(57)【要約】  本発明は、三次元物体（２）の形状の少なくとも一部を確定するシステム（１）及び方法に関する。システムは、物体をそれに当てることができるように配置された圧力領域検知部材（６）、並びに測定された圧力から形状を割り出すために測定された圧力の分布を演算する手段（３）に検知器部材を接続する要素（５）と、前記演算手段（３）と、物体を一定の圧力で検知器部材に適用する手段（９）と、を含む。検知器部材（６）は、圧力センサ（１７）のグリッド（１９）に堅固に接続された可撓性プラスチック材料のシート（１４）を備える断片（１４）を含み、前記グリッドは、中間層を含む。中間層は、圧力に応じて変化する抵抗率を有し、５０ナノメートル以下の厚さを有する微結晶シリコン半導体ウェーハを含む。
2017505425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体をそれに当てることができるように配置された圧力領域を検知する検知部材（６）を含む測定システム（１）であって、前記検知部材（６）が、圧力センサ（１７）のグリッド（１９）と一体にされた可撓性部分（１４）を含み、前記グリッドが、圧力に応じて変化する抵抗率を有した中間層を含むシステムであり、圧力が三次元物体（２）の形状の少なくとも一部を確定するために加えられることと、測定された圧力から前記形状を割り出すために測定された圧力の分布を演算する手段（３）と検知部材を接続する要素（５）と、前記演算手段（３）及び物体を検知部材に適用する手段（９）と、を含むことと、部分がグリッドと一体にされたプラスチック材料製のシート（１５）を備えることと、中間層が５０ナノメートル以下の厚さを有する半導電微結晶シリコンのウェーハを含むことと、を特徴とするシステム。
【請求項２】
グリッドが、一般的に平行である、行電極と称される、金属電極（２０）の第１のアレイを含んだ第１の層（１９）と、前記第２の中間層と、前記センサを形成するように行電極との交差エリアと称されるエリアを画定する、列電極と称される、金属電極（３０）の第２のアレイを含んだ第３の層と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
電極の金属が、アルミニウムであることを特徴とする請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
第１の層が、１００より多い行電極を含み、第３の層が、５０より多い列電極を含むことを特徴とする請求項２及び３のいずれか１項に記載のシステム。
【請求項５】
第１の層の厚さが、１５０ｎｍと５００ｎｍとの間であり、中間層の厚さが、８０ｎｍと２５０ｎｍとの間であり、ウェーハの厚さが、３０ｎｍより小さく、第３の層の厚さが、３５０ｎｍと７００ｎｍとの間であることを特徴とする請求項２から４のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項６】
グリッドが、６００マイクロメートル以下の正方形断面を有する、互いに隣接した少なくとも５０００のセンサを含むことを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項７】
中間層が、絶縁層の下へのドープシリコンのプラズマ蒸着によって形成されることを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項８】
接続要素が、支持部分と接続するピンを含むことを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項９】
演算手段が、追加的なデータを統合することによってコンピュータスクリーン上に物体の形状を動的に表示するように配置された手段を含むことを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか１項に記載のシステム。
【請求項１０】
