特表 2024-533675 不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-12

(54)【発明の名称】不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナ

(51)【国際特許分類】

   G01V 3/08 20060101AFI20240905BHJP

【ＦＩ】

G01V3/08 D

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024518402

(86)(22)【出願日】2022-08-16

(85)【翻訳文提出日】2024-03-22

(86)【国際出願番号】 US2022040451

(87)【国際公開番号】W WO2023048852

(87)【国際公開日】2023-03-30

(31)【優先権主張番号】17/484,613

(32)【優先日】2021-09-24

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】593013133

【氏名又は名称】ジルコン・コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】Ｚｉｒｃｏｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

(74)【代理人】

【識別番号】110001379

【氏名又は名称】弁理士法人大島特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】チェン、チン－スー

【テーマコード（参考）】

2G105

【Ｆターム（参考）】

2G105AA01

2G105AA02

2G105BB04

2G105DD02

2G105EE02

2G105GG01

2G105HH04

2G105KK06

2G105LL02

(57)【要約】

本開示によれば、不透明面の背後に存在する物体を検出するための方法および装置が提供される。本開示の装置は、当該装置の複数の構成要素を保持するように構成されたハウジングと、ハウジングに取り付けられ、かつ、不透明面の背後に存在する物体のセンサデータを収集するように構成された、１つまたは複数のセンサであって、ハウジングの外面に取り付けられた１つまたは複数の静電容量センサを含む、該センサと、ハウジング内に配置され、かつ、センサによって収集されたセンサデータを処理するように構成されたコントローラと、ハウジング内に配置され、かつ、コントローラおよび構成要素を保持するように構成された少なくとも１つのプリント回路基板と、検出された物体に関する情報をユーザに伝えるように構成された表示装置と、を含む。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

不透明面の背後に存在する物体を検出するための装置であって、
当該装置の複数の構成要素を保持するように構成されたハウジングと、
前記ハウジングに取り付けられ、かつ、不透明面の背後に存在する物体のセンサデータを収集するように構成された、１つまたは複数のセンサであって、前記ハウジングの外面に取り付けられた１つまたは複数の静電容量センサを含む、該センサと、
前記ハウジング内に配置され、かつ、前記センサによって収集された前記センサデータを処理するように構成されたコントローラと、
前記ハウジング内に配置され、かつ、前記コントローラおよび前記構成要素を保持するように構成された少なくとも１つのプリント回路基板と、
検出された前記物体に関する情報をユーザに伝えるように構成された表示装置と、
を含む、装置。

【請求項2】

請求項１に記載の装置であって、
前記静電容量センサは、前記不透明面の背後に前記物体が存在することによって引き起こされる静電容量の変化を測定するように構成されており、
前記静電容量センサは、導電性インクまたは導電性テープで作られている、装置。

【請求項3】

請求項２に記載の装置であって、
前記静電容量センサは、該センサの面積を大きくすることによって、前記センサデータの信号ダイナミックレンジを増加させるように構成されている、装置。

【請求項4】

請求項２に記載の装置であって、
前記静電容量センサは、該センサと前記不透明面の背後に存在する前記物体との間の距離を短くすることによって、前記センサデータの信号ダイナミックレンジを増加させるように構成されている、装置。

【請求項5】

請求項２に記載の装置であって、
当該装置は少なくとも１つの金属センサをさらに含み、
前記静電容量センサは、グラファイト導電性インクまたは銀導電性インクで作られており、
前記グラファイト導電性インクは、グラファイト、アラビアゴム、グリセリン、クローブ油、またはリステリンで形成されており、
前記銀導電性インクは、銀、アセトン、プロパン、炭酸ジメチル、イソブテン、酢酸ｎ－ブチル、ヘプタン－２－オンａ、または非アスベスト繊維で形成されており、
前記グラファイト導電性インクまたは前記銀導電性インクは、前記金属センサと前記静電容量センサとの間の電磁干渉を低減するように構成されている、装置。

【請求項6】

請求項２に記載の装置であって、
当該装置は少なくとも１つの金属センサをさらに含み、
前記静電容量センサは、感圧性の同位体導電性テープで作られており、
前記感圧性の同位体導電性テープは、前記金属センサと前記静電容量センサとの間の電磁干渉を低減するように構成されている、装置。

【請求項7】

請求項１に記載の装置であって、
前記静電容量センサを保護し、かつ、前記静電容量センサを前記ハウジングの前記外面上の所定の位置に保持するように構成された保護層をさらに含み、
前記保護層は、感圧性プラスチックオーバーレイを含む、装置。

【請求項8】

請求項１に記載の装置であって、
前記ハウジング内に配置され、前記不透明面の背後に存在する金属物体を検出するように構成された少なくとも１つの金属センサをさらに含み、
前記金属センサは、前記静電容量センサの上側または側面に配置される、装置。

【請求項9】

請求項１に記載の装置であって、
前記センサは、前記不透明面の背後の電場を検出するように構成された交流電流（ＡＣ）センサを含み、
前記交流電流（ＡＣ）センサは、スポンジシリコーンまたは固体シリコーン中に導電性充填材料を組み込んだ導電性ゴムで作られている、装置。

【請求項10】

請求項１に記載の装置であって、
前記コントローラは、
前記センサによって収集された前記センサデータを処理するステップと、
収集された前記センサデータに基づいて、前記不透明面の背後に検出された物体に関する情報を決定するステップと、
検出された前記物体に関する情報を、前記表示装置を介してユーザに提供するステップと、を実施するように構成されている、装置。

【請求項11】

装置によって不透明面の背後に存在する物体を検出する方法であって、
前記装置の複数の構成要素を保持するように構成されたハウジングを提供するステップであって、前記装置は、前記ハウジング内に配置され、かつ、コントローラおよび前記装置の複数の構成要素を保持するように構成された少なくとも１つのプリント回路基板を含む、該ステップと、
前記ハウジングに取り付けられた１つまたは複数のセンサによって、前記不透明面の背後に存在する物体のセンサデータを収集するステップであって、前記センサは、前記ハウジングの外面に取り付けられた１つまたは複数の静電容量センサを含む、該ステップと、
前記センサによって収集された前記センサデータを前記ハウジング内に配置された前記コントローラによって処理するステップと、
前記不透明面の背後に存在する前記物体に関する情報を、表示装置を介してユーザに伝えるステップと、を含む、方法。

【請求項12】

請求項１１に記載の方法であって、
前記静電容量センサは、前記不透明面の背後に前記物体が存在することによって引き起こされる静電容量の変化を測定するように構成されており、
前記静電容量センサは、導電性インクまたは導電性テープで作られている、方法。

【請求項13】

請求項１２に記載の方法であって、
前記静電容量センサは、該センサの面積を大きくすることによって、前記センサデータの信号ダイナミックレンジを増加させるように構成されている、方法。

【請求項14】

請求項１２に記載の方法であって、
前記静電容量センサは、該センサと前記不透明面の背後に存在する前記物体との間の距離を短くすることによって、前記センサデータの信号ダイナミックレンジを増加させるように構成されている、方法。

