JP2003500759A - 機械的相互作用の検出 - Google Patents
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Abstract
Description
d Lee Sandbach)により創作された。特許条例1977のセクシ
ョン23(1)に基づく、英国国外における最初の出願を提出する許可は、19
99年5月19日に得られた。本願は、1999年5月20日出願の米国特許出
願番号09/315,139号に基づく優先権を主張している。米国の指定につ
いては、本願は一部継続として出願されている。
るものであり、本発明において、位置検出デバイスは、導電層にかかって印加さ
れる電位を測定することにより、機械的相互作用の位置を検出するように構成さ
れている。
509 に開示されており、これは、米国特許出願09/298,172号、
韓国特許出願番号99‐40363、日本特許出願番号11−272,513
、および、オーストラリア特許出願第48770/99 号に均等であり、これ
らは全て、本件譲受人に譲渡されている。位置検出器は機械的相互作用の位置を
判定するように構成されている。これに加えて、検出器は機械的相互作用の程度
を測定するようにも構成されており、同装置では、機械的相互作用の程度の表示
は、通常、機械的相互作用の力と、機械的相互作用が実効される面積とを表す構
成要素から構築されている。
範囲測定が極端に正確であることである。しかし、位置が検出器の端縁に接近す
ると、特に、位置が検出器のコーナー部分に接近した時には、機械的相互作用測
定の範囲の精度が比較的不正確になる。
出器が、第1の織布導電層と、第2の織布導電層とを有し、ここで第1の導電層
が第1の電気接触部と第2の電気接触部とを有し、第2の導電層が第3の電気接
触部と第4の電気接触部とを有し、該位置検出器は、第1の接触部と第3の接触
部にかかる電位を印加して第1の電流を生成するとともに、第2の接触部と第4
の接触部にかかる電位を印加して第2の電流を生成するための電位印加手段と、
第1の電流を測定して第1の電流値を生成するとともに、第2の電流を測定して
第2の電流値を生成するための電流測定手段と、第2の電流値と組み合わせて第
1の電流値を処理することにより、機械的相互作用の特性を示す特性値を生成す
るように構成された処理手段とを更に有する。
出器が、第1の織布導電層と、第2の織布導電層とを有し、ここで第1の導電層
が第1の電気接触部と第2の電気接触部とを有し、第2の導電層が第3の電気接
触部と第4の電気接触部とを有し、該位置検出器は、第1の接触部と第3の接触
部にかかる電位を印加して第1の電流を生成するとともに、第2の接触部と第4
の接触部とにかかる電位を印加して第2の電流を生成するための電位印加手段と
、第1の電流を測定して第1の電流値を生成するとともに、第2の電流を測定し
て第2の電流値を生成するための電流測定手段と、第2の電流値と組み合わせて
第1の電流値を処理することにより、機械的相互作用の特性を示す特性値を生成
するように構成された処理手段とを更に有する。
特性値の精度がかなり向上される点である。等方性導電層を使用した時には、デ
バイスの端縁において不正確さが未だに発生し得る。
/または第2の織布導電層が異なる方向に異なる導電率を有するように構成され
る。好ましくは、第1の接触部を第2の接触部と接続する第1の層の第1の方向
の層導電率は、第1の方向に対して直交する第2の方向の導電率よりも低い。
その結果として、好ましい実施態様において、特性値は、第1の電流値の逆数を
第2の電流値の逆数と組み合わせることにより判定される。
る方法が提供されるが、該位置検出器は、導電層にかかって印加される電位を測
定することにより、機械的相互作用の位置を検出するように構成されており、該
位置検出装置は、第1の導電層の第1の接触部と第2の導電層の第3の接触部と
の間に電位が印加されると、第1の導電層の第2の接触部への接続と第2の導電
層の第4の接触部への接続とを切断する間に第1の電流を測定する工程、第2の
接触部と第4の接触部との間に電位が印加されると、第1の接触部への接続と第
3の接触部への接続とを切断する間に第2の電流を測定する工程、および、第2
の電流測定と組み合わせて第1の電流測定を処理して、機械的相互接続の特徴を
示す出力を得る工程によって特徴付けられる。
から作製されるとともに、平坦な表面または曲線状の表面上に載置されるように
構成されている。センサーは機械的相互作用に応答し、図1に示された具体例に
おいて、これらの機械的相互作用は、選択を行うために、ユーザにより付与され
る手の圧力の形態を採る。
たは、衛星テレビの遠隔制御の代用を提供している。一連のボタンを提供してい