物体が、圧力領域を検知する検知部材に適用され、圧力が、圧力センサのグリッドと一体にされた可撓性部分を備える検知部材によって測定され、前記グリッドが、圧力に応じて変化する抵抗率を有した中間層を含む測定方法であって、方法が三次元物体の形状を決定するために適用されることと、部材が演算手段に接続されることと、部分がセンサグリッドに接着されたプラスチック材料製のシートを備え、グリッドが、６００マイクロメートル以下の正方形断面を有する、互いに隣接した少なくとも５０００のセンサを含むことと、前記中間層が、５０ナノメートル以下の厚さを有する半導電微結晶シリコンのウェーハを含むことと、形状が、測定された圧力の分布に基づいて算出されることと、を特徴とする方法。
【請求項１１】
物体の形状が、追加的なデータを統合することによってコンピュータスクリーンに動的に表示されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
分野
本発明は、外部のセンサによって三次元物体の形状の少なくとも一部を確定するシステムに関する。
【０００２】
本発明はまた、このようなシステムを実施する方法に関する。
【０００３】
背景
本発明は、限定されるものではないが、特に、複雑な形状を有する対象物体をモデル化する分野に適用可能であり、特にマイクロメートルサイズで形状を確定することを可能にし、例えば歯学の分野において、相補的な形状を有した可動部分の間に存在するインタフェース表面のモデル化に適用可能である。
【０００４】
用語「複雑な形状」は、本明細書では、多数の凸凹又は特異点（変曲点、窪み、突起など）を含む外表面を有した物体の形状を意味すると理解される。
【０００５】
「三次元物体の形状の少なくとも一部を確定する」は、本明細書では、確定された高さの上で、センサのインタフェースの輪郭及び決定される物体の輪郭に対応する又は実質的に対応する一組のデジタルデータを、測定によって、得ることを意味すると理解される。
【０００６】
したがって、収集されたデータは、コンピュータなどの、算出手段によって処理され得る。
【０００７】
例えばモデリングによって、インプレッションを作製するデバイスは公知である。これらのデバイスは、特に物体に関する表面データのひずみ抵抗に関連して、デジタルモデルを得ることができない。
【０００８】
光学形状認識デバイスもまた公知であるが、これらのデバイスは小さなサイズではあまり正確ではない。これらのデバイスは、更に、明るさ、物体と背景との間のコントラストなどの、使用状態に非常に敏感であり、値の限られたモデル化のみが可能で、相互にひずみのある補完的な形状を評価することができない。
【０００９】
特定の材料の抵抗に基づく電子認識デバイスもまた、公知である。これらのデバイスは、信頼性の高い空間分解能を得ることができない技術を使用して製作される（US 4 734 034、US 4 856 993、US 5 505 072、US 5 989 700、US 2011/226069）。
【００１０】
概要
本発明は、特に、一組の二次元測定プラス圧力の大きさに基づいて間隔の三次元輪郭を決定する原理からスタートすることによって、すなわち、間隔の識別された場所で圧力を測定することで物理的な空間次元（長さ、幅、厚さ）を測定することによって、これらの欠点を克服するために提案される。
【００１１】
より詳細には、例えば平坦な、センサからスタートして、物体が、反対側に（センサに）圧力を加えることによって、ｘ、ｙに関して決定された場所で前記センサに適用される。そのとき、第３の次元はセンサの平面に（ｘ、ｙに関して）存在する圧力と相関するので、第３の次元を（ｚに関して）決定することが可能である。
【００１２】
測定するために基準表面を更に必要とする、圧力などの統計データと、長さなどの静的データの測定を置き換えることを認めることによって、最も微細な測定が要求されるときに、本発明は、単一の平坦なセンサを使用して、マイクロメートル程度の正確な三次元測定を実行することができ、かつ少量の間隔だけを必要とするシステムを有する。