【請求項15】

請求項１２に記載の方法であって、
前記装置は少なくとも１つの金属センサをさらに含み、
前記静電容量センサは、グラファイト導電性インクまたは銀導電性インクで作られており、
前記グラファイト導電性インクは、グラファイト、アラビアゴム、グリセリン、クローブ油、またはリステリンで形成されており、
前記銀導電性インクは、銀、アセトン、プロパン、炭酸ジメチル、イソブテン、酢酸ｎ－ブチル、ヘプタン－２－オンａ、または非アスベスト繊維で形成されており、
前記グラファイト導電性インクまたは前記銀導電性インクは、前記金属センサと前記静電容量センサとの間の電磁干渉を低減するように構成されている、方法。

【請求項16】

請求項１２に記載の方法であって、
前記装置は少なくとも１つの金属センサをさらに含み、
前記静電容量センサは、感圧性の同位体導電性テープで作られており、
前記感圧性の同位体導電性テープは、前記金属センサと前記静電容量センサとの間の電磁干渉を低減するように構成されている、方法。

【請求項17】

請求項１１に記載の方法であって、
保護層により、前記静電容量センサを保護し、かつ、前記静電容量センサを前記ハウジングの前記外面上の所定の位置に保持するステップをさらに含み、
前記保護層は、感圧性プラスチックオーバーレイを含む、方法。

【請求項18】

請求項１１に記載の方法であって、
前記装置は、前記ハウジング内に配置され、前記不透明面の背後に存在する金属物体を検出するように構成された少なくとも１つの金属センサをさらに含み、
前記金属センサは、前記静電容量センサの上側または側面に配置されており、
当該方法は、前記金属センサで測定するステップをさらに含む、方法。

【請求項19】

請求項１１に記載の方法であって、
前記センサは、前記不透明面の背後の電場を検出するように構成された交流電流（ＡＣ）センサを含み、
前記交流電流（ＡＣ）センサは、スポンジシリコーンまたは固体シリコーン中に導電性充填材料を組み込んだ導電性ゴムで作られており、
当該方法は、前記交流電流（ＡＣ）センサで測定するステップをさらに含む、方法。

【請求項20】

請求項１１に記載の方法であって、
前記コントローラによって、前記装置の前記センサによって収集された前記センサデータを処理するステップと、
前記コントローラによって、収集された前記センサデータに基づいて、前記不透明面の背後に検出された物体に関する情報を決定するステップと、
検出された前記物体に関する情報を、前記表示装置を介してユーザに提供するステップと、をさらに含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
２０２１年９月２４日に出願されたこの米国特許出願第１７／４８４，６１３号「不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナ」は、２０１９年９月３０日に出願された米国特許出願第１６／５８７，５２３号「不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナ」の一部継続出願であり、その利点を要請するものである。これらは本発明の譲受人に譲渡されており、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

（技術分野）
本発明は、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナの分野に関する。

【背景技術】

【0003】

一例として、スタッドファインダは建設業界や住宅改善業界で一般的に使用されている。図１は、スタッドファインダとして使用される従来のスキャナの断面図を示す。図１に示されるように、スキャナ１０２は、建設および住宅改善環境１００で使用され得る。例えば、スキャナ１０２は、不透明面１０３の背後に存在する物体１０１を検出するように構成され得る。いくつかの用途では、物体１０１は、間柱または金属パイプであり得る。不透明面１０３は、石膏ボード、パーティクルボード、合板、または不透明面１０３の背後に存在する物体の視覚的識別を妨げる他の材料で覆われた壁であり得る。

【0004】

スキャナ１０２は、様々な電子部品を囲んで保護するためのハウジングを含み得る。例えば、スキャナ１０２のハウジング内には、静電容量センサ１０８、金属センサ１０９、コントローラなどの様々な電子部品を保持するように構成できるプリント回路基板（ＰＣＢ）１０４を含むことができる。プロセッサおよびその他の集積回路（１０６ａおよび１０６ｂと符号が付されている）ＰＣＢ１０４は、スキャナ１０２に電力を供給するバッテリ１０７に結合することができる。図１において、Ｄ１は、静電容量センサ１０８から検出対象の物体１０１までの距離を表す。Ｄ２は、静電容量センサ１０８と金属センサ１０９との間の距離を表す。

【0005】

従来のスキャナにはいくつかの欠点がある。第１に、静電容量センサ１０８はハウジング内のＰＣＢ１０４に取り付けられているため、物体１０１（Ｄ１）からの距離、したがって静電容量センサ１０８の感度は最適ではない可能性がある。さらに、静電容量センサ１０８の精度は、ＰＣＢ１０４の変位の可能性によっても低下する可能性がある。例えば、スキャナが取り付けられている場合、ＰＣＢ１０４は誤って落とした場合工場出荷時の設定位置から変位する可能性がある。スキャナ１０２は、ＰＣＢ１０４の位置ずれを引き起こすような偶発的な落下の後、再校正する必要がある場合がある。従来のスキャナの別の欠点は、ＰＣＢ上の静電容量センサ１０８と金属センサ１０９との間に４インチ（約１０ｃｍ）を超える距離が必要なことである。これは、銅板で形成された静電容量センサ１０８が金属センサとの電磁干渉を引き起こす可能性があり、したがってスキャナ１０２による金属検出の精度が低下する可能性があるためである。

【0006】

したがって、不透明面の背後に存在する物体を検出する際の従来のスキャナの上記の欠点に対処できるスキャナが必要である。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示によれば、不透明面の背後に存在する物体を検出するための装置であって、当該装置の複数の構成要素を保持するように構成されたハウジングと、ハウジングに取り付けられ、かつ、不透明面の背後に存在する物体のセンサデータを収集するように構成された、１つまたは複数のセンサであって、ハウジングの外面に取り付けられた１つまたは複数の静電容量センサを含む、該センサと、ハウジング内に配置され、かつ、センサによって収集されたセンサデータを処理するように構成されたコントローラと、ハウジング内に配置され、かつ、コントローラおよび構成要素を保持するように構成された少なくとも１つのプリント回路基板と、検出された物体に関する情報をユーザに伝えるように構成された表示装置と、を含む、装置が提供される。

【0008】

また、本開示によれば、装置によって不透明面の背後に存在する物体を検出する方法であって、装置の複数の構成要素を保持するように構成されたハウジングを提供するステップであって、装置は、ハウジング内に配置され、かつ、コントローラおよび装置の複数の構成要素を保持するように構成された少なくとも１つのプリント回路基板を含む、該ステップと、ハウジングに取り付けられた１つまたは複数のセンサによって、不透明面の背後に存在する物体のセンサデータを収集するステップであって、センサは、ハウジングの外面に取り付けられた１つまたは複数の静電容量センサを含む、該ステップと、センサによって収集されたセンサデータをハウジング内に配置されたコントローラによって処理するステップと、不透明面の背後に存在する物体に関する情報を、表示装置を介してユーザに伝えるステップと、を含む、方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本開示の前述の特徴および利点、ならびにその追加の特徴および利点は、以下の図面の非限定的かつ非網羅的な態様と併せて本開示の実施形態の詳細な説明を読めば、より明確に理解できるであろう。開示全体を通じて同様の番号が使用される。

【0010】

【図1】図１は、従来のスキャナの断面図を示す。

【図2】図２は、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナの例示的な実施形態の断面図を示す。

【図3A】図３Ａは、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナの別の例示的な実施形態の断面図を示す。