る中実の物体というよりはむしろ、検出器は実質的には織布であり、柔軟な家具
により規定される形状を採用し得る。図示の例では、検出装置101は別個の品
目として構成されているが、代替の構成では、検出装置は、椅子またはソファー
102のような柔軟な家具類の一部として含まれ得る。
互作用に応答するように、および、座標データおよび圧力データをインターフェ
イスライン104を経由して処理装置105に供与するように配列されている。
ユーザにより実施される機械的相互作用に応答して、位置データが処理装置10
5に搬送され、次にこの処理装置が赤外線データを赤外線送信機106を経由し
て、テレビ107のような視聴覚機器に送信する。代替の実施態様では、インタ
ーフェイス回路および赤外線送信機が小型化され、織布検出装置自体の一部とし
て含まれる。
は、中央層203により分離された2つの外側織布層201および202を備え
る。中央層203は、導電性織布のみから作製され得る編地織布の層である。か
かる織布は、例えば、カーボン被覆ナイロン織布であり得る。しかし、好ましく
は、絶縁繊維と導電性繊維の混合物である織り糸がこの編地に使用される。
、第2の絶縁メッシュ層205が下織布層202と中央層203の間に配置され
ている。絶縁メッシュ層204および205は縦編み構造のポリエステル織布か
ら作製される。この種類の織布は容易に入手可能であり、蚊帳のような用途に使
用され得る。
性層を規定する場合には、導電性織布が使用される。あるいは、層201および
層202は、不織の(フェルト製)織布もしくは編地織布から、または、複合構
造として構成され得る。しかし、これらの代替の各用途において、導電性織布は
織布製品に含まれ、これによって、導電層を提供する。
されており、このストライプは織布層201の一端縁に沿って位置付けされてい
る。絶縁ストライプは、織布に絶縁インクを印刷することにより製造される。あ
るいは、絶縁接着テープが使用され得る。コネクタ206および207は、イン
ターフェイス回路203からそれぞれ低抵抗素子209および210への接続手
段を提供する。低抵抗素子は、ニッケルまたは銀のような金属で被覆された織布
から作製される。この種類の材料は容易に入手可能であり、電磁干渉から機器を
遮蔽するために使用される。低抵抗素子は、金属被覆粒子を含有する感圧性アク
リル粘着剤のような導電性接着剤により、導電性織布層201および絶縁ストラ
イプ208に付着される。この結果、低抵抗素子209および210の部分21
6および217が、導電性織布の層201と、その対向する端縁のうち2辺に沿
って電気接触する。
形成されるのを確実にする。この接着剤により、導電性繊維と接触部分216お
よび217との間の抵抗は、層201を折りたたむ、または、同層を折り曲げる
ことによる影響が無いままである。このことは重要であるが、というのも、もし
そうでなければ、乾式接合が存在して接触部216および217を層201に接
続し、センサーの作動時には、接続部の変化する抵抗が信頼性を欠く、恐らくは
不安定な測定をもたらす結果となるであろう。
せることにより、例えば、低抵抗繊維を層201に縫合することにより、続いて
、導電性接着剤または導電性化合物を低抵抗繊維と層201との上に印刷するこ
とにより、形成される。あるいは、低抵抗素子は、導電性粒子を含有するエラス
トマー系材料を層201の上に印刷することにより、製造され得る。代替例とし
て記載された方法の全てが、好適な結合を提供し、信頼できる電気接続部または
「湿式接合部」を形成する。
配置されて、上織布層201に類似する構造を有する。コネクタ211および2
12は、インターフェイス回路103を低抵抗素子214および215にそれぞ
れに接続する手段を提供している。2つの層201および202は矩形であり、
層202の構造は層201の構造から90度回転されている。従って、接触部2
16および接触部217は2つの対向する端縁に沿って層201の導電性繊維に
接触し、低抵抗素子214および215は、層202の導電性繊維と互い違いの
互いに対向する端縁に沿って接触する接触部218および接触部219を有する
。
る力の度合いとを測定するための処理手順が図3に例示されている。外側導電層
201および202が308における電位差計301および302により概略的
に表現されており、機械的相互作用の位置における外側層間の導電経路の抵抗が
可変抵抗器303により表現されている。第1の測定が図示されており、ここで
は、+5ボルトがコネクタ211に印加されているが、コネクタ212は切断状
態のままである。コネクタ207は公知の値の抵抗器304を介して接地するよ
うに接続されている。従って、コネクタ211から電位差計302の第1の部分