【００１３】
この目的のために、本発明は、本質的に、三次元物体の形状の少なくとも一部を確定するシステムであって、物体をそれに当てることができるように配置された圧力領域を検知する検知部材と、測定された圧力から前記形状を割り出すために測定された圧力の分布を算出する手段と検知部材を接続する要素と、前記算出手段、及び物体を均一な圧力で検知部材に当てる手段と、を含むことを特徴とするシステムであり、前記検知部材が、圧力センサのグリッドと一体にされた可撓性プラスチック材料製のシートを備えた部分を含み、前記グリッドが、５０ナノメートル以下の厚さを有する半導電微結晶シリコンのウェーハを含んだ圧力に応じて変化する抵抗率を有した中間層を含む、システムを提案する。
【００１４】
センサに固有で、その薄さに特有の可撓性によって、２つの物体の界面の形状の一部を、測定を妨げずに決定することができる。
【００１５】
一般的に相互に異なる厚さである、層及び／又はウェーハが、対照的に、一定であるか又は実質的に一定の厚さであることに留意されたい。
【００１６】
有利な実施形態では、更に、以下の配置のうちの一方又は他方が利用される。
−グリッドが、一般的に平行である、行電極と称される、金属電極の第１のアレイを含んだ第１の層と、前記第２の中間層と、前記センサを形成するように行電極との交差エリアと称されるエリアを画定する、列電極と称される、金属電極の第２のアレイを含んだ第３の層と、を含む。
−電極の金属が、アルミニウムである。
−第１の層が、１００より多い行電極を含み、第３の層が、５０より多い列電極を含む。
−第１の層の厚さが、１５０ｎｍと５００ｎｍとの間であり、中間層の厚さが、８０ｎｍと２５０ｎｍとの間であり、ウェーハの厚さが、３０ｎｍより小さく、第３の層の厚さが、３５０ｎｍと７００ｎｍとの間である。
−グリッドが、６００マイクロメートル以下の正方形断面を有する、互いに隣接した少なくとも５０００のセンサを含む。
−中間層が、絶縁層の下へのドープシリコンのプラズマ蒸着によって形成される。
−接続要素が、支持部分と接続するピンを含む。
−算出手段が、追加的なデータを統合することによってコンピュータスクリーン上に物体の形状を動的に表示するように配置された手段を含む。
【００１７】
本発明はまた、三次元物体の形状を測定する方法であって、物体が、圧力領域を検知するために、算出手段に接続された、検知部材に適用されることと、圧力が、６００マイクロメートル以下の正方形断面を有する、互いに隣接した少なくとも５０００のセンサを含む圧力センサのグリッドに接着された可撓性プラスチック材料製のシートを備える検知部材によって測定されることと、を特徴とする方法であり、前記グリッドが圧力に応じて変化する抵抗率を有した中間層を含み、前記中間層が、５０ナノメートル以下の厚さを有する半導電微結晶シリコンのウェーハを含み、形状が、測定された圧力の分布に基づいて算出される、方法を提案する。
【００１８】
有利には、物体の形状は、追加的なデータを統合することによってコンピュータスクリーンに動的に表示される。
【００１９】
本発明は、非限定的な例として与えられた一実施形態の以下の説明を読むことで、より深く理解されるであろう。説明は、以下の添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】特に本明細書で説明される本発明の実施形態による測定システムの全体図である。
【図２】図１のシステムの検知部材の部分拡大分解斜視図である（さまざまな要素間の割合は原寸通りではない）。
【図３】（上面図及び断面図Ａ−Ｂで）図２の検知部材の圧力センサを製作するステップを図示する。
【図４】本明細書で特に説明される本発明の実施形態によるセンサグリッドを図示した概略部分平面図である。
【図４Ａ】４つのサイズのセンサの、センサの変形に応じた電気の大きさの変化の実験測定曲線を示す。