【図3B】図３Ｂは、本開示の態様による図３Ａのスキャナの底面図を示す。

【図3C】図３Ｃは、本開示の態様によるスキャナの例示的な実施形態の別の底面図を示す。

【図4A】図４Ａは、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナのさらに別の例示的な実施形態の断面図を示す。

【図4B】図４Ｂは、本開示の態様による図４Ａのスキャナの底面図を示す。

【図4C】図４Ｃは、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナのさらに別の例示的な実施形態の断面図を示す。

【図5】図５は、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナの例示的な実施形態のブロック図を示す。

【図6】図６は、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナの製造方法を示す。

【図7A】図７Ａは、本開示の態様による、従来の実施形態と比較したスキャナの静電容量センサの例示的な実施形態を示す。

【図7B】図７Ｂは、開示の態様による、従来の実施形態と比較した図７Ａの静電容量センサの例示的な実施形態の利点を示す。

【図8A】図８Ａは、スキャナの従来の実施形態の信号特性を示す。

【図8B】図８Ｂは、本開示の態様による静電容量センサの例示的な実施形態の信号特性を示す。

【図8C】図８Ｃは、本開示の態様による静電容量センサの別の例示的な実施形態の信号特性を示す。

【図8D】図８Ｄは、本開示の態様による静電容量センサのさらに別の例示的な実施形態の信号特性を示す。

【図9】図９は、本開示の態様による、外部静電容量センサを使用して不透明面の背後に存在する物体を検出する方法を示す。

【図10】図１０は、本開示の態様による、導電性インクまたは導電性テープを使用して不透明面の背後に存在する物体を検出する方法を示す。

【発明を実施するための形態】

【0011】

不透明面の背後に存在する物体を検出するための方法および装置が提供される。以下の説明は、当業者が本開示を実施および使用できるようにするために提示される。特定の実施形態および応用例の説明は、例としてのみ提供される。本明細書に記載される実施例の様々な変更および組み合わせは当業者には容易に明らかであり、本明細書に定義される一般的原理は、本開示の範囲から逸脱することなく、他の実施例および用途に適用され得る。したがって、本開示は、説明および図示された実施例に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される原理および特徴と一致する範囲を許容するものである。「例示的な」または「例」という言葉は、本明細書では「例、実例、または説明としての役割を果たす」という意味で使用される。「例示的」または「例」として本明細書に記載されるいかなる態様または実施形態も、必ずしも他の態様または実施形態より好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。

【0012】

以下の詳細な説明の一部は、フローチャート、論理ブロック、およびコンピュータシステム上で実行可能な情報に対する操作の他の記号表現の観点から示される。ここでは、手順、コンピュータ実行ステップ、論理ブロック、プロセスなどは、所望の結果につながる１つまたは複数のステップ、または命令の一貫したシークエンスであると考えられる。これらのステップは、物理量の物理的操作を利用したステップである。これらの量は、コンピュータシステム内で記憶、転送、結合、比較、その他の操作が可能な電気信号、磁気信号、または無線信号の形態をとることができる。これらの信号は、ビット、値、要素、記号、文字、用語、数字などと呼ばれることもある。各ステップは、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせによって実行できる。

【0013】

図２は、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナの例示的な実施形態の断面図を示す。図２の例に示されるように、スキャナ２０２は、建設、住宅改善、商業、芸術、デザイン、または任意の適用可能な環境２００で使用され得る。

【0014】

図２は、本開示の例示的な実施形態の断面図を示す。例えば、スキャナ２０２は、不透明面１０３の背後に存在する物体１０１を検出するように構成され得る。物体１０１には、例えば、金属および／または木の間柱、金属物体、木製物体、電気配線、電気配線が含まれるが、これらに限定されない。および／または他の導管、配管、および例えば設置された乾式壁、板岩、パーティクルボード、合板または壁面を形成する壁板などの不透明面１０３の背後に埋め込まれたまたは隠れた他の液体または固体。いくつかの用途では、物体１０１は間柱または金属パイプであり得る。

【0015】

スキャナ２０２は、様々な電子部品を囲んで保護するためのハウジング２２０を含むことができる。例えば、スキャナ２０２のハウジング２２０内には、静電容量の変化を検出するセンサ（以降、静電容量センサ２０８）、金属センサ２０９、コントローラ／プロセッサ、あるいはコントローラは、プロセッサおよび他の集積回路（２０６ａおよび２０６ｂと符号が付されている）などの様々な電子部品を保持するように構成され得る、１つまたは複数のプリント回路基板（ＰＣＢ）２０４が含まれ得る。（以下「静電容量センサ」）、を含み得る。ＰＣＢ２０４は、スキャナ２０２に電力を供給するバッテリ１０７に接続される。静電容量センサ２０８は、ハウジング２２０に外部的に結合することができ、言い換えれば、スキャナ２０２のハウジング２２０の外側に配置することができる。あるいは、別の例示的な実施形態（図示せず）では、静電容量センサ２０８はスキャナ２０２のハウジング２２０の内部に配置される。あるいは、別の例示的な実施形態（図示せず）では、静電容量センサ２０８は外部に配置されてもよい。静電容量センサ２０８の配置の変更に伴い、Ｄ３は静電容量センサ２０８と検出対象の物体１０１との間の距離を表す。Ｄ２は、静電容量センサ２０８と金属センサ２０９との間の距離を表す。図２との違いは、静電容量センサ２０８と検出対象の物体１０１との間の距離が短縮され、その結果、不透明面１０３の背後に存在する物体１０１を検出する際のスキャナ２０２の感度および精度が向上することである。

【0016】

本開示の態様によれば、スキャナ２０２は、壁の誘電率の変化を検出するように構成され得る。誘電率は、静電容量センサ２０８などのセンサが物体、たとえば間柱の上にあるときに変化する。いくつかの実施形態では、スキャナ２０２は、不透明面の背後に存在する間柱または他の材料または物体の端を検出するように構成され得る。このアプローチでは、最初にスキャナを壁の後ろの空洞のあるセクション上で校正し、次に間柱の端などの静電容量の変化を感知するまで壁面に沿って移動させる。スキャナは両方向から動かして間柱の両端を検出できる。両方の端に印を付けた後、ユーザは間柱の中心の位置決定ができる。

【0017】

他のいくつかの実施形態では、スキャナ２０２は、壁の誘電率の別々の読み取り値を記録する２つのセンサを使用することによって、物体１０１、例えば間柱の中心を検出するように構成され得る。２つの読み取り値が一致する場合、スキャナ２０２が間柱の中心にあることを示す。いくつかの読み取り値を使用して、ターゲットの中心を決定することができる。このアプローチでは、スキャナ２０２を一方向から動かすだけで良い。