305と表示されている層202の第1の部分を通り、抵抗Rvを有する可変抵
抗器303と表示されている導電経路を通り、電位差計301の第1の部分30
6と表示されている層201の第1の部分を通り、更に、公知の抵抗器304を
通って、電流が流れる。コネクタ207における電圧V1が測定され、これは抵
抗器304にかかる電圧降下に等しいので、電圧V1はコネクタ211から流れ
出る電流に直接比例する。
れた状態の第2の測定が、390に図示されている。コネクタ212が既知の抵
抗を有する抵抗器307を介して、接地に接続されている。抵抗器307にかか
る、降下した電圧V2が測定される。この電圧V2は、電位差計301の第2の部
分308と表示された層201の第2の部分を通り、抵抗Rvを有する可変抵抗
器303と表示された導電経路を通り、電位差計302の第2の部分309と表
示された層202の第2の部分を通り、更に、抵抗器307を通って流れる電流
に直接比例している。
、層201上のコネクタ206とコネクタ207の間の抵抗に概ね等しく、それ
ゆえに、各測定が迅速に連続して発生するので、その和は測定期間中は実質的に
一定となる。同様に、電位差計302の第1の部分305の抵抗と第2の部分3
09の抵抗との和は、層202のコネクタ211とコネクタ212との間の抵抗
に概ね等しく、また、測定期間中は実質的に一定である。その結果として、外側
層間の導電経路の抵抗Rvと、測定された電圧V1および電圧V2との間に関係3
10が存在するようになる。すなわち、外側層間の抵抗Rvが電圧V1の逆数と
電圧V2の逆数との和に比例する。
ウエアの内部で動作が実行されるように設計した時の関係310を考慮に入れれ
ば、より高い精度が得られる。
械的相互作用に付与される圧力または力に依存する。従って、使用されているセ
ンサーの種類に依存して、電圧測定値V1およびV2から、力が付与されている面
積の表示が得られる、或いは、その面積と付与されている力との表示が得られる
。そのような表示は、センサー上の機械的相互作用の位置とは実質的に無関係で
ある。
れているが、コネクタ211は接地されており、それにより、層202にかかる
電位勾配を生じる。高インピーダンス装置を利用して、電圧測定がコネクタ20
7で行われ、そのため、層202上で付与された力の位置に発現する電圧が判定
される。この電圧V3は、接続部218から付与された力の中心までの距離に直
接比例するとともに、そのx軸位置を示している。
れ、コネクタ206は接地されている。コネクタ212に発現する電圧V4の電
圧測定が行われる。電圧V4は、接続部216から付与された力の中心までの距
離に直接比例するとともに、そのy軸位置を示している。その結果、電圧V3お
よび電圧V4が、センサー上の付与された力の2次元位置に関する情報を提供す
ることになる。従って、電圧V3および電圧V4は、付与された力の位置の中心に
ついて、x値とy値とをそれぞれに表現している。
回路がコネクタ206、207、211、および、212に電圧を供給し、電圧
V1、V2、V3、および、V4を測定する。インターフェイス回路も直列通信出力
401で出力値を供与するが、この出力値は、センサーの機械的相互接続のxy
2次元位置に対応する値と、機械的相互作用の面積に依存する、または、機械的
相互作用の面積および力に依存するz値から成る。
されている間に、層201上の1つのコネクタから層202上の別なコネクタま
で測定されるようなセンサーの抵抗に従って、抵抗器304および抵抗器307
が選択される。抵抗器304および抵抗器307については、10キロオームの
値が典型的である。
C)402において作動するプログラムにより、この測定過程が制御されている
。ピン1、ピン2、ピン10、ピン11、ピン12、および、ピン13の所要の
出力電圧を供給する能力があるばかりでなく、PIC402はアナログからデジ
タルへの変換器を有し、PICはこの変換器を使って、入力ピン17および入力
ピン18で受信されるアナログ電圧を処理する。入力ピン17および入力ピン1
8が高インピーダンスバッファ403および404からの出力を、それぞれに受
信する。バッファ403およびバッファ404は、型番TL062の一体型利得
演算増幅器の半分体であり、センサー出力電圧とPIC402の入力ポートとの
間に高インピーダンスを設けている。
で作動する外部水晶発振器を有する。+5ボルトがピン14に印加され、ピン5
が接地に接続される。ピン4(内部リセット)が100オームの直列抵抗器を介
して+5ボルトに保たれる。
ップ501で、ハードウエアが初期化され、ステップ502で、回路103が電
圧V1および電圧V2の値を測定し、相互作用のz値を算出する。