【図５】図１のシステムの接続要素に属する取得基板の概略図である。
【図６】本発明の一実施形態による方法の主なステップを示す簡略化されたフロー図である。
【図７Ａ】２つの異なる圧力によって検知部材に適用された物体の断面の線図表現である。
【図７Ｂ】２つの異なる圧力によって検知部材に適用された物体の断面の線図表現である。
【００２１】
発明の詳細な説明
図１は、三次元物体２の形状の少なくとも一部を確定するシステム１を示す。
【００２２】
システム１は、測定された圧力の分布を算出し、そこから形状を割り出すのに好適な算出及びグラフ表示手段３を含む。
【００２３】
手段３は、圧力領域７を検知する検知部材６に接続手段５によって接続されたコンピュータ４を含む。
【００２４】
検知部材６は、平坦で、例えば平坦な上面８に物体２を載せることによって物体２が適用されてもよいように配置される。
【００２５】
システム１は、物体２を検知部材６に当てる手段９を含み、手段９は、検知部材６と正確に位置を定められる。
【００２６】
これらの適用手段９は、形状を確定することを望む側面又は表面とは反対の、物体の一方の側面又は表面１０上に力Ｆを加える。物体に加えられる力が均一に分布するように、側面１０は、適用手段の圧力面と相補的な形状を有するように配置される。側面１０は、例えば、平坦な表面によって形成される。
【００２７】
手段は、例えば、検知部材の平坦な表面８と平行で側面１０の平坦な表面と相互作用するように配置された水平板１１を備えるアクチュエータシリンダ（図示せず）で構成される。
【００２８】
得られる圧力は、力Ｆから生じ、適用手段９によって物体に均一に適用される。圧力は、算出手段によって決定及び監視される（鎖線１２）。
【００２９】
検知部材６は、適用手段９によって加えられた圧力をセンサ部材に吸収させるのに好適な固定支持テーブル１３に、測定可能な方法で部分的に（例えば９５％）又は完全に当接する。
【００３０】
検知部材６は、例えば直方体形状の、平板又は部分１４の形態である。
【００３１】
板の寸法は、例えば１５ｃｍ×１５ｃｍであり、ここで選択された例では、板の総厚は、ほぼ８００μｍである。
【００３２】
より詳細には、図２を参照すると、部分１４は、圧力センサ１７のグリッド１６に接着された、プラスチック材料製の、例えば可撓性ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）製の、支持シート１５を含む。
【００３３】
用語「可撓性」は、１．５ｍｍ未満の曲率半径を受けることが可能な板を意味すると理解される。
【００３４】
支持シート１５は、実質的に、板の寸法と同程度か又は板の寸法より小さな寸法の直方体である。
【００３５】
部分１４は、例えば１００マイクロメートルの厚さを有しシート又はＰＥＮ１５に接着された、セラミックの、例えば窒化ケイ素製の、シート１５に等しい寸法を有した、微細層１８を含む。
【００３６】
このようにして形成されるアセンブリは、上部に、行電極と称される、電極２０、２０’の第１のアレイを含んだ第１の層１９を含む。
【００３７】
それぞれの電極は、例えば平坦化かつ延伸された矩形の断面を有した、例えばアルミニウム製の、導電性金属線である。
【００３８】
電極の幅は、２ｍｍ未満、例えば０．５ｍｍであり、厚さは、例えば１５０ｎｍと５００ｎｍとの間、例えば２００ｎｍと４００ｎｍとの間、例えば３００ｎｍである。
【００３９】
したがって、電極のアレイは、互いに実質的に平行な行電極の束から形成されて、２ｍｍ未満、例えば０．２５ｍｍの幅で離間する。
【００４０】
本明細書で特に説明される実施形態では、行電極の数は、１００より多く、例えば１２０であり、ペア２０、２０’で動作する。
【００４１】
導電要素２１及び２２がまた提供され、以下に詳細に説明される。
【００４２】
中間層２３は、行電極の第１の層１９上に位置する。
