JP2014504769A - 多接触マトリックス触覚センサからのデータ取得のための方法およびデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】限定された電子記憶容量のみを必要とする多接触マトリックス触覚センサからのデータ取得方法を実現する。
【解決手段】セルのマトリックスアレイを有する多接触マトリックス触覚センサからデータを取得するデータ取得方法には、マトリックスアレイのセルを順次走査すること(S32-S37, S41, S42)と、セルの重み(I_R,C)を表す、セルの電気特性を測定すること(S38)とを有する。また、この方法には、重み(I_R,C)を、予め定められた有効な重み値と比較すること(S39)と、重みが有効な重み値の範囲に属する場合、セルと関連付けられたセルデータを記録すること(S43)とを有し、セルデータは、マトリックスアレイにおけるセルの重みおよび座標を有する。さらに、方法は、少なくとも１つの隣接セルと関連付けられたデータが記録されているか否かを確認し(S44)、既存の周囲領域に属する前記少なくとも１つのデータが記録されている場合、セルと関連付けられたデータを、該既存の周囲領域に記録することによって、既存の周囲領域を更新する(S45)。特に、タッチスクリーンにおいて使用される。
【選択図】図３

Description

本発明は、多接触マトリックス触覚センサ（multicontact matrix tactile sensor）からのデータ取得方法に関する。

また、本発明は、ディスプレイスクリーンと、多接触マトリックス触覚センサとを並置して有する、かかる多接触マトリックス触覚センサおよびタッチスクリーンにも関する。

概して、本発明は、触覚センサ表面上の１または複数の接触点または押圧点を表すデータの取得に関する。

マトリックスセンサは、行および列に配設されたセルのセットを有する。操作のその最も一般的な形態において、これらのセルは、接触点または押圧点の存在を測定するために、順次走査される。

かかる多接触触覚センサおよびこれらの分析方法は、例えば、文献欧州特許第１７１９０４７号明細書または欧州特許出願公開第２１４２９８０号明細書に記載されている。

文献欧州特許出願公開第２１４２９８０号明細書において、セルは、ダイオードとして機能する材料からなる。

同様に、本発明は、ＬＣＤスクリーン（液晶ディスプレイ）のマトリックスに直接統合することができる、ＴＦＴ型（薄膜トランジスター）、フォトダイオード型、または圧電型などのアクティブセルのマトリックスを使用した触覚センサに関する。

文献欧州特許第１７１９０４７号明細書において、マトリックス触覚センサは、行および列に沿って配設されたストリップ状導体のマトリックスアレイからなり、このため、セルは、マトリックスアレイの行および列の各交差部分で画定される。

データ取得は、マトリックスアレイの各セルを順次走査することによって、すなわち、マトリックスアレイの各行に逐次エネルギーを供給し、エネルギーを供給した各行に対して、各列において逐次インピーダンスレベルを表す電気特性を測定することによって、行われる。

その後、各セルのインピーダンスレベルを表すこれらの電気特性セットが記憶される。

セルのこの順次走査によって、各走査フェーズにおいて触覚センサ上の複数の接触領域を同時に検出することができる。

測定されたデータ、特に各セルのインピーダンスレベルが記録される。

各走査フェーズで取得したデータセットの記録のため、大きな容量の電子記憶を有することが必要であり、これによって、触覚センサの製造コストが増加する。

さらに、高い感度を有し、その触覚面の大きさに応じておそらく数千のセルを有する触覚センサの環境において、その後、各セルで取得したデータセットは分析され、周囲領域が決定される。すなわち、この周囲領域は、マトリックスアレイの複数の隣接セルを再グループ化し、このため、センサの触覚面上の圧力の一意の接触または押圧点に対応する。

したがって、周囲領域のこの決定ステップは、順次走査フェーズで得られた、センサのマトリックスイメージの分析を必要とし、また、センサの応答において待ち期間を誘導する。

メモリに保存されたマトリックスイメージがより複雑である場合、メモリに保存されたデータセットのこの分析ステップは、実行するのにより時間が掛かる。この分析ステップが走査フェーズと並行して実現される場合、センサの少なくとも２つのマトリックスイメージを同時に記録するのに十分なバッファメモリ容量を提供することが必要である。

本発明の目的は、前述の短所を解決し、限定された電子記憶容量のみを必要とする多接触マトリックス触覚センサからのデータ取得方法を提案し、マトリックスイメージの分析に必要とされる待ち期間を低減し、したがって、システムの性能および使用容易性を向上することである。

これについて、本発明は、セルのマトリックスアレイを有する多接触マトリックス触覚センサからデータを取得する方法に関し、この取得方法は、
マトリックスアレイの複数のセルを順次走査するステップと、
各セルにおいて、各セルの重みを表す電気特性を測定するステップと、を有する。

