JP5795598B2 - 力感知式入力を提供するためのユーザインターフェースの方法およびシステム - Google Patents

Description

本発明は、概して、モバイルデバイスユーザインターフェースシステムに関し、より具体的には、モバイルデバイスで入力を受け入れるためのユーザインターフェースシステムに関する。

モバイルコンピューティングデバイスは、多種多様な入力方法を利用する。物理的なボタンが、スクロールホイール、トラックボール、ならびにタッチパッドおよびタッチスクリーンディスプレイなどのタッチ感知式デバイスなどの入力デバイスで補完されてきた。ユーザインターフェースに対するそのような改善は多くのモバイルデバイスの使い勝手を向上させたが、ほとんどのユーザインターフェースはディスプレイスクリーン上の押されている項目またはユーザ入力に対する応答を見るためにユーザが注意を集中することを要求する。この要求は、ユーザが、車の運転など、ユーザが注意を集中することを必要とする動作を実行しながらそれらのユーザのモバイルデバイスを使用しているときにユーザの注意をそらす可能性がある。また、多くのモバイルデバイスのユーザインターフェースの構成は、操作するために両手を必要とし、片手の指がタッチスクリーンディスプレイ上のアイコンに触れるなど、インターフェースとインタラクションすることができるように逆の手でデバイスを保持する必要がある。その結果、多くのユーザ入力技術は、ユーザが傘を持っている間のように片手だけが自由なときにモバイルデバイスを使用することを不可能にする。

さまざまな態様が、コンピューティングデバイスでユーザ入力を捕捉するための方法であって、コンピューティングデバイスのケース上に配置された力感知センサーからの電気信号を受信するステップと、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップと、受信された電気信号が参照信号テンプレートと一致するかどうかを判定するステップと、一致した参照信号テンプレートに関連する機能を特定するステップと、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップとを含む、方法を含む。さらなる態様において、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップは、ユーザ入力イベント通知を生成するステップと、コンピューティングデバイス上で実行されているアプリケーションにユーザ入力イベント通知を転送するステップとを含み得る。さらなる態様において、力感知センサーは、圧電センサーを含む。一態様において、方法は、電磁干渉に関して受信された電気信号をフィルタリングするステップと、受信された電気信号をアナログ形式からデジタル形式に変換するステップと、受信された電気信号を周波数および振幅のうちの少なくとも1つで正規化するステップと、参照信号テンプレートに似ている受信された電気信号の一部を特定するステップとをさらに含み得る。一態様において、方法は、力感知センサーからの受信された電気信号を周波数領域データに変換するステップをさらに含む可能性があり、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップは、センサー信号の周波数領域データを参照周波数領域テンプレートと比較するステップを含む。さらなる態様において、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップ、および受信された電気信号が参照信号テンプレートと一致するかどうかを判定するステップは、受信された電気信号の一部と複数の参照テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するステップと、最良の相関値を決定するステップと、その相関値が閾値を超えているかどうかを判定するステップとを含み得る。さらなる態様において、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップ、および受信された電気信号が参照信号テンプレートと一致するかどうかを判定するステップは、受信された電気信号の少なくとも一部を周波数領域信号部分に変換するステップと、周波数領域部分と複数の参照テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するステップと、最良の相関値を決定するステップと、その相関値が閾値を超えているかどうかを判定するステップとを含み得る。さらなる態様において、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップ、および受信された電気信号が参照信号テンプレートと一致するかどうかを判定するステップは、力感知センサーからの受信された電気信号に対して隠れマルコフモデル試験を実行するステップを含む。さらなる態様において、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップ、および受信された電気信号が参照信号テンプレートと一致するかどうかを判定するステップは、力感知センサーからの受信された電気信号を特徴づける1つまたは複数の信号ベクトルを計算するステップと、参照信号を特徴づける参照ベクトルにアクセスするステップと、受信された信号ベクトルおよびアクセスされた参照ベクトルに基づいて余弦値を計算するステップと、計算された余弦値が閾値未満であるかどうかを判定するステップとを含む。一態様において、方法は、別のセンサーからのセンサー入力を受信するステップをさらに含む可能性があり、一致した参照信号テンプレートに関連する機能を特定するステップは、一致した参照信号テンプレートと別のセンサーから受信されたセンサー入力の両方に関連する機能を特定するステップを含む。一態様において、方法は、力感知センサーからの受信された電気信号に基づいて温度の変化を検出するステップをさらに含み得る。一態様において、方法は、ユーザ入力ジェスチャーに関連付けられるべきユーザに特定された機能を受信するステップと、ユーザ入力ジェスチャーを実行するようにユーザに促すステップと、力感知センサーから電気信号を受信するステップと、参照信号テンプレートを生成するために、力感知センサーからの受信された電気信号を処理するステップと、受信されたユーザに特定された機能に関連して参照信号テンプレートをメモリに記憶するステップとをさらに含み得る。さらなる態様において、コンピューティングデバイスは、モバイルデバイスまたはタブレットコンピューティングデバイスである可能性がある。一態様において、方法は、力センサーからの信号が途絶えるときを判定するステップをさらに含む可能性があり、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップは、力センサーからの信号が途絶えるときに開始される。一態様において、方法は、バッテリー電力が低下した状態が存在するときを判定するステップをさらに含む可能性があり、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップは、最小電力状態で電話の呼を開始するステップを含む。

さらなる態様において、コンピューティングデバイスが、ケースと、ケース内に配置されたプロセッサと、参照信号テンプレートを記憶する、プロセッサに結合されたメモリと、ケース上に配置され、プロセッサに結合された力感知センサーとを含む可能性があり、プロセッサは、力感知センサーから電気信号を受信するステップと、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップと、受信された電気信号が参照信号テンプレートと一致するかどうかを判定するステップと、一致した参照信号テンプレートに関連する機能を特定するステップと、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップとを含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成される。一態様において、コンピューティングデバイスのプロセッサは、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップが、ユーザ入力イベント通知を生成するステップと、プロセッサで実行されているアプリケーションにユーザ入力イベント通知を転送するステップとを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成され得る。一態様において、力感知センサーは、圧電センサーである。一態様において、コンピューティングデバイスのプロセッサは、電磁干渉に関して受信された電気信号をフィルタリングするステップと、受信された電気信号をアナログ形式からデジタル形式に変換するステップと、受信された電気信号を周波数および振幅のうちの少なくとも1つで正規化するステップと、参照信号テンプレートに似ている受信された電気信号の一部を特定するステップとをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成され得る。一態様において、コンピューティングデバイスのプロセッサは、力感知センサーからの受信された電気信号を周波数領域データに変換するステップをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成される可能性があり、参照信号テンプレートは周波数領域テンプレートであり、コンピューティングデバイスのプロセッサは、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップが、センサー信号の周波数領域データを参照周波数領域テンプレートと比較するステップを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成される。一態様において、メモリは、複数の参照テンプレートを記憶している可能性があり、コンピューティングデバイスのプロセッサは、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップ、および受信された電気信号が参照信号テンプレートと一致するかどうかを判定するステップが、受信された電気信号の一部と複数の参照テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するステップと、最良の相関値を決定するステップと、その相関値が閾値を超えているかどうかを判定するステップとを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成され得る。一態様において、メモリは、複数の参照テンプレートを記憶している可能性があり、コンピューティングデバイスのプロセッサは、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップ、および受信された電気信号が参照信号テンプレートと一致するかどうかを判定するステップが、受信された電気信号の少なくとも一部を周波数領域信号部分に変換するステップと、周波数領域部分と複数の参照テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するステップと、最良の相関値を決定するステップと、その相関値が閾値を超えているかどうかを判定するステップとを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成され得る。一態様において、コンピューティングデバイスのプロセッサは、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップ、および受信された電気信号が参照信号テンプレートと一致するかどうかを判定するステップが、力感知センサーからの受信された電気信号に対して隠れマルコフモデル試験を実行するステップを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成され得る。一態様において、コンピューティングデバイスのプロセッサは、受信された電気信号を参照信号テンプレートと比較するステップ、および受信された電気信号が参照信号テンプレートと一致するかどうかを判定するステップが、力感知センサーからの受信された電気信号を特徴づける1つまたは複数の信号ベクトルを計算するステップと、メモリに記憶された参照ベクトルにアクセスするステップと、受信された信号ベクトルおよびアクセスされた参照ベクトルに基づいて余弦値を計算するステップと、計算された余弦値が閾値未満であるかどうかを判定するステップとを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成され得る。一態様において、コンピューティングデバイスは、プロセッサに結合された別のセンサーをさらに含む可能性があり、コンピューティングデバイスのプロセッサは、別のセンサーからのセンサー入力を受信するステップをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成され、一致した参照信号テンプレートに関連する機能を特定するステップは、一致した参照信号テンプレートと別のセンサーから受信されたセンサー入力の両方に関連する機能を特定するステップを含む。一態様において、コンピューティングデバイスのプロセッサは、力感知センサーからの受信された電気信号に基づいて温度の変化を検出するステップをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成される可能性がある。一態様において、コンピューティングデバイスのプロセッサは、ユーザ入力ジェスチャーに関連付けられるべきユーザに特定された機能を受信するステップと、ユーザ入力ジェスチャーを実行するようにユーザに促すステップと、力感知センサーから電気信号を受信するステップと、参照信号テンプレートを生成するために、力感知センサーからの受信された電気信号を処理するステップと、受信されたユーザに特定された機能に関連して、生成された参照信号テンプレートをメモリに記憶するステップとをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成され得る。一態様において、コンピューティングデバイスは、モバイルデバイスまたはタブレットコンピューティングデバイスである可能性がある。一態様において、コンピューティングデバイスのプロセッサは、力センサーからの信号が途絶えるときを判定するステップをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成される可能性があり、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップは、力センサーからの信号が途絶えるときに開始される。一態様において、コンピューティングデバイスのプロセッサは、バッテリー電力が低下した状態が存在するときを判定するステップをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成される可能性があり、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップは、最小電力状態で電話の呼を開始するステップを含む。さらなる態様において、コンピューティングデバイスは、力感知センサーがケースの外面または内面上に配置されるように構成され得る。さらなる態様において、コンピューティングデバイスは、ケース上に配置され、プロセッサに結合された複数の力感知センサーを含む可能性があり、それらの複数の力感知センサーは、ケースの背面、および/またはコンピューティングデバイスのケースの片側もしくは両側に配置される可能性がある。