【0018】

さらにいくつかの他の実施形態では、スキャナ２０２は、サイズが大きく、複数のセンサプレート（図示せず）を有するように構成することができ、間柱を検出するために壁を横切って移動する必要がなく、でこぼこした壁の影響を克服することができる。スキャナはアルゴリズムを使用して、不透明面の背後に存在するさまざまな物体を示すために複数のセンサプレートから収集されたセンサデータを分析する場合がある。このアプローチでは、スキャナは、壁面の背後に存在する特定の木製の間柱、近くの間柱、または間柱のない領域などのさまざまな物体の有無を感知するように構成され得る。スキャナの表示装置は、間柱の様々な幅および単一の画像上の複数の間柱の位置、またはユーザにとって有用な情報を表示または伝達するように構成され得る。複数の読み取り値を使用して間柱の位置を決定する場合、このアプローチは、単純に中心と端に基づく他のアプローチを混乱させる可能性がある建築上の異常（不均一な塗装、壁のテクスチャ、壁紙、不均一な漆喰など）の影響を受けにくい可能性がある。

【0019】

本開示の態様によれば、静電容量センサ２０８は、導電性ゴムセンサを使用して実施することができる。導電性ゴムセンサは、材料の混合によって決定される導電特性を備えたゴム引き材料であり、電子機器に関連することが多い電磁干渉および無線周波数干渉（ＥＭＩ／ＲＦＩ）を軽減または排除する可能性がある。不透明面の背後に存在する材料の静電容量を決定するための導体として機能する、例えばスポンジまたは固体シリコーン（別名、導電性シリコーン）中のグラファイトなどのいくつかの例示的な材料を使用して、導電性ゴムセンサを実施することができる。

【0020】

例示的な一実施形態では、導電性ゴム材料は、導電性ゴムセンサの様々な設計基準を満たすために広範囲の構成、厚さ、および幅で提供することができ、または材料を打ち抜きまたは射出成形によって提供することができる。その他、導電性ゴムセンサの様々な形状に合わせて使用することができる。１つの例示的な手法では、導電性ゴムセンサは、作動中に不透明面に接触するような厚さを有するように作製することができる。別のアプローチでは、スキャナのハウジング内部にあるＰＣＢ上に配置された従来の銅板センサと比較して、導電性ゴムセンサのセンサ面積を大きくすることができる。

【0021】

図３Ａは、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナの別の例示的な実施形態の断面図を示す。図３Ａの例示的な実施形態では、環境３００の特定の要素は、図２の環境２００の要素と同様である。例えば、物体１０１、不透明面１０３、およびバッテリ１０７（これらの要素の説明はここでは繰り返さない）。

【0022】

スキャナ３０２は、様々な電子部品を囲んで保護するためのハウジングを含むことができる。例えば、例示的な一実施形態では、スキャナ３０２のハウジング内に、金属センサ３０９、コントローラ、および他の集積回路（３０６ａおよび３０６ｂと符号が付されている）などの様々な電子部品を保持するように構成できる少なくとも１つのプリント回路基板（ＰＣＢ）３０４を含むことができる。静電容量センサ３０８は、スキャナ３０２のハウジングの外側および／または内側に配置することができる。図３Ａに示されるように、静電容量センサ３０８は、スキャナ３０２のハウジングの外側に配置され得る。静電容量センサ３０８の配置の変更により、Ｄ３は、静電容量センサ３０８と物体１０１との間の距離を表す。Ｄ４は、静電容量センサ３０８と金属センサ３０９との間の距離を表す。

【0023】

図１の従来の実施形態と比較すると、次のことがわかる。図１の実施形態は、次のとおりである。図２に示すように、静電容量センサ３０８がスキャナ３０２のハウジングの外側に配置されていることを利用して、ＰＣＢ３０４上のスペースを解放する。さらに、導電性ゴムセンサ（ｓ）金属センサ３０９との干渉が無視できる程度である場合、導電性ゴムセンサと金属センサ３０９との間の距離をＤ４まで短縮することができる。その結果、ＰＣＢ３０４のサイズおよびスキャナ３０２のサイズを縮小することができ、ひいてはスキャナ３０２の材料費を削減することができる。

【0024】

本開示の態様によれば、導電性エラストマーを使用して、記載された導電性ゴムセンサを実施することができる。１つの手法では、射出成形の製造プロセスを使用して、さまざまな異なるプロファイルを有する静電容量センサを形成することができる。別のアプローチでは、導電性エラストマーを打ち抜き、さまざまな異なるプロファイルを有する静電容量センサを形成することができる。導電性エラストマーの一般的な外形形状には、例えば、円形、正方形、および長方形が含まれ得る。

【0025】

いくつかの実施形態では、導電性ゴムセンサは、シリコーン、フルオロシリコーン、またはエチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）などの化合物を含むことができる。特定のゴムの使用は、それぞれに固有の特性に基づいており、意図された環境と用途によって決まる。例えば、シリコーンは一般的な耐候性シールや華氏４００度（Ｆ）までの高温に使用できる。フルオロシリコーンは、燃料、ガソリン、アルコールにさらされる用途に使用できる。ＥＰＤＭは、冷却剤、蒸気、またはリン酸エステルにさらされる用途、または超熱帯漂白剤（ＳＴＢ）が使用される用途に使用できる。目的の環境に適した特定のゴムを選択した後、導電性フィラーを決定できる。例示的な一実施形態では、使用される導電性充填材の一部は、導電性ガラス、グラファイト、および他の非金属導電性物質であり得る。別の実施形態では、用途および求められる所望の情報に応じて、使用される導電性フィラーは、銀アルミニウム、銀ガラス、銀銅、ニッケルグラファイトおよび他の金属導電性物質であり得る。

【0026】

図３Ｂは、本開示の態様によれば、図３Ａのスキャナの底面図を示す。図３Ｂが示すように、実線の項目は、静電容量センサ３０８ａおよび３０８ｂ、交流電流（ＡＣ）センサ３１０ａなど、スキャナ３０２の底部から平面視したオブジェクトを表す。点線で示す要素は、金属センサ３０９、コントローラおよび他の集積回路３０６ａおよび３０６ｂ、バッテリ１０７など、スキャナ３０２のハウジング内の物体を表す。

【0027】

いくつかの実施態様では、本開示の静電容量センサは、導電性インクを使用して実施することができる。導電性インクは、インクにグラファイトまたは他の導電性材料を注入することによって作製することができ、その導電性インクをスキャナの底面などの塗布対象物に塗布することによって、電気を導電させることができる。導電性インクは、銅メッキした基板から銅をエッチングして表面に同じ導電性領域／トレースを形成すると従来のアプローチと比べて、導電性領域／トレースを低コストで形成することができる経済的な方法である。これは、通常のＰＣＢ製造プロセスとは対照的に、導電性インクを塗布するプロセスは、回収または処理する必要のある廃棄物を生成しない付加的プロセスであるためである。

【0028】

図３Ｃは、本開示の態様によるスキャナの例示的な実施形態の別の底面図を示す。図３Ｃに示すように、図３Ｃに示される要素は、図３Ｂに示される同様の要素と同様であり、したがって、これらの要素の説明はここでは繰り返さない。上述のように、スキャナ３０２のハウジングの外側にある導電性ゴムセンサ３１２ａおよび３１２ｂの配置を利用することによって、これらのセンサのサイズは、図３Ｂの３０８ａおよび３０８ａからの増加したセンササイズとして示されるように、図３Ｃの３１２ａおよび３１２ｂまでを増加することができる。このセンサのサイズの増加により、間柱やその他の物体の検出精度が向上する。さらに、金属センサ３０９との干渉がほとんどない導電性ゴムセンサの特性を利用して、導電性ゴムセンサ３１２ａと３１２ｂの間の距離およびＡＣセンサ３１０ｂから金属センサ３０９までの距離をＤ５まで短縮することができる。その結果、導電性ゴムセンサ３１２ａおよび３１２ｂのサイズおよび感度を増大させることができ、その結果、不透明面の背後に存在する間柱または他の物体を検出する精度が向上する。