本発明によれば、このデータ取得方法は、各セルに関して、
前述の重みを、予め定められた１または複数の有効な重み値と比較するステップと、
重みが有効値の範囲に属する場合、前述のセルと関連付けられたデータを記録するステップであって、このデータは、マトリックスアレイにおける前述のセルの少なくとも前述の重みおよび座標を有する、ステップと、
前述のセルと関連付けられた隣接領域に含まれる前述の隣接セルの少なくとも１つと関連付けられたデータが記録されているか否かを確認するステップと、
既存の周囲領域に属する、少なくとも１つの隣接セルと関連付けられたデータが記録されている場合、前述のセルと関連付けられたデータを前述の既存の周囲領域に記録することによって、既存の周囲領域を更新するステップと、をさらに有する。

使用されるマトリックス触覚センサの型に応じて、各セルと関連付けられる重みは異なっていてもよい。

一般に、重みは、セルがどの程度データ取得方法において接触されるかを特徴付ける因子に対応する。

特に、この重みは、各セルにおける電気特性の測定から直接アクセス可能なインピーダンスの測定によって算出することができる。

したがって、この重みを１または複数の予め定められた有効な重み値と比較することによって、重みが、予め定められた有効値よりも高いか否か、または、予め定められた有効値よりも低いか否か、または、予め定められた有効値の１または複数の区間内にあるか否かを確認することができる。

一般に、比較ステップによって、各セルの重みが有効であるか否か、すなわち、その値が、マトリックス触覚センサのセルにおける圧力に実際に対応するか否かを確認することができる。

比較ステップで用いられる予め定められた有効値が、測定されるセルもしくは時間によって、またはマトリックス触覚センサの使用条件によって、変更できることに留意すべきである。

このようにして、順次走査するステップ、およびこのセルと関連付けられた重みを表す電気特性を測定するステップにおいて、各セルに関して測定されたデータが選択的に記録される。

したがって、マトリックス触覚センサ上の接触点に対応するセルと関連付けられたデータのみが記録される。

さらに、それぞれの既存の周囲領域に応じて更新することによって、実際のデータ取得時に、有効な重みを有する隣接セルを有する周囲領域の位置を得ることができる。

したがって、本発明によるデータ取得方法は、各セルと関連付けられたデータの不必要な記録を回避し、周囲領域を決定するための記録されたデータの逐次分析フェーズを排除し、周囲領域は、データ取得ステップに応じて更新される。

実際に、この取得方法は、セルと関連付けられた隣接領域に含まれる隣接セルと関連付けられたデータが記録されていない場合、新しい周囲領域にセルのデータを記録することによって、新しい周囲領域を作成するステップをさらに有する。

したがって、周囲領域の作成および更新は、マトリックスアレイのセルの順次走査時のデータ取得に応じて同時に実行される。

本発明の１つの有利な実施態様によれば、セルと関連付けられた隣接領域は、マトリックスアレイにおけるセルのパラメータ化可能な数の隣接セルを有する。

したがって、隣接セルと関連付けられたデータが記録されているか否かを確認するステップは、処理中のセル付近のマトリックスアレイの一部に限定される。

よって、マトリックスアレイのこの一部は、例えばユーザの指による、センサの触覚面上の圧力領域の大きさに実質的に対応した大きさの表面に対応し得る。

実際には、セルの隣接領域は、順次走査するステップにおいて前述のセルの前に走査された隣接セルからなる。

この特徴によって、既に走査された隣接セルに限定することによって、まだ順次走査および電気特性の測定の対象となっていないためデータ記録が存在し得ない隣接セルを無視するので、さらに、確認するステップを高速化することができる。

本発明の別の態様によれば、本発明は、セルのマトリックスアレイを有する多接触マトリックス触覚センサからデータを取得するデバイスに関し、このデバイスは、
マトリックスアレイのセルを順次走査する走査手段と、
各セルにおいて各セルの重みを表す電気特性を測定する測定手段と、を有する。

本発明によれば、このデータ取得デバイスは、
各セルの前述の重みを、１または複数の予め定められた有効な重み値と比較する比較手段と、
重みが有効値の範囲に属する場合、セルと関連付けられたデータを記録する記録手段であって、このデータは、マトリックスアレイにおけるセルの少なくとも重みおよび座標を有する、記録手段と、
セルと関連付けられた隣接領域内に含まれる隣接セルの少なくとも１つと関連付けられたデータの記録が存在するか否かを確認する確認手段と、
既存の周囲領域に属する少なくとも１つの隣接セルと関連付けられたデータが記録されている場合、セルと関連付けられたデータを既存の周囲領域に記録することによって、既存の周囲領域を更新する更新手段と、をさらに有する。

また、本発明は、行および列を有するストリップ状導体のマトリックスアレイと、行および列の各交差部分で画定されるセルと、本発明によるデータ取得方法を実行するよう構成されたデータ取得手段と、を有する、多接触マトリックス触覚センサにも関する。

そして、本発明は、先に定義した多接触マトリックス触覚センサと並置されるディスプレイスクリーンを有する、タッチスクリーンに関する。

このデータデバイス、この多接触マトリックス触覚センサ、およびこのタッチスクリーンは、本発明によるデータ取得方法に関連して、前述するものに類似した特性および利点を有する。