さらなる態様において、モバイルデバイスおよびタブレットコンピューティングデバイスである可能性があるコンピューティングデバイスが、方法の態様の機能を実現するための手段を含み得る。

さらなる態様において、プロセッサ可読ストレージ媒体が、コンピューティングデバイスのプロセッサに方法の態様のオペレーションを実現させるように構成されたプロセッサ実行可能命令を記憶する可能性がある。

本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなす添付の図面は、本発明の例示的な態様を示す。上記の概説および下記の詳細な説明とともに、図面は、本発明の特徴を説明するのに役立つ。

一態様を含むモバイルデバイスの正面図および側面図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な力センサーを示す立面図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な力センサーを示す断面図である。 態様のプロトタイプに実装された2つの力感知膜によって生成された電気信号のグラフである。 図3に示された2つの電気信号の周波数領域のグラフである。 力感知膜を備えたモバイルデバイスでジェスチャー機能を実装するための態様の方法のプロセスフロー図である。 力感知膜を備えたモバイルデバイスでジェスチャー機能を実装するための別の態様の方法のプロセスフロー図である。 力感知膜を備えたモバイルデバイスでジェスチャー機能を実装するための別の態様の方法のプロセスフロー図である。 力感知膜を備えたモバイルデバイスでジェスチャー機能を実装するための別の態様の方法のプロセスフロー図である。 ベクトル角相関アルゴリズム(vector angle correlation algorithm)を用いる、力感知膜を備えたモバイルデバイスでジェスチャー機能を実装するための態様の方法のプロセスフロー図である。 ユーザ入力ジェスチャーをトレーニングすることによって参照信号テンプレートを生成するための態様の方法のプロセスフロー図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な圧力感知膜の代替的な構成のコンポーネント構成図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な圧力感知膜の代替的な構成のコンポーネント構成図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な片手タッチジェスチャーの図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な別の片手タッチジェスチャーの図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な別の片手タッチジェスチャーの図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な、モバイルデバイスのケースに実装された圧力感知膜の図である。 図14Aに示されたモバイルデバイスと同様のモバイルデバイスで使用するのに好適なタッチジェスチャーの図である。 一態様による、モバイルデバイスの折り曲げ軸に沿った圧力感知膜の配置の図である。 図15Aに示されたモバイルデバイスと同様のモバイルデバイスで使用するのに好適なタッチジェスチャーの図である。 図15Aに示されたモバイルデバイスと同様のモバイルデバイスで使用するのに好適なタッチジェスチャーの図である。 図15Aに示されたモバイルデバイスと同様のモバイルデバイスで使用するのに好適なタッチジェスチャーの図である。 図15Aに示されたモバイルデバイスと同様のモバイルデバイスで使用するのに好適なタッチジェスチャーの図である。 図15Aに示されたモバイルデバイスと同様のモバイルデバイスで使用するのに好適なタッチジェスチャーの図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な信号処理回路のシステム構成図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な信号処理回路のシステム構成図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な例示的なモバイルデバイスのコンポーネント構成図である。 さまざまな態様で使用するのに好適な例示的なタブレットコンピューティングデバイスのコンポーネント構成図である。

さまざまな態様が、添付の図面を参照して詳細に説明される。可能なときはいつでも、同じ参照番号が、すべての図面を通じて同一のまたは同様の部分を指すために使用される。特定の例および実装に対してなされる言及は、例示を目的とするものであり、本発明または特許請求の範囲を限定するように意図されていない。

語「例示的な」は、本明細書においては「例、具体例、または事例としての役割を果たす」ことを表すために使用される。本明細書において「例示的」と記載されたいずれの実装も、必ずしもその他の実施形態よりも好ましいかまたは有利であると解釈されるべきでない。

本明細書において使用されるとき、用語「モバイルデバイス」、「コンピューティングデバイス」、および「ポータブルコンピューティングデバイス」は、セルラ電話、携帯情報端末(PDA)、タブレットコンピュータ(スレートコンピュータとしても知られる)、パームトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、パーソナルコンピュータ、無線電子メール受信機およびセルラ電話受信機(例えば、Blackberry (登録商標)およびTreo (登録商標)デバイス)、マルチメディアインターネット対応セルラ電話(例えば、Blackberry Storm (登録商標))、ならびにプログラム可能なプロセッサ、メモリを含む同様の電子デバイスのうちの任意の1つまたはすべてを指し、力感知膜は、本明細書において説明されるのと同様にタッチセンサーである。

モバイルデバイスは、ますます欠かせないものとなっている。電話をかけることからテキストメッセージを送ること、電子メールを送信/受信すること、およびインターネットサーフィンをすることまで、モバイルデバイスのユーザは、ますます多くの時間をそれらのデバイスとやり取りすることに費やしている。通常、モバイルデバイスは、ボタン、スクロールホイール、トラックボール、およびタッチ感知面(touch sensitive surface)などのさまざまなユーザインターフェース技術を使用する。今日、多くの移動電話は、タップ、ドラッグ、およびスワイプなどのユーザ入力ジェスチャーを認識するタッチスクリーンディスプレイを含む。また、モバイルデバイスは、ユーザインターフェースデバイスのための限られたリアルエステート (real estate)を有する電子ブックデバイス、電子フォトフレーム、およびスレート型またはタブレットコンピュータなどの、従来の媒体に代わる新しい形態で実装されている。