出され、答えがNOであれば、プログラムはステップ502に戻る。従って、所
定の値よりも大きいz値が検出されるまで、回路がz値を測定する。
。
の質問が出される。質問にYESと回答されれば、十分なサンプルが得られたか
どうかについて、ステップ506で次の質問が出される。典型例としては、3組
から10組の間でサンプルが採択され、この時、回答時間を短くする必要がある
場合には、より少数のサンプルが採択される。ステップ506で出された質問の
回答がNOである場合は、プログラムはステップ504に戻り、次の組の測定が
行われる。ステップ506で出された質問がYESと回答された場合は、或いは
、ステップ505で出された質問がNOと回答された場合は、プログラムは電圧
V3および電圧V4のサンプルの平均値と、既に収集されたzの値の平均値とを算
出する。従って、平均値を求める前に、プログラムが所定数の電圧を測定するか
、或いは、z値が所定の値よりも低い値に降下する場合には、平均値が直ちに算
出される。多数のサンプルの平均を利用することにより、商用電源式電磁干渉ま
たは他の同様の環境ノイズの影響が最小限に抑えられる。
た最大値をV3について記憶された最小値に加算するとともに、加算結果を2で
除算することにより求められる、xについての平滑化した値を提示することであ
る。
は大きく異なっているx、y、および、zのそれぞれの値は、平均の算出からは
排除されている。更に、主要電源の干渉を除去する公知の方法が、センサーから
受信した信号に適用され得る。
とzデータについての平均値とが、直列通信出力401における出力として供給
される。次に、プログラムがステップ502に戻り、次の機械的相互作用の兆候
を探す。
解除され、ステップ602では、ピン17およびピン18がアナログからデジタ
ルへの変換器入力として設定される。PIC 16C711のマイクロポートが
低インピーダンス出力または高インピーダンス入力として構成され得る。高イン
ピーダンス入力モードである場合には、ピン17およびピン18は、内部マルチ
プレクサを介してアナログからデジタルへの変換器に接続されるようにプログラ
ミングされ得る。
の初期状態で構築される。ステップ604では、全てのシステム変数が解除され
、全ての割込みが不能化される。
よびピン10に対応する各ポートが出力ポートとして再構築され、ステップ70
2では、ピン2が0ボルトに設定される一方で、ピン10が+5ボルトに設定さ
れる。従って、コネクタ207が抵抗器304を介して接地され、+5ボルトが
コネクタ211に印加される。ステップ703では、100ミリメートルずつ測
定する典型的なセンサーに対して、250マイクロ秒が典型的である時間遅延が
供与される。この遅延により、ピン17の電圧が測定および記憶される前に、各
電圧を定着させることができる。従って、コネクタ207に存在している電圧V 1 がこのステップで測定される。
して再構築される一方で、ピン1およびピン12が低インピーダンス出力として
再構築される。ステップ706では、ピン1の電圧とピン12の電圧とが0ボル
トと+5ボルトとに、それぞれに設定される。従って、コネクタ212が抵抗器
307を介して接地される一方で、+5ボルトがコネクタ206に印加される。
延が供与され、その後に、ステップ708で、ピン18の電圧が測定および記憶
される。従って、コネクタ212に存在している電圧が電圧V2として測定およ
び記憶される。ステップ709では、記憶された電圧V1および電圧V2について
z値が算出され、次いで、記憶される。ステップ710では、ピン1およびピン
12が高インピーダンス出力として、それぞれの初期状態に戻るように再構築さ
れる。
502において実施されるのと実質的に類似する態様で、z値が収集される。ス
テップ802では、ピン1およびピン2が高インピーダンス入力として再構築さ
れ、ピン10およびピン11が低インピーダンス出力として再構築される。ステ
ップ803では、ピン10が0ボルトに設定され、ピン11が+5ボルトに設定
される。従って、+5ボルトがコネクタ212に供給される一方で、コネクタ2
11は接地される。ステップ804では遅延が供与されて(100ミリメートル
ずつ測定する装置に対して1ミリ秒が典型的である)、ステップ805でピン1
7の電圧が測定される前に、センサーの電圧を定着させることができるようにす
る。それゆえ、コネクタ207に存在している電圧V3が測定され、この電圧V3 は付与された力のx位置の表示を供与している。
再構築され、ピン12およびピン13が低インピーダンス出力として再構築され
る。ステップ807では、ピン12の電圧が0ボルトに設定される一方で、ピン
13の電圧が+5ボルトに設定される。従って、コネクタ207に+5ボルトが
