｄ＝ｄ０と表記し、ΔＣ＝Ｃ−Ｃ０を定義すれば、次式が示される。
【数２】
0006495341.tif 000003
また、０＜ｘ≦１においてｄ＝ｘ・ｄ０とおけば次式が得られる。
【数３】
0006495341.tif 000004
【００５７】
この関係に基づいて、誘電体の凹み度合いの関数として示す平面静電容量の相対的不一致の変動曲線から、測定手段により正確に測定されるのに十分大きい、例えば１０ｐＦのオーダーのＣ０を有し、かつ可動電極の僅かな変位に対する可能な変化が最大であるように、距離ｄ０が最小でなければならないことが分かる。
【００５８】
また、所与の負荷に対する力または圧力が十分に大きくなるように、電極Ａの表面積を制限する必要があることが分かる。更に、誘電体の変形は選択された材料に依存するため、実際に「加えられた負荷と測定された静電容量」の関係において変形を考慮するのが適当である。
【００５９】
このように有利な特徴として、フォークセンサにより、表面に力が加えられて下部センサが凹んだ際に圧迫状態で動作する平面コンデンサの効果と、表面に力が加えられて上部センサが拡張した際に引っ張り状態で動作する第２の平面コンデンサの効果とを集約することが可能になる。
【００６０】
有利な特徴として、組み立てられたフォークセンサの方が、測定値の振れ幅が増大した場合に２個のセンサを別々に用いるよりも品質が良く、外乱のフィルタリングがより良好であり、かつ測定値の精度低下が少ない。下部および上部センサの融合は、上部静電容量を正端子に、下部静電容量を負端子に接続し、かつ各センサで測定された静電容量の和を計算することにより、局所負荷測定モジュール１０６のレベルで実行される。
【００６１】
フォークセンサは、有利な特徴として、それ自体の構成に起因して、接触検知される表面を載置部に埋め込んで、補完的固定手段を追加する必要無しに保持可能にする。同一出願人から同日出願された特許出願「Ｄｉｓｐｏｓｉｔｉｆ  ｄｅ  ｍａｉｎｔｉｅｎ  ｄｅ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｔａｃｔｉｌｅ」［接触検知表面保持装置］に、フォークセンサを用いるそのような保持装置が記述されている。
【００６２】
ガラス面の硬度が不十分な場合、本発明の操作位置特定方法は、圧迫状態に動作する単一の下部のセンサのみを備えた静電容量装置に対して動作させてよい。
【００６３】
図３に、表面上での操作点と、Ｎ個のセンサを備えた大型表面のセンサの位置との関係を示す。センサは、プレートの箇所Ｐｏｓ（ｎ）に各々配置されており、ｎは１〜Ｎの範囲にあるセンサの指数を表す。センサは主軸（Ｘ，Ｙ）に対して配置されている。
【００６４】
表面上で行われる操作位置を特定するために、従来技術では操作位置Ｐｏｓ（Ｆ）を、全てのセンサの各々により測定された力Ｃｎで重み付けした位置の重心で近似するのが慣例である。
【数４】
0006495341.tif 000005
【００６５】
センサの位置Ｐｏｓ（ｎ）が既知であり、かつ
【数５】
0006495341.tif 000006
であるため、加える力Ｆの位置を推定することが可能である。
【数６】
0006495341.tif 000007
【００６６】
理論的には、上の関係は正しいが、一方でセンサの精度不足またはセンサ間の差異等、安価なセンサに関する、および表面の硬度が限られている等、表面自体に関する様々な短所を考慮していない。従って、実際には精度が不十分であること、および表面上での操作位置の関数として変動することが分かっている。本発明の方法により、これらの短所を回避できるようになる。従って、図４を参照しながら説明したような操作位置を特定する方法４００の一般的の原理は、センサの負荷分布のモデル化、およびセンサの測定値と、表面の既知の位置までゲージ質量を変位させることにより決定される基準モデルとの近接度に関連付けられたコストの最小化に基づいている。
【００６７】
先に説明したように、静電容量センサを用いることで、復元力を受ける電極の変位の測定が可能になり、次いでこの変位の知見から電極に加えられた力が推定される。しかし、測定しようとする値はユーザーと表面との間の純粋な相互作用力であるため、センサに存在する、特にプレートの重量由来の静的バイアスを補償することが重要である。静的バイアスは、システムが解放状態であり、ユーザーが触れていない状態のｔ＝０でのシステム初期化時に測定される。フォークセンサから得られたデータが捕捉されて静的バイアスが与えられる。
【００６８】
有利な特徴として、数百ミリ秒にわたり複数の値の平均を求めることで、測定の向上が可能になる。（本方法の以下の説明において、計算された静的バイアスは、操作中に実行される測定から体系的に差し引かれる。
【００６９】