【0029】

本開示の態様によれば、金属センサ３０９などの金属センサは、交流磁場を生成するコイルを通過する交流信号を生成する発振器を含むことができる。金属物体がコイルの近くにある場合、金属内に渦電流が誘導される可能性があり、これにより独自の磁場が生成される。別のコイルを使用して磁場を測定する（磁力計として機能する）場合、金属物体による磁場の変化を検出できる。

【0030】

図４Ａは、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナのさらに別の例示的な実施形態の断面図を示す。図４Ａの例示的な実施形態では、環境４００の特定の要素は、図３の環境３００の要素と同様である。例えば、物体１０１、不透明面１０３、およびバッテリ１０７であるため、これらの要素の説明はここでは繰り返さない。

【0031】

スキャナ４０２は、様々な電子部品を囲んで保護するためのハウジングを含むことができる。例えば、スキャナ４０２のハウジング内に、金属センサ４０９、コントローラおよび他の集積回路（４０６ａおよび４０６ｂ）などの様々な電子部品を保持するように構成される少なくとも１つのプリント回路基板（ＰＣＢ）４０４を含むことができる。導電性ゴムセンサ４０８は、スキャナ４０２のハウジングの外側に配置されてもよい。導電性ゴムセンサ４０８の配置の変更により、Ｄ３は、導電性ゴムセンサ４０８と検出対象の物体１０１との間の距離を表す。

【0032】

図４Ａの例では、金属センサ４０９への干渉が無視できるほどの導電性ゴムセンサ４０８の特性を利用することにより、金属センサ４０９を導電性ゴムセンサ４０８の上に配置することができ（スキャナ４０２底面からの視点から）、例えば、図３ＡにＤ４として示される、ＰＣＢに沿った導電性ゴムセンサ４０８と金属センサ４０９との間の横方向の距離を除去することができる。結果として、ＰＣＢ４０４のサイズおよびスキャナ４０２のサイズは、図３Ａの実施形態と比較してさらに縮小することができ、スキャナ４０２の材料コストがさらに削減される。

【0033】

図４Ｂは、本開示の態様による図４Ａのスキャナの底面図を示す。図４Ｂに示すように、実線の項目は、導電性ゴムセンサ４０８ａおよび４０８ｂ、交流電流（ＡＣ）センサ４１０など、スキャナ４０２の底部から平面視での物体を表す。点線で示す要素は、金属センサ４０９、コントローラおよび他の集積回路４０６ａおよび４０６ｂ、ならびにバッテリ１０７などの、スキャナ４０２のハウジング内の物体を表す。ＡＣセンサ４１０は、導電性ゴムセンサ４０８ａおよび４０８ｂの間に配置され、不透明面の背後の電流を検出するように構成されている。

【0034】

金属センサ４０９への干渉が無視できるという導電性ゴムセンサの特性を利用することにより、ＰＣＢに沿った、金属センサ４０９と、ＡＣセンサ４１０ならびに導電性ゴムセンサ４０８ａおよび４０８ｂとの間の横方向の距離、例えば図２においてＤ２として示す距離を除去することができる。したがって、導電性ゴムセンサ４０８ａおよび４０８ｂのサイズおよび感度を大きくすることができ、その結果、不透明面の背後に存在する間柱または他の物体を検出する精度が向上する。導電性ゴムセンサをスキャナの外側に配置することのもう１つの利点は、スキャナを落とした場合でも、スキャナのハウジングに対して導電性ゴムセンサの位置がずれないことである。その結果、スキャナによるキャリブレーションの回数が減り、より高い精度が達成され得る。

【0035】

図４Ｃは、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナのさらに別の例示的な実施形態の断面図を示す。図４Ｃの例示的な実施形態では、環境４０１の特定の要素は、図４の環境４００の要素と同様であるため、これらの要素の説明はここでは繰り返さない。Ｄ６は、静電容量センサ４１２から検出対象の物体１０１までの距離を表す。この実施形態では、導電性インク、導電性テープ、または導電性ゴムで作られた静電容量センサ４１２をスキャナの内部に配置することができ、例えばプリント回路基板４０４に取り付けることができる。別の実施形態では、静電容量センサ４１２をスキャナの内側のハウジングの底面に取り付けることができる。これらの実施形態の利点の１つは、スキャナの内部で静電容量センサをより適切に保護できることである。これらの実施形態の別の利点は、図１に示される従来のスキャナと比較して、静電容量センサのサイズおよび感度を増加できることであり、これにより、不透明面の背後に存在する間柱やその他の物体を検出する精度が向上する。導電性インク、導電性テープ、または導電性ゴムを使用して静電容量センサを実施するさらに別の利点は、それらが金属センサ４０９に対して無視できるほどの干渉を生成し、それにより静電容量センサと金属センサの両方の精度が向上することである。

【0036】

図５は、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出するためのスキャナの例示的な実施形態のブロック図を示す。図５に示される例示的なブロック図では、コントローラ５０２は、スキャナのセンサによって収集されたセンサデータ、すなわち静電容量センサ５０４、金属センサ５０６、および交流電流（ＡＣ）センサ５０８によって収集されたセンサデータを処理するように構成され得る。コントローラはさらに、静電容量センサ５０４、金属センサ５０６、および／または交流電流（ＡＣ）センサ５０８によって収集されたセンサデータに基づいて、不透明面の背後に検出された物体に関する情報を決定するように構成されている。表示装置５１０は、検出された物体に関する情報をユーザに提供するように構成されている。

【0037】

図６は、本開示の態様による、不透明面の背後に存在する物体を検出する例示的な方法を示す。図６のブロック６０２に示される例示的な方法では、本装置の複数の構成要素を保持するように構成されたハウジングを提供し、本装置はハウジング内に配置される少なくとも１つのプリント回路基板を含む。この基板はコントローラと本装置の複数の構成要素を保持する。ブロック６０４において、この方法はハウジングの外側および／または内側にある１つまたは複数のセンサによって、不透明面の背後に存在する物体のセンサデータを収集する。ブロック６０６において、この方法は、ハウジング内に配置されるコントローラによって、１つまたは複数のセンサによって収集されたセンサデータを処理する。ブロック６０８において、この方法は、不透明面の背後に存在する物体に関する情報を表示装置上でユーザに伝える。

【0038】

別の例示的な実施形態（図示せず）では、プロセッサおよび／またはコントローラによって受信された情報は、ＲＦ／Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）技術、または当業者に知られている他の同様の技術を介して、情報を表示および／またはユーザがアクセスできる手段で提供できる独立したおよび／または遠隔の受信装置に送信され得る。