また、本発明の他の特徴および利点は、次に示す説明でも明らかになる。添付の図面において、限定しない例を示す。

本発明の一実施態様によるタッチ（tactile（触覚））スクリーンの概略的な斜視図である。 一実施態様による多接触マトリックス触覚センサのストリップ状導体の行および列の配置を概略的に示す、上面図である。 本発明の一実施態様によるデータ取得処理の各ステップを詳述する機能図である。 マトリックスアレイのセルの隣接領域内に含まれる隣接セルを示す図である。 隣接セルと関連付けられたデータの記録の存在を確認するステップを示す図である。 ２つの押圧点が容量型の触覚センサ上で相互に近接して存在する場合に測定された重み値を示す図である。 容量型の触覚センサでの実施環境において、図３に示すデータ取得処理を補足分析するステップを示す図である。 容量型の触覚センサでの実施環境において、図３に示すデータ取得処理を補足分析するステップを示す図である。 マトリックスアレイのセルセットからなる周囲領域を示す概略図である。 カーソルを決定するため、周囲領域の重心の位置を計算するステップを示す図である。

最初に、図１を参照して、本発明の一実施態様によるタッチスクリーン１０を説明する。

このタッチスクリーン１０は、ディスプレイスクリーン１２と並置した多接触マトリックス触覚センサ１１を有する。

本実施態様において、限定されることなく、多接触マトリックス触覚センサ１１は、ディスプレイスクリーン１２上に配設される。

特に、この触覚センサ１１は、その下にあるディスプレイスクリーン１２上でのデータの表示を可能にするために、これらの条件下で透明である。

また、タッチスクリーン１０は、キャプチャーインターフェース１３と、メインプロセッサ１４と、グラフィックプロセッサ１５と、を有する。

キャプチャーインターフェース１３は、特に、多接触触覚センサ１１で測定されたデータを取得することができる。

このキャプチャーインターフェース１３は、データ取得に必要な取得回路と分析回路とを有し、データを処理するためメインプロセッサ１４に送信し、タッチスクリーン１０の種々の機能を実行させることができる。

触覚センサ１１上の接触を表すデータの取得の実施形態のみを後で詳述し、メインプロセッサ１４による接触の利用については、ここでは説明しない。

タッチスクリーン１０などの種々の適用および使用に関して文献欧州特許第１７１９０４７号明細書に記載されている、実施態様の例が有利に言及される。

図２に、図１で実施されるようなマトリックス触覚センサ１１の例を概略的に示す。

このマトリックス触覚センサ１１は、ストリップ状導体のマトリックスアレイ２１、２２を有し、２つのアレイ２１、２２は、平行にならないよう配設されている。

このため、ストリップ状導体のこれらのアレイ２１、２２は、行２３および列２４を形成し、セル２５は、これらの行２３とこれらの列２４との交差部分で画定される。

当然、以下に示す説明全体において、マトリックス触覚センサ１１の配向に応じて、行および列についての概念は置き換え可能である。

ストリップ状導体のアレイ２１、２２は、例えば、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などの透明金属酸化物、金属ナノ粒子ベースの溶液、または極細い導線（micros fils conducteurs）によって、例えば、導電材料から製造され、半透明であることが好ましい。

下部ストリップ状導体のアレイ（例えば、行２３）は、ガラスの層上に配置することができ、また、上部ストリップ状導体のアレイ（例えば、列２４）は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の層の下に配置することができる。

行２３および列２４が電気的に接触しないように、空気の層は、ストリップ状導体の２つのアレイ２１、２２を分離する。

マトリックス触覚センサ１１の外表面が押圧されると、マトリックス触覚センサ１１の表面の接触に対応するそれぞれのセル２５におけるインピーダンスが変化する。

マトリックス触覚センサ１１は、例えば抵抗型のセンサであり得る。マトリックス触覚センサ１１の外表面を接触するかまたは押圧することで、マトリックス２１、２２のストリップ状導体は、マトリックスアレイの１または複数のセル２５において接触し、このため、接触抵抗がこれらのセル２５で生じ、さらに後で説明するように、接触抵抗を検出することができる。

代替として、マトリックス触覚センサ１１は、突出した容量型センサであり得る。行および列の交差部分に配置されたセル２５に対向する指の位置は、この交差部分領域のインピーダンスを変化させ、さらに後で説明するように、インピーダンスを検出することもできる。

当然、マトリックス触覚センサ１１について上に示した実施態様の例は、単に例示にすぎず、下記のデータ取得方法は、セルのマトリックスアレイを画定するすべての型の触覚センサに適用することができる。

図１を参照しながら上述した１セットの手段、特にキャプチャーインターフェース１３、およびマイクロプロセッサ１４は、下記のデータ取得方法を実施するデータ取得デバイスを統合するように構成される。

この点に関して、キャプチャーインターフェース１３、およびマイクロプロセッサ１４は、特に、触覚センサ１１の順次走査手段および電気特性の測定手段を統合する。

さて、図３を参照して、本発明の一実施態様によるデータ取得方法について説明する。

原則として、本実施態様のデータ取得方法は、走査フェーズにおいてマトリックス触覚センサの領域における種々の接触領域を検出するために、マトリックスアレイの種々のセル２５を順次走査することを有する。

取得方法は、まず、初期化ステップＳ３１を有し、この初期化ステップは、後述するパラメータセットを再初期化するために、それぞれの新しい走査フェーズの開始において実行することによって、マトリックス触覚センサ１１上の種々の接触領域を検出することができる。

次いで、各セル２５における電気特性を測定するために、マトリックス触覚センサ１１のセル２５の順次走査ステップが実行される。

原則として、この順次走査ステップは、マトリックスアレイのストリップ状導体のアレイ（例えば、行２３）において、電気信号を逐次注入すること、および、ストリップ状導体の別のアレイ（例えば、列２４）において電気特性を逐次測定することを有する。

抵抗型センサの場合において、マトリックス触覚センサの外表面が押圧されると、行２３および列２４は、行および列の交差部分に位置する１または複数のセル２５で接触し、このため、各列の端子における電気特性（例えば、電圧）の測定によって、押圧点に対応する各セル２５における回路の抵抗の変化を表すことができる。

同様に、容量型センサでは、各列の端子における電気特性の測定によって、ここでは静電容量のレベルであるインピーダンスの変動を検出することができ、このインピーダンスの変動は、マトリックスアレイの１または複数のセルにおける接触を表す。

このようにして、電気特性の測定によって、各セルと関連付けられた重みを表す値を得ることができる。

ここで、この重みは、セルにおけるインピーダンス（抵抗、静電容量）のレベルに関し、これは、セルに関する接触の存在によって変化する。

順次走査ステップおよび電気特性の測定ステップを、図３を参照して、以下に詳述する。

この実施態様の例において、マトリックスアレイは、Ｎ個の列ＣおよびＭ個の行Ｒを有すると考える。したがって、かかるマトリックスアレイは、Ｍ×Ｎ個のセルを有する。

初期化ステップＳ３２では、第１列Ｃ＝０を考慮する。

試験ステップＳ３３では、処理中の列Ｃが値Ｎを有するか否かについて確認される。

処理中の列Ｃが値Ｎを有する場合、セル２５の順次走査ステップは終了する。

処理中の列Ｃが値Ｎを有しない場合、マルチプレクサを介して処理中の列Ｃで正確な測定を得るために、必要な調節が行われる。例えば、処理中の列Ｃ以外のすべての列に電流が流れるのを防止するために、これらの列を高インピーダンスＺに置く。

これらの調節はステップＳ３４において行われる。

次いで、初期化ステップＳ３５によって、第１行Ｒ＝０を考慮することができる。

この処理中の行Ｒが値Ｍを有するか否かについて、試験ステップＳ３６で確認される。

処理中の行Ｒが値Ｍを有しない場合、行の調節ステップＳ３７は、マルチプレクサを介して実行される。例えば、選択的に給電が行われ、処理中の行Ｒ以外の行はすべて、プルダウン抵抗器と称されるレジスタによって接地される。

このようにして、１つの電気信号のみが処理中の行Ｒに注入される。

その後、測定ステップＳ３８を実行することによって、処理中の列Ｃおよび処理中の行Ｒの交差部分に対応するセルＣＥＬＬと関連付けられたインピーダンスレベルＩ_R,Cに関連する重みを表す電気特性が測定される。

本実施態様において、測定される電気特性は、例えば電圧である。ＡＤＣ（英語の用語であるアナログ−デジタル変換器（Analog Digital Converter）の頭字語）回路は、アナログ電圧値をデジタル信号に変換し、デジタル信号は、その後、比較ステップＳ３９で用いることができる。

容量型センサの環境においては、ＣＤＣ（英語の用語である容量−デジタル変換器（Capacitance to Digital Converter）の頭字語）の回路を用いる。

次いで、比較ステップＳ３９が実行され、測定された重み値が、処理中のセル上の実際の接触に対応する１または複数の有効な重み値と比較される。

ここで、インピーダンス（ここでは抵抗）のレベルを直接表す電圧の測定の環境において、比較ステップＳ３９は、測定されたインピーダンスレベルＩ_R,Cを、予め定められたインピーダンス閾値Ｉ_Tと比較することを有する。

抵抗型センサの環境において、このインピーダンス閾値Ｉ_Tは、電子システムに固有の雑音レベルによって決定される。

したがって、インピーダンス閾値Ｉ_Tの使用によって、電子システムに関連するが実際にはマトリックス触覚センサ１１上の接触点を表さない、寄生電気特性（caracte'ristiques e'lectriques parasites）の測定を排除することができる。

マトリックス触覚センサ１１において、この予め定められたインピーダンス閾値Ｉ_Tを変更して、種々の電磁環境に適応させることができることに留意すべきである。

したがって、比較ステップＳ３９の終了時に、重みが有効でないと考えられる場合、すなわち、測定されたインピーダンスレベルＩ_R,Cが、予め定められたインピーダンス閾値Ｉ_T未満である場合、セルＲ、Ｃについてデータは記憶されず、次の行Ｒ＝Ｒ＋１を考慮するために、インクリメントステップＳ４１が実行される。

次いで、ステップＳ３６およびこれに後続するステップが次の行において繰り返される。

試験ステップＳ３６において、処理中の行の値Ｒが制限値Ｍに達している場合、すなわち、行Ｒのセットが走査済みの場合、次の列Ｃ＝Ｃ＋１を考慮するために、インクリメントステップＳ４２が実行される。

次いで、ステップＳ３３およびこれに後続するステップのセットが繰り返される。

当然、各セルと関連付けられた重み値が有効であると考えられるか否かを判断する比較ステップＳ３９において、他の型の比較を行うことができる。

特に、容量型の触覚センサの場合、測定された重みは、測定された重み値が有効値の範囲に含まれるか否かを判断可能にする、複数の予め定められた有効値と比較される。

さて、図６および７を参照して、容量型の触覚センサを実施する実施態様において、データの取得方法の残りの処理について説明する。

比較ステップＳ３９の終了時に、重みが有効であると考えられる場合、すなわち、本実施例において、インピーダンスレベルＩ_R,Cがインピーダンス閾値Ｉ_Tよりも大きい場合、記録ステップＳ４３が実行される。

記録ステップＳ４３において、処理中のセルＣＥＬＬと関連付けられたデータ、特に、マトリックスアレイにおけるセルの座標（ＣＥＬＬ＿Ｘ、ＣＥＬＬ＿Ｙ）、並びに測定されたインピーダンスレベルＩ_R,Cもしくは重みが記録される。このようにして、このインピーダンスレベルＩ_R,Cは、セルＣＥＬＬにおける接触を特徴付け、セルＣＥＬＬの重み（ＷＥＩＧＨＴ）とも称される。

したがって、有効な重みまたはインピーダンスレベルを有するセルＣＥＬＬに対応するデータのみが、記録ステップＳ４３で記録されることに留意すべきである。

その後、確認ステップＳ４４が実行され、処理中のセルＣＥＬＬの隣接領域内に含まれる１または複数の隣接セルＣｖと関連付けられたデータの記録の存在が確認される。

この確認ステップＳ４４を、図４および５を参照してより詳細に説明する。

処理中のセルＣＥＬＬと関連付けられた隣接領域は、マトリックスアレイにおけるセルＣＥＬＬの隣接セルＣｖからなる。

図４に十分示すように、処理されたセルＣＥＬＬと関連付けられた隣接領域は、マトリックスアレイにおけるこのセルＣＥＬＬの、予め定められた、おそらくパラメータ化が可能な数の隣接セルＣｖからなる。

図４に示す実施態様の例において、セルＣＥＬＬと関連付けられた隣接領域は、触覚センサ１１のマトリックスアレイにおける座標ＣＥＬＬ＿ＸおよびＣＥＬＬ＿Ｙを用いたこのセルの位置によって画定され、また、隣接セルＣｖセットは、マトリックスアレイにおいてセルＣＥＬＬから所定距離に位置する。

本実施例では、所定距離は、マトリックスアレイの水平方向および垂直方向において、処理中のセルＣＥＬＬから隣接セルＣｖを最も離す３つのセルの距離に対応する。

したがって、この隣接領域は、処理されるセルＣＥＬＬを中心とし、座標（ＣＥＬＬ＿Ｘ、ＣＥＬＬ＿Ｙ‐３）の隣接セルまたは座標（ＣＥＬＬ＿Ｘ‐３、ＣＥＬＬ＿Ｙ）の隣接セルからセルＣＥＬＬまでの距離を半径とする円に属する隣接セルＣｖに実質的に対応する。

図４において、既に走査されたセルの一部を示し、図４の上部から下部まで各行に逐次エネルギーを供給することと、図４の左から右まで各列を逐次測定することと、を有する、セルの順次走査が考慮される。

図４において、データが記録されず、測定された重みが有効でない、走査されたセルをホワイトボックスによって示し、データが記録されたが、隣接領域に属していない、走査されたセルをブラックボックスによって示し、データが記録され、隣接領域に属している、既に走査されたセルをハッチングによって示す。

隣接領域が、順次走査ステップにおいて処理中のセルＣＥＬＬの前に走査された隣接セルＣｖのみを有することが好ましいことに留意すべきである。

したがって、確認ステップＳ４４において、確認は、前述の順次ステップにおいて既に走査された隣接セルＣｖに関してのみ実行される。

隣接領域に属するセルＣｖの記録されたデータの存在の確認ステップＳ４４は、処理中のセルＣＥＬＬに最も近いセルから開始され、距離を増加させる順で実行されることが好ましい。

したがって、図５に示すように、記録されたデータの存在の確認ステップＳ４４において、非限定例として、隣接セルＣｖの走査順に番号を付した。

ここで、座標（ＣＥＬＬ＿Ｘ、ＣＥＬＬ＿Ｙ‐１）のセルＣｖ１、座標（ＣＥＬＬ＿Ｘ‐１、ＣＥＬＬ＿Ｙ）のセルＣｖ２、座標（ＣＥＬＬ＿Ｘ‐１、ＣＥＬＬ＿Ｙ‐１）のセルＣｖ３、座標（ＣＥＬＬ＿Ｘ‐１、ＣＥＬＬ＿Ｙ＋１）のセルＣｖ４などのデータを逐次調べる。

確認ステップＳ４４の終了時において、隣接領域の隣接セルＣｖに対して、この隣接セルＣｖと関連付けられたデータが記録されている場合、既存の周囲領域の更新ステップＳ４５が実行される。

この更新ステップにおいて、処理中のセルＣＥＬＬに関連するデータは、既存の周囲領域に記録される。

したがって、図４に示す実施態様の例において、更新後の既存の周囲領域は、ブラックセル、ハッチングされたセル、および処理中のセルＣＥＬＬに関係するデータセットを有する。

既存の周囲領域に属する各セルに関して記録されたデータは、特に、各セルＣＥＬＬの座標ＣＥＬＬ＿Ｘ、ＣＥＬＬ＿Ｙ、並びに、このセルに関して測定されたインピーダンスレベルＩ_R,Cもしくは重みを有する。

一方、確認ステップＳ４４において、処理中のセルＣＥＬＬと関連付けられた隣接領域に含まれる隣接セルＣｖに関連するデータが記録されていない場合、作成ステップＳ４６が実行され、この新しい周囲領域に処理中のセルＣＥＬＬのデータを記録することによって、新しい周囲領域が作成される。

したがって、マトリックスアレイのセルの順次走査時でのインピーダンスレベルを表す特性の測定に応じて、記録された関係するセルを再グループ化して、周囲領域を作成し更新することができる。

周囲領域の更新ステップＳ４５または作成ステップＳ４６の終了時において、取得方法は、後続の行Ｒ＝Ｒ＋１に関するステップＳ３６および後続のステップのセットを繰り返す。

行Ｒおよび列Ｃがすべて走査された場合、順次走査フェーズは終了する。

各走査フェーズの実行時において、図３に示す処理セットが繰り返され、各周囲領域に関して記録されたパラメータセットは、前述のように、初期化ステップＳ３１で再初期化される。

触覚センサが十分な反応性を有し、触覚センサ１１の表面上の接触の変動をリアルタイムで追跡するために、順次走査フェーズは、１秒当たり約１００回のオーダの頻度で実行される。

上述の取得処理、特に、ステップＳ４３および後続のステップは、触覚センサにおける実行環境において、補足分析ステップによって補足される。触覚センサの出力データは、アナログ、すなわち、（例えば、容量型、誘導型または圧力型のセンサなどに関する）ガウス形式である。

先に示したように、容量型の触覚センサの場合には、例えば、測定された重みは、複数の予め定められた有効値と比較される。

図６に示すように、測定された重み値が有効値Ｐｍｉｎ、Ｐｍａｘの範囲に含まれる場合、容量型センサの環境において測定された重みは、上述の比較ステップＳ３９において有効であると考えられる。

図６は、相互に近い、ここでは触覚センサのマトリックスアレイの方向Ｘにおいて相互に近似する２つの接触または押圧点が容量型の触覚センサ上に適用されたとき測定された重み値の例を示している。

この場合、（図６において参照符号Ｐ１およびＰ２によって記号化される）２つの別々の押圧点は、上述の取得方法の実施において同じ周囲領域に属すると考えることがある。

実際に、図６に示すように、押圧点Ｐ１とＰ２との間に位置する隣接セルに関して測定された重み値も、２つの押圧点Ｐ１とＰ２とによって誘導された重み値が累積されるので、比較ステップＳ３９において有効であると考えることがある。

実際に、容量型センサにおいて、押圧点の位置は、下部ストリップ状導体で蓄積された電荷の変動から推定され、上部ストリップ状導体における指の存在によって誘導される。

電荷分布に対応する測定された信号は、その頂点（またはピーク）が指の位置に対応するガウス信号である。

２本の指が近接して上部導電トラックに位置する場合、２つの特有の電気信号が加えられ、測定値は、各指の２つのガウス特性の和である。

このようにして、図７に示すように、記録ステップＳ４３において、有効な重みを有するセルＣＥＬＬセットが、ここでは非限定例として１と１１との間を有する数値で示される、測定された重みレベルと共に記録される。

図７に単なる例として示すように、本実施態様において、この重み値が６と１０との間に含まれる場合、セルは有効な重みを有する。

上述の確認ステップＳ４４において、更新後に決定された周囲領域は、有効な重みを有するセル（図７においてハッチングされたセルおよびグレーのセル）に関係するデータセットを同時に有する。

触覚センサ上の別々の押圧点に対応する２つの周囲領域に対するこのような混同を回避するために、確認ステップＳ４４は、座標（ＣＥＬＬ＿Ｘ、ＣＥＬＬ＿Ｙ）の処理中のＣＥＬＬを含む、隣接セルセットに関して、記録ステップＳ４３で測定され記録された重み値の分析ステップを実行することによって補足される。

実際には、図８に示すように、座標（Ｘ、Ｙ）の各取得セルＣＥＬＬ（図８のセルＡ）について、図８の座標（Ｘ‐１、Ｙ‐１）の隣接セルＢを囲むセルの特性が分析される。

実際には、座標（Ｘ‐１、Ｙ‐１）の隣接セルＢに隣接するセルセットに関して記憶された重みレベルが比較される。

したがって、座標（Ｘ‐１、Ｙ‐１）の隣接セルＢが、図６に示すような信号のピークまたは谷に対応する場合、重み値から検出することができる。

補足分析ステップにおいて、既に走査されたセルに関して、処理中のセルＣＥＬＬ（または図８のセルＡ）に対する最後の３列および最後の３行に属する各セルの測定された重み値を記憶可能な追加バッファメモリの存在を必要とすることに留意すべきである。

座標（Ｘ‐１、Ｙ‐１）の隣接セルＢが、隣接セルに対するピークに対応する（重み値が隣接セル以上である）ことを検出した場合、既存の周囲領域を、図７に概略的に示す、ハッチングされたセルによる部分とグレーのセルによる他の部分との２つの隣接する別々の周囲領域に分離することができる。

当然、この分析処理も、容量型の触覚センサ上の相互に近接する例えば３つなどの多数の押圧点で実行することができる。

座標（Ｘ‐１、Ｙ‐１）の隣接セルＢと隣接セルとの間の２つずつの重みの比較は、隣接セルの予め定められた走査順で行うことができることに留意すべきである。

さらに、行ごとに左から右、および、列ごとに上部から下部へ走査が行われる測定において、座標（Ｘ‐１、Ｙ‐１）の各隣接セルＢに関して、重み値が、隣接セルセット、すなわち、図８に示すように、横座標上の座標Ｘ‐２およびＸの領域、並びに、縦座標上の座標Ｙ‐２およびＹの領域に含まれるセルセットと関連付けられることに留意すべきである。

図９に、３つの周囲領域ＩＤ１、ＩＤ２、ＩＤ３が検出されたマトリックスアレイの例を示す。

前述のように、各周囲領域は、特に、この周囲領域を構成する各セルＣＥＬＬの座標、並びに、これらの各セルと関連付けられたインピーダンスレベルもしくは重みによって特徴付けられる。

また、各周囲領域は、非限定例として、周囲領域を構成するセルＣＥＬＬセットを囲む長方形の高さＨおよび幅Ｗによって特徴付けられる。

さらに、周囲領域の位置も、例えば、マトリックスアレイにおいて周囲領域を構成するセルを囲む長方形の左上角の座標Ｘ、Ｙなどの周囲領域の特定の点の座標によって、画定することができる。

また、周囲領域も、周囲領域に属する各セルＣＥＬＬのインピーダンスレベルまたは重みの和に対応する累積重みによって特徴付けられる。

当然、新しいセルがこの周囲領域に加えられたとき、周囲領域の各更新ステップＳ４５において、周囲領域を特徴付けるこれらのパラメータセット（高さＨ、幅Ｗ、左上角の位置Ｘ、Ｙ、累積重み、周囲領域に属するセルＣＥＬＬの数、並びに、これらの座標ＣＥＬＬ＿Ｘ、ＣＥＬＬ＿Ｙ、および、これらに関連付けられたインピーダンスレベルもしくは重み）が、更新される。

したがって、データ取得処理の終了時に、周囲領域セットおよびこれらを特徴付ける前述のパラメータセットが得られる。

このように作成された各周囲領域に対応する各接触または圧力領域を管理するために、この周囲領域と関連付けられる一意の点の座標が決定される。

この触覚センサ１１のマトリックスアレイにおける一意の点の決定によって、一意の点をセンサ１１の触覚面上でなされた各接触と関連付けることにより、その後、順次走査の各フェーズにおいて経時的展開を追跡することができる。

１つの解決法において、周囲領域を構成するセルセットを囲む長方形の幾何学的中心で、マトリックスアレイの座標を有する点を一意の点と考えてもよい。

ただし、周囲領域におけるセルの分布並びにこれらの各セルと関連付けられたインピーダンスレベル値もしくは重みを考慮に入れるため、接触点は、各セルに関連するインピーダンスレベルＩ_R,Cもしくは重みによって重み付けられた、周囲領域に属する各セルＣＥＬＬの座標ＣＥＬＬ＿Ｘ、ＣＥＬＬ＿Ｙから、周囲領域の重心を計算することにより決定されることが好ましい。

重心のこの計算を行うために、既存の周囲領域に属する各セルＣＥＬＬのインピーダンスレベルＩ_R,Cもしくは重みの和に対応する、前述の累積重み値が用いられる。

重心の計算は、２つの軸Ｘ、Ｙ上の各セルの座標ＣＥＬＬ＿Ｘ、ＣＥＬＬ＿Ｙに、周囲領域の累積重みに対するこのセルのインピーダンスレベルもしくは重みにより重み付けすることによって、従来の方法で行われる。

そして、図１０に示すように、マトリックスセンサにおける一意の位置は、タッチスクリーンにおいて、ディスプレイスクリーン上のカーソルの位置に対応することができる。このカーソルによって、このタッチスクリーンによって制御されるスクリーン上もしくはコンピュータ周辺デバイス上の一定の動作を制御することができる。

上述の処理によって、周囲領域の検出は、センサのデータ取得および順次走査中にリアルタイムで行われる。

この取得データの同時処理によって、必要なメモリ空間が低減する。

実際に、従来のアルゴリズムは、マトリックスアレイと関連付けられたすべてのデータの処理および保存と、例えば、従来の例ではＭ×Ｎ個のインピーダンス値Ｉ_R,Cを保存するのに十分なメモリ空間と、を必要とする。

さらに、このデータの処理および分析とデータ取得との並行処理が所望される場合、バッファメモリは、２〜３倍のメモリ空間を必要とする。

上述の方法によって、マトリックスアレイのセルセットではなく、周囲領域に関連するデータのみをリアルタイムで記録することによって、必要とされる記憶容量を大幅に低減することができる。

さらに、触覚センサによるデータの処理時間が低減される。

したがって、ユーザの接触に対する触覚センサの反応性が向上し、より快適に使用できるようになる。

Claims (12)

1. 複数のセルのマトリックスアレイを有する多接触マトリックス触覚センサからデータを取得する方法であって、
   前記マトリックスアレイの複数のセルを順次走査するステップと、
   前記複数のセルの各セルにおいて、該各セルの重みを表す電気特性を測定するステップと、を有し、
   各セルに関して、
   前記重みを、予め定められた１つまたは複数の有効な重み値と比較するステップと、
   前記重みが有効な重み値の範囲に属する場合、前記セルと関連付けられたデータを記録するステップであって、該データは、前記マトリックスアレイにおける前記セルの少なくとも前記重みおよび座標を有する、ステップと、
   前記セルと関連付けられた隣接領域に含まれる少なくとも１つの隣接セルと関連付けられたデータが記録されているか否かを確認するステップと、
   既存の周囲領域に属する前記少なくとも１つの隣接セルと関連付けられたデータが記録されている場合、前記セルと関連付けられたデータを、該既存の周囲領域に記録することによって、該既存の周囲領域を更新するステップと、をさらに有する、ことを特徴とするデータ取得方法。
2. 前記セルと関連付けられた隣接領域が有する隣接セルと関連付けられたデータが記録されていない場合、新しい周囲領域に前記セルのデータを記録することによって、該新しい周囲領域を作成するステップをさらに有する、請求項１に記載のデータ取得方法。
3. 前記セルと関連付けられた隣接領域は、前記マトリックスアレイにおける前記セルのパラメータ化可能な数の隣接セルを有する、請求項１または２に記載のデータ取得方法。
4. 前記セルと関連付けられた隣接領域は、前記マトリックスアレイにおける前記セルの位置、および、前記マトリックスアレイにおける前記セルから予め定められた距離に位置する隣接セルセットによって画定される、請求項１〜３のいずれか一項に記載のデータ取得方法。
5. 前記隣接領域は、前記順次走査するステップにおいて前記セルの前に走査された隣接セルからなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載のデータ取得方法。
6. 前記既存の周囲領域を更新するステップにおいて、前記既存の周囲領域に属する各セルの重みの和に対応する累積重みが更新される、請求項１〜５のいずれか一項に記載のデータ取得方法。
7. 前記累積重みに対する前記各セルに関する重みによって重み付けられた、前記周囲領域に属するセルの座標に基づいて、前記周囲領域の重心の位置を計算するステップをさらに有する、請求項６に記載のデータ取得方法。
8. 前記セルを有する隣接セルセットに関連付けられた重み値を分析することによって、前記既存の周囲領域内において隣接する２つの周囲領域を識別するステップをさらに有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載のデータ取得方法。
9. 前記複数のセルは、行および列で構成されたストリップ状導体のアレイの行と列との各交差部分によって画定され、
   前記複数のセルを順次走査するステップは、前記アレイの各行にエネルギーを逐次供給することと、該供給された各行に関して、各列においてインピーダンスレベルを表す電気特性を順次測定することと、を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のデータ取得方法。
10. 複数のセルのマトリックスアレイを有する多接触マトリックス触覚センサからデータを取得するデバイスであって、
    前記マトリックスアレイの複数のセルを順次走査する走査手段と、
    前記複数のセルの各セルにおいて、該各セルの重みを表す電気特性を測定する測定手段と、を有し、
    さらに、
    前記各セルの重みを、予め定められた１つまたは複数の有効な重み値と比較する比較手段と、
    前記重みが有効な値の範囲に属する場合、前記セルと関連付けられたデータを記録する記録手段であって、該データは、前記マトリックスアレイにおける前記セルの少なくとも前記重みおよび座標を有する、記録手段と、
    前記セルと関連付けられた隣接領域に含まれる少なくとも１つの隣接セルと関連付けられたデータが記録されているか否かを確認する確認手段と、
    既存の周囲領域に属する前記少なくとも１つの隣接セルと関連付けられたデータが記録されている場合、前記セルと関連付けられたデータを該既存の周囲領域に記録することによって、該既存の周囲領域を更新する更新手段と、をさらに有する、ことを特徴とするデータ取得デバイス。
11. 行および列を有するストリップ状導体のマトリックスアレイと、
    前記行と前記列との各交差部分で画定されるセルと、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載のデータ取得方法を実行するよう構成されたデータ取得手段と、を有する、多接触マトリックス触覚センサ。
12. 請求項１１に記載の多接触マトリックス触覚センサと並置されるディスプレイスクリーンを有する、タッチスクリーン。

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