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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-01-22
(45)【発行日】2024-01-30
(54)【発明の名称】センサ・デバイス及び方法
(51)【国際特許分類】
G06F 3/041 20060101AFI20240123BHJP
G06F 3/044 20060101ALI20240123BHJP
G06F 3/045 20060101ALI20240123BHJP
G06F 3/0354 20130101ALI20240123BHJP
G06F 3/0338 20130101ALI20240123BHJP
H01H 36/00 20060101ALI20240123BHJP
【ＦＩ】
G06F3/041 640
G06F3/041 422
G06F3/041 510
G06F3/041 600
G06F3/041 660
G06F3/044 Z
G06F3/045 D
G06F3/041 495
G06F3/041 650
G06F3/0354 453
G06F3/0338 411
H01H36/00 J
【請求項の数】
24
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2019089446
(22)【出願日】2019-05-10
(65)【公開番号】P2019197548
(43)【公開日】2019-11-14
【審査請求日】2022-05-06
(31)【優先権主張番号】1807711.5
(32)【優先日】2018-05-11
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】519168491
【氏名又は名称】タンギ０ リミッテッド
(74)【代理人】
【識別番号】110000855
【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】チア － ハン リン
(72)【発明者】
【氏名】イラン ジョアン エドアルド オリバレス コレア
(72)【発明者】
【氏名】リウチェン グオ
(72)【発明者】
【氏名】ミン コン
【審査官】▲高▼瀬 健太郎
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１５／０４１２６８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／２０６８１９（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２００１－０２７５７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／００８１４８０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－１６２１７３（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０６Ｆ ３／０４１
Ｇ０６Ｆ ３／０４４
Ｇ０６Ｆ ３／０４５
Ｇ０６Ｆ ３／０３５４
Ｇ０６Ｆ ３／０３３８
Ｈ０１Ｈ ３６／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
熱成形可能な導電材料から形成される若しくはそれを含む複数の電極部であって、１つ又は複数の電気信号を提供するように構成される複数の電極部と、前記複数の電極部の上に又はそれを覆って設けられる非導電性で熱成形可能な非導電材料とを備え、
前記１つ又は複数の電気信号が、前記複数の電極部の少なくとも１つと前記複数の電極部の少なくとも他の１つとの間の静電容量の変化に応答して提供され、
前記複数の電極部の１つ又は複数が、前記非導電材料に加えられる力に応答して少なくとも１つの他の電極部に対して移動するように構成され、
前記複数の電極部間の相対移動がそれらの間の静電容量の変化を引き起こす、センサ・デバイス。
【請求項2】
前記複数の電極部が１つ又は複数の電極の少なくとも一部を形成する、請求項１に記載のセンサ・デバイス。
【請求項3】
前記複数の電極部の少なくとも１つ及び／又は前記非導電材料が、少なくとも部分的に、３次元形態を有する、請求項１から２までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイス。
【請求項4】
前記複数の電極部の前記少なくとも１つが、少なくとも部分的に、平面形態を有する、請求項３に記載のセンサ・デバイス。
【請求項5】
前記非導電材料が前記複数の電極部の上に又はそれを覆ってオーバー・モールドされる、請求項１から４までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイス。
【請求項6】
それぞれの電極部間に間隙がある、請求項１から５までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイス。
【請求項7】
前記非導電材料が前記間隙に更に設けられる、請求項６に記載のセンサ・デバイス。
【請求項8】
力が加えられると、前記電極部の１つ又は複数の移動が前記間隙を変化させる、請求項７に記載のセンサ・デバイス。
【請求項9】
前記非導電材料に形成される突出部を更に備え、前記突出部が、ユーザが握る及び／又は動かすように配置される、請求項７または８に記載のセンサ・デバイス。
【請求項10】
前記複数の電極部の１つ又は複数が前記突出部内へ延びる、請求項９に記載のセンサ・デバイス。
【請求項11】
前記突出部の移動が前記１つ又は複数の電極部と前記複数の電極部の少なくとも他の１つとの間の相対移動を引き起こす、請求項１０に記載のセンサ・デバイス。
【請求項12】
前記デバイスが、前記突出部の押し、引き及び／又はねじり移動を検出するように構成される、請求項１１に記載のセンサ・デバイス。
【請求項13】
前記センサ・デバイスが、前記非導電材料に沿った導電性物体の移動に応答して前記１つ又は複数の電気信号の変化をもたらすように構成される、請求項１から１２までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイス。
【請求項14】
前記複数の電極部の少なくとも１つが、前記非導電材料に沿った導電性物体の線形及び／又は円形移動に応答して前記１つ又は複数の電気信号を提供するように成形及び配置される、請求項１３に記載のセンサ・デバイス。
【請求項15】
前記複数の電極部及び／又は前記非導電材料が、少なくとも部分的に、３次元プロファイル表面を有し、前記電気信号が、前記非導電材料の前記３次元プロファイル表面にわたる前記導電性物体の移動に応答して変化する、請求項１から１４までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイス。
【請求項16】
前記非導電材料が剛性材料、又は可撓性、変形可能若しくは柔軟材料から形成される又はそれを含む、請求項１から１５までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイス。
【請求項17】
前記複数の電極部が剛性材料、又は可撓性、変形可能若しくは柔軟材料から形成される又はそれを含む、請求項１から１６までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイス。
【請求項18】
前記熱成形可能な導電材料が、導電材料を含むシリコーン・ゴム、導電性天然ゴム、及び導電性プラスチック材料の１つ又は複数である又はそれを含む、請求項１から１７までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイス。
【請求項19】
前記非導電材料が、シリコーン・ゴム、天然ゴム、プラスチック材料、及び熱成形織物若しくは合成皮革の１つ又は複数である又はそれを含む、請求項１から１８までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイス。
【請求項20】
請求項１から１９までのいずれか一項に記載の前記センサ・デバイスを製造する方法であって、前記複数の電極部又は前記非導電材料を形成し、
前記複数の電極部又は前記非導電材料を覆って前記複数の電極部又は前記非導電材料の他方を形成するオーバー・モールド工程を含む、方法。
【請求項21】
請求項１から１９までのいずれか一項に記載の前記センサ・デバイスを使用して電気信号を感知する方法であって、導電性物体を前記非導電材料に近づける、それと接触させる及び／若しくはそれに沿わせること、並びに／又は前記非導電材料に力を加えて、前記複数の電極部の前記少なくとも１つと前記複数の電極部の前記少なくとも他の１つとの間の相対移動を引き起こすことを含む、方法。
【請求項22】
請求項１から１９までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイス、及び測定装置を備え、前記測定装置が、使用時に、前記センサ・デバイスから１つ又は複数の電気信号を受信するように構成され、前記測定装置が、或る期間にわたる前記センサ・デバイスからの前記１つ又は複数の電気信号を処理し、そして前記１つ又は複数の電気信号の変動又は特性から、導電性物体での前記センサ・デバイス上のタッチの位置、前記デバイスに沿った前記導電性物体の移動速度、前記導電性物体の移動方向、前記デバイスに及ぼされる前記力、及び／又は前記複数の電極部の少なくとも１つの、前記複数の電極部の別の１つに対する移動方向を決定する命令を含む、システム。
【請求項23】
請求項１から１９までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイスを備える自動車制御システム。
【請求項24】
請求項１から１９までのいずれか一項に記載のセンサ・デバイスを備える仮想現実制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、概してセンサ・デバイスに関し、特に、排他的でなく、タッチ位置感知も圧力／力感知も行うことができるセンサに関する。本発明は、同デバイスを製造する方法、同センサ・デバイスを使用して電気信号を感知する方法及び同デバイスを備えるシステムにも関する。
【背景技術】
【0002】
触覚センサは、センサとの物理的相互作用を介して情報を得る手段を提供し、そしてモバイル及びコンピューティング・デバイス、ロボティクス並びに制御システムなどの用途に一般に使用される。これらは、圧抵抗、圧電、容量及び弾性抵抗感知に基づいて動作してもよい。例えば、容量性タッチ・スイッチでは、人は単にセンサをタッチする必要があるだけであり、これがセンサ内の静電容量を変化させて、スイッチを作動させる。圧力切替及び感知に使用するために、量子トンネル複合材を含め、各種の感圧材料が現在入手可能である。これらは、ソフト・ロボティクス、重機械及びウェアラブルに活用される。材料自体に感度を組み込み、そして「ソフト・エレクトロニクス」を創出するために、導電性インクを含む実例が開発されてきた。３次元（３Ｄ：Ｔｈｒｅｅ－Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ）（仮想現実）インタフェースも公知である。
【0003】