【0039】

本開示の態様によれば、例えば静電容量センサなどの１つまたは複数のセンサは、さまざまな設計基準を満たすために、異なる材料および形状を使用して設計され得る。例えば、１つまたは複数の静電容量センサは、（１）非金属導電性フィラー材料を含むスポンジまたは固体シリコーンのいずれかを含む導電性ゴム、または用途に応じて、金属性導電性フィラー材料を含む導電性ゴム、（２）不透明面と接触するように作られた導電性ゴム、（３）スキャナの底面の大部分を覆うように作られた導電性ゴム、（４）シリコーンに埋め込まれた導電性フィラーを含む導電性ゴム、（５）防水素材、または（６）上記（１）～（５）のいくつかの組み合わせで作ることができる。他の実施形態では、導電性ゴムと不透明面との間に隙間が維持されるように、導電性ゴムを作製することができる。別の例示的な実施形態では、導電性ゴムはスキャナのハウジングの内側に配置される。

【0040】

いくつかの実施形態では、図６の方法は、ハウジング内に配置される金属センサによって、不透明面の背後に存在する金属物体を検出することをさらに含み、金属センサは、１つまたは複数の静電容量センサ上、または１つまたは複数の静電容量センサの側面に配置され得る。図６の方法は、本装置のセンサによって収集されたセンサデータをコントローラによって処理すること、収集されたセンサデータに基づいて不透明面の背後で検出された物体に関する情報をコントローラによって決定すること、検出された物体に関する情報を、表示装置を介してユーザに提供することをさらに含むことができる。

【0041】

図７Ａは、本開示の態様による、従来の実施形態と比較したスキャナの静電容量センサの例示的な実施形態を示す。図７Ａに示すように、スキャナ７０１の外面上の静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）の実施形態と、従来のスキャナ７１１の内部に配置されるプリント回路基板７１３上の銅板としての静電容量センサ（７１２ａおよび７１２ｂ）の従来の実施形態とを比較する。２つのスキャナの底面図では、スキャナのハウジング内部にある構成要素は破線で示され、スキャナのハウジングの外面に取り付けられた構成要素は実線で示される。例えば、スキャナのハウジングの外側にある２つの静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）は実線で示される。金属センサ７０４、ＡＣセンサ７０６および他の構成要素（７０８ａおよび７０８ｂ）は破線で示され、これは、それらがスキャナ７０１のハウジング内に存在することを示す。従来のスキャナ７１１では、２つの静電容量センサ（７１２ａおよび７０１ｂ）、金属センサ７１４、ＡＣセンサ７１６、および他の構成要素（７１８ａおよび７１８ｂ）がすべて破線で示され、これは、それらがスキャナ７１１のハウジング内に存在することを示す。

【0042】

本開示の態様によれば、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）は、不透明面の背後に物体が存在することによって引き起こされる静電容量の変化を測定するように構成することができ、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）は、導電性インクまたは導電性テープで作製され得る。いくつかの実施形態では、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）は、グラファイト導電性インクまたは銀導電性インクで作製され得る。グラファイト導電性インクは、グラファイト、アラビアゴム、グリセリン、クローブ油またはリステリンを用いて形成することができる。銀導電性インクは、銀、アセトン、プロパン、炭酸ジメチル、イソブテン、酢酸ｎ－ブチル、ヘプタン－２－オンα、および非アスベスト繊維を用いて形成され得る。グラファイト導電性インクまたは銀導電性インクを実施するために使用される材料のため、開示される静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）は、金属センサ７０４と静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）との間の電磁干渉を低減するように構成され得る。

【0043】

本開示の態様の別の利点は、スキャナ７０１の外側に静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）を配置することにより、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）のサイズが大きくなることである。従来のスキャナ７１１と比較して、静電容量センサ（７１２ａおよび７１２ｂ）のサイズは、プリント回路基板７１３上の利用可能な領域、ならびに金属センサ７１４および他の回路構成要素７１８ａおよび７１８ｂによって課される制限など、他の回路構成要素によって課される制限によって制限される。結果として、本開示の実施形態における静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）のサイズは、従来の実施形態における静電容量センサ（７１２ａおよび７１２ｂ）よりも大きい。センサのサイズが大きくなると、容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）によってセンサデータの信号ダイナミックレンジが増大するという形で、より強力な信号が検出されるようになり、その結果、より正確な情報がスキャナ７０１のユーザに提供できる。

【0044】

図７Ｂは、本開示の態様による従来の実施形態と比較した、図７Ａの静電容量センサの例示的な実施形態の利点を示す。図７Ｂにおいて、不透明面および不透明面の背後に存在する物体に関するスキャナの側面図が示されている。例えば、従来のスキャナ７１１は、不透明面７１９および不透明面７１９の背後の物体７２０に対する走査位置に示されている。同様に、開示されたスキャナ７０１は、不透明面７０９および不透明面７０９の背後の物体７１０に対して走査位置に示されている。いくつかの構成要素は図７Ａで説明したものと同じであるため、冗長を避けるために、そのような構成要素の説明はここでは省略する。

【0045】

本開示の実施形態のさらに別の利点は、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）がスキャナ７０１の外側に配置される場合に、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）と検出対象の物体７１０との間の距離が短くなることである。従来のスキャナ７１１では、静電容量センサ（７１２ａおよび７１２ｂ）と物体７２０との間の距離はＤ１として示される。一方、本開示の実施形態では、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）と物体７１０との間の距離がＤ２として示される。この例では、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）がスキャナ７１１のプリント回路基板上に配置されるのとは対照的に、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）がスキャナ７０１の外面上に配置されるため、Ｄ２はＤ１より小さい。従来のスキャナにおける分離距離Ｄ２の増大は、プリント回路基板７１３、スキャナ７１１のハウジングの厚さ、およびプリント回路基板７１３とスキャナ７１１のハウジングとの間の空隙によって引き起こされ得る。Ｄ１からＤ２へと距離が短くなることにより、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）によって、センサデータの信号ダイナミックレンジが増加するという形で、より強力な信号が検出されるようになり、その結果、より正確な情報がスキャナ７０１のユーザに提供されるようになる。

【0046】

図７Ａは、開示されたスキャナ７０１が、従来のスキャナ７１１の静電容量センサ（７１２ａおよび７１２ｂ）よりも大きな静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）を提供することを示す。図７Ｂは、不透明面および不透明面の背後に存在する物体に関するスキャナの側面図を示す。静電容量センサ（７１２ａおよび７１２ｂ）と比較して大きい静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）は、静電容量センサ（７１２ａおよび７１２ｂ）よりも高い静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）として表されている。言い換えれば、Ｄ４はＤ３よりも大きくなる。前述の通り、センササイズが大きくなると、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）によってセンサデータの信号ダイナミックレンジが増大するという形で、より強い信号が検出され、その結果、より正確な情報がスキャナ７０１のユーザに提供されるようになる。

【0047】

図７Ｂにおいて、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）が、金属センサ７０４および構成要素７０８ａおよび７０８ｂなどの他の回路構成要素の下に（水平面上に配置されているスキャナ７０１の観点から）配置され得ることも示されている。これは、静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）に使用される材料が、そのような構成要素間の電磁干渉、特に金属センサ７０４と静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）の間の電磁干渉を低減するように選択できるためである。上で説明したように、電磁干渉の問題を軽減することにより、本開示の実施形態では静電容量センサ（７０２ａおよび７０２ｂ）のサイズを大きくすることができ、これにより、より正確な情報がスキャナ７０１のユーザに提供されることにつながる可能性がある。