更に、センサから返された値は環境、例えば温度、湿度等により損なわれる恐れがあり、このドリフトは時間変化する動的バイアスを構成する。従って、動的バイアスにより生じるドリフトを補償可能にするように評価する。動的なバイアスを評価するために、外乱の変動はシステムサンプリング周波数に比べて、またユーザーの操作の動きに比べて遅いことから、システムは極めてゆっくりドリフトすると仮定している。
【００７０】
位置特定モジュール１０８により動作される本方法は、初期化フェーズの後、操作中に開始され、ステップ４０２において各フォークセンサの局所負荷測定モジュール１０６−ｉにより送られた値を取得する。
【００７１】
次のステップ４０４において、加えられた重量の現在の値を判定するために受信したデータを成形し、静的バイアスを除去して、表面に加えられた重量を計算する（ステップ４０６）。
【００７２】
次のステップ４０８において、計算された重量（静的バイアスから差し引かれた）を閾値「重量閾値」と比較する。好適な方法で、閾値は、望まれる操作の感度とシステムの電気的および機械的外乱との間の折り合いをつけるために設計段階で固定および定義される。
【００７３】
計算された重量が閾値を超える場合、本方法は、操作がなされる途中であり、そのためセンサが逸脱していると考えてステップ４１６へ進む。
【００７４】
測定された重量が閾値未満である場合、本方法は、ユーザーによる操作が無く、表面が解放すなわち非接触状態にあり、その他の逸脱は動的なバイアスに類似したドリフトに起因するものと考えて、ステップ４１０、４１２、４１４と進んでいく。
【００７５】
操作の遷移フェーズの途中でも信号の立ち上がりを許するために、バイアスを更新する（４１４）前に、測定された重量を閾値と比較する基準をｎサイクル（４１０、４１２）にわたり繰り返す必要がある。必要なサイクル数ｎが外乱の力を固定する。
【００７６】
ステップ４１６に戻り、操作が検知された旨が通知され、本位置特定方法は一般に、データのグループ化およびグループ化されたデータの正規化（４１８）、最も近い位置の推定（４２０）、および推定された位置のフィルタリング（４２２）からなるステップ４１８、４２０、４２２へ進む。
【００７７】
グループ化ステップ４１８は、表面のＸおよびＹ軸を分離し、次いで垂直な軸の同一座標に配置されて「等価センサ」を呼ばれるセンサを構成する複数のセンサにより測定された負荷を各々の軸に射影するものである。図７に、表面に「等価センサＣ０」として配置された４個のセンサ（Ｃ０〜Ｃ３）の射影を示す。このように、図７のセンサの例では４個の等価センサが得られる。等価センサの値は、射影されたセンサの値の和である。従って、センサＣ０、Ｃ１の射影であるＸ軸上の第１の等価センサ（７０２）の値は、同一座標に配置された実センサ「Ｃ０＋Ｃ１」により測定された値の和である。Ｘ軸上の第２の等価センサ（７０４）は、センサＣ２、Ｃ３の射影に対応し、値は和「Ｃ２＋Ｃ３」である。センサＣ１、Ｃ２のＹ軸への射影から、センサＣ１、Ｃ２により測定された値の和「Ｃ１＋Ｃ２」に等しい値を有する等価センサ（７０６）が得られる。センサＣ０、Ｃ３のＹ軸への射影から、センサＣ０、Ｃ３により測定された値の和「Ｃ０＋Ｃ３」に等しい値を有する等価センサ（７０８）が得られる。
【００７８】
図示する例は一切限定的ではなく、当業者はセンサの個数および位置に関わらず本明細書に記述する原理を拡張するであろう。
【００７９】
各等価センサの値は、その後、操作により生じた接触力および表面上での操作位置をずらすために正規化「Ｃ０ｎ」される。この正規化Ｃ０ｎは上述の式（５）に項
【数７】
0006495341.tif 000008
として表されており、
【数８】
0006495341.tif 000009
である。
【００８０】
センサをグループ化および正規化するステップ４１８の後、本方法は、操作に最も近い位置の推定値の計算を行うステップ４２０へ進む。
【００８１】
図５に、一実施形態における本方法の上記ステップを詳細に示している。正規化されたデータを回収する（５０２）ステップの後、本方法は、第１の軸Ｘを「Ｌ」個の可能な位置の組（Ｌは所望の精度に応じて定義された数）に離散化する（５０４）ものである。実際には、Ｌ＝１００個の可能な位置の組により、長さ１メートルの表面に対して１センチメートルのオーダーの精度を実現することが可能になる。
【００８２】
本方法は、その後、定義された位置の組に対する計算ループ（５０６、５０８、５１０）に入る。本方法により、「Ｌｉ」と表記する各離散的位置および各等価センサ「ｎ」に対して、等価センサ「ｃ０ｎ」の正規化された値と、等価センサが「Ｌｉ」と表記する位置に配置されていれば測定するであろう正規化された値「Ｆｎ（ｉ）」との不一致の計算が可能になる。この不一致を２乗して次式で表す位置「Ｌｉ」に関連付けられた位置コストが得られる。