本出願人の先願ＰＣＴ／ＥＰ２０１６／０２５０６７では、材料表面に沿った導電性物体（例えば人の指）の移動及び／又は材料自体の変形に応答して電気信号の変化を生じさせるように構成される３Ｄテクスチャ表面を有する導電材料の平面シートを備える又はそれから成るタッチ・センサ・デバイスを開示している。材料の他の範囲は３Ｄ形態であることができ、そして圧力感知のために使用されることができる。そのようなデバイスからの感知された電気信号は制御用途に使用されることができる。
【0004】
多くの異なる電子デバイスがタッチ・インタフェースによる電子制御を必要とする。一部のものは、例えば電気かみそりで、集中制御を有する。他のものは遠隔接続される、例えば無線タッチ・コントローラ。キーボード、容量性トラックパッド、ディスプレイ・トラックパッド、ジョイスティック等を含め、タッチ感知のための多数の異なる制御方法及びシステムが公知である。これらのインタフェースの大部分が１つ又は複数の外側の射出成形硬質プラスチック部品、例えばハウジング、ボタン、キー等を備え、それらの部品が、ばね又は軟質フォーム作動層など、下にある付勢部材に作用し、次いでその部材が下方のプリント回路板（ＰＣＢ：Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｏａｒｄ）に作用して、電子回路のタッチ作動及び完了に応じて、読み取り可能な電圧信号を生成する。
【0005】
そのようなコントローラは、それらの比較的単純な構造及び操作性のため好都合であり、そして広く使用される。しかしながら、それらは多数の欠点を被る。特に、現存のタッチ感知技術は、大量のトレース、電極及びセンサの使用にかなり依存する。加えて、使用される材料及び製造方法がタッチ・インタフェース製品の形式を主に平坦且つ剛性であることに大幅に制限することがあり、これが或る用途でのその使用を制限する。例えば、それらは成形硬質封止材料を典型的に利用しており、それらは変形可能でなく、したがってユーザへのソフト圧力触覚フィードバックを提供しない。更には、コントローラ・ハウジング上／内に少しでもボタン、ジョイスティック、キー等が設けられる場合、制御特徴とハウジングとの間の間隙は、水、塵埃及び他の汚染物質による侵入を受けやすい。特に或る用途、例えば自動車内装は良好な寿命及び信頼性を必要としており、少しの間隙でもそのような汚染物質が侵入するのを許してしまい、内部に収容される電子回路の故障に至り得る。
【0006】
この課題に対処するために対策がとられてきたが、これは必然的に費用及び複雑さの増加に至った。これは、特に大量生産される安価な電子品では及び既に活気があり且つ競争的である商業市場では、しばしば望ましくない。例えば、米国特許第８９９４６４８号では、設定されると、タッチ圧力及び位置を表す電気信号を生成することができる力センサ・アレイの上に軟質の弾性基板層が重ねられるが、埋込センサ及び配線の量並びにそれらの校正の必要が、生産費用が高いことを意味する。そのような配置は、力センサが確実に動作するために、堅固な平面ベースに適用される或る３Ｄプロファイルに制限されることもある。例えば、急激な曲率を有する張出し３Ｄ構造、ハンドヘルド３Ｄデバイス又は表面を実装することが困難であることがある。
【0007】
機能的に言えば、大部分のタッチ・インタフェース製品がモジュラ圧力感知かＸＹタッチ位置感知かを許容するだけであり、そしてロード・セル電子センサを利用する。ソフトウェア制御／ナビゲーション、仮想現実（ＶＲ：Ｖｉｒｔｕａｌ Ｒｅａｌｉｔｙ）制御及び自動車内装制御のような場合、３Ｄタッチ対話（すなわちＸ、Ｙ及びＺ感知）並びに他のジェスチャ対話の検出並びに使用は、制御の別の次元を追加して、ユーザ効率及び体験を著しく向上させることができる。より少ない電極／トレース及びセンサ素子で、自然な感触のソフト・タッチ・フィードバックも２Ｄ又は３Ｄアナログ・タッチ圧力信号も同時に生じさせる際に課題がある。
【0008】
上記を念頭に本発明の態様及び実施例が考案された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】ＰＣＴ／ＥＰ２０１６／０２５０６７
【文献】米国特許第８９９４６４８号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明の第１の態様によれば、センサ・デバイスが提供される。センサは、１つ又は複数の電気信号を提供するように構成される複数の電極部を備えてもよい。それは、複数の電極部の上に又はそれを覆って設けられる非導電材料も備えてもよい。センサ・デバイスは、複数の電極部の少なくとも１つと非導電材料に近い又はそれと接触している導電性物体との間の静電容量の変化に応答して１つ又は複数の電気信号を提供するように構成されてもよい。代替的又は追加的に、センサ・デバイスは、複数の電極部の少なくとも１つと複数の電極部の少なくとも他の１つとの間の静電容量の変化に応答して１つ又は複数の電気信号を提供するように構成されてもよい。
【0011】
デバイスは、１つ又は複数の電極を備えてもよい。複数の電極部は、１つ又は複数の電極の少なくとも一部を形成してもよい。異なる電極部が同じ又は異なる電極にあってもよい。複数の電極部の１つ又は複数が物理的及び／又は電気的に接続されてもよい。複数の電極部の１つ又は複数が１つ又は複数の他の電極部から物理的及び／又は電気的に切断されてもよい。複数の電極部の各々が同じ電極の少なくとも一部を形成してもよい。代替的に、複数の電極部の各々が別々の電極であっても又はその少なくとも一部を形成してもよい。代替的に、デバイスは、複数の電極を備えてもよく、ここでは各電極が複数の電極部の１つ又は複数を含む。
【0012】
複数の電極部の１つ又は複数が、熱成形可能な導電材料から形成されても又はそれを含んでもよい。非導電材料は、熱成形可能材料から形成されても又はそれを含んでもよい。
【0013】
例えば、複数の電極部の１つ若しくは複数及び／又は非導電材料は、堆積、メッキ、蒸着又は成長されない材料から形成されても又はそれを含んでもよい。
【0014】
有利には、導電性電極は、非金属であっても且ついかなる既定の３Ｄ形状にも完全に成形可能であってもよい。形状は、具体的には異なるユーザ対話機能（例えばタッチ感知、トラックパッド、圧力感知及びプッシュ／プル／ツイスト・スイッチ）を提供するように選ばれても又は設計されてもよい。更には、十分に大きな非金属電極の使用は、センサ・デバイスを生産するために必要とされる金属トラック／線の数を低減させ、そして従前の感知技術と比較してセンサ・デバイスの製造を著しく単純化する。電極は、可撓性で、柔軟で且つ変形可能でありソフト・タッチ・フィードバックを提供する熱成形可能な非導電材料がオーバー・モールドされてもよい。可撓性は、追加機械部品を使用することなく付加機械的機能性（例えばユーザが電極を押す又は引くことに応答して間隙の大きさを変化させること）を提供することができる導電性電極間の或る程度の相対移動を更に許容する。電極の３Ｄ設計は、デバイスが導電性及び／又は非導電性物体との相互作用に応答して動作することを更に許容する。有利には、デバイスの動作は、別々の電極部間の容量性相互作用及び／又は導電性物体（例えばユーザの指）と電極部の１つ若しくは複数との間の容量性相互作用に依存する。
【0015】
電極部との相互作用は、したがって、非導電材料に近い及び／若しくはそれに沿った導電性物体の移動、並びに／又は非導電材料に力若しくは圧力を加えることを伴う。力感知（例えばＺ方向）は、導電性又は非導電性物体が１つの電極部を別の１つに向けて付勢して、それらの間の静電容量を変化させることによって達成されることができる。タッチ感知（例えばＸＹ方向）は、導電性物体（例えば指）が電極部の近くである／移動することに依存している。これらの２つの機能性は、例えばデバイスの同じ又は異なる領域で、組み合わされる又は別々に使用されることができる。したがって、本発明の態様及び実施例は、有利にはアナログ（又はデジタル）位置タッチ（ＸＹ）感知も圧力／力（Ｚ）感知も同時に提供する。電極部は、全ての感知測定のためであるが、異なる仕方で使用される。タッチ感知は、特にトラックパッドなどの用途に、そして圧力／力感知は、例えばプッシュ／プル／ツイスト・スイッチのために有用であってもよい。
【0016】
複数の電極部の１つ若しくは複数及び／又は非導電材料は、成形工程によって形成されてもよい。非導電材料は、複数の電極部の上に又はそれを覆ってオーバー・モールドされてもよい。
【0017】
複数の電極部の少なくとも１つ及び／又は非導電材料は、少なくとも部分的に、３次元形態を有してもよい。追加的に、複数の電極部の少なくとも１つが、少なくとも部分的に、平面形態を有してもよい。例えば、電極部の１つ若しくは複数及び／又は非導電材料は、例えば（印刷インクなどの）膜又は被覆のそれより大きい、例えば０．５ｍｍ又は１ｍｍより大きい厚さを有してもよい。電極部の１つ若しくは複数及び／又は非導電材料は、層として形成されてもよい。層の厚さは、実質的に均一又は不均一であってもよい。非導電材料は、複数の電極部の１つ又は複数のプロファイルに実質的に合致するように複数の電極部の上に又はそれを覆って形成されてもよい。非導電材料は、更に電極部間に形成されてもよい。
【0018】
複数の電極部及び非導電材料は、１つ又は複数のユーザ対話領域を備えるように、任意選択で又は好ましくは成形によって、形成されてもよい。１つ又は複数のユーザ対話領域は、トラックパッドなどのタッチ対話領域、又はプッシュ、プル、ツイスト及び／若しくはトグル・スイッチなどの力対話領域であっても又はそれを含んでもよい。
【0019】
それぞれの、例えば隣接する電極部間に間隙が存在してもよい。例えば、１つの電極部が、間隙によって別の電極部から分離されてもよい。非導電材料は、間隙に更に設けられてもよい。代替的に、間隙は、空洞又は空隙であっても又はそれを含んでもよい。一実施例において、電極部は実質的に同じ平面にあり、それらの間の間隙が同じ平面にある。他の実施例において、電極部及び間隙は、同じ平面に配置される必要はない。
【0020】
複数の電極部の１つ又は複数が、非導電材料に加えられる力又は圧力に応答して少なくとも１つの他の電極部に対して移動するように構成されてもよい。非導電材料は、上記電極部に隣接していてもよい。上記電極部間の相対移動が、それらの間の静電容量の変化を引き起こしてもよい。静電容量の変化は、１つ又は複数の電気信号の変化をもたらす。
【0021】
力又は圧力が（例えば非導電材料に）加えられると、電極部の１つ又は複数の移動が間隙を変化させてもよい。間隙の変化は、１つ又は複数の電気信号で検出可能な、上記電極部それらの間の静電容量の変化を引き起こしてもよい。
【0022】
デバイスは、突出部を更に備えてもよい。突出部は、非導電材料に形成されてもよい。突出部は、ユーザが握る、動かす及び／又は力若しくは圧力を加える（例えば、押す、引く、押しつぶす／圧縮する、ねじる）ように構成又は配置されてもよい。例えば、突出部は、ユーザが握る／動かすことができる特定の３Ｄ形状を有してもよい。デバイスは、突出部の移動が１つ又は複数の電極部と複数の電極部の少なくとも他の１つとの間の相対移動を引き起こすように構成されてもよい。例えば、複数の電極部の１つ又は複数が突出部内へ延びてもよい。
【0023】
デバイスは、突出部の押し、引き及び／又はねじり移動を検出するように構成されてもよい。例えば、突出部に加えられる各種類の移動又は力は、結果として１つ又は複数の電気信号の一意の且つ／又は識別可能な変化になってもよい。
【0024】