ほとんどのモバイルデバイスのユーザインターフェースは使用するのが簡単であるが、それらのユーザインターフェースは、ディスプレイスクリーン上の押されている項目またはユーザ入力に対する応答を見るためにユーザが注意を集中することを要求する。このモバイルデバイスのユーザインターフェースに注意を払う必要は、ユーザが、車の運転など、ユーザの十分な注意を必要とする動作を実行しながらそれらのユーザのモバイルデバイスを使用しているときにユーザの注意をそらす可能性がある。また、多くのモバイルデバイスのユーザインターフェースは、操作するために両手を必要とし、片手の指がタッチスクリーンディスプレイ上のアイコンに触れるなど、インターフェースとインタラクションすることができるように逆の手でデバイスを保持する必要がある。その結果、多くのモバイルデバイスは、傘を持っている間のように片手だけが利用できるときに利便性を低下させていた。

タブレットコンピュータおよび電子ブックディスプレイデバイスなどの新しい形態のモバイルデバイスは、重心が端から離れすぎていて片手では持ちにくい12インチ以上のLCDディスプレイなどの大きなディスプレイを用いて実装されている。そのようなデバイスは、両手ではより持ちやすい。しかし、この構成は、ユーザが、机または膝の上にデバイスを置く必要なしに従来のキーボードとやり取りすることを難しくする。したがって、そのようなデバイスは、両手で保持されている間に操作され得るユーザインターフェースから恩恵を受ける。

通常、モバイルデバイスのユーザインターフェースは、1つまたは複数の信号処理回路によって中央演算処理装置に接続された入力デバイス(例えば、ボタン)を含む。通常、モバイルデバイスは、入力デバイスからの入力信号を受信し、解釈することができる、中央演算処理装置で実施されるオペレーティングシステムを有する。オペレーティングシステムは、受信された信号を、モバイルデバイス上で実行されるさまざまなアプリケーションで使用するのに好適な形態に変換することもできる。例えば、ユーザがモバイルデバイスのボタンを押すとき、オペレーティングシステムは、ボタンによって発せられた電気信号を受信し、それに応答して、実行されているアプリケーションに好適な割り込みを送信することができる。割り込みは、アプリケーションによってボタンの押下またはタッチスクリーン上の表示されたアイコンへのタッチの通知として認識され、アプリケーションに、特に示されたボタンの押下またはタッチスクリーンのタッチイベントに応答するためにコーディングされた事前定義の関数を実行させることができる。そのような関数は、イベントハンドラまたは「onclick」関数と呼ばれることがある。一部のモバイルデバイスは、オペレーティングシステムの一部としてウィンドウマネージャを含む可能性がある。ウィンドウマネージャは、入力デバイスからの信号を受信し、適切なアプリケーションにその信号をルーティングする役割を担う可能性がある。

さまざまな態様が、ユーザ入力ジェスチャーがモバイルデバイスのケースの一部で実行されることを可能にするためにモバイルデバイスのケースに実装される可能性がある、加えられた力もしくは圧力に、またはひずみ(例えば、曲げもしくは引き伸ばし)に応じて信号を生成するセンサーを実装する。そのようなセンサーは、さまざまな材料および構成で作製される可能性があり、圧力、ひずみ(例えば、曲げまたは引き伸ばし)、ならびに音波(例えば、音および振動)などの加えられた力に応じて信号を生成することができる。そのようなセンサーは、静的な圧力およびひずみ、ならびに静的および動的な力およびひずみを測定または感知することができる可能性がある。参照しやすいように、概して、そのようなセンサーは、本明細書においては力感知センサーまたは要素と呼ばれるが、そのような「力センサー」との言及は、特許請求の範囲を圧力、ひずみ、および音波のいずれを除外するように限定するようにも意図されていない。

力感知要素は、締め付け(squeeze)またはスワイプなどのジェスチャーに応じて電気信号を生成することができる。生成された電気信号の属性が、特定の入力ジェスチャーを認識するために、参照信号データベースに記憶され得るさまざまな参照信号テンプレートと比較される可能性がある。力感知要素は、タッチスクリーンディスプレイおよび電気機械式ボタンなどのより従来型の入力方法と連携して動作し得る。モバイルデバイスのケース上でのユーザ入力ジェスチャーを可能にすることによって、さまざまな態様は、実行するためにユーザが注意を集中することを必要としない直観的なジェスチャーを含むデバイスの片手操作を可能にする。したがって、さまざまな態様は、ユーザが、従来のユーザ入力技術に適さない状況でそれらのユーザのモバイルデバイスを利用することを可能にすることができる。

力感知面(force sensitive surface)を有するモバイルデバイスの例が、図1に示されており、この図は、モバイルデバイスの正面図および側面図を示す。モバイルデバイス100は、複数の入力ボタン112および/またはタッチスクリーンディスプレイ108を含み得る。モバイルデバイス100は、金属合金、プラスチック、またはモバイルデバイスの筐体用に通常使用される任意の物質である可能性があるケース104を含む。さまざまな態様において、モバイルデバイス100は、力感知入力ストリップ115a、115bの形態でケース材料上またはケース材料内に実装される1つまたは複数の力感知材料も含む。図1に示された例示的な態様において、力感知入力ストリップ115a、115bは、デバイスの両側に配置される。そのように配置されているので、力感知入力ストリップ115a、115bは、ユーザの指が通常の方法でモバイルデバイスを持つことによって及ぼされる力を測定することができる。

力感知入力ストリップ115a、115bがユーザがデバイスを保持することによって触れられるかまたは握られるモバイルデバイスの部分に配置されるので、従来のタッチ面(touch surface)およびタッチスクリーンユーザ入力デバイスで使用される技術は、さまざまな態様においては適切でない。そのようなユーザ入力技術は、軽いタッチを感知し、複数の同時のタッチを区別する限られた能力を有するように構成される。さまざまな態様において、力感知入力ストリップ115a、115bは、モバイルデバイスが使用されている間に継続的に触れられ、握られるように意図される。したがって、さまざまな態様は、材料が継続的に触れられているとしてもユーザ入力が認識されることを可能にするセンサー材料および弁別技術を使用する。

力感知入力ストリップ115aおよび115bは、加えられた力もしくは圧力、または引き起こされたひずみ(例えば、力の印可による曲げ)もしくは(ひずみの形態である)音波に応じて測定可能な電気信号を生成することができる任意の材料で作製され得る。力感知入力ストリップ115aおよび115bは、ユーザが材料自体の上を指でタップする、締め付ける、および/またはスワイプすることなどから、ユーザのアクションに応じてセンサーが信号を生成することができるように、モバイルデバイスの外側に配置され得る。代替的に、力感知入力ストリップ115a、115bは、モバイルデバイスのケースの内側に張り付けられ、ユーザがケースの外面を押す、タップする、捻る、またはスワイプすることによって引き起こされるケースの振動およびゆがみに応じて信号を生成することができる。また、力感知ストリップは、材料内の音波、ひずみ、または振動を変換することに応じて電気信号を生成することができる任意の材料であってよい。

好適なセンサーの例は、衝撃または加えられた力によって引き起こされ得るようなひずみに応じて電流を生成するよく知られている材料である圧電材料に基づく。例えば、力感知入力ストリップは、図2Aに示されるような圧電材料の1つまたは複数のストリップ210 (「圧電ストリップ」)から形成され得る。商用の例示的な圧電ストリップ210は、Virginia州HamptonのMeasurement Specialties, Inc.によって販売される製品であるPiezo Filmとして市販されている。Piezo Film製品は、ひずみ(すなわち、引き伸ばし、曲げ、または圧縮)に応じて電圧を生成する圧電フィルムである。一態様において使用され得る別の力感知材料は、形状のまわりに形成され得る薄いフィルムおよび膜にさまざまな形状に印刷および形成され得る印刷可能な抵抗性材料である。概して、圧電材料フィルムの曲げは、電圧を生成する。また、圧電材料フィルムが表面に張り付けられる場合、フィルムは、振動が表面を伝わるときに電圧を生成し、電圧波形を出力する。

図2Aは、モバイルデバイスのケース104の側面パネルに装着された力感知入力ストリップ115を示す。力感知入力ストリップ115は、圧電ストリップ210を含み得る。圧電ストリップ210は、材料内の形状またはひずみの何らかの変化を引き起こす加えられた力に応じて電圧信号を生成するように構成される。生成された電圧は、圧電材料および導線216a、216bと電気的に接触している電気接点214a、214bによって集められる可能性があり、導線216a、216bは、モバイルデバイスのケース104内の信号処理回路に生成された信号を導くことができる。