Ｃｏｓｔｎ（ｉ）＝（Ｆｎ（ｉ）―Ｃ０ｎ）２  （６）
【００８３】
正規化された値「Ｆｎ（ｉ）」は、表面を較正するステップにおいて先に定義されている。
【００８４】
本方法は、各等価センサの位置「ｉ」の妥当性に関連付けられた個別位置コストを計算するために次の位置へ移る（５０８、５１０）。
【００８５】
全ての位置が考慮される（５１０のＹｅｓ分岐）と、本方法はステップ５１２へ進み、各等価センサが認識する個別コストの和を求めることにより各位置「Ｌｉ」に対して全般位置コストを次式のように計算する。
【数９】
0006495341.tif 000010
【００８６】
次いで、本方法は次のステップ５１４において、検討対象の軸上で全般的な位置コストを最小化する離散的位置「Ｌｉ」を決定可能にする。次いで、本方法はステップ５１６において、考察対象の軸上での操作位置で最良の推定に対応する選択位置を生成する。
【００８７】
ステップ４２０の方法は、第２の軸Ｙ、座標Ｙｊ、および離散的位置Ｌｊについて繰り返されてよい。
【００８８】
代替的に、本明細書に記述する方法は、Ｘ軸のみに適用可能であり、第２の軸Ｙに対する公知の重心計算技術と組み合わされてもよい。
【００８９】
有利な特徴として、本発明の位置特定方法は、試験運用を行う間も実行され、かつシステム変更が生じた場合に簡単に再実行可能な初期較正ステップを通じてシステムの差異の組を考慮しているために堅牢である。
【００９０】
従って、ステップ４２０で操作位置に最も近い推定された位置の座標Ｘｉ、Ｙｊを生成する。
【００９１】
ステップ４２０から出力された推定操作位置は、ノイズが多く、特に接触の動的フェーズ中に誤検知される恐れがあるため、または使用するセンサの変動に特に起因する信頼性の欠如により、直接使用されない場合がある。任意選択的に、図６を参照しながら説明したようなフィルタリングステップ４２２を本方法に追加してもよい。低域通過フィルタを介した測定値のフィルタリングを適用することにより、異常な位置の除去が可能になる。調整可能な閾値により、フィルタのカットオフ周波数の定義と共に位置を拒絶する基準を厳格にするか、または緩和することが可能になる。これらの閾値は、２個の主要基準、すなわち所望の精度およびリフレッシュ周波数の関数として調整される。
【００９２】
第１のステップ６０２において、推定された位置は、設計段階で定義されたサイズ「ＢｕｆｆＳｉｚｅ」の回転バッファ「Ｂ」に置かれ、記録された値の組に対して平均値「Ａｖｇ」が計算される（ステップ６０４）。
【００９３】
その後、本方法により、バッファに置かれたデータと平均の距離「Ｂ［ｉ］−Ａｖｇ」を計算し、所与の固定閾値「距離閾値」との不一致が比較可能になる（６０８）ため、求める精度とシステムの応答性との間の折り合いがつけられる。
【００９４】
不一致が閾値より小さい場合、本方法により、値を保持することが可能になり、次の値へ進む（６１０）。
【００９５】
不一致が閾値より大きい場合、注目する値がステップ６１２でバッファから除外され、本方法は次の値を処理する（６１４）。
【００９６】
バッファの全ての値が処理済みであれば、本方法は次のステップ（６１６）において、バッファに残っている未だ除外されていない値の個数が十分であるか否かを判定し、固定された除外閾値「除外閾値」と比較して、求める精度とシステムの応答性との間の折り合いがつけられるようにする。
【００９７】
除外した値が多過ぎるために個数が不十分な場合（６１８）、結果を得るのに十分な精度に達成していないため、可能な出力を得るために次のサイクルまで待つ必要がある。
【００９８】
個数が十分な場合（６２０）、システムのフィルタリングされた出力を構成するために有効な位置のみを考慮しながら値の組の平均を更新する。
【００９９】
次いで、バッファ「Ｂ」のサイズが大きいほどデータの平滑化が重要になることに注意されたい。同様に、距離の閾値「距離閾値」が小さいほど、推定された位置における散乱に関するアルゴリズムの許容度が小さくなる。最後に、除外の閾値「除外閾値」は主に、低域通過フィルタの最小透過帯域、換言すれば平均の計算に際して十分な個数の点を常に保証するように機能する。
【０１００】
このように本明細書の記述は本発明の好適な実装形態を示しているが、限定的ではない。本発明はハードウェアおよび／またはソフトウェア要素を利用して実施されてよい。本発明の原理の理解を深めるために一例を選択したが、網羅的なものではなく、当業者であれば同一原理を保持しながら各種の変更形態および変形形態をなし得るはずである。
【図１】
0006495341.tif 000011
【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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