供給される一方で、コネクタ206は接地される。
延が供与され、その後に、ステップ809では、ピン18に発現する電圧が測定
される。従って、コネクタ212に存在している電圧V4が測定されるが、この
電圧V4は付与された力のy位置の表示を提供している。次に、ピン12および
ピン13が高インピーダンス入力のそれぞれの初期段階まで戻るように再構築さ
れる。
路は電圧V3および電圧V4の測定を行えるが、これらの電圧は織布センサーに付
与された機械的相互接続の位置の表示を提供している。同様に、このセンサーを
通って流れる電流に比例する電圧V1およびV2の測定が、機械的相互作用の第2
の特徴に関する情報を提供する。この第2の特徴は、例えば、相互作用の面積で
あってもよいし、或いは、典型的に、面積と力との組み合わせであってもよい。
更に、回路が電圧V1および電圧V2を組み合わせて、第2の特徴を表すz値を決
定する。
与する。しかし、代替の実施態様では、インターフェイス回路は、測定された電
圧V1、V2、V3、および、V4に対応する出力データを供与する。代替の実施態
様では、精巧な次の処理がこれらの電圧について実施され、これが今度は、他の
周辺機器を制御するために使用され得る。例えば、図1に示されたように、赤外
線信号を生成するための別個の制御装置を有することの代替案として、このよう
な機能性の全てが、赤外線信号の生成を制御するPICプロセッサ402内部の
単一制御回路内に封入され得る。それゆえ、この構成は、第1の織布導電層と第
2の織布導電層とを備えた織布から成る位置検出器を提供している。第1の導電
層が第1の電気接触部および第2の電気接触部を有し、この第2の電気接触部は
、類似する第3の電気接触部および第4の電気接触部を有する第2の導電層と接
触している。第1の接触部と第3の接触部にかかる電位が印加されて、第1の電
流を生成し、次いで、第2の接触部と第4の接触部とにかかる電位が印加されて
、第2の電流を生成する。これら電流の各々が測定され、次いで、機械的相互作
用の特性を示す出力を生成するために、複数の値が処理される。このようにして
、わずか1種の電流測定が行われるシステムよりはむしろ、より正確な結果が得
られる。
こでは、束の線の集中が、電流密度がより高い領域よりも高い。当該技術で周知
のように、同様の図式表現が等電位線を接続することにより生成され、公知のよ
うに、等電位線はインターセクションの束線位置に直交している。
電流束の線が第1の導電層201を通過しているのが示されていると同時に、同
様の束線が第2の導電層202に見られる。電流が各層の間で機械的相互作用の
点901に流れている。正電位がコネクタ21に印加され、機械的相互作用の点
901に向けて流れている束線902と図示されているように、電流の流れを生
じる結果となる。電流は機械的相互作用の点で中央導電層203を通過し、続い
て、束線903と例示されるように、第1の導電層201を横断して流れた後、
接触部207を通って沈下する。
が接続部217を介して接触部207に達する。しかし、電流の幾らかは、束線
1001で例示されたように、接続部216を通過する。次いで、この電流が導
電層に再度入り、束線1002で例示されているように、接触部217に帰還す
る。この効果が原因で生じる測定された導電率への寄与分は、機械的相互作用の
点が検出器の端縁に近接している場合にはより大きく、機械的相互作用の点が検
出器のコーナー部に近接している場合には特に優勢である。
いるような、接続部218から直接受け取った電流に加えて、束線1003で例
示されるように、束線1004および束線1005で例示されているように、電
流の幾らかは接続部219を通って移動する。
、同様の問題が発生する。しかし、機械的相互作用の位置に依存して、この効果
が、或る方向の電流については、他の方向の電流についてよりも一層優勢となる
ような傾向が存在している。この点が図10bに関して強調されている。この場
合、機械的相互作用の点が供給レールに近接しており、それゆえ、束線1002
1で例示されているように、事実上全ての電流が上層の機械的相互作用の点に直
接向かう方向に流れ、導電層202で同様の効果が発生した場合には、束線10
022で図示されているように、電流は機械的相互作用の点から直接離れる方向
に流れる。
、1003、および、1004で例示されているような、電流の流れについての
第2の潜在的方法を考慮に入れることは無かった。それゆえ、改良型モデルが図
11に例示されており、同図では、電位差計1101、1102、および、11
03が電位差計301、302、および、303と実質的に類似している。しか
しながら、図10aおよび図10bに従った装置の作業をモデル化するために、