【００４３】
この中間層２３は、圧電材料の半導電層又はウェーハ２４を含む。圧電材料は、（例えばヒ素をドープした）半導電微結晶シリコンである。
【００４４】
ウェーハ２４は、以下に詳細に説明される部分間の電気ブリッジを形成することによって、３０ｎｍと１００ｎｍとの間の実質的に均一な厚さで、行電極のアレイ及びその間の間隔２６と関連した部分２５を覆う。
【００４５】
２ペアの行電極２０、２０’間の間隔は、半導電材料の層を含まない。
【００４６】
中間層２１は、半導電層２４の上に電気絶縁材料の層２７を更に含む。
【００４７】
層２７の横方向及び長手方向の寸法は、プラスチックシートの寸法に等しく、その最大の厚さは、５０ｎｍと２５０ｎｍとの間である。
【００４８】
層２７は、図３Ａ〜３Ｄを参照しながら詳細に説明される確定された場所２８から離れて、電極２０、２０’の第１の層１９及び半導電層２４を完全に覆う。
【００４９】
このようにして形成される中間層２１の抵抗率は、中間層に適用される圧力及び／又は変形に従って変化する。
【００５０】
検知部材６、より詳細には部分１４、はまた、中間層２３より上に、列電極３０と称される、金属電極の第２のアレイを含んだ第３の層２９を含む。
【００５１】
列電極３０は、例えば行電極のようなものであるが、前記行及び列アレイの重ね合わせがグリッドを形成するように配置され得る。
【００５２】
例えば、２つのアレイは、実質的に互いに直交し、板に接着された圧力センサ１７を形成するように行電極との交差エリアと称されるエリアを画定する。
【００５３】
有利には、中性（絶縁）保護層３１（図２の鎖線）が、測定される物体と相互作用するように配置された平坦な表面３２を有するように、隙間を充填して、部分１４の上部を保護する。
【００５４】
列電極の厚さは、４００ｎｍと６００ｎｍとの間であり、その数は、４０より多く、例えば５４である。
【００５５】
センサ１７の数は、グリッド上の交差の数と等しいので、本明細書で特に説明される実施形態では、この数は、４０００より大きく、例えば６４８０である。したがって、グリッドは、互いに隣接した少なくとも５０００のセンサを含み、交差は直交するので、センサの断面は、正方形で、６００マイクロメートル以下である。
【００５６】
図３Ａ〜３Ｄを参照しながら、本発明の一実施形態によるセンサ部材を製作する方法が、ここで説明される。
【００５７】
この方法は、支持シート１５を形成するために、DuPont Teijin Filmsによって販売されるような、プラスチックフィルムの形態のポリイミド製の第１の基板を提供する第１のステップ（図３Ａ）を含む。
【００５８】
これは、例えば、１５ｃｍ×１５ｃｍ以下で、１２５μｍ未満、例えば５０μｍ未満、の厚さの矩形の断面を有する実質的に直方体の板を形成する（例えば１０ｃｍ×１０ｃｍ×１０μｍ）。
【００５９】
有利には、板は、アセトンを使用した超音波浴の洗浄によって不純物が除去され、それ自体公知の方法でエタノール又はイソプロパノールによってリンスされる。
【００６０】
窒化ケイ素などの、セラミックの層１８を蒸着させる第２のステップが続いて実行される。それは、例えば、プラズマ増強化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）の形態をとる。ＰＥＣＶＤの気相は、シランとして公知の四水素化ケイ素（ＳｉＨ４）、窒素（Ｎ２）、及び水素（Ｈ２）の混合気で構成され、２００度未満、例えば１６５度、の温度で実行される。
【００６１】
所望の窒化ケイ素の層の厚さは、１００ｎｍ未満、例えば５０ｎｍである。
【００６２】
セラミック層１８を覆って、行電極２０、２０’のアレイ又は層を蒸着させる第３のステップが続いて実行される。
【００６３】
蒸着は、ほぼ３００ｎｍを超える厚さの金属行接触を作製するために、電子ビームリソグラフィによって又はジュール効果による蒸発によって実行される。
【００６４】