【0048】

図８Ａ～図８Ｄにおいて、改良された静電容量センサを備えた開示されたスキャナが、図７Ａに示されるようなプリント回路基板上の銅板を使用して実施された静電容量センサを備えた従来のスキャナと比較される。特に、両方のスキャナは１メートル（１０００ｍｍ）×１メートル（１０００ｍｍ）のエリアをスキャンするように設定されている。各スキャナで検出した信号の強さをヒートマップで表示する。不透明面の背後には、金属パイプ、ＰＶＣ／ＡＢＳパイプ、電気配線、金属板、プラスチックストラップなどの他の物体が存在する可能性があるが、この実験の主な焦点は、さまざまな静電容量センサを備えたスキャナが木製間柱を検出できる機能にある。不透明面の背後に存在する木製間柱に関して、さまざまなスキャナによって検出された信号強度のプロットが表示され、比較される。

【0049】

図８Ａは、スキャナの従来の実施形態の信号特性を示す。図８Ａに示すように、プロット８０８は、図７Ａに示すような静電容量センサ７１２ａおよび７１２ｂなどの静電容量センサとして銅板を使用する従来のスキャナによって捕捉された信号強度を示す。銅板のサイズは約３０ｍｍ×４５ｍｍである。横軸は、水平方向の距離をミリメートル単位で表示する。縦軸は、従来のスキャナで検出される信号強度の範囲を示すスケールである。この例では、従来のスキャナは１２５００～３００００の範囲の信号強度を検出する。２つの間柱が、不透明面の背後に存在する他の領域よりも比較的高い信号強度を持つことが検出される。プロット８０８は、８１０ａおよび８１０ｂにおける信号強度のピークを示し、不透明面の背後の間柱の位置を示している。

【0050】

図８Ｂは、本開示の態様による静電容量センサの例示的な実施形態の信号特性を示す。図８Ｂの例示的な実施形態に示されるように、プロット８１８は、図７Ａに示される静電容量センサ７０２ａおよび７０２ｂなどの静電容量センサとして導電性テープを使用する開示されたスキャナによって捕捉された信号強度を示す。各導電テープのサイズは約２５ｍｍｘ５６ｍｍである。一実施形態では、３Ｍ社によって製造されたＸＹＺ軸導電性テープ９７１２を使用して、静電容量センサを実施してもよい。横軸は、水平方向の距離をミリメートル単位で表示する。縦軸は、開示されたスキャナによって検出された信号強度の範囲を示すスケールとなる。この例では、開示されたスキャナは、０から４００００の範囲の信号強度を検出する。２つの間柱は、不透明面の背後の他の領域よりも比較的高い信号強度を有することが検出される。プロット８１８は、８２０ａおよび８２０ｂにおける信号強度のピークを示し、不透明面の背後の間柱の位置を示している。さらに、プロット８１８は、開示されたスキャナが、従来のスキャナによって生成されたプロット８０８と比較して、検出信号の全体的に高いダイナミックレンジを達成することを示している。特に、間柱の近くで検出される信号強度は、従来のスキャナで検出される対応する信号強度よりも大幅に高くなる。図７Ａおよび図７Ｂに関連して説明したように、開示されたスキャナによって検出される信号強度のダイナミックレンジの向上は、（１）静電容量センサが間柱の近くに配置されること、（２）より大きなサイズの静電容量センサが使用できることによって寄与され得る。

【0051】

図８Ｃは、本開示の態様による静電容量センサの別の例示的な実施形態の信号特性を示す。図８Ｃの例が示すように、プロット８２８は、図７Ａに示される静電容量センサ７０２ａおよび７０２ｂなどの静電容量センサとして導電性テープを使用する開示されたスキャナによって捕捉された信号強度を示す。導電テープのサイズは約３０ｍｍ×５６ｍｍである。一実施形態では、３Ｍ社によって製造されたＸＹＺ軸導電性テープ９７１３を使用して、静電容量センサを実施してもよい。横軸は、水平方向の距離をミリメートル単位で表示する。縦軸は、開示されたスキャナによって検出された信号強度の範囲を示すスケールである。この例では、開示されたスキャナは、０から５００００の範囲の信号強度を検出する。２つの間柱は、不透明面の背後の他の領域よりも比較的高い信号強度を有することが検出される。プロット８２８は、８３０ａおよび８３０ｂにおける信号強度のピークを示し、不透明面の背後の間柱の位置を示している。さらに、プロット８２８は、開示されたスキャナが、従来のスキャナによって生成されたプロット８０８と比較して、検出信号の全体的に高いダイナミックレンジを達成することを示している。特に、間柱の近くで検出される信号強度は、従来のスキャナで検出される対応する信号強度よりも大幅に高くなり得る。図７Ａおよび図７Ｂに関連して説明したように、開示されたスキャナによって検出される信号強度のダイナミックレンジの向上は、（１）静電容量センサが間柱の近くに配置されること、（２）より大きなサイズの静電容量センサが使用できることによって寄与され得る。

【0052】

図８Ｄは、本開示の態様による静電容量センサのさらに別の例示的な実施形態の信号特性を示す。図８Ｄの例では、プロット８３８は、図７Ａに示される静電容量センサ７０２ａおよび７０２ｂなどの静電容量センサとして導電性テープを使用する開示されたスキャナによって捕捉された信号強度を示す。導電テープのサイズは約３０ｍｍ×５６ｍｍである。一実施形態では、３Ｍ社によって製造されたＸＹＺ軸導電性テープ９７１２を使用して、静電容量センサを実施してもよい。横軸は、水平方向の距離をミリメートル単位で表示する。縦軸は、開示されたスキャナによって検出される信号強度の範囲を示すスケールである。この例では、開示されたスキャナは、０から４５０００の範囲の信号強度を検出する。２つの間柱は、不透明面の背後の他の領域よりも比較的高い信号強度を有することが検出される。プロット８３８は、８４０ａおよび８４０ｂにおける信号強度のピークを示し、不透明面の背後の間柱の位置を示している。さらに、プロット８３８は、開示されたスキャナが、従来のスキャナによって生成されたプロット８０８と比較して、検出信号の全体的に高いダイナミックレンジを達成することを示している。特に、間柱の近くで検出される信号強度は、従来のスキャナで検出される対応する信号強度よりも高くなる。図７Ａおよび図７Ｂに関連して説明したように、開示されたスキャナによって検出される信号強度のダイナミックレンジの向上は、（１）静電容量センサが間柱の近くに配置されること、（２）より大きなサイズの静電容量センサが使用できることによって寄与され得る。

【0053】

図９は、本開示の態様による、外部静電容量センサを使用して不透明面の背後に存在する物体を検出する方法を示す。図９の例示的な方法では、ブロック９０２において、方法は装置の複数の構成要素を保持するように構成されたハウジングを提供し、装置はハウジング内に配置され、コントローラおよび装置の複数の構成要素を保持するように構成された、少なくとも１つのプリント回路基板を含む。ブロック９０４において、方法はハウジングに取り付けられた１つまたは複数のセンサによって、不透明面の背後に存在する物体のセンサデータを収集し、１つまたは複数のセンサは、ハウジングの外面に取り付けられた１つまたは複数の静電容量センサを含む。ブロック９０６において、この方法はハウジング内に配置されるコントローラによって、１つまたは複数のセンサによって収集されたセンサデータを処理する。ブロック９０８において、この方法は不透明面の背後に存在する物体に関する情報を表示装置上でユーザに伝える。この方法はさらに、保護層によってハウジングの外面上の所定の位置に１つまたは複数の静電容量センサを保護および保持するステップであって、保護層は感圧性プラスチックの上張りを含むステップを含む。