第1の分流抵抗器1111が電位差計1101を横断して設置され、第2の分流
抵抗器1112が抵抗1102を横断して設置されている。かかる構成が、z値
の正確な結果を生成するという点では、より多大な複雑さをもたらす。更に、2
種の測定を組み合わせるための関係が再評価されなければならない。特に、関係
301がより単純化されたモデルを基本としており、図11に例示されたモデル
については、厳密には有効とは言えない。
り、与えられる。特に、接触部216および接触部217のような接触部間で線
形方向に抵抗を測定することが望ましく、これは抵抗1111および抵抗111
2を効果的に最小限に抑制する。この方向に直交する抵抗性効果を導入すること
は望ましくない。その結果、所望の線形方向に(図10aに示された第1の層2
01では水平方向であり、図10aに示された層202では垂直方向である)よ
り大きな抵抗率を有する材料が作製されるが、それに垂直な方向には抵抗が低減
される(すなわち、導電率が増大する)。
層201および202は、縦糸方向と横糸方向の両方向の導電性繊維を有する平
坦な織布であり、それぞれの層に沿ってあらゆる方向に導電性がある。図12で
は、層201の縦糸繊維1201が略水平に示されており、2つの接触部216
および217の間で延びていると同時に、横糸繊維1202が接触部216およ
び217と平行になるとともに、略垂直に示されている。層202では、実質的
に垂直方向の縦糸繊維は接触部218と接触部219の間で延びているが、横糸
繊維1202は接触部218および接触部219に平行であり、略水平に図示さ
れている。
02は、それぞれの接触部に平行な方向に、より高い導電性を備えている。従っ
て、検出器が作動されて、電圧勾配が同一層上の1対の接触部間に付与されると
、それぞれの層は、電圧勾配に直交する方向に最も高い導電性を示し、電圧勾配
に平行な方向に最も低い導電性を示す。この所望の異方性導電性を達成するため
に、縦糸繊維は横糸繊維よりも高い抵抗を備えるように選択される。このため、
縦糸繊維1201は24デシテクスナイロン6繊維であり(BASFから入手で
き、名称F901と識別される)、静電散逸の用途で使用するために利用可能で
あるのが一般的である。横糸繊維は16デシテクスのモノフィラメント繊維であ
り、ニッケルおよび/または銀で電気化学的にコートされ、合衆国ペンシルベニ
ア州のソーコイト・インダストリーズ(Sauquoit Industrie
s,Inc.)から商標「XSTATIC」として広く入手できる。これと類似
する金属被膜繊維が広く利用可能であるとともに、通常は電磁干渉遮断処理で使
用されている。従って、横糸繊維の典型的な抵抗率は1センチメートルあたり5
00オームであり、縦糸繊維の抵抗率が1センチメートルあたり約200キロオ
ームであるのとは対照的である。
ートルあたり7.3繊維の同一平均間隔で織り加工されている。それゆえ、縦糸
繊維と横糸繊維の抵抗率が異なっているせいで、各接触部に平行な方向の各層の
シート抵抗率は、直交方向のシート抵抗率よりも約400倍は小さい。
よび1302とそれぞれに置換されているが、外側織布層1301および130
2は、横糸と縦糸で使用される繊維の種類を例外として、層201および層20
2に類似している。従って、接触部1303および接触部1304は層1301
の互いに対向する端縁と層1301内部の接触導電性繊維とに沿って配置されて
いるが、接触部1305および接触部1306は、層1302の代替の対向する
端縁に沿って配置されているとともに、層1302内部の導電性繊維との電気接
触部を設けている。
へ導電する導電性繊維1307を有する。交差糸1308はこの方向に直交する
方向に導電し、横方向繊維1307間の接触部1303および接触部1304と
の接続部の抵抗が可変である時でさえ、製造過程で予測されるとおりにシートに
かかる線形電圧勾配を保証する効果を有する。
向に、また、互いに隣接する平行な導電繊維1308の間では横糸方向に使用さ
れている。この実施態様では、縦糸方向と横糸方向の各々の方向について、導電
性繊維1307および1308の非導電性繊維1309に対する異なる比率を選
択することにより、異方性導電性が達成されている。従って、図4に示された層
1301の図では水平である、接触部1303および接触部1304に直交する
方向に、絶縁繊維が導電繊維1302と交互に設置されている。等しい量の絶縁
繊維と導電繊維とが存在する。しかし、直交方向では、平行な絶縁繊維1309
の各々について、2つの導電繊維1308が存在している。従って、センサーの
作動時には、付与された電流の流れに直交する方向か、または、電圧勾配に直交
する方向に、導電性が増大する。