接触は、続いて、ウェットエッチングによってエッチングされる。例えば、サンプルは、決定された時間、リン酸（Ｈ３ＰＯ４）などの、エッチング剤を有したアルミニウムの熱浴（約５０度）に浸漬される。この決定された時間は、ほぼ２〜３分であり得る。
【００６５】
サンプルは、続いて蒸留水でリンスされ、Ｎ２ガスの流れで乾燥させられる。
【００６６】
本明細書で特に説明される実施形態では、金属接触は、第１の行電極２０、第１の列電極と平行な第２の行電極２０、並びに第１の接触パッド２１及び第２の接触パッド２２を含む。
【００６７】
第１の接触パッド２１は、実質的に直方体であり、第１の電極２０に接続しながら電極と直交し、電極２０、２０’のペアの間の間隔に延在する。
【００６８】
第２の、正方形状のパッド２２は、第１のパッド２１の端部分の平面に位置を定められる。
【００６９】
中間層２３が、第４のステップ（図３Ｂ及び図３Ｃ）で形成される。
【００７０】
製造方法は、半導体の圧電層２４を蒸着させるサブステップを含む。
【００７１】
圧電層２４は、行電極のパッド２１、２２を完全に覆い、同じペアの２つの電極パッド２１及び２２間の空間を満たす。
【００７２】
蒸着は、ＰＥＣＶＤによって、例えば約１３０ｎｍの厚さの微結晶のヒ素（ＡｓＨ４）添加した窒化ケイ素を蒸着させることによって、実行される。
【００７３】
方法は、続いて、フォトリソグラフィを伴う。エッチングは、六フッ化硫黄プラズマ（ＳＦ６）を使用した反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の名で当業者に公知の方法を使用して実行される。
【００７４】
したがって、中間層は、プラズマによって、絶縁層の下に添加シリコンを蒸着させて形成される。
【００７５】
この層を形成する際の第２のサブステップは、電気絶縁材料の層を蒸着させることからなる。この層は、３００ｎｍの最大の厚さを有する。
【００７６】
この層は、第１の行電極アレイ層の第２のパッド２２と同一線上に貫通孔２８を含むことになる。
【００７７】
絶縁材料は、例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）である。絶縁材料は、例えば、スパッタリングによって蒸着させられて、次いでフォトリソグラフィを伴う。エッチングは、SF6を使用した反応性イオンエッチングＲＩＥによって実行される。
【００７８】
第５のステップ（図３Ｄ）において、ジュール効果による蒸発を使用して、アルミニウム製の、例えば５００ｎｍの厚さを有する、列電極３０、３０’の、第３の層と称される層の蒸着が開始され、次いで行のアレイと直交したアレイに第２の金属列接触２２を作製するためにフォトリソグラフが行われる。
【００７９】
アレイは、１ペアの列電極３０の行が第１の接触パッド２１及び第２の接触パッド２２と同一線上を通過するように、配置される。
【００８０】
ペアの列電極３０のうちの一方は、絶縁層２７、圧電層２４、第１の接触パッド２１と並んだ上に直接位置を定められる。
【００８１】
他方は、直接、圧電層２４及び第２の接触パッド２２と同一線上となる。
【００８２】
ウェットエッチング技術が、例えば、ここでも前述の通りに使用される。
【００８３】
本発明の一実施形態では、先に得られたアセンブリは、決定された時間、例えばオーブンで２時間、低温（例えば２００度未満、例えば１８０度）で熱アニールされる。これは、微結晶のシリコン／アルミニウム界面を改良して、１．５倍より大きく、又は２倍に伝導率を増加させる。
【００８４】
図４は、検知部材６の部分を形成する圧力センサ１７の配置を概略的に示す。
【００８５】
本明細書で特に説明される実施形態では、各々の行電極２０は、オフセットされた平行な電極２０’によって繰り返され、検知部材の形成の際に幾何学的な可撓性を可能にする。
【００８６】
したがって、２つの電極２０、２０’は、一対の電極を形成する。
【００８７】