デバイスは、非導電材料に沿った導電性物体の移動に応答して１つ又は複数の電気信号の変化をもたらすように更に構成されてもよい。導電性物体は、非導電材料の表面と接触していても又は非導電材料の表面に近くてもよい。例えば、導電性物体は、複数の電極部の少なくとも１つと容量的に相互作用するために、その或る範囲上方又は内にあってもよい。
【0025】
複数の電極部の少なくとも１つが、非導電材料に沿った導電性物体の線形及び／又は円形移動に応答して１つ又は複数の電気信号を提供するように整形及び配置されてもよい。
【0026】
複数の電極部の少なくとも１つが、１つ又は複数の中空及び／又は凹部を含んで、電極部上の任意の２つの所与の点間の所定の抵抗をもたらしてもよい。例えば、規則的配列を形成する複数の中空及び／又は凹部があってもよい。１つ又は複数の中空及び／又は凹部は、２点間の非線形導電路を画定してもよい。代替的又は追加的に、１つ又は複数の中空及び／又は凹部は、２点間の複数の線形及び／又は非線形導電路を画定してもよい。
【0027】
複数の電極部の少なくとも１つが、複雑形状及び／又は繰り返し幾何学パターンであって又はそれを含んで、任意の２つの所与の点間の所定の抵抗をもたらしてもよい。
【0028】
有利には、電極部の１つ又は複数を複雑形状に並びに／又は１つ若しくは複数の中空及び／若しくは凹部を付けて形成することは、導電材料の抵抗率を変化させることなく、電極部又は上記電極部を含む電極上の任意の２つの所与の点間の抵抗を増加させることができる。２点間の抵抗を増加させることは、導電性物体が２点間の距離にわたって進行するにつれて電気信号の変化を増加させ、したがってデバイスの感度及び／又は位置感知分解能を上昇させる。
【0029】
各電極／電極部は、単純又は複雑形状に形成されてもよい。少なくとも２つの隣接する電極部が、互いと接触してか接触しないでか、１つ又は複数の方向に重なり合うように構成されてもよい。例えば、１つ又は複数の方向は、Ｘ、Ｙ若しくはＺ方向、又はいかなる他の方向であってもよい。少なくとも２つの隣接する電極部は、互いとかみ合うように構成されてもよい。かみ合い部は、導電性物体との同じ重なり範囲を占有しないように構成されてもよい。電極部は、互いの間に介在されることができる１つ又は複数の指又は突出部を有してもよい。
【0030】
代替的又は追加的に、複数の電極部及び／又は非導電材料は、少なくとも部分的に、３次元プロファイル表面を有してもよい。１つ又は複数の電気信号は、非導電材料の表面にわたる導電性物体の移動に応答して変化してもよい。
【0031】
非導電材料は、実質的に可撓性、変形可能又は柔軟材料から形成されても又はそれを含んでもよい。例えば、非導電材料は、少なくとも厚さ方向に変形可能であってもよい。代替的に、非導電材料は、実質的に剛性材料から形成されても又はそれを含んでもよい。
【0032】
複数の電極部は、実質的に剛性の導電材料から形成されても又はそれを含んでもよい。代替的に、複数の電極部は、実質的に可撓性の、変形可能な又は柔軟な導電材料から形成されても又はそれを含んでもよい。例えば、導電材料は、少なくとも厚さ方向に変形可能であってもよい。
【0033】
熱成形可能な導電材料は：導電材料を含むシリコーン・ゴム、導電性天然ゴム、及び導電性プラスチック材料の１つ又は複数であっても又はそれを含んでもよい。例えば、導電性プラスチック材料は、導電性ポリウレタン、導電性熱可塑性エラストマ及び導電性アクリロニトリル・ブタジエン・スチレンの１つ又は複数であっても又はそれを含んでもよい。
【0034】
非導電材料は、シリコーン・ゴム、天然ゴム、プラスチック材料、及び熱成形織物若しくは合成皮革の１つ又は複数であっても又はそれを含んでもよい。例えば、プラスチック材料は、ポリウレタン、熱可塑性エラストマ及び熱可塑性ポリウレタンの１つ又は複数であっても又はそれを含んでもよい。
【0035】
本発明の第２の態様によれば、第１の態様に係る感知デバイスを製造する方法が提供される。方法は、オーバー・モールド工程を含んでもよい。オーバー・モールド工程は、複数の電極部を覆って非導電材料を形成すること、又はその逆を含んでもよい。方法は、最初に複数の電極部又は非導電材料を形成することと、次いで最初に形成された複数の電極部又は非導電材料を覆って複数の電極部又は非導電材料の他方を形成することとを含んでもよい。
【0036】
本発明の第３の態様によれば、第１の態様に係るセンサ・デバイスを使用して電気信号を感知する方法が提供される。方法は、選択的に導電性物体を非導電材料に近づける、それと接触させる及び／又はそれに沿わせることを含んでもよい。代替的又は追加的に、方法は、選択的に非導電材料に力又は圧力を加えて、複数の電極部の少なくとも１つと複数の電極部の少なくとも他の１つとの間の相対移動を引き起こすことを更に含んでもよい。
【0037】
本発明の第４の態様によれば、第１の態様に係るセンサ・デバイス及び測定装置を備えるシステムが提供される。測定装置は、使用時に、センサ・デバイスから１つ又は複数の電気信号を受信するように構成されてもよい。測定装置は、或る期間にわたるセンサ・デバイスからの１つ又は複数の電気信号を処理し、そして１つ又は複数の電気信号の変動又は特性から、導電性物体でのセンサ・デバイス上のタッチの位置、デバイスに沿った導電性物体の移動速度、導電性物体の移動方向、非導電材料に及ぼされる圧力、及び／又は複数の電極部の少なくとも１つの、複数の電極部の別の１つに対する移動方向を決定する命令を含んでもよい。
【0038】
本発明の第５の態様によれば、第１の態様に係るセンサ・デバイスを備える自動車制御システムが提供される。
【0039】
本発明の第６の態様によれば、第１の態様に係るセンサ・デバイスを備える仮想現実制御システムが提供される。
【0040】
本発明の別々の態様及び実施例の文脈で記載される特徴が一緒に使用されても及び／又は交換可能であってもよい。同様に、特徴が、簡潔のために、単一の実施例の文脈で記載される場合、これらは別々に又は任意の適切な下位組合せで設けられてもよい。デバイスに関連して記載される特徴が、方法に関して定義可能な対応する特徴を有してもよく、そしてこれらの実施例は具体的に想定される。
【0041】
本発明が十分に理解されることができるために、ここで実施例が添付図面を参照しつつ単に例として述べられることになる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】導電材料の層を備える先行技術のセンサ・デバイスを例示する。
【図2】非導電材料の層によって覆われる導電材料の層を備える本発明の一実施例に係るセンサ・デバイスの横断面図を示す。
【図4a】非導電材料の層下に複数の別々の導電性電極を備えるセンサ・デバイスの横断面図を示す。
【図4b】非導電材料の層下に複数の接続された導電性電極を備える別のセンサ・デバイスの横断面図を示す。
【図5】非導電材料の層下に複数の導電性電極を備える別のセンサ・デバイスの横断面図を示す。
【図6】別のセンサ・デバイスを図示する。
【図10a】別のセンサ・デバイスを図示する。
【図11a】ハンドヘルド・センサ・デバイスの半透視図を示す。
【図12a】ハンドヘルド・センサ・デバイスの更なる実例を図示する。
【図12b】ハンドヘルド・センサ・デバイスの更なる実例を図示する。
【図13a】ハンドヘルド・センサ・デバイスの更なる実例を図示する。
【図13b】ハンドヘルド・センサ・デバイスの更なる実例を図示する。
【図14a】導電性電極の実例を図示する。
【図14b】導電性電極の実例を図示する。
【図15a】導電性電極のための実例多点測定構成を図示する。
【図15b】導電性電極の多点測定からの対応する例証的な出力信号を図示する。
【図16a】導電性電極の更なる実例を図示する。
【図16b】導電性電極の更なる実例を図示する。
【図17】導電性電極の更なる実例を図示する。
【図18】導電性電極の更なる実例を図示する。
【図19a】テクスチャ表面の更なる実例を図示する。
【図19b】テクスチャ表面の更なる実例を図示する。
【図19c】テクスチャ表面の更なる実例を図示する。
【図19d】テクスチャ表面の更なる実例を図示する。
【図19e】テクスチャ表面の更なる実例を図示する。
【図19f】テクスチャ表面の更なる実例を図示する。
【図19g】テクスチャ表面の更なる実例を図示する。
【発明を実施するための形態】
【0043】
本発明の態様及び実施例は、ユーザが対話する非導電「インタフェース」層によって覆われる導電「感知」材料の層を備える。導電感知材料は、非導電インタフェース材料によって結合、支持及び電気的に絶縁されて完全なシームレスの集合体を形成する離散電極のネットワークを形成することができる。層は、広範囲のタッチ感知及び触覚ユーザ対話機能性を持つユーザ・インタフェース・デバイスを提供するように配置される。
【0044】
本発明を理解する上での鍵は、特定の３Ｄ形状（例えば横断面、プロファイル及び／又は表面輪郭）並びに任意の２つの所与の点間の抵抗が別の仕方では達成可能でないであろう仕方で区別されるようにする抵抗率を有するように設計並びに形成されるスマート導電感知材料の使用である。以下でより詳細に説明されるように、３Ｄ形状は、側面から見て実質的に平面であっても、且つ／或いは繰り返し表面プロファイル・パターン、中空、及び／又はネット若しくはメッシュ配列型構造を含んでもよい。加えて、導電感知材料の３Ｄ形状は、変形されると、デバイスが、展性及び／又は可撓性などの或る意図された機械的性質を呈するようにして、感知技術の機能性を拡張してもよい。導電感知材料から形成される電極の３Ｄ設計は、デバイスが導電性及び／又は非導電性物体との相互作用に応答して動作することを許容する。
【0045】
導電感知材料は、用途に応じて、剛性で、軟質で、柔軟で及び／又は変形可能であってもよい。インタフェース材料は剛性であってもよいが、ユーザへのソフト触覚フィードバック及び更なるデバイス機能性を提供するために、好ましくは軟質で、柔軟で且つ／又は変形可能である。
【0046】
図１は、配線又は感知点３０で測定装置５０に接続される一片の導電感知材料１０を図示する。本出願人の先願ＰＣＴ／ＥＰ２０１６／０２５０６７に開示されているように、導電感知材料１０の表面に沿って（図示されるように、人間の指などの）導電性物体４０を接触させる、押しつける及び／又は動かすことが、配線点３０で測定される出力信号の検出可能な変化を引き起こす。出力信号５５は、図１に描かれるように、好ましくは、静電容量又は電圧示度などの時変電気信号である。この場合、導電性物体４０で導電感知材料１０にタッチすることは、それを接地させて、出力信号５５の変化として測定装置５０によって検出されることができる、表面上の接触範囲での静電容量及び／又は電圧の変化を引き起こす。示度は接触面積に比例している。この実例では、導電感知材料１０は軟質且つ感圧性である。導電感知材料により強く押しつけることが、結果として出力信号５５のより大きな変化になってもよい。
【0047】
導電材料１０は、ＰＣＴ／ＥＰ２０１６／０２５０６７に記載されているように、いかなる既定の３Ｄ形状にも形成されてもよく、且つそれに沿った導電性物体４０の移動に応答して上記出力信号５５の一意の個別的（ｔａｉｌｏｒｅｄ）変化を生じさせるように構成される３Ｄプロファイル又はテクスチャ表面を有してもよい。出力信号５５の一意の変化は、検出され、そして電子デバイス／システムを制御する（例えば音量、移動又は照明制御）信号に変換されることができる。テクスチャ表面から生成される一意の出力信号５５は、導電性物体４０の移動の位置、速度及び方向の決定を補助するためにも使用されてもよい。テクスチャ表面は、人によって操作又はタッチされるときに触覚フィードバックも提供してもよい。