ている。それゆえ、織布が、接触部1305および接触部1306に実質的に平
行な横糸繊維と、接触部1305および接触部1306とに直交する縦糸繊維と
を有する。層1302は、その織布が横糸中の全ての絶縁繊維1309について
2つの導電性繊維1308を含むが、縦糸中の絶縁繊維1309に等しい数の導
電性繊維1307を含むため、層1301に類似する態様で異方性である。
選択することにより達成されるので、横糸方向と縦糸方向の両方向の導電性繊維
1307および1308が等しい抵抗率を有して得る。それゆえ、類似のカーボ
ン被覆ナイロン繊維が、織布の横糸方向と縦糸方向の両方向に使用され得る。
相互作用の程度を査定する点で、向上した精度を達成することが可能である。こ
の測定の精度は、電流の流れに直交する方向に一層大きな導電率を有する異方性
層を使用することにより、更に改良され得る。更に、測定が組み合わせて処理さ
れるという方法を修正することにより、更なる精度が達成され得る。特に、測定
値の逆数が加算された後、その結果の総和自体が逆数化されれば、より良好な結
果が達成されるが、これは、並列状態の各抵抗を組み合わせるやり方に類似して
おり、直列状態の各抵抗を組み合わせるやり方とは異なっている。
示されており、同図では、層201および層202は異方性構成を利用して構築
されている。図14aにおける構成は、図10aに示された機械的相互作用に実
質的に類似している機械的相互作用に応じた電流束を例示しており、実質的に類
似している電圧が電気接触部に印加されている。同様に、1401および140
2が類似の機械的相互作用について図14bに例示されているが、ここでは、図
10bに示された構成に実質的に類似するようにと、電流の流れが逆転されてい
る。
用1403の位置に向けて電流が流れる。電流は導電部1418から実質的に平
行な線1404の中を流れ、電流の幾らかは機械的相互作用1403の点に直接
向かう方向に進む。他の情況では、束は分岐してから、線1404に実質的に直
交して、線1405に沿って横断する。織布層の比較的より低い抵抗率がこの方
向に与えられている場合には、電流はこの方向に容易に流れる。
た、そこから外向きに直交する方向に束の線1411に沿って容易に移動する。
電流は部分1417に向かって流れた後、実質的に互いに平行な束の線1412
に沿って起こる。
ており、同図は、異方性導電層が使用されているという点を例外として、図10
bに示された情況に類似した情況を表現している。この場合、最初、電流は接触
部1416から機械的相互作用1403の点に向かって流れる。再度、束線14
21で示される接触部1416からの電流の流れが実質的に互いに平行となり、
その後、それらに直交する、束線1422で例示された流れが、直交方向に機械
的相互作用1403の位置に向けて発生する。
線1431で例示されるように、直交する方向に容易に伝わる。次いで、電流は
、実質的に互いに平行な束の線1432の中を接触部1419に向かう方向に向
けられる。
方性層を採用することにより、抵抗器1111および抵抗器1112がこのモデ
ルから有効に除去される。このように、機械的相互作用の寸法の測定値は、機械
的相互作用が装置の端縁に近接している程、かなり一層精度を増す。これはまた
、関係310が正当であることを保証するとともに、組み合わせによって、実質
的により信頼できる装置が達成されることを保証する。
を例示する。
詳細を示す。
詳細を示す。
詳細を示す。
Claims (20)
- 【請求項1】 織布から成る位置検出器であって、以下: 第1の織布導電層と、 第2の織布導電層とを有し、ここで、 該第1の導電層が第1の電気接触部および第2の電気接触部を有し、 該第2の導電層が第3の電気接触部および第4の電気接触部を有し、該位置検
出器が、以下: 該第1の接触部および該第3の接触部にかかる電位を印加して第1の電流を生
成するための電位印加手段、および、該第2の接触部および第4の接触部にかか
る電位を印加して第2の電流を生成するための電位印加手段と、 該第1の電流を測定して第1の電流値を生成するための電流測定手段、および
、第2の電流を測定して第2の電流値を生成するための電流測定手段と、 該第2の電流値と組み合わせて該第1の電流値を処理することにより、機械的
相互作用の特性を示す特性値を生成するように構成された処理手段、とを更に有
する、織布からなる位置検出器。 - 【請求項2】 前記第1の織布導電層および/または前記第2の織布導電層
が異なる方向に異なる導電率を有する、請求項1に記載の織布から成る位置検出
器。 - 【請求項3】 前記第1の接触部を前記第2の接触部と接続させている、第
1の方向の、前記第1の層の層導電率が、該第1の方向に直交する第2の方向の