各々の行（対の一方）及び列電極は、支持部分上に載置されて接続要素を形成するそれ自体公知の接続ピン３３に接続される。
【００８８】
所与の行又は列に対して、単一の電気接続ピン３３が存在する。
【００８９】
電気測定原理が、ここで、説明される。
【００９０】
電圧が、例えば、行ピン２０と列ピン３０との間に印加される。
【００９１】
電流の大きさは、ピンの１つで測定され、オームの法則に従って、電子の通路上の電気抵抗に左右される。
【００９２】
圧力が圧力センサに加えられるときに、圧電層の幾何学的形状は、抵抗率を含む、電気特性と共に変化する。
【００９３】
圧電層によって絶縁層の貫通孔を介してのみ、行と列との間で電気接触がなされ得るので、電気測定は、幾何学的なデータと結びつけられ得る。
【００９４】
このような材料の電気抵抗値は、以下の式に従って物理的変形の間に変化する。
【００９５】
【数１】
2017505425.tif 000003
【００９６】
式中、ΔＲは、初期の抵抗と最終の抵抗との間の電気抵抗の変化であり、Ｒ０は、初期の電気抵抗であり、ＦＧは、ゲージ率（圧電材料の一定の特性）であり、ε（イプシロン）は、外部の圧力との結びつけが可能となる材料の変形である。
【００９７】
より詳細には、他の層に対するＰＥＮ及び窒化ケイ素のヤング率（それぞれ２７０ＧＰａ及び６．４５ＧＰａ）の支配的な特性を考慮すると、先に説明されたモデルは、窒化ケイ素の２つの層の間にはさまれたＰＥＮの層に関連し、層のそれぞれの厚さは、例えば、ＰＥＮが１２５μｍ、２つの層が５５０ｎｍ及び２５０ｎｍである。
【００９８】
したがって、変形と測定される抵抗とを結びつけるモデルは、以下の式に従って得られる。
【００９９】
【数２】
2017505425.tif 000004
【０１００】
式中、εは、材料の変形であり、ｄｓ、ｄｆ１、及びｄｆ２は、ＰＥＮ、及び窒化ケイ素の層のそれぞれの厚さである。
【０１０１】
【数３】
2017505425.tif 000005
【０１０２】
式中、Ｙｔ及びＹｆは、基板のヤング率（Ｙｓ）、すなわち２．５ＧＰａ、及び窒化ケイ素の層のヤング率（Ｙｆ）、すなわち２７０ＧＰａである。
【０１０３】
この制限を選択することによって、圧力と測定される抵抗の差とを関連づける算出は、常に同一の傾きを有した、変形に応じた電流の変化の実験読取値の線形の性質によって示されるように（図４Ａ）、単純化される。
【０１０４】
横軸は、ひずみイプシロンを百分率で表し、縦軸は、電流の相対的な変化を表す。４つの値は、同一の長さ（Ｌ）に対して幅（Ｗ）を変化させるか又はその逆により得られる。この制限により、ほぼマイクロメートルの測定精度を得ることができる。
【０１０５】
本明細書で特に説明される実施形態では、デバイスは、取得手段５を含む（図５）。これらの取得手段は、行３６及び列３７によって発せられる情報を多重化／逆多重化するモジュール３５が載置された取得基板３４を含む。
【０１０６】
基板はまた、演算手段３による処理を可能にするためにアナログ／デジタル変換器３９／４０に提供されるように電気信号を適合させる適合手段３８、及びコンピュータ４との基板の通信のためのモジュール４１を含む。
【０１０７】
各々の圧力測定は、２つの抵抗率測定、測定される圧力が加えらない、初期の測定と称される、第１の測定と、測定される圧力が物体に加えられる第２の測定とを含む。
【０１０８】
一例として、各々のセンサ１７の測定は、以下のパターンに従って実行され得る。
−存在する任意のセンサからすべてのデータが得られるまで、ランダムにデータを得る（対応するピンへ電圧を印加することにより要求する）ことによって。
−列又は行のすべてからデータが得られるまで、一定の列又は行のセンサのすべてからデータを得ることによって。
−特定のエリアからデータを得ることによって。
【０１０９】
本発明の一実施形態に従って、測定値を取得すること、及び三次元物体の形状の少なくとも一部を確定することが、図６、図７Ａ、及び図７Ｂを特に参照しながらここで説明される。