図2Bは、モバイルデバイスのケース104に装着された力感知入力ストリップ115の態様の構成の断面Y-Yを示す。圧電ストリップ210は、圧電ストリップ210が表面にかけられた指によって加えられた力を受けることを可能にしながら圧電材料を保護する柔軟な膜211によって覆われる可能性がある。柔軟な膜211は、短絡することまたは関係のない外部電圧を受けることからもストリップを保護することができる。柔軟な膜211は、下にある圧電材料に対する柔軟な保護、および電気的な絶縁を提供することができるプラスチックまたはゴム系の材料で作製され得る。

圧電ストリップ210は、さまざまな構成でモバイルデバイスのケース104に取り付けられ得る。例えば、圧電ストリップ210は、接着剤などを用いてケース104の外面に直接張り付けられ得る。そのような構成において、圧電ストリップ210は、ケース104の外面の残りの部分よりも若干盛り上がる可能性がある。図2Bに示された別の構成においては、圧電ストリップ210は、柔軟な膜211がモバイルデバイスのケース104の残りの部分とほぼ同じ高さになるように構成される、ケースの表面に形成またはミリングされたくぼみ144に張り付けられ得る。一態様において、圧電ストリップ210の内部は、ストリップを空気および湿気に対する暴露から保護し、短絡することまたは裏側の関係のない電圧を受けることから保護するために封入材料でできた絶縁容器212によって囲まれるかまたは枠にはめられる可能性がある。一態様において、容器212は、ストリップの曲げを防ぐためなど、圧電ストリップ210を支持するために剛体である可能性がある。電気接点214a、214bは、絶縁容器212内に含まれ、圧電ストリップ210と直接接触する可能性がある。

図2Bはケース104の外面に取り付けられた圧電ストリップ210を示すが、代替的に、センサーは、ケース104の内面に装着される可能性がある。内面に取り付けられる場合、圧電ストリップ210は、ケースの外側のタップなど、ケースの壁に沿って伝わる振動、およびケースがユーザによって締め付けられるときに起こり得るようなケースの壁の曲げに応じて電圧信号を生成する。モバイルデバイスのケースの内側に配置された圧電ストリップ210が締め付けるジェスチャー(すなわち、モバイルデバイスの側面への力または圧力の印可)を感知することを可能にするために、ケースは、ケースの壁がユーザの指先によって加えられた圧力に応じて変形するように適切な厚さの材料で構成され得る。ケースの壁の内面に接着された圧電ストリップ210は、ケースの壁が変形されるときに曲げひずみを受けることになる。しかし、ケース上のタップを検出するためには、ケースの材料は、変形可能である必要はない。

よく知られているように、圧電材料は、材料をゆがめる加えられた圧力または力に応じてわずかな電圧を生成する。そのような電圧は、加えられた力が瞬間的なタップまたは加速度であるとき、継続時間が非常に短い可能性があり、温度によって変わる可能性がある。また、さまざまな態様は、ユーザ入力ジェスチャーが実行されていないとき(すなわち、表面がユーザがデバイスを保持することによって握られているとき)であっても、圧電ストリップ210が触れられることを予測する。さらに、ユーザがそれらのユーザのモバイルデバイスを保持することまたは操作することは、歩いているまたは車に乗っている間などの移動による加速度によって引き起こされる力に加えて、ケース104上の指の位置を変える、およびデバイスを拾い上げるなど、ユーザ入力ジェスチャーとは関係のない力を圧電ストリップ210に継続的に加える。したがって、さまざまな態様は、圧電ストリップ210センサーからの電気的出力を分析して、バイアス電圧の雑音およびその他の「雑音」の中からユーザ入力ジェスチャーに対応するパターンを認識するための方法を含む。

さまざまな態様において、ユーザ入力ジェスチャーは、加えられた圧力または力に応じて圧電ストリップ210によって生成される電圧信号の認識可能なパターンを生成するユーザ入力ジェスチャーであると定義され得る。例えば、ユーザ入力ジェスチャーは、認識され、数えられることが可能な一連のタップ、閾値を超え、認識可能なパターンを示す、特定の位置(デバイスの両側の上など)に圧力を加える1つまたは複数の締め付け、異なる特有の信号パターンを示す可能性があるスライドタッチ、特有の信号パターンを示す可能性がある指の爪または器具による表面の引っ掻き、ならびに(例えば、図14に示される)適切に配置された圧電ストリップ210によって感知され得るモバイルデバイスのケース(またはケースの一部)の曲げの形態である可能性がある。

さまざまなタッチ感知および/または力測定センサー技術が、使用され得る。以下で示されるように、圧電ストリップ210などの圧電センサー技術(「圧電センサー」)は、利用され得る好適なセンサー技術を提供する。ひずみ(すなわち、ゆがみ)に応じて抵抗性を変える抵抗ひずみゲージセンサー、静電容量センサー、および誘導センサーなどのその他の技術が、使用され得る。さまざまな態様の方法は、圧電センサーに関するものと非常に近い方法ですべてのセンサー技術とともに使用され得る。したがって、説明を簡単にするために、さまざまな態様が、圧電センサー(例えば、圧電ストリップ210)に関連して説明される。しかし、そのような説明は、そのように明確に記載されていない限り、特許請求の範囲を特定のセンサー技術に限定するように意図されていない。

そのようなパターン認識方法の実現性が、特定の態様のプロトタイプから得られた図3に示される信号グラフによって示される。このプロトタイプ試験において、モバイルデバイスは、図1に示されている、ケースの両側に配置された2つの圧電ストリップを備えていた。2つの電圧波形301a、301bが、特定の入力ジェスチャーに応じて2つの圧電センサーから受信された。連続する3つの締め付けるジェスチャー(すなわち、モバイルデバイスの両側を締め付けること)は、302a〜302cとラベルが付された波形を生成した。プロトタイプで実装された配線構成において、締め付けるジェスチャーは、認識可能な電圧信号を両側で生成し、右の圧電ストリップは、左の圧電ストリップによって生成された電圧信号と振幅は似ているが極性が反対の信号を生成した。右側に沿って指をスライドさせることによって行われた3つのスワイプジェスチャーは、304a〜304cとラベルが付された電圧信号を生成した。同様に、左側で行われた3つのスワイプジェスチャーは、306a〜306cとラベルが付された電圧波形を生成した。例えば、締め付けるジェスチャーは、大きな振幅を示し、(デバイスが両側を締め付けられるときに予測されるように)モバイルデバイスの両側のセンサーからの振幅がほぼ等しい。スライドジェスチャーによって生成された波形(すなわち、304a〜304cおよび306a〜306cとラベルが付された電圧波形)の振幅、形状、および継続時間の明らかな違いに加えて、スライドジェスチャーは、非対称的であり、その結果、特有の波形がデバイスの片側のセンサーで生成されるが、反対側では生成されない。締め付けジェスチャーとスワイプジェスチャーの間の電圧信号の形状、振幅、および継続時間の明らかな違いは、さまざまな分析アルゴリズムを用いて認識され得る波形特性を示す。さまざまな態様が、そのような信号特性を利用して、デバイスの通常の操作によって生成される背景雑音から意図的なジェスチャーを区別することができる。

さまざまな態様は、事前定義のパターンを認識し、中央演算処理装置によって実施されるべき対応するコマンドを決定するために、圧電ストリップ210などの、モバイルデバイスのケース104に配置されたタッチ感知/力測定センサーによって生成された電気信号を処理するための回路および方法を提供する。タッチ感知/力測定センサーからの出力は短時間の電圧または電流の形態である可能性があるので、モバイルデバイスのプロセッサ、またはタッチ感知/力測定センサーに専用のプロセッサは、表面に取り付けられるタッチおよび力センサーから受信された信号のスペクトルのおよび時間的なパターンを認識するように構成され得る。例えば、図4は、図3に示された、締め付けおよびスワイプイベントの際にプロトタイプのモバイルデバイスから受信された電気信号の組み合わせの時間的なおよびスペクトルのグラフを示す。1つまたは複数のタッチおよび力センサーを含む表面をタップすることおよび締め付けることは、周波数特性の変化を示す電気信号を生成する。例えば、締め付けイベント402a〜402cは、センサーの広い周波数の応答に基づいて容易に認識され得る一方、スワイプイベント404a〜404cおよび406a〜406cは、異なる周波数範囲の応答を示す。