【0054】

本開示の態様によれば、１つまたは複数の静電容量センサは、不透明面の背後に物体が存在することによって引き起こされる静電容量の変化を測定するように構成され、１つまたは複数の静電容量センサは、導電性インクまたは導電性テープで作られている。１つまたは複数の静電容量センサは、１つまたは複数の静電容量センサの面積を大きくすることによって、センサデータの信号ダイナミックレンジを増加させるように構成される。１つまたは複数の静電容量センサは、１つまたは複数の静電容量センサと不透明面の背後の物体との間の距離を短くすることによって、センサデータの信号ダイナミックレンジを増加させるように構成されている。

【0055】

１つまたは複数の静電容量センサは、グラファイト導電性インクまたは銀導電性インクで作製することができる。グラファイト導電性インクは、グラファイト、アラビアゴム、グリセリン、クローブ油またはリステリンで形成される。銀導電性インクは、銀、アセトン、プロパン、ジメチルカーボネート、イソブテン、酢酸ｎ－ブチル、ヘプタン－２－オンａ、および非アスベスト繊維で形成されている。グラファイト導電性インクまたは銀導電性インクは、少なくとも１つの金属センサと１つまたは複数の静電容量センサとの間の電磁干渉を低減するように構成される。１つまたは複数の静電容量センサは、感圧性の同位体導電性テープで作ることができ、感圧性の同位体導電性テープは、少なくとも１つの金属センサと１つまたは複数の静電容量センサとの間の電磁干渉を低減するように構成されている。

【0056】

いくつかの実施形態では、図９の方法は、ハウジングの内部にある金属センサを使って不透明面の背後に存在する金属物体を検出することを含み、金属センサは、１つまたは複数の静電容量センサの上、あるいは１つまたは複数の静電容量センサの側面に配置されていることもある。図９の方法はさらに、本装置のセンサによって収集されたセンサデータのコントローラによる処理、収集されたセンサデータに基づく不透明面の背後に存在する、検出された物体に関する情報のコントローラによる決定、検出された物体に関する情報の表示装置を介したユーザへの提供を含む可能性もある。

【0057】

図１０は、本開示の態様による、導電性インクまたは導電性テープを使用して不透明面の背後に存在する物体を検出する方法を示す。図１０の例示的な方法では、ブロック１００２において、本開示の方法は、本装置の複数の構成要素を保持するように構成されたハウジングを提供し、本装置は、ハウジング内に配置され、コントローラおよび本装置の複数の構成要素を保持するように構成された少なくとも１つのプリント回路基板を含む。ブロック１００４において、方法は、ハウジングに取り付けられた１つまたは複数のセンサによって、不透明面の背後に存在する物体のセンサデータを収集し、１つまたは複数の静電容量センサは、不透明面の背後に物体が存在することによって引き起こされる静電容量の変化を測定するように構成され、１つまたは複数の容量センサが導電性インクまたは導電性テープで作られている。ブロック１００６では、この方法はハウジング内に配置されるコントローラによって、１つまたは複数のセンサによって収集されたセンサデータを処理する。ブロック１００８では、この方法は、不透明面の背後に存在する物体に関する情報を表示装置上でユーザに伝える。

【0058】

１つまたは複数の静電容量センサは、１つまたは複数の静電容量センサの面積を大きくすることによって、センサデータの信号ダイナミックレンジを増加させるように構成されている。１つまたは複数の静電容量センサは、１つまたは複数の静電容量センサと不透明面の背後の物体との間の距離を短くすることによって、センサデータの信号ダイナミックレンジを増加させるように構成される。１つまたは複数の静電容量センサは、グラファイト導電性インクまたは銀導電性インクで作製することができる。グラファイト導電性インクは、グラファイト、アラビアゴム、グリセリン、クローブ油またはリステリンで形成される。銀導電性インクは、銀、アセトン、プロパン、ジメチルカーボネート、イソブテン、酢酸ｎ－ブチル、ヘプタン－２－オンａ、および非アスベスト繊維で形成されている。グラファイト導電性インクまたは銀導電性インクは、少なくとも１つの金属センサと１つまたは複数の静電容量センサとの間の電磁干渉を低減するように構成される。１つまたは複数の静電容量センサは、感圧性の同位体導電性テープで作ることができ、感圧性の同位体導電性テープは、少なくとも１つの金属センサと１つまたは複数の静電容量センサとの間の電磁干渉を低減するように構成される。

【0059】

明確にするための上記の説明は、異なる機能ユニットおよびコントローラを参照して本発明の実施形態を説明したことが理解されよう。しかし、本発明から逸脱することなく、異なる機能ユニット、プロセッサ、またはコントローラ間の機能の任意の適切な分散を使用できることは明らかであろう。例えば、別個のプロセッサまたはコントローラによって実行されるように示されている機能は、ユニットに含まれる同じプロセッサおよび／またはコントローラによって実行されてもよい。別の例示的な実施形態では、プロセッサおよび／またはコントローラまたは表示装置によって実行されるように示されている機能は、情報を表示することができ、および／またはユーザがアクセス可能な手段を提供することができる独立したおよび／または遠隔の受信装置によって実行されてもよい。したがって、特定の機能ユニットへの言及は、厳密な論理的または物理的な構造または組織を示すものではなく、記載された機能を提供するための適切な手段への言及として見なされるべきである。

【0060】

本発明は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはこれらの任意の組み合わせを含む任意の適切な形式で実施することができる。本発明は、任意選択で、１つ以上のデータプロセッサおよび／またはデジタル信号プロセッサ上で動作するコンピュータソフトウェアとして部分的に実施してもよい。本発明の一実施形態の要素および構成要素は、任意の適切な方法で物理的、機能的、および論理的に実施することができる。実際、その機能は、単一のユニット、複数のユニット、または他の機能ユニットの一部として実施することができる。したがって、本発明は、単一のユニットで実施されても良いし、異なるユニットとプロセッサおよび／またはコントローラとの間で物理的および機能的に分散されても良い。

【0061】

関連技術の当業者は、同じ基本的な機構および方法論を使用しながら、本開示の実施形態の多くの可能な修正および組み合わせを使用できることを認識するであろう。上記の説明は、説明の目的で、特定の実施形態を参照して書かれている。しかしながら、上記の例示的な議論は、網羅的であること、または本発明を開示された正確な形態に限定することを意図したものではない。上記の教示を考慮して、多くの修正および変形が可能である。実施形態は、本発明の原理とその実際の応用を説明し、他の当業者が本発明と、企図される特定の用途に適した様々な修正を加えた様々な実施形態を最大限に利用できるようにするために選択され説明されたものである。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図8D】

【図9】

【図10】

【国際調査報告】