【０１１０】
第１のステップ４２において、形状を確定することが望まれる物体が、適用手段９より下の水平な検知部材６の板１４の上に配置される。
【０１１１】
オペレータは、例えばコンピュータ４を介して、形状確定プロセスのスタートをトリガし、板１１を物体と接触させてその上に均一な圧力を加えるために、アクチュエータシリンダを動作させる。
【０１１２】
アクチュエータシリンダの降下に続いて及び／又は降下と付随して、すべてのセンサの測定の第１のパス（ステップ４３）が実行され、結果が、例えば「行５−列２７−初期−２８（ＭΩ）メガオーム」の形で、コンピュータのメモリに入力される。
【０１１３】
次いで、アクチュエータシリンダ（ステップ４４）は、接触している物体２の側面１０上に決定された圧力を均一に加え、維持する。
【０１１４】
演算手段３は、次いで、圧力センサのすべて又は一部に関して第２の測定を命令する（ステップ４５）。
【０１１５】
測定の結果はまた、例えば「行５−列２７−測定１−２４５Ωオーム」の形で、コンピュータのメモリに入力される。
【０１１６】
演算手段は、事前にコンピュータに入力された、検知部材の内部の特性（特に材料の厚さ及びヤング率）を利用可能であり、（行／列）座標の所定のペアに対する初期位置と加圧下の位置との間の抵抗の差を利用可能であるので、次いで、これらから、各々の座標の対ごとに、板に適用された圧力を測定する（ステップ４６）。
【０１１７】
次いで、平面における各々の空間座標に対して、演算手段は、４７において、抵抗、結果として圧力の差の値を関連づけ、次に、圧力の強弱の領域を設定した後に、４８において、それ自体公知であるデータを提示するためのソフトウェア手段を使用してコンピュータスクリーン上に結果を表示する。
【０１１８】
各々の圧力の強弱は、検知板の厚さへの物体の変形及びめり込みの大きさに対応する。
【０１１９】
より詳細には、図７Ａ及び図７Ｂを参照すると、板１４にめり込んだ物体２の輪郭４９を許容する測定が、概略的に示されている。
【０１２０】
輪郭の一部分５０が板の厚さの外側にとどまる場合には（図７Ａ）、界面の平面で完全な形状を決定するためにより大きな物体めり込みの部分５１を作製するように（例えば演算手段３に監視され）、より大きな圧力が加えられ得る（図７Ｂ）。
【０１２１】
加えられる圧力（矢印５２）は、特に物体及びセンサの材料の抵抗に関して、決定された制限並びに両者の弾性変形制限未満となるように取り決められる。
【０１２２】
本発明の一実施形態では、演算手段は、追加的なデータを統合することによってコンピュータスクリーン上に物体の形状を動的に表示するように配置された手段を含む。
【０１２３】
物体の形状は、ユーザのスクリーンに直接出現する。
【０１２４】
加えて、第２の圧力測定（ステップ４５）が、物体の形状の動的な決定を具備するように、例えば１００Ｈｚよりも大きいリフレッシュレートで、繰り返されてもよい（試験５３）。
【０１２５】
言うまでもなく、また前述の結果として、本発明は、特に説明された実施形態に限定されない。反対に、すべての変形例、特に圧力適用手段が物体の上面に実質的に相補的な形状で設計される変形例、圧力適用手段が平坦ではないか若しくは（演算手段を介して圧力勾配を統合するか若しくは統合せずに）プッシュフィンガによって形成される変形例、圧力適用手段が適用手段に面した物体の一部分に対する距離に関してそれ自体を調整することによって物体上へ移動する変形例、中間層が逆に積み重ねられる変形例、電極が電極のペアを形成せずに単一の電極として動作する変形例、又は板１４が異なる方法を使用して作製される変形例を包含する。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【国際調査報告】
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