また、図4は、有意な量の情報が、信号エネルギーの多くが存在する1kHzから10kHzまでの周波数範囲内のタッチ感知/力測定センサー信号から得られる可能性があり、信号処理がその縮小された周波数範囲に切りつめられることを可能にし得ることを示す。より高い周波数のフィルタリングが、外部無線周波数信号からの電磁干渉(EMI)を取り除くために有効である。1kHz未満の周波数のフィルタリングは、そのようなフィルタリングが、米国内では60Hz (その他の国においては50Hz)およびその高調波(すなわち、120Hz、180Hzなど)の信号をもたらし得る配電回路からのEMIと、蛍光灯などの外部ソースからのEMIとを取り除くことができるのでやはり有効である。

図3および4は、異なる種類のタップ、スワイプ、および締め付けイベントが、時間領域と周波数領域の両方における信号分析を用いてどのように特定され、弁別され得るかをともに示す。時間領域と周波数領域の両方で信号パターンを認識するための方法は、通信技術の分野からよく知られており、さまざまな態様の表面に取り付けられるタッチおよび力センサーを用いて構成されたモバイルデバイスで発生するタッチ、スワイプ、および締め付けイベントの解釈および認識に同様の方法で適用され得る。

タッチ感知/力測定センサー(例えば、圧電センサー)によって受信された電圧をモバイルデバイスのアプリケーションで使用するのに好適な入力イベントオブジェクトに変換するために、モバイルデバイスは、モバイルデバイスのソフトウェアおよびハードウェアコンポーネントで一連のオペレーションを実行することができる。図5〜7は、圧電センサーから受信された信号内のジェスチャーを認識し、対応するコマンド入力を特定するための例示的なプロセスを示す。タッチ感知/力測定センサーで例示され、以下で説明されるさまざまなオペレーションは、専用の信号処理チップ、および専用のプロセッサ、またはソフトウェア命令で構成された汎用のプロセッサを含め、ソフトウェアで、回路で、およびソフトウェアと回路の組み合わせで実装され得る。さらに、プロセスは、1つまたは複数のデバイスドライバおよびウィンドウマネージャを含む、モバイルデバイスのオペレーティングシステムのさまざまなソフトウェアコンポーネントの中に、またはそれらのソフトウェアコンポーネントの間に実装され得る。

圧電センサー信号を入力イベントオブジェクトに変換するための概略的方法500が、図5に示され、この図5は、モバイルデバイスで実施され得るプロセスのステップを示す。方法500において、ブロック502で、圧電センサーによって生成された信号が、信号処理回路に結合された導線216a、216bを介して受信され得る。ブロック506で、圧電センサーから受信された信号が、フィルタリングされ得る。当業者に理解されるであろうように、そのようなフィルタリングは、(例えば、フィルタ回路に入力信号を通すことによって)回路で、(例えば、数学的なフィルタリングアルゴリズムを用いてデジタル信号プロセッサ(DSP)で信号成分を処理することによって)ソフトウェアで、および(例えば、帯域通過フィルタ回路に信号を通し、それから、結果として得られた信号にDSPでフィルタリングアルゴリズムを適用することによって)それら両方の組み合わせで実行され得る。一態様において、ブロック506でなされるフィルタリングは、配電周波数およびそれらの高調波(例えば、60Hz、120Hz、180Hz)ならびに蛍光灯などのその他のよくあるEMIソースからのEMIを取り除くために実行され得る。図14Aおよび14Bを参照して以下でより完全に検討されるように、ブロック506におけるフィルタリングは、圧電センサーが突然の大きな力または衝撃にさらされる場合(例えば、モバイルデバイスが落とされる場合)に発生し得る、プロセッサ回路(例えば、DSP)を保護するための最大の閾値を超える電圧スパイクを取り除くこともできる。ブロック510で、アナログ入力信号が、アナログ-デジタルコンバータ回路などでデジタルデータに変換され得る。通常、変換は、1kHzから192kHzまでの範囲内のサンプリングレートを用いて実行されるが、実装に好適な特定の1つまたは複数のサンプリングレートは、具体的な実装に応じて変わる可能性がある。フィルタリングがフィルタリングアルゴリズムを用いてなされる実装においては、ブロック510のアナログ-デジタル変換は、ブロック506の一部のまたはすべてのフィルタリングの前になされる可能性がある。

ブロック514で、モバイルデバイスのプロセッサが、処理された入力信号の特性を、理想的な入力の種類に対応するパラメータと比較することができる。例えば、モバイルデバイスは、それぞれの認識された入力ジェスチャーに対応する1つまたは複数の事前定義の波形表現または特性パラメータをデータベースに記憶した可能性がある。例えば、モバイルデバイスのプロセッサは、受信された入力信号データを、締め付け入力ジェスチャーから期待される信号の記憶されたパターンまたは特性と比較して、類似性の度合いを決定することができる。それから、判定ブロック520で、モバイルデバイスは、受信された信号と記憶された信号パターンまたは特性のうちのいずれかとの間の類似性の度合いが、一致を認識するのに十分であるかどうかを判定することができる。一致が検出されない(すなわち、判定ブロック520 =「いいえ」である)場合、入力信号は、単に無視される可能性があり、ブロック522で、処理が、前に実行されていたプロセスに戻る。

プロセッサが一致が存在すると判定する(すなわち、判定ブロック520 =「はい」である)場合、プロセッサは、さらなる測定を行うか、一致した入力ジェスチャーに関連するその他のデータを取ることができる。例えば、モバイルデバイスがタップ入力を認識する場合、モバイルデバイスは、入力信号からタップの力および継続時間を測定することができる。あるいは、モバイルデバイスがスワイプ入力を認識する場合、モバイルデバイスは、スワイプの開始位置、速度、方向、および長さを測定することができる。モバイルデバイスは、一致した入力ジェスチャーを処理することに関連する情報に関してその他のセンサーにアクセスすることもできる。例えば、プロセッサが締め付けジェスチャーを認識する場合、プロセッサは、モバイルデバイスが締め付けられると同時に振られているかどうかを判定するために加速度計にアクセスすることができる。別の例として、プロセッサが締め付けジェスチャーを認識する場合、プロセッサは、モバイルデバイスが垂直方向に向けられているか、それとも水平方向に向けられているかを判定し、その向きを用いて、実施すべき補正機能を決定するために加速度計にアクセスすることができる。例えば、プロセッサが締め付けジェスチャーを検出し、加速度計の入力がモバイルデバイスが水平方向に向けられていることを示す場合、プロセッサは、締め付けジェスチャーを、カメラアプリケーションを作動させるか、またはデジタル写真を撮るコマンドとして解釈することができる。

ブロック528で、プロセッサが、一致した入力ジェスチャーおよびその他のアクセスされたデータに基づいて入力イベントオブジェクトを生成することができ、ブロック530で、アプリケーションに、またはウィンドウマネージャに生成された入力イベントオブジェクトを転送することができる。通常のモバイルデバイスと同様に、ボタンクリックイベントに等しいと認識された力センサー入力は、onclick関数の実行を引き起こすようにしてonclickオブジェクトとしてアプリケーションに送信され得る。そのようなonclickオブジェクトは、クリックされたボタンの識別子およびクリック時のポインタの位置などのパラメータを含み得る。締め付けなどの入力イベントが、同様の方法で処理され得る。代替的に、入力デバイスのドライバが、入力イベントオブジェクトを生成することができる。入力イベントが、ブロック530でアプリケーションに転送される可能性があり、その入力イベントは、アプリケーションによって処理されるか、または無視される可能性がある。例えば、アプリケーションは、カメラなどのユーザレベルのアプリケーションである可能性があるか、または電話などのより低いレベルのアプリケーション、もしくは単にオペレーティングシステムの別の部分である可能性がある。