【0048】
容量性タッチ感知は、導電材料１０に接触している又は近い導電性物体４０に依存している。上記した感知概念は、したがって、導電材料１０が非導電材料２０によって覆われる場合にも当てはまる。
【0049】
多層デバイス１００を図示する本発明の実施例が図２に図示される。この場合、非導電材料２０の表面に沿って導電性物体４０を接触させる、押しつける及び／又は動かすことが、出力信号５５の検出可能な変化を引き起こす。ここで、導電性物体４０は、導電材料４０と容量的に相互作用して、接触範囲での電圧及び／又は静電容量を変えて、出力信号５５の検出可能な変化を引き起こす。発生される出力信号５５は、導電性物体４０及び導電材料１０の重なり面積に比例している。発生される出力信号５５は、導電性物体４０と導電材料１０との間の分離に反比例もしている。
【0050】
デバイス１００は、非導電材料２０の表面２１との導電性物体４０の単なる接触又はタッチに応答することになる。デバイス１００は、非導電材料２０の表面２１への導電性物体４０の近接にも応答してもよい。例えば、デバイス１００は、非導電材料２０の表面２１から既定の範囲内の導電性物体４０の存在を検出してもよい。非導電材料２０が実質的に軟質又は変形可能である場合、デバイス１００は更に感圧／力性であってもよい。すなわち、非導電材料２０の表面２１により強く押しつけることが、例えば導電性物体４０と導電材料１０との間の分離の減少のため及び／又は下にある導電材料１０の少しの変形のためでも、より大きな出力信号５５を発生してもよい。
【0051】
図１及び２が導電材料１０上に単一の配線点３０を持つ配置、すなわち単点測定を図示するが、導電材料１０上に２つ以上の配線点３０が存在して多点測定に使用されてもよい。各配線点３０は、測定装置５０が検出及び処理してタッチ位置、移動の速度及び／又は方向を決定することができる別々の異なる出力信号５５を提供してもよい。
【0052】
測定装置５０は、コンピューティング又は処理デバイス（例えば１つ又は複数のマイクロコントローラ）を備えてもよく、そしてデバイス１００から受信される出力信号の処理を可能にするための命令をホストするように構成されてもよい。例えば、コンピューティング又は処理デバイスは、準リアル・タイムで、導電材料１０の１つ又は複数の区間上の１つ又は複数の配線点から受信される出力信号からタッチ位置、速度及び方向を導出するように構成されてもよい。
【0053】
測定装置５０は、プロセッサ、記憶デバイス及び非一時的な機械可読記憶媒体（図示せず）を含んでもよい。機械可読記憶媒体は、プロセッサがどのように入力データを受信して、その入力データ（デバイス１００からの出力信号）を、例えばディスプレイ、接続された印刷デバイス上の若しくは音声出力を介する出力データに、又は補助デバイス若しくはシステムのための制御信号に変換するかを制御する命令を含んでもよい。
【0054】
デバイス１００は、１つ又は複数の電線又は電子コネクタ（図示せず）を介して、デバイス１００からの出力信号を変換するために設けられる信号処理手段を備える中間処理デバイスに更に接続されてもよい。次いで、中間デバイスは、適切な接続手段、例えばＵＳＢポート又は無線技術を介して測定装置５０に（有線又は無線で）接続されてもよい。無線技術は、ブルートゥース（登録商標）、ＷｉＦｉ（登録商標）、ＩＲ等であってもよい。測定装置５０は、測定信号及び／若しくはその信号を表す情報を表示し、且つ／又は信号によって引き起こされるソフトウェア・アプリケーションとの対話を提供するように構成されてもよい。
【0055】
導電材料１０は、用途に応じて、実質的に剛性で、軟質で、変形可能で及び／又は可撓性であってもよい。導電材料１０は、熱成形可能材料であっても又はそれを含んでもよい。実施例において、導電材料１０は：導電性粒子及び任意選択で炭素充填材などの導電材料を含むシリコーン・ゴム；グラファイト若しくはカーボン・ナノチューブ（ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅ）と混合されるシリコーン・ゴム；導電性ゴム；並びに／又は導電性ポリウレタン、導電性熱可塑性エラストマ（ＴＰＥ：Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒ）及び／若しくは導電性アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン（ＡＢＳ：Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ Ｓｔｙｒｅｎｅ）を含む導電性プラスチックであっても又はそれを含んでもよい。材料は、制御可能な導電率（例えば導電材料含有量に依存する）を伴う或る範囲の硬度特性（例えばシリコーン・ベースに依存する）を有することができる。導電材料１０は、例えばその側面の１つの上に伸縮織物層及び／又は導電性塗料も有してもよい。
【0056】
導電層１０は、単一の材料であっても若しくはそれから形成されても、且つ／又はいかなる部品の組立ても必要とすることなく単一の成形品から形成されてもよい。導電材料１０の導電率は、導電材料１０を横切って及び通して変動することができる。言い換えれば、単位片の導電材料１０の導電率は調整されることができる。これは、導電材料１０内の導電成分の濃度を、異なる導電率の領域を提供するように変動させることによって達成されることができる。これは、導電成分を調整する又は導電性領域を分離する（例えば一片の導電材料上の別々の領域に導電材料を加える）ことによっても達成されてもよい。異なる導電率の領域は、異なる電気出力信号５５を生成することになる。そのため、たとえ導電材料１０の２つの領域が同じようなプロファイルにされても、これらの領域が異なる導電率を有していれば、それらの表面に沿って導電性物体４０を動かすことで、自身が区別されることを可能にする異なる電気信号を発生するであろう。この代替／追加手段では、移動している指／物体の位置が検出されることができる。
【0057】
導電材料１０は、部分的に、非導電性領域を含んでもよい。本発明の実施例は、したがって、材料の残部と比較して比較的高い又は低い導電率、ゼロ又はゼロに近い導電率の導電材料１０の１つ又は複数の領域を提供することができる。
【0058】
非導電材料２０は、用途に応じて、実質的に剛性で、軟質で、変形可能で及び／又は可撓性であってもよい。導電材料１０は、熱成形可能材料であっても又はそれを含んでもよい。実施例において、非導電材料２０は：シリコーン・ゴム；天然ゴム；並びに／或いはポリウレタン、ＴＰＥ、Ｈｙｔｒｅｌ（商標）（Ｄｕ Ｐｏｎｔからの一種のＴＰＥ）、熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ：Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ）及び／又は熱成形織物若しくは合成皮革を含むプラスチック材料であっても或いはそれを含んでもよい。非導電材料２０は、或る範囲の硬度特性（例えばシリコーン・ベースに依存する）を有することができる。
【0059】
導電材料１０及び／又は非導電材料２０は、成形工程によって形成されてもよい。例えば、射出成形、熱成形、押出し、圧縮成形、ブロー成形及び／又は熱プレス。有利には、そのような熱成形工程は、導電材料１０及び／又は非導電材料２０が、高度な繰り返し性で大量に広範囲にわたって、且つ比較的低費用で、ほとんどいかなる３Ｄ形状にも形成されるようにする。
【0060】
代替的又は追加的に、導電材料１０及び／又は非導電材料２０の層の少なくとも一部を形成するために、３Ｄプリンティング工程が使用されてもよい。複雑な形状及び詳細が必要とされる場合に３Ｄプリンティングが適切であることができる。
【0061】
代替的に、形成工程は、１つ又は複数の切断ステップを含んでもよい。例えば、導電材料１０は、最初に成形されて、次いで既定の３Ｄ形状及び／又はパターンに切断されてもよい。いかなる公知の減算切断工程、例えば、レーザ切断、ミリング又はエッチングが使用されてもよい。
【0062】
一実施例において、導電材料１０が最初に形成され、次いで非導電材料２０が導電材料１０を覆って形成される。そのような工程は「オーバー・モールド」と称されてもよい。そのような場合、要件は、導電層１０をリフローさせること及び２つの層１０、２０の混合を回避するために、非導電材料層１０（すなわちオーバー・モールド層）の成形温度が導電材料層１０の成形温度より低いということである。代替的に、導電材料１０が非導電材料２０を覆って形成される用途があってもよい。いずれの場合も、成形温度が高い方の材料が最初に成形されなければならない。
【0063】
代替的又は追加的に、導電材料１０及び／又は非導電材料２０は、別々に形成され、次いで共に組み立てられても又は結合されてもよい。これは、例えば、２つの材料の成形温度が同程度である場合に、又は非導電材料層２０の上に導電材料１０の追加層が必要とされる、若しくはその逆の場合に必要であろう。
【0064】
上記したように、デバイス１００の導電材料１０及び／又は非導電材料２０は、いかなる既定の３Ｄ形状にも形成されてもよく、且つそれに沿った導電性物体４０の移動に応答して出力信号５５の一意の変化を生じさせるように、及び／又は人によって操作若しくはタッチされるときに触覚フィードバックを提供するように構成される３Ｄプロファイル又はテクスチャ表面を有してもよい。非導電層２０のプロファイル表面２１及び導電層１０のプロファイル表面１１を有するデバイス１００の実例が、それぞれ、図３ａ及び３ｂに図示される。プロファイル表面１１、２１は、例えば規則的又は不規則な幾何学パターンのテクスチャにされてもよい。幾何学パターンは、導電材料１０の表面１１にわたる上昇及び／又は下降の変動によって形成されてもよい。幾何学パターンは、複数の不連続部及び／又は起伏を含んでもよい。幾何学パターンは、図３ａ及び３ｂに図示されるように、表面１１にわたって複数の頂部１２及び谷部１４をパターンで含んでもよい。頂部１２及び谷部１４の高さ、深さ及び／又は幅は等しい必要はない。３Ｄプロファイル表面の更なる実例が図１９ａ～１９ｇに図示される（導電材料１０だけが図示されるが、実例パターンが非導電層２０に等しく当てはまることが認識されるであろう）。
【0065】
導電材料１０の表面１１又は非導電材料２０の表面２１がプロファイル／テクスチャにされるかを問わず、導電性物体４０と導電材料１０との間の相互作用の容量性の本質のため出力信号５５の一意の且つ識別可能な変化が発生されてもよい。図３ｃは、テクスチャ表面１１又は表面２１（例えば図３ａ、３ｂ及び図１９ａ～１９ｇのいずれかに図示される）を持つデバイス１００に沿って導電性物体４０を動かすことによって観察されることができる種類の出力信号５５の変動の簡単な例示を図示する。測定装置５０は、出力信号５５を解釈して導電性物体４０の移動の位置、速度及び方向を決定するように構成されてもよい。例えば、測定装置５０は、出力信号５５の振動若しくは頂部／谷部の数及び／又はそれらの周波数を計数し、そして観察された時変信号及び／又は信号特性を予め記憶されたプロファイル・データと照合するように構成されてもよい。
【0066】