導電率よりも低い、請求項2に記載の織布から成る位置検出器。 - 【請求項4】 異なる導電率を有する異なる織り糸を使用することにより、
前記異なる導電率が達成される、請求項2または3に記載の織布から成る位置検
出器。 - 【請求項5】 導電性織り糸および非導電性織り糸の異なる混合物を使用す
ることにより、前記異なる導電率が達成される、請求項2または3に記載の織布
から成る位置検出器。 - 【請求項6】 前記特性値が、前記第1の電流値および前記第2の電流値の
平均として判定される、請求項1に記載の織布から成る位置検出器。 - 【請求項7】 前記第1の電流値の逆数を前記第2の電流値の逆数と組み合
わせることにより、前記特性値が判定される、請求項1に記載の織布から成る位
置検出器。 - 【請求項8】 中央層が前記第1の織布導電層と前記第2の織布導電層との
間に配置されており、該中央層が 導電手段と、 該第1の導電外側層と該導電手段との間に配置された第1の絶縁分離手段と、 該第2の導電外側層と該導電手段との間に配置された第2の絶縁分離手段とを
有し、ここで、 該導電手段が該第1の導電外側層と該第2の導電外側層との間で、機械的相互
作用の位置に導電経路を設けている、請求項1に記載の織布から成る位置検出器
。 - 【請求項9】 前記第1の絶縁手段が第1の分離絶縁層を有し、前記第2の
絶縁手段が第2の分離絶縁層を有する、請求項8に記載の織布から成る位置検出
器。 - 【請求項10】 複数の導電性繊維または導電性粒子を有する前記第1の織
布導電層と前記第2の織布導電層との間に配置され、その結果、絶縁材料が圧縮
状態で設置された時に、導電経路が絶縁性繊維または絶縁性粒子により設けられ
る、圧縮可能な内側層を更に有する、請求項1に記載の織布から成る位置検出器
。 - 【請求項11】 位置検出器に関して機械的相互作用を検出する方法であっ
て、ここで、該位置検出器が、導電層にかかって印加された電位を測定すること
により機械的相互作用の位置を検出するように構成されており、該方法は以下: 第1の導電層の第1の接触部と第2の導電層の第3の接触部との間に電位が印
加されると第1の電流を測定するとともに、第1の導電層の第2の接触部への接
続と第2の導電層の第4の接触部への接続とを切断する工程と、 該第2の接触部と該第4の接触部の間に電位が印加されると第2の電流を測定
するとともに、該第1の接触部への接続と第3の接触部への接続とを切断する工
程と、 該第1の電流測定を第2の電流測定と組み合わせて処理して、該機械的相互作
用の特性を示す出力を得る工程と、 によって特徴付けられる、方法。 - 【請求項12】 前記第1の織布導電層および/または前記第2の織布導電
層が異なる方向に異なる導電率を有する、請求項11に記載の機械的相互作用を
検出する方法。 - 【請求項13】 前記第1の接触部を前記第2の接触部と接続させる、第1
の方向の前記第1の層の層導電率が、該第1の方向に対して直交する第2の方向
の導電率よりも低い、請求項12に記載の方法。 - 【請求項14】 前記異なる導電率が、異なる導電率を有する異なる織り糸
を使用することにより達成される、請求項12または13に記載の方法。 - 【請求項15】 前記異なる導電率が、導電性織り糸および非導電性織り糸
の異なる混合物を使用することにより達成される、請求項12または13に記載
の方法。 - 【請求項16】 前記特性値が、前記第1の電流値および前記第2の電流値
の平均として判定される、請求項11に記載の方法。 - 【請求項17】 前記特性値が、測定された値の逆数を組み合わせることに
より判定される、請求項11に記載の方法。 - 【請求項18】 前記第1の織布導電層と前記第2の織布導電層との間に中
央層が配置され、該中央層が、 導電手段と、 前記第1の導電外側層と該導電手段との間に配置された第1の絶縁分離手段と
、 前記第2の導電外側層と該導電手段との間に配置された第2の絶縁分離手段と
を有し、ここで、 該導電手段が、該第1の導電外側層と該第2の導電外側層との間で、機械的相
互作用の位置に導電経路を設けている、請求項11に記載の機械的相互作用を検
出する方法。 - 【請求項19】 前記第1の絶縁手段が第1の分離絶縁層を有し、前記第2
の絶縁手段が第2の分離絶縁層を有する、請求項18に記載の方法。 - 【請求項20】 複数の導電性繊維または導電性粒子を有する前記第1の織
布導電層と前記第2の織布導電層との間に配置されて、その結果、絶縁材料が圧
縮状態で配置されると、該絶縁性繊維または該絶縁性粒子により導電経路が設け
られるようにした圧縮可能な内側層を更に有する、請求項11に記載の方法。
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