ブロック514でセンサー信号を認識するためのプロセスは、さまざまな方法を用いてなされ得る。あり得る方法は、時間領域の相互相関の方法、周波数領域の相互相関の方法、隠れマルコフモデルの方法、およびベクトル空間モデルの方法を含む。さらに、さまざまな方法は、逐次的に、配列的に、および重みづけされた確率的方法で使用され得る。信号分析方法の目的は、モバイルデバイスの雑音およびでたらめな操作による信号を無視しながら、定義されたユーザ入力ジェスチャーに対応する信号パターンを認識することである。処理方法の3つの例が、図6A、6B、および7を参照して以下で説明される。

受信された圧電センサー信号を認識することならびに受信された圧電センサー信号と特定の入力ジェスチャーおよび機能との相関をとることを可能にするために、(本明細書においては参照信号テンプレートとも呼ばれる)センサー信号または特性の参照データベースが、事前に記録され、さまざまな形態でメモリに記憶され得る。参照データベースは、以下でより完全に説明されるように、トレーニングプロセスなどにおいて特定のユーザインタラクションおよびジェスチャーの間に受信された事前に記録されたセンサー出力信号を含み得る。参照データベースは、製造者によって定義された信号パターンなどの既定の信号パターンも含み得る。使用される相関メカニズムの種類に応じて、事前に記録された参照データベースは、時間領域の信号データ、周波数領域のデータ(すなわち、保存する前に周波数領域に変換された信号データ)、隠れマルコフモデル比較またはベイズ分析法で使用され得るデータ、センサー信号特性ベクトルのベクトル空間モデリング、およびこれらの異なるデータ形式の組み合わせを含み得る。参照データベースは、PCM、WAV、MP3、またはセンサー波形データを表すためのその他の好適なデータ形式で記憶され得る。参照データベースは、モバイルデバイスの内部メモリに、取り外し可能なメモリチップ(例えば、SIMカード)に、または内部メモリおよび取り外し可能なメモリの組み合わせに記憶され得る。

例示的な時間領域相互相関方法514Aが、図6Aに示される。この方法において、受信された信号は、信号をメモリに記憶された時間領域の波形と比較し、相関をとって、最もありそうな一致、および入力信号の記憶された波形との相関の測定値を特定するために時間領域で(例えば、受信されたそのままで)分析される。方法514Aにおいて、ブロック602で、受信された圧電センサー信号が、正規化され得る。そのような正規化プロセスの一部として、受信された信号データは、振幅または周波数をスケーリングまたは正規化され得る。そのような正規化は、受信された信号の正規化が参照データベースとの比較のためにその受信された信号を準備するように、参照信号データベースを正規化するために使用された方法およびパラメータを用いてなされ得る。

方法514Aにおいて、ブロック604で、プロセッサは、受信された信号を分析して、分析すべき入力信号の部分を決定することができる。図3に示されたように、入力ジェスチャーに関連する信号は、長期間のランダムな雑音および信号入力によって分散される。したがって、プロセッサは、入力信号のストリームを分析して、雑音に関連する信号を無視しながら、参照データベースと比較されるなど、分析されるべき信号を区別することができる。入力ジェスチャーである可能性がある入力信号(すなわち、分析されるべき信号)を認識するためにブロック604で使用され得る1つの方法は、入力信号がゼロ値と交差する頻度に注目するゼロ交差点検出を含む。図3に示されたように、ランダムな雑音は、ゼロ点が横切られる頻度によって認識される可能性があり、したがって、アイドル状態(すなわち、ジェスチャーが入力されていない状態)が間隔が密な(すなわち、頻繁な)ゼロ交差点によって認識され得る一方、(例えば、曲げまたはタップ信号として検出される)潜在的な入力ジェスチャーは間隔がより広い(すなわち、頻度が突然低くなった)ゼロ交差点への変化によって認識される。この方法を用いて、プロセッサは、ゼロ点交差の間隔の突然の増加によって潜在的なユーザ入力を認識し、ゼロ点交差の頻度がアイドル状態の特性に戻るまで信号のサンプリング/分析を続けることができる。

ブロック604で入力ジェスチャーである可能性がある入力信号(すなわち、分析されるべき信号)を認識するための別の方法は、すべての周波数にわたる総RMSまたはピークエネルギー閾値を含むいくつかの信号測定値の移動平均から受信された信号の点毎の偏差または標準偏差を計算することを含む。図3に示されたように、圧電センサー上の締め付けまたはスワイプなどのユーザ入力は、ベースライン雑音(baseline noise)とは著しく異なる出力信号をもたらす。したがって、各信号点を移動平均信号レベルと比較することが、記憶された信号パターンと比較され得る平均からの著しい逸脱を認識するために使用され得る。

ブロック604で入力ジェスチャーである可能性がある入力信号を認識するための別の方法は、信号全体、または所与の周波数、所与の周波数範囲、複数の周波数、もしくは複数の周波数範囲ビンなどの信号の一部のRMSまたはピークエネルギーを1つまたは複数の閾値と比較することを含む。例えば、図3に示されたように、ユーザ入力ジェスチャーの合間の受信された信号の平均RMSエネルギーは低く、一方、入力ジェスチャー中の受信された信号のRMSエネルギーはそれよりもかなり高い。したがって、分析に値する入力信号は、エネルギーが閾値を超える入力信号である可能性がある。そのような閾値は、その値未満ではユーザ入力ジェスチャーが行われていないと推測される値として製造者によって決められ得る。代替的に、閾値は、以下でより完全に説明されるように、ユーザのトレーニング入力に基づいて設定され得る。図4に示されたように、ユーザ入力ジェスチャー中の圧電センサー信号出力に含まれる周波数の振幅は、1kHzから10kHzまでの範囲の周波数に測定可能なエネルギーを含むが、ベースライン信号(すなわち、ユーザ入力ジェスチャーの合間の信号)は、含まない。生産モデル試験またはユーザのトレーニングに基づいて、ユーザ入力ジェスチャー中は閾値を通常超えるが、その他の使用の間は閾値を超えない特定の周波数または周波数ビンが、特定され得る。この方法においては、回路が、継続的に入力信号をサンプリングし、RMS値または特定の周波数範囲のRMS値を閾値と比較し、入力信号が分析されるべきときを示す割り込み(またはその他の信号)を出力することができる。それから、入力信号の分析が、信号が既定の時間同じまたは別の閾値を再び下回るまで継続することができる。

別の態様において、入力信号は、単純に、一致が存在するかどうかを判定するために信号を1つまたは複数のテンプレートと比較することによって継続的に分析され得る。この態様においては、ブロック604は不要である可能性がある。

ブロック604で入力信号が入力ジェスチャーである可能性があると認識されるとき、プロセッサが、既定のまたは事前に記録された信号パターンと比較するための信号データを得るために、ブロック608で、入力信号のダウンサンプリングおよびメモリ(例えば、一時的なバッファ)への結果の記憶を開始することができる。入力信号のダウンサンプリングは、相関プロセスで必要とされる信号処理の量を削減し、それによって、リソースの消費を抑えた分析を実行し、入力信号を記憶するために必要とされるメモリのサイズを小さくすることができる。代替的に、プロセッサは、波形全体(すなわち、全帯域のセンサー出力)をメモリに記憶し、メモリからの記憶された信号の一部をオンザフライでまたは相互相関プロセス中にダウンサンプリングすることができる。

メモリに記憶された受信された信号を用いて、信号が、参照データベース内のそれぞれの参照信号と比較され得る。一態様において、この比較は、図6Aに示されるように繰り返し実行され得る。したがって、ブロック612で、プロセッサが、最初の事前定義のユーザ入力ジェスチャーに対応する、メモリに記憶された参照信号にアクセスすることができる。ブロック616で、プロセッサが、入力信号の一部と参照信号の間の相互相関を計算することができる。記憶された入力信号と事前に記録された波形の間のこの時間領域の比較は、類似性の度合いまたは相関値を決定するためによく知られている統計分析技術を使用することができる。ブロック616の一部として、計算された類似性または相関値は、プロセッサが事前に記録された波形のすべての中で最良の一致(すなわち、最良の相関値)を決定することを可能にするために、対応する入力ジェスチャーとともにバッファに記憶され得る。また、類似性または相関値は、入力信号とよく一致するパターンのみがさらに考慮されるように閾値と比較され得る。判定ブロック620で、プロセッサが、比較のためにメモリに記憶された別の参照信号が存在するかどうかを判定することができる。そうである(すなわち、判定ブロック620 =「はい」である)場合、プロセッサは、ブロック612で次の参照信号にアクセスし、ブロック616で別の類似性または相関値を計算することができる。入力信号が記憶された参照信号のすべてと比較され終わった(すなわち、判定ブロック620 =「いいえ」である)とき、ブロック624で、プロセッサが、最も高い類似性または最良の相関値を有し、したがって、受信された入力信号と最もよく一致する参照信号を決定することができる。判定ブロック628で、プロセッサが、決定された最も高い類似性または最良の相関値がブロック632で一致を返すことを妥当と認めるのに十分であるかどうかを判定することができる。この判定は、万一ユーザのモバイルデバイスのでたらめな操作がユーザが意図しない機能の応答を頻繁にもたらしてしまうとユーザにとって迷惑である可能性がある誤った正の相関の頻度を減らすのに役立つ。相関値を計算するために使用されるアルゴリズムまたは手法に応じて、最良の相関は、最も大きい計算された値または最も小さい計算された値によって示される可能性があることに留意されたい。したがって、相関値が十分であるかどうかを判定するために使用される閾値は、最大値または最小値のいずれかである可能性がある。類似性または相関値が十分である(すなわち、判定ブロック628 =「はい」である)場合、ブロック632で、プロセッサが、ウィンドウマネージャまたはアプリケーションに相関が見つかった入力ジェスチャーの識別子を返すことができる。そうでない場合(すなわち、判定ブロック628 =「いいえ」である)場合、ブロック638で、プロセッサが、不一致の指示を返すか、または単にセンサー入力を無視することができる。

図6Bに示される方法514Bに示されるさらなる改善として、センサー入力信号および参照信号データベースのエントリのうちの片方または両方が、相互相関の前または後に重み係数を割り当てられ得る。重み係数は、事前に記録された参照信号に、受信されたセンサー入力信号に、またはそれら両方の組み合わせに適用され得る。

方法514Bにおいて、センサー信号の処理は、同様に付番されたブロックに関して図6Aを参照して上で説明されたように進むことができ、それに加えて、ブロック652で、プロセッサが、さまざまな要因に応じて、受信されたセンサー入力信号に適用されるべき適切な重みを決定することができる。例えば、ブロック652で、プロセッサは、現在の動作モード、現在アクティブなアプリケーション、前に実施された機能またはコマンド、認識された状態(例えば、ユーザによって保持されている)、センサーの読み取り値(例えば、温度、またはモバイルデバイスがユーザによって保持されていることを示し得る加速度計の読み取り値)、およびそれらの組み合わせに基づいて、受信されたセンサー入力信号に適用されるべき1つまたは複数の重み係数を割り当てることができる。そのような重み係数は、ブロック658で相関値を計算するために使用される計算またはアルゴリズムに合った方法でセンサー入力値に乗算または加算され得る数値である可能性がある。単一の重み係数(または複数の係数)が、受信された信号値に係数を乗算または加算することなどによって、ブロック654で、受信されたセンサー信号値に適用され得る。

同様に、方法514Bにおいて、プロセッサは、現在の動作モード、状況、または前の動作に応じたさまざまな要因に応じて、ブロック656で、参照信号に適用されるべき重み係数を決定することができる。そのような要因は、現在アクティブなアプリケーション、現在の動作モード、前に実施された機能またはコマンド、認識された状態、センサーの読み取り値、およびそれらの組み合わせを含み得る。例えば、ブロック656で、プロセッサは、モバイルデバイスで現在動作しているアプリケーションに関連する機能に対応する参照信号に1.0を超える重み係数を割り当てることができる。したがって、カメラアプリケーションがアクティブであるときは、カメラアプリケーションに関連するユーザ入力コマンド(例えば、シャッターおよびズームの制御)に対応する参照信号が、別のアプリケーションまたはデバイスの動作に関連するユーザ入力コマンドに対応する参照信号よりも大きな重み係数を与えられ得る。例えば、カメラアプリケーションをアクティブ化するユーザ入力ジェスチャーが認識され、実行されると、カメラ機能アクティブ化ジェスチャーが認識される可能性を増やすために、カメラ機能入力ジェスチャーに関連する参照信号は、さらに大きな重みを与えられる可能性があり、その後のセンサー信号は、より大きな重みを割り当てられる可能性がある。別の例として、最初のユーザ入力ジェスチャーがプレフィックスジェスチャー(prefix gesture)として認識される可能性があり、通常のキーボードの「alt」、「ctrl」、および/またはファンクションキーがその後のキーの押下に別の意味を割り当てることができる方法と非常によく似て、プロセッサは、プレフィックスジェスチャーに応じて、そのプレフィックスジェスチャーに関連する、またはそのプレフィックスジェスチャーと関連したときにのみ有効であるユーザ入力コマンドに対応する参照信号により大きな重み係数を割り当てることができる。したがって、5本の指の締め付けジェスチャーは、スワイプの動きまたは一連のタップを特徴とするユーザ入力ジェスチャーに対するプレフィックスとして機能する可能性がある。そのようなプレフィックスジェスチャーは、それがないとモバイルデバイスの通常の操作と混同される可能性があるジェスチャーを可能にするために使用され得る。そのようなアプリケーションに固有の、プレフィックスに固有の、または状況に固有の重み係数を参照信号とともに実装することによって、プロセッサは、そうでなければ複数の参照信号に対してほとんど等しい相関値を示すであろう、1つまたは複数の力センサーから受信された1組の信号の相関を正しくとることができる可能性がある。

ブロック658で、プロセッサが、重みづけされた入力信号の一部と重みづけされた参照信号の重みづけされた相互相関を計算して、信号が意図されるユーザ入力ジェスチャーに関連するかどうかを判定する際に使用されるべき相関値を決定することができる。重みづけされた相互相関が計算される方法は、実施される特定の種類の相関アルゴリズムに応じて決まる。したがって、ブロック658で、計算される信号-参照相関値は、受信された入力信号、評価される参照信号、またはそれら両方に適用される重み係数に応じて大きくまたは小さくされ得る。それから、そのような重みづけされた相互相関値が、図6Aを参照して上で説明されたように、ブロック624で、受信された入力信号と最も高い相関を有する参照信号を決定するために使用され得る。

また、受信された入力信号および/または参照信号への重み係数の割り当ては、特定のユーザ入力ジェスチャーを受信することが予測されるモバイルデバイスに配置された力センサーが、モバイルデバイスのその他のセンサーからの信号よりも大きな重みを与えられ得るように、センサー毎になされ得る。例えば、カメラアプリケーションがアクティブである場合、(図13に示されるように)写真を撮るときにユーザの指があると予測される位置にモバイルデバイス上で配置された力センサーは、デバイスのケースのその他の位置に配置されたセンサーからの信号よりも大きな重み係数を割り当てられ得る。