図４ａは、非導電材料２０で覆われる（又はオーバー・モールドされる）複数の別々の導電部又は素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃを形成するように成形（又は切断）された導電材料１０を備える実例デバイス２００を図示する。３つの導電素子が図示されるが、デバイス２００は任意の数の導電素子を備えてもよい。各導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、非導電材料２０によって隣接素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃから物理的に分離及び電気的に絶縁されてもよい。そのため、各導電部又は素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、別々の（単位）電極の一部を形成してもよい。代替的又は追加的に、各導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、図４ｂに概略的に図示されるように、物理的及び／又は電気的に接続されてもよい。この場合、各導電部又は素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、同じ電極の一部を形成してもよい。
【0067】
複数の導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃの各々は、それぞれの配線／測定点３０ａ、３０ｂ、３０ｃで測定装置５０に接続されてもよい。このように、複数の導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、拡大範囲にわたってタッチ感知測定を行うために測定装置５０に接続可能な感知電極のネットワークを形成する。
【0068】
有利には、電極１０のネットワークは、上記した熱成形工程で、既定の３Ｄ電極形状、間隔及び配置を有する単一の型を使用して同時に形成されてもよい。代替的に、各電極１０は、別々に形成／成形され、そして非導電材料２０による後続のオーバー・モールド工程前に適所に組み立てられてもよい。
【0069】
使用に際して、導電性物体４０が非導電材料２０の表面２１に近づき、それにタッチし、又はそれに沿って動くと、測定装置５０によって準リアル・タイムで検出されることができる１つ又は複数の配線／測定点３０ａ、３０ｂ、３０ｃから出力信号が発生される。測定装置５０は、デバイス２００上の各配線／測定点３０ａ、３０ｂ、３０ｃを順次（すなわち１つずつ）走査して各出力信号を別々に測定するように構成されてもよい。例えば、測定装置５０は、マルチプレクサ機能を備えてもよい。走査周波数は、導電性物体４０の典型的な移動速度と比較して十分に高くて、いかなる測定遅れも最小化することができ、その結果ユーザは測定／検出がリアル・タイムであると認める。例えば、走査速度は、１００～２００Ｈｚの範囲であってもよい。走査速度は、用途に応じてより遅くても又はより速くてもよい。
【0070】
有利には、配線点３０ａ、３０ｂ、３０ｃを１つずつ走査することは、信号が一度に１つの配線点３０ａ、３０ｂ、３０ｃに／から送信及び／又は受信されることを保証し、したがっていかなる所与の一対の配線点間でも短絡が形成されない。その走査法は、導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃが、例えば図４ｂに図示されるように、物理的に接続され、したがって１つの型を使用して成形されるようにもする。その走査法は、図１４～１８を参照しつつ以下で更に詳細に述べられることになる。
【0071】
図４ａ及び４ｂにおける各導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃが単一の配線／測定点３０ａ、３０ｂ、３０ｃを有するとして図示されるが、他の実例では、各導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、任意の数の配線／測定点を有し、各配線／測定点が、導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃにおける枢要点から測定装置５０に別々の出力信号５５を提供してもよい。加えて、図４ａ及び４ｂが、各導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃが単一の測定装置５０に接続されるのを図示するが、他の実例では、該当又は各導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ上の該当又は各配線点３０ａ、３０ｂ、３０ｃからの出力信号５５を測定するために２つ以上の測定装置５０が使用されてもよい。
【0072】
図５は、非導電材料２０に覆われる３つの導電素子又は部分１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備える別の実例デバイス３００を図示する。各導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、測定装置５０への接続のためのそれぞれの配線点３０ａ、３０ｂ、３０ｃを有する。３つの導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、実質的に並んで配置されて、隣接する導電素子間に間隙ｇ１及びｇ２を形成する。間隙ｇ１及びｇ２は、所与の一対の隣接する導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間で既定の静電容量が測定されることができるように設計されてもよい。
【0073】
デバイス３００において、非導電材料２０は、実質的に軟質且つ／又は変形可能であり、導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃの１つ又は複数の相対位置がユーザによって変化／操作されるようにしてもよい。間隙ｇ１及び／又は間隙ｇ２を変化させる、一対の隣接する導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間のいかなる相対移動も、該又は各対間の静電容量の変化を引き起こすことになり、これは測定装置５０によって検出されることができる。そのため、デバイス３００の動作は、導電性物体４０（例えばユーザの指）と導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃとの間の容量性相互作用よりむしろ、隣接する導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ間の容量性相互作用に依存する。そのため、デバイス３００は、導電性物体４０又は非導電性物体（例えばユーザが手袋を着用している場合）を介するユーザ対話に応答して変動する出力信号５５を提供することができる。３つの導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃが図５に図示されるが、デバイス３００が、間に単一の間隙を持つ２つの導電素子を、又は４つ以上の導電素子を代わりに備えてもよいことが認識されるであろう。更に、導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃが別々の素子として図５に図示されるが、代替実施例において、導電部の１つ又は複数が物理的及び／又は電気的に接続されてもよい（例えば図１１ｂを参照されたい）。
【0074】
好ましくは、デバイス３００は、ユーザが導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃの１つ又は複数を動かすための力又は握り点３１０を提供するために、少なくとも１つの突出部３１０を備える。図５の実例では、デバイスは単一の突出部３１０を備え、そして中央導電素子１０ｂが突出部３１０内へ延びる。ユーザは、したがって、突出部３１０を握り、そして例えば傾ける、引く、押す又はねじる動作でそれを動かして、非導電材料２０を変形させて出力信号の変化を引き起こしてもよい。この実例では、導電材料１０は、非導電材料２０と比較して実質的に剛性であってもよく、その結果非導電材料２０は、導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃの周囲で変形することができる。例えば、導電材料１０はＡＢＳ又はＴＰＵを含んでもよい。
【0075】
一実施例において、突起３１０内へ延びる導電素子１０ｂは、測定を行うときに接地されてもよい。ユーザによって扱われる／動かされる導電素子１０ｂを接地することは、ユーザの指がその他の導電素子１０ａ、１０ｃからの出力信号に及ぼすことがあるいかなる容量性影響も、例えばそれを遮蔽することによって、最小化することができる。
【0076】
以下で図８を参照しつつより詳細に記載されるように、導電材料１０が実質的に剛性である場合、導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃの少なくとも１つが、導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃのその少なくとも１つに１つ又は複数の枢要な中空及び／又は張出し構造を一体化することによって、ユーザが力を加えてそれを動かした上でたわむ、曲がる又は変形するように設計されることができる。
【0077】
追加の機械及び／又は電気部品がデバイス１００、２００、３００に含まれて、以下でより詳細に述べられることになるように、ＬＥＤ、印刷アイコン、押し／引き／ねじり対話のための可動部品及び／又は力覚フィードバックなど、ユーザへの視覚及び／又は触覚フィードバックを強化してもよい。例えば、そのような追加部品は、オーバー・モールド工程において非導電材料２０に一体化されることができる。
【0078】
形成工程により、非導電材料２０及び導電材料１０から形成される電極は、いかなる任意の３Ｄ形状もとることが且ついかなるフットプリント又は表面にも合致することができる。これは、デバイス１００、２００、３００が特定の３Ｄ形状を有するように設計及び形成され、且つ別の３Ｄ形状の部品、例えば自動車内装と完全に一体化可能であることを可能にする。それは、任意の２つの所与の点間の導電材料１０の抵抗が別の仕方では達成可能でないであろう仕方で区別されるようにもする。
【0079】
図６は、自動車内装における制御システムの一部を形成してもよい組立体１０００を図示する。組立体１０００は、３つのタッチ・スイッチ２１０（例えばどのミラーを制御するかを選択するため）及びホイール形状のトラックパッド２２０（例えば選択したミラーを制御するため）を備えるデバイス２０００を含む。組立体１０００は、例えば、ウインドウ制御のために使用されてもよい一対のプッシュ／プル・ボタン３１０を備えるデバイス３０００を更に含む。図６に図示される図では、組立体１０００全体が非導電材料２０の外面層を有し、そしてユーザに触覚タッチ・インタフェースを提供する。非導電材料２０は、テクスチャ表面を持つ１つ又は複数の領域を有して（図６に図示される）、ユーザにトラックパッド２２０を表し若しくは示し、ユーザの指の位置を決定するのを補助し且つ／又はユーザへの触覚フィードバックを提供してもよい。
【0080】
図７ａは、非導電材料２０内の導電素子１０を明らかにする、デバイス２０００の半透視図を示す。タッチ・スイッチ２１０及びトラックパッド２２０の位置が見える。タッチ・スイッチ２１０はデバイス１００と同様に動作してもよい。すなわち、ユーザが導電性物体で非導電材料２０の表面にタッチすると、下の各導電素子１０からの出力信号の変化が検出され、そして制御信号を発生するために使用されることができる。
【0081】
図７ｂは、トラックパッド２２０の一部を形成する導電素子又は部分１０を図示する（上の導電材料２０は明確にするために省略される）。図示されるように、トラックパッド２２０は、４つのセンサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４を形成する４つの離散導電素子を備える。各電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、測定装置５０（図示せず）に接続するための少なくとも１つのそれぞれの配線／測定点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄを備える。
【0082】
デバイス２０００は、デバイス２００と同様に動作する。使用に際して、ユーザが導電性物体４０（例えば指）でトラックパッド２２０にタッチして、トラックパッド２２０の周囲でそれを動かすと、各配線点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄに対する導電性物体４０の位置が変化する。センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の設計のため、導電性物体４０が、例えば太い矢印によって示される方向に、トラックパッド２２０の周囲で動くにつれて、導電性物体４０と各センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の導電材料１０との間の重なり範囲が変化して、各センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの出力信号の対応する変化を引き起こす。この変化は、実質的に滑らかであることができる。測定装置５０は、出力信号を解釈して導電性物体４０の移動の陽電子、速度及び方向を決定するように構成されてもよい。別々の導電素子／電極が図７ｂに図示されるが、他の実施例において、複数の導電素子又は部分を持つ単位電極が使用されて、同様に動作してもよく、例えば図１１ｂのトラックパッド５２０を参照されたい。
【0083】
図７ｃは、導電性物体４０がトラックパッド２２０の非導電材料の表面に沿って時計回りの円方向に（図７ｂに太い矢印によって示される）且つ一定速度で動かされるときに図７ｂのセンサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の配置から観察されることができる出力信号挙動対時間の実例を図示する。各別々の電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの出力信号が示され、連続アナログ方式で滑らかに変化する。導電性物体４０が各センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のそれぞれの配線点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの直接上に又は近くに位置決めされるときに、出力信号５５の最大振幅又は変化が観察される。導電性物体４０が各センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４のそれぞれの配線点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄから離れるにつれて、出力信号振幅は減少する。
【0084】
各センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの時変出力信号５５の正確な形態が、導電性物体４０が移動される速度に依存することになることが理解されるであろう。しかしながら、一定速度の移動の場合、各センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの出力信号は、センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の設計に応じて、実質的に時間対称又は時間非対称であってもよい。図７ｂにおいて、センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、経時的に非対称出力信号に至る非対称設計を有する。この場合、各センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４は、配線点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄから離れて延びる複数の指状突出部を有する。各対の隣接するセンサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の指状突出部は、導電性物体４０が両方の隣接するセンサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４からの導電材料１０と同時に相互作用することができる重なり領域（図７ｂに点線ボックスＡによって示される）があるように、かみ合わされる。これにより、測定装置５０がトラックパッド２２０の周囲のいかなる点でも導電性物体４０の移動の陽電子、速度及び方向を決定するようにする。図７ｂに図示されるように、指状突出部の配置は、配線点３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄのいずれの側も非対称であり、経時的に非対称出力信号に至る。これは、導電性物体４０の移動の速度及び方向の決定を更に補助することができる。
【0085】
指状突出部が図７ｂの実例に図示されるが、上記した検出原理がセンサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の多数の異なる設計を使用して達成されてもよいことが認識されるであろう。更に、４つのセンサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４が図７ｂに図示されるが、一般に、２つ以上のセンサ電極が使用されてもよいことが認識されるであろう。
【0086】
図８ａは、プッシュ／プル・ボタンの１つのための非導電材料２０内の導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃを明らかにする、デバイス３０００の拡大半透視図を示す。導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、図８ｂにおいてより明らかに図示されるように、隣接する導電素子間に間隙ｇ１及びｇ２を設けて配置される３つのセンサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３を形成する。各センサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は、１つ又は複数の配線点３０を有する。デバイス３０００は、非導電材料２０によって形成される隆起部３１０（この場合、プッシュ／プル・ボタンの形態）を備え、中央導電素子１０ｂ（センサ電極Ｓ２）が隆起部３１０内へ延びている。この実例では、非導電材料２０は可撓性で且つ変形可能であり（例えばＴＰＥから形成される又はそれを含む）、そして導電材料１０は比較的剛性である（例えばＡＢＳ又はＴＰＥから形成される又はそれを含む）。特に、この実例では、隆起部３１０内へ延びる導電素子１０ｂの３Ｄ形状は、異なる厚さの部分、中空３２０及び張出し構造３３０を一体化することによって、たわみ且つ変形するように設計される。
【0087】
デバイス３０００は、デバイス３００と同様に動作する。使用に際して、ユーザがプル／プッシュ・ボタンと対話して、隆起部３１０及び内部導電素子１０ｂを（例えば図８ｂに図示されるいずれかの方向に）移動させると、間隙ｇ１、ｇ２間の非導電材料２０が変形する。これは、隣接するセンサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３間の間隙ｇ１及び／又はｇ２を変化させて、出力信号の測定可能な変化を引き起こす。隆起部３１０内へ延びる導電素子１０ｂが使用中に接地されて、ユーザの指が２つの間隙ｇ１、ｇ２間の静電容量に及ぼすことがあるいかなる影響も最小にしてもよい。
【0088】
図８ｃは、ユーザがボタンを押す又は引くときに図８ｂのセンサ電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の配置から観察されることができる出力信号挙動対時間の実例を図示する。電極Ｓ１及びＳ２からの出力信号が示され、デバイス２０００と同様に、連続アナログ方式で滑らかに変化する。
【0089】
使用に際して、ユーザがデバイス２０００及び／又は３０００と対話するとき、測定装置５０は、信号処理アルゴリズムを行ってタッチ位置、移動速度及び／又はタッチ・ジェスチャを決定するように構成されてもよい。
【0090】
有利には、上記したデバイス１００、２００、２０００、３０００は、追加のユーザ・フィードバック要素を更に含んでもよい。ユーザ・フィードバックは、触覚／力覚、視覚及び／又は音声であって、デバイス１００、２００、２０００、３０００とのユーザ・タッチ又は対話が検出されることに応答してユーザに物理的、視覚及び／又は音声刺激を提供してもよい。追加のユーザ・フィードバック要素は、例えば成形工程中に、非導電材料１０内に一体化されてもよい。
【0091】
一実例では、デバイス１００、２００、２０００、３０００は、ユーザがデバイスにタッチする又はそれと対話することに応答して起動される１つ又は複数の発光デバイス（例えばＬＥＤ）を更に備えてもよい。図６を参照しつつ、例えば、ユーザがタッチ・スイッチ２１０の１つにタッチして、例えば調節するミラーを選択すると、ＬＥＤが起動して、どのボタン／スイッチ／ミラーが選択されたかの視覚インジケータを提供してもよい。
【0092】
触覚フィードバック要素は、力覚フィードバック部品であっても又はそれを含んでもよい。力覚フィードバック部品は、いかなる力覚技術でもあってもよい。例えば、力覚フィードバック部品は、発振器、振動子、モータ、コイン・モータ、圧電モジュール、偏心回転質量（ＥＲＭ：Ｅｃｃｅｎｔｒｉｃ Ｒｏｔａｔｉｎｇ Ｍａｓｓ）モータ及び／又はリニア共振アクチュエータ（ＬＲＡ：Ｌｉｎｅａｒ Ｒｅｓｏｎａｎｔ Ａｃｔｕａｔｏｒ）であっても又はそれを含んでもよい。力覚フィードバック要素は、既定の対話が検出されること、例えばボタン２１０にタッチする又はプッシュ／プル・ボタン３０００を動かすことに応答して、ユーザに物理的刺激を提供してもよい。
【0093】
代替的又は追加的に、ユーザ・フィードバック（力覚、視覚、音声及び／又はその他）の強度は、検出される関連出力信号の大きさに従って段階的であっても又は調整されてもよい。段階的／調整型フィードバックがどのようにデバイス３０００に対して実装されることができるかの実例が図９に例示され、これはセンサ電極Ｓ１からの出力信号対時間を図示する。ユーザがボタン３１０を押し下げて（又は起こして）間隙ｇ１、ｇ２における非導電材料２０の変形を生じさせると、連続出力信号（圧力信号）が異なる振幅で生成される。例えばユーザによって加えられる力又は電極Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３によって進行される距離に比例している出力信号に対して様々な閾値を定めることによって、各閾値は、異なる種類及び／又は強度のユーザ・フィードバック効果を起動するために使用されてもよい。力覚フィードバックの場合、この手法は、デバイス３０００が通常は機械式押しボタンで感じられることがある調整型タッチ・フィードバックを模倣するようにしてもよい。例えば、デバイス３０００の力覚フィードバックは、ユーザ指行程距離に従って「クリック」を提供してもよい。したがって、デバイス３０００は、機械部品組立の必要なく、機械的にふるまうと認められてもよく、それによって生産費を削減する。ユーザ・フィードバック（力覚、視覚、音声及び／又はその他）は、記載したデバイス１００、２００、２０００、３０００のいずれに対しても同様に実装されてもよい。
【0094】
図１０ａは、ねじり又は突出ハンドル４１０を備えるデバイス４０００の実例を図示する。ねじりハンドル４１０は、例えば、自動車室内の座席及び／又は照明を制御するために使用されてもよい。図示されるように、デバイス４０００は非導電材料２０で覆われる。デバイス４０００は、１つ又は複数のタッチ・ボタン及び／又はトラックパッド４２０を更に備えてもよい。タッチ・ボタン及び／又はトラックパッド４２０は、例えば、制御するシート又はライトを選択するために使用されてもよい。非導電材料２０は、トラックパッド４２０上方にテクスチャ表面を有して、ユーザにトラックパッド４２０を表し若しくは示し、ユーザの指の位置を決定するのを補助し且つ／又はユーザへの触覚フィードバックを提供してもよい。先の実例を参照しつつ記載したように、追加のユーザ・フィードバック要素がデバイス４０００に（例えば非導電材料２０に）一体化されてもよい。
【0095】
デバイス４０００によってサポートされるユーザ対話は図１０ｃに示される。図示されるように、ねじりハンドル４１０は、ねじりハンドル４１０の回転の他にハンドル４１０の線形傾き（押し／引き）を検出するように動作可能であってもよい。図１０ｂは、非導電材料２０内の導電素子１０を明らかにする、デバイス４０００の半透視図を示す。ねじりハンドルの機能性を提供するために、ねじりハンドル４１０は一対のデバイス３００Ａを備え、それは図５及び８のデバイス３００及び３０００と同様に動作する。各デバイス３００Ａは、隣接する導電素子間に間隙ｇ１及びｇ２を設けて配置される３つの導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃを備える。デバイス３００及び３０００と同様に、デバイス３００Ａは、ユーザがねじりハンドル４１０を動かすことによって間隙ｇ１及び／又はｇ２内の非導電材料２０が変形されると導電素子１０ａ、１０ｂ、１０ｃからの出力信号の変化を生成するように構成される。デバイス３００Ａに関する移動を検出するために使用される間隙ｇ１及びｇ２は、図１０ｂに図示される位置Ａ及び／又はＢ（並びに他方のデバイス３００Ａ上の対応する位置Ａ’及び／又はＢ’）に設けられてもよい。この構成は、ユーザが突出ハンドル４１０をいずれかの側に曲げる、及び突出ハンドル４１０を時計回り又は反時計回りにねじるのを効果的に検出することができる。詳細には、ユーザがハンドル４１０を片側に向けて押す／引くと、両方の位置Ａ及びＡ’（並びに／又はＢ及びＢ’）の間隙ｇ１が同時に（同じ向きに）減少／増大する。ユーザが突出ハンドル４１０を一方向に（時計回り／反時計回りに）ねじると、一方のデバイス３００Ａ上の位置Ａ（及び／又はＢ）の間隙ｇ１が減少／増大する一方で、他方のデバイス３００Ａ上の位置Ａ’（及び／又はＢ’）の間隙ｇ１が同時に（すなわち反対の向きに）増大／減少する。
【0096】
デバイス３００及び３０００を参照しつつ記載したように、各デバイス３００Ａは、力／傾き方向が決定されることを可能にする出力信号を生成する。２つのデバイス３００Ａの設置は、ユーザがハンドル４１０をねじる又は押す／引くと、各デバイス３００Ａがそれぞれ反対又は同じ方向に偏向されることになり、２種類の移動が区別されるようにすることを意味する。
【0097】
図１０の実例では、非導電材料２０は、実質的に軟質で、可撓性で且つ変形可能である（例えばＴＰＥ又はシリコーン・ゴムから形成される又はそれを含む）。導電材料１０は、比較すると実質的に剛性であってもよい（例えばＡＢＳ、ＴＰＥから形成される又はそれを含む）。代替的に、導電材料１０は、可撓性で且つ変形可能であってもよい（例えばシリコーン・ゴム、ＴＰＵ又はＴＰＥから形成される又はそれを含む）。
【0098】
図１１ａは、非導電材料２０内に形成された導電素子１０を示す、別の実例デバイス５０００の半透視図を示す。各導電素子１０は、図示されるように、１つ又は複数の配線点３０を有する。各配線点３０は、測定装置５０（図示せず）に接続可能であってもよい。デバイス５０００は、複数のユーザの手及び／又は指ジェスチャに応答して制御信号を提供するために適する１つ又は複数のデバイス５１０、５２０、５３０を備えるハンドヘルド・コントローラであってもよい。デバイス５０００は、例えば、仮想現実（ＶＲ）制御用途のために適していてもよい。
【0099】
デバイス５０００は、線形トラックパッド５１０を備えてもよい。トラックパッド５１０は、デバイス１００と同様に動作し、そしてユーザが、非導電材料２０の表面に又はそれに沿って自分の指（又は導電性物体）を、例えば太い矢印によって示される方向に、タッチさせる、動かす又は押しつけることに応答して出力信号を提供してもよい。出力信号は、ユーザの指の移動の位置、速度及び／又は方向を決定するために使用されてもよい。図示される実例では、トラックパッド５１０は単一の導電素子１０を備える。導電素子１０の形状は、例えば導電素子１０の特定のタッチ行程距離間の特定の抵抗及び／又はトラックパッド有効感知領域の大きさを定めるように、用途に従って設計されてもよい。導電素子１０は単一の電極を形成する。しかしながら、電極は、例えば各部が電極上の異なる位置に対応する、複数の電極部を含んでもよい。トラックパッド５１０の導電素子１０は、図示されるように、実質的に湾曲、Ｓ字形又は蛇行形状のトラックであっても又はそれを含んでもよい。この実例では、Ｓ字形トラックの各区間が電極部であっても又はそれを含んでもよい。代替的に、トラックパッド５１０の導電素子１０は、実質的に線形／矩形トラック（図示せず）であっても又はそれを含んでもよい。
【0100】
有利には、Ｓ字形トラック５１０を有することによって、２つの所与のタッチ位置（例えば図１１ａに図示される方向に動く指に対する）の間の抵抗が制御されることができ、且つ実質的に線形トラックとした場合より大きい。詳細には、導電トラックの抵抗はＲ＝ρ＊Ｌ／Ａによって与えられ、式中ρは材料抵抗率（固定される）であり、Ｌは長さであり、そしてＡは横断面積である。Ｓ字形トラックを有することによって、全体の（すなわち伸ばした）長さＬは増加され、そして横断面積Ａは減少され、それによって任意の２つの固定点間の抵抗を増加させる。ユーザがトラック５１０にタッチする又は押しつけると、２つの所与のタッチ点間の、又は特定のタッチ行程距離に対する出力信号の変化は、したがって、拡大される。これは、タッチ位置感知のより高い空間分解能を達成する。
【0101】
デバイス５０００は、トラックパッド・ホイール５２０を更に備えてもよい。トラックパッド・ホイール５２０は、トラックパッド・ホイール２２０と同様に動作し、そしてユーザが、非導電材料２０の表面に又はそれに沿って自分の指（又は導電性物体）を、例えば太い矢印によって示される方向のいずれかに、タッチさせる、動かす又は押しつけることに応答して出力信号を提供してもよい。導電素子１０の設計は、タッチ位置、線形及び円形移動がトラックパッド・ホイール５２０の全範囲にわたって決定されるようにする。各配線点３０によって提供される出力信号は、それぞれの配線点３０に対するユーザの指の位置を示してもよい。測定装置（図示せず）は、各配線点３０からの出力信号を解釈し、組み合わせて、トラックパッド・ホイール５２０上のユーザの指の位置、方向及び／又は移動を決定するように構成されてもよい。トラックパッド・ホイール５２０は、複数の配線点３０を持つ単一の単位導電素子１０である。導電素子１０は、複数の電極部を含む電極である（例えば、トラックパッド・ホイールの各アームが電極部であってもよい）。４つの配線点３０が図１１ａに図示されるが、トラックパッド・ホイール５２０は、２つ以上の配線点３０を含んでもよい。更に、複数の配線点３０を持つ単一の単位導電素子１０を備えるとして図１１ａに図示されるが、他の実例（図示せず）では、トラックパッド・ホイール５２０は、例えば図７ｂに図示されるものと同様に配置される複数の別々の導電素子又は部分１０を備えてもよい。
【0102】
デバイス５０００は、１つ又は複数の押しボタン５３０を更に備えてもよい。該又は各押しボタン５３０は、デバイス３００及び３０００と同様に動作して、導電素子１０の部分間の間隙ｇ１（図１１ｂも参照されたい）内の非導電材料２０の変形に応答して出力信号を提供してもよい。デバイス３００、３０００と対照的に、押しボタン５３０の間隙ｇ１は、図１１ｂにおいてより明らかに例示されるように、同じ導電素子１０の部分間に形成される。使用に際して、ユーザが、例えば図１１ｂにおける太い矢印によって示される方向に、非導電材料２０に対して力又は圧力を加えることが、非導電材料２０を変形させて間隙ｇ１を変化させる。これは、測定装置５０によって出力信号に検出されることができる静電容量の変化を引き起こす。デバイス３００及び３０００と同様に、押しボタン５３０は、圧力／力を加えている物体が導電性であるか非導電性であるかにかかわらず出力信号の変化を提供してもよい。
【0103】
図１２ａ及び１２ｂは、非導電材料２０に覆われる感知電極として１つ又は複数の導電素子１０を組み込んだハンドヘルド制御デバイス６０００の更なる実例を図示する。デバイス６０００は、ユーザの手によって握られるように整形されても、且つユーザの指及び／又は親指から別々のタッチ対話を検出するように構成及び配置される１つ又は複数のデバイス６１０、６２０を備えてもよい。例えば、デバイス６０００は、１つ又は複数の指タッチ・デバイス６１０を備えてもよい。指タッチ・デバイス６１０は、図１２ｂに図示されるように、デバイス６０００のハンドル部に配置されてもよい。該又は各指タッチ・デバイス６１０は、非導電材料外装２０下に導電素子１０ａを備えてもよく、そしてデバイス１００又は２００と同様に動作してもよい。デバイス６０００は、１つ又は複数の親指タッチ・デバイス６２０を更に備えてもよい。該又は各親指タッチ・デバイス６２０は、非導電材料外装２０下に１つ又は複数の導電素子１０ｂを備え、そしてデバイス１００又は２００と同様に動作してもよい。デバイス６１０及び６２０の該又は各導電素子１０ａ及び１０ｂは、１つ又は複数の配線点（図示せず）を含んで１つ又は複数の出力信号を提供してもよい。非導電材料２０は、例えば図１２ａ及び１２ｂに図示されるように、テクスチャ又は３Ｄプロファイル表面であっても又はそれを有してもよい。
【0104】
図１３ａ及び１３ｂは、非導電材料２０に覆われる感知電極として１つ又は複数の導電素子１０を組み込んだハンドヘルド制御デバイス７０００の更なる実例を図示する。デバイス７０００は、ユーザの手によって着用されるように整形されても、且つユーザの指及び／又は親指から別々のタッチ及び／又は移動対話を検出するように構成及び配置される１つ又は複数のデバイス７１０、７２０を備えてもよい。デバイス６０００と同様に、デバイス７０００は１つ又は複数の親指タッチ・デバイス７２０を備えてもよく、各親指タッチ・デバイス７２０が、１つ又は複数の配線点を持つ１つ又は複数の導電素子１０ｂを有する。
【0105】
両ハンドヘルド制御デバイス６０００及び７０００において、感知デバイス６１０及び７１０は、それぞれ、ユーザの手の内側又は外側に配置される。デバイス６１０及び７１０内の各導電素子は、意図的に個々の指に近接して配置され、その結果指が曲がる又は伸びると、１つ又は２つの導電素子が指から感知デバイス６１０、７１０への接触及び／又は近接を測定することができる。近接感知機能は、感知アルゴリズムがより感応性であり且つ導電性物体４０が非導電材料２０の表面を直接収縮させることなく感知デバイス６１０、７１０の近くを移動することによって引き起こされるより小さな変化を検出することを必要とする。
【0106】
デバイス６０００及び７０００は、複数のユーザの手及び／又は指ジェスチャに応答して制御信号を提供するために適していてもよい。デバイス６０００及び７０００は、例えば、ＶＲ制御用途のために適していてもよい。
【0107】
前述したように、各導電素子１０は、１つ又は複数の配線点を有して、測定装置５０によって受信され、解釈され、そして組み合わされてタッチ位置、速度及び／又は方向を決定することができる別々の出力信号を提供してもよい。図１４ａ及び１４ｂは、複数の配線点を持ち、各配線点が感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４として作用する、導電素子１０の実例を図示する。導電材料１０は、特定の抵抗を提供する特定の形状に形成されてもよい。
【0108】
デバイス５０００におけるＳ字形導電トラック５１０と同様に、孔、中空、凹部及び／又は繰り返し幾何学パターン／トラックを設けることによって、導電素子１０上の任意の２つの所与の点間の抵抗は、導電材料１０の抵抗率を変化させることなく増加されることができる。任意の２つの所与のタッチ位置間の抵抗を増加させることによって、導電性物体４０がその距離を横切ると、出力信号の変化は増加される。このように、センサ・デバイスの感度及び空間／位置感知分解能が改善される。
【0109】
図１４ａ及び１４ｂに図示される実例では、導電素子１０は、メッシュ又はアレイ型幾何形状に形成される。実質的に正方形及び六角形のメッシュ幾何形状が図１４ａ及び１４ｂに図示されるが、いかなる規則的な繰り返しパターンも実装されてもよいことが認識されるであろう。更なる実例幾何形状が図１６ａ及び１６ｂに図示される。更に、４つの配線点が図１４ａ、１４ｂ、１６ａ及び１６ｂに図示されるが、２つ以上の配線点が使用されてもよい。図１７は、１つの絞り／感知点Ｅ１を有する導電素子１０のための実例幾何形状を図示する。規則的なパターンの使用のため、出力信号変化は、指行程距離と比例していることができる。
【0110】
図１８は、繰り返しパターンを使用する代わりに異なる大きさの孔を有する導電素子１０のための実例幾何形状を図示する。不規則な孔パターンは、出力信号パターンの不均一な変化を引き起こすことができ、出力信号変化がもはや指行程距離と比例していないことを意味する。これは、トラックパッドが、それがタッチされる場所に応じて異なる感度を必要とする場合に有利であることができる。
【0111】
図１４～１８は、導電素子１０の実例を開示する。それらは、大量の複雑な繰り返し又は非繰り返し幾何学的形状／孔を有する。この構成は、固定抵抗率を持つ均一な感知材料１０上の２つの所与の点間の抵抗を制御することができ、したがって所望のタッチ感知分解能を達成する。導電素子１０の実施例はその後、タッチ感応トラックパッドとして使用される主に平面を形成する非導電材料２０でオーバー・モールドされる。これらの実施例の利点は、より多くの導電性トレース／電極／センサ、したがってより多くの組立体を必要とする従来のトラックパッドと同程度の分解能を達成するために、それが導電材料１０の単一片を必要とするだけであるということである。
【0112】
図１４～１８に図示される幾何形状は、いずれのトラックパッド実施例の導電素子又は部分１０にも適用されることができる。
【0113】
各感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４は、図１５ａに図示されるように、測定装置５０に接続されてもよい。測定装置５０は、各感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４からの出力信号を順次走査及び測定するように構成されてもよい。このように、一度に１つの感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４だけが測定装置５０に有効に接続されてもよい。例えば、１つの感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４から出力信号が測定されている間、その他の（非有効な）感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の１つ又は複数は測定装置５０から切断されてもよい。これは、測定装置５０又はソフトウェアによって制御される１つ又は複数のスイッチング回路を介して達成されてもよい。スイッチング回路は、測定装置５０の内部であっても、又は測定装置５０に接続され且つソフトウェアによって制御される外部の中間ユニットにあってもよい。図１５ａに図示される実例では、測定装置５０は、マイクロコントローラ５１及び１つ又は複数のスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を備える。各感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４は、それぞれのスイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４を介してマイクロコントローラ５２のそれぞれの入力に接続される。該又は各スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれの感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４がマイクロコントローラ５１に接続される第１の状態と、それぞれの感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４がマイクロコントローラ５１から切断され、そしてそれぞれのマイクロコントローラ入力が接地に接続される第２の状態との間で切り替わるように制御されてもよい。例えば、該又は各スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、それぞれのマイクロコントローラ入力に接続される１つの入力、及び２つの出力を有してもよく、第１の出力がそれぞれの感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４で導電材料１０に接続され、そして第２の出力が接地に接続される。第１の状態では、スイッチ入力は第１の出力に接続され、そして第２の状態では、スイッチ入力は第２の出力に接続される。該又は各スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は、汎用トランジスタ又は他の受動電子部品であっても又はそれを含んでもよい。具体的な実例スイッチ構成が図示されるが、上記スイッチング操作が他の仕方で及び／又は他の能動若しくは受動部品を使用して達成されてもよいことが認識されるであろう。
【0114】
図１５ｂは、記載したスイッチング工程を使用した、マイクロコントローラ５１で受信される実例出力信号対時間を図示する。マイクロコントローラ５１は、各感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４から出力信号を１つずつ読み込む。この走査工程は、図示されるように、ループで連続的に反復されてもよい。各感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４からの出力信号は、次の感知点Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４に切り替わる前に、或る既定の時間の間読み込まれてもよい。スイッチング周波数は、人間が出力信号読込みを連続的と認めるように十分に高くてもよい。例えば、スイッチング周波数は、用途次第で１００Ｈｚと２００Ｈｚとの間であってもよい。これは、リアル・タイム結果を提供するのに十分に高いであろう。ソフトウェア・プログラムが、走査信号を時限グループとして読み込むように構成されることができ、図１５ｂを参照すると、各「グループ」が或る数（ｎ）の信号示度（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、…ＥＮ）から成る。信号示度の数（ｎ）は、システム（又は特定のセンサ・デバイス）に存在する電極の総数に等しい。上記ソフトウェア・プログラムは、アルゴリズム又は機械学習方法を通じて各グループの信号示度（Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４、…Ｅｎ）を使用して明白な位置座標（Ｘ，Ｙ）を算出するように構成される。
【0115】
本開示を読むことから、他の変形及び変更が当業者に明らかであろう。そのような変形及び変更は、当該技術で既に公知である等価な且つ他の特徴を含んでもよく、それらは本明細書に既に記載した特徴の代わりに又はそれに加えて使用されてもよい。
【0116】
添付の請求項が特徴の特定の組合せを対象とするが、本発明の開示の範囲がいかなる新規な特徴も又は明示的にか非明示的にか本明細書に開示した特徴のいかなる新規な組合せも又はそのいかなる一般化も含み、それがいずれかの請求項に本特許請求されるのと同じ発明に関するか否かを問わず且つそれが本発明が行うのと同じ技術的問題のいずれか又は全てを緩和するか否かを問わないことが理解されるべきである。
【0117】
別々の実施例の文脈で記載される特徴が単一の実施例で組み合わされて備えられてもよい。逆に、簡潔のために単一の実施例の文脈で記載される様々な特徴が別々に又は任意の適切な下位組合せで備えられてもよい。本出願人は、本出願の又はそれから派生するいかなる更なる出願の処理の間にもそのような特徴及び／又はそのような特徴の組合せに対して新たな請求項が作成されることがあることをここに通知する。
【0118】
完全を期して、用語「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ（備える）」が他の要素又はステップを除外せず、用語「ａ（或る１つ）」又は「ａｎ（或る１つ）」が複数を除外せず、そして請求項におけるいかなる参照符号も請求項の範囲を限定するとして解釈されないものとすることも言及される。
【図1】
【図2】
【図3a】
【図3b】
【図3c】
【図4a】
【図4b】
【図5】
【図6】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図8a】
【図8b】
【図8c】
【図9】
【図10a】
【図10b】
【図10c】
【図11a】
【図11b】
【図12a】
【図12b】
【図13a】
【図13b】
【図14a】
【図14b】
【図15a】
【図15b】
【図16a】
【図16b】
【図17】
【図18】
【図19a】
【図19b】
【図19c】
【図19d】
【図19e】
【図19f】
【図19g】