この態様において、事前定義の参照信号は、関連する機能に、または入力ジェスチャー自体の性質に基づいて重み係数を割り当てられ得る。例えば、誤ってアクティブ化された場合にユーザエクスペリエンスにほとんど影響を与えない機能に関連する入力ジェスチャーは、モバイルデバイスがそのようなジェスチャーに関するより高い誤った正の相関の割合に対処可能なので、より大きな重み係数を割り当てられ得る。別の例として、一部のユーザ入力ジェスチャーは、重要な機能に関連付けられる可能性があり、その結果、そのジェスチャーとの十分な相関があるとき、その重要な機能がその他のあり得る相関するジェスチャーよりも優先して選択される。一部のユーザ入力ジェスチャーは、ジェスチャーの性質が独特で、その結果、意図しないアクティブ化が極めて起こりにくい場合、より大きな重み係数をやはり割り当てられ得る。例えば、入力ジェスチャーが数度の繰り返しおよび複数のサービスに対する同時入力(例えば、2秒以内の一連の3回の締め付けジェスチャー)を含む場合、そのようなジェスチャーは、そのジェスチャーがその他のあり得る相関よりも優先的に選択されるようにより大きな重み係数を与えられ得る。したがって、入力ジェスチャーが独特であればあるほど、適用され得る重み係数がますます大きくなる。

この態様において、受信されたセンサー入力信号は、ユーザの設定もしくは機能選択(例えば、デバイスを締め付けジェスチャー入力モードにすること)、その他のセンサーデータ、入力信号の総RMSエネルギーレベル、または前に受信、認識、および処理された入力ジェスチャーに応じて重み係数をやはり割り当てられ得る。一態様において、ユーザは、ボタンを押すこと、メニューオプションを選択すること、または認識可能な方法(例えば、振る、締め付ける、およびホールドするなど)でモバイルデバイスを操作することなどによって、ユーザ入力ジェスチャーを受信するための動作モードをアクティブ化することができる。このモードにおいて、センサー信号は、ユーザがユーザ入力ジェスチャーを実行する意図を示したのでより大きな重み係数を与えられ得る。一態様において、加速度計、温度、端末(end)位置(例えば、GPS受信機)センサーから受信された情報が、現在の表面力センサー入力がより大きな重み係数を与えられるべきかどうかを判定するために評価され得る。別のセンサーデータによりもたらされる重み係数の例として、デバイスの加速度計の信号が、モバイルデバイスが水平方向に向けられていることを示す場合、センサー入力信号は、ユーザが写真を撮るまたは視覚的媒体を仕分けするための入力ジェスチャーとして使用する可能性が高いと推測され得るのでより大きな重みを与えられ得る。別の例として、測定された加速度および/または(以下で説明されるように圧電センサー自体から決定され得る)表面温度の測定値の性質が、モバイルデバイスがユーザの手の中に保持されており、したがって、ユーザ入力ジェスチャーが予測されるべきであるときを認識するために分析され得る。モバイルデバイスが、センサー信号をメモリに記憶された事前定義の参照信号パターン(例えば、温度上昇に関連する電圧バイアスと組み合されたランダムな雑音および信号のレベル)と比較することによってそのモバイルデバイスが保持されていることを認識するように構成され得る。一態様において、前の機能の実行が、一連のユーザ入力ジェスチャーを受信することなどのために、その後のセンサー入力信号により大きな重みを割り当てることを促す可能性がある。例えば、ユーザ入力ジェスチャーがモバイルデバイスをユーザ入力モードにした後、センサー信号は、より大きな重み係数を与えられ得る。別の例として、一部の認識されたおよび実行された機能は、その後のユーザ入力ジェスチャーが起こりやすく、したがって、その後のセンサー信号がより大きな重みの値を与えられるべきであることを示す。例えば、上で検討されたように、カメラアプリケーションをアクティブ化するユーザ入力ジェスチャーは、カメラ機能アクティブ化ジェスチャーが認識される可能性を高めるためにその後のセンサー信号がより大きな重みを割り当てられるようにやはり促す可能性がある。

図7に示される別の態様において、受信されたセンサー入力信号は、ユーザ入力ジェスチャーを認識し、対応する機能を特定するために周波数領域の基準と相互相関をとられ得る。方法514Cにおいて、モバイルデバイスのプロセッサは、同様の番号のブロックに関して図6Aおよび6Bを参照して上で説明された方法と同様の方法を用いて、ブロック602で、受信された信号を正規化し、ブロック604で、分析されるべき入力信号の一部を特定することができる。ブロック608で、入力信号の一部が、ダウンサンプリングされ、サンプリングバッファなどのメモリに記憶され得るか、または全帯域の信号が、サンプリングバッファなどのメモリに記憶され得る。方法514Cにおいて、ブロック702で、プロセッサが、n点高速フーリエ変換(FFT)プロセスなどのFFTを記憶された入力信号に対して実行して、信号をメモリに記憶され得る周波数領域データに変換することができる。ブロック702で、プロセッサは、比較的高い分解能の入力システムに対してゼロパディングおよびより多いn個のサンプルを用いることができる。FFT変換処理ブロック702は、ハミング窓、ブラックマン-ハリス窓、矩形窓、その他のサンプリング窓、またはこれら異なる窓の組み合わせを利用することができる。代替的に、ブロック702で、プロセッサは、受信されたセンサー入力信号内の波形の平均的な周波数の内容を示すために、移動サンプリング窓(shifting sampling window)を用いる複数のFFT変換の平均を計算することができる。

メモリに記憶された周波数領域の信号データを用いて、信号の周波数パターンが、参照信号データベース内の各参照信号と比較され得る。一態様において、この比較は、図7に示されるように繰り返し実行され得る。したがって、ブロック612で、プロセッサが、最初の事前定義のユーザ入力ジェスチャーに対応する、メモリに記憶された参照信号パターンにアクセスすることができる。ブロック706で、プロセッサが、類似性の度合いまたは相関値を決定するために、よく知られている統計分析技術を使用することなどによって、記憶された入力信号の周波数領域データを事前に記録された周波数パターンと比較する。ブロック706の一部として、計算された類似性または相関値は、プロセッサが事前に記録された周波数パターンのすべての中で最良の一致を決定することを可能にするために、対応する入力ジェスチャーとともにバッファに記憶され得る。また、類似性または相関値は、入力信号とよく一致する周波数パターンのみがさらに考慮されるように閾値と比較され得る。判定ブロック620で、プロセッサが、比較のためにメモリに記憶された別の参照信号が存在するかどうかを判定することができる。そうである(すなわち、判定ブロック620 =「はい」である)場合、プロセッサは、ブロック612で次の参照信号にアクセスし、ブロック706で別の類似性または相関値を計算することができる。入力信号の周波数領域データが記憶された参照信号のすべてと比較され終わった(すなわち、判定ブロック620 =「いいえ」である)とき、ブロック624で、プロセッサが、最も高い類似性または最良の相関値を有し、したがって、受信された入力信号と最もよく一致する参照信号を決定することができる。判定ブロック628で、プロセッサが、最良の計算された類似性または相関値がブロック632で一致を返すことを妥当と認めるのに十分なだけ大きいかどうかを判定することができる。この判定は、万一ユーザのモバイルデバイスのでたらめな操作がユーザが意図しない機能の応答を頻繁にもたらしてしまうとユーザにとって迷惑である可能性がある誤った正の相関の頻度を減らすのに役立つ。類似性または相関値が十分に大きい(すなわち、判定ブロック628 =「はい」である)場合、ブロック632で、プロセッサが、ウィンドウマネージャまたはアプリケーションに相
関が見つかった入力ジェスチャーの識別子を返すことができる。そうでない場合(すなわち、判定ブロック628 =「いいえ」である)場合、ブロック638で、プロセッサが、不一致の指示を返すか、または単にセンサー入力を無視することができる。

図6Aを参照して上で説明された時間領域信号の処理と同様に、ブロック624の最大の相関値の決定および/または判定ブロック628の十分に大きい相関の判定は、センサーのデータと意図されるユーザ入力ジェスチャーとの相関をよりうまくとるために重みづけされた入力信号データおよび/または重みづけされた参照信号を用いてなされ得る。

別の態様において、図5のブロック514の処理は、隠れマルコフプロセスを用いてなされ得る。隠れマルコフモデルは、システムが、この場合は意図されるユーザ入力ジェスチャーから受信される入力信号である未観測の状態を有するマルコフ過程を含むと仮定してモデル化されるよく知られている統計モデルである。隠れマルコフプロセスの実装は、トレーニングルーチンの間のセンサー信号の管理された学習により参照信号データベースを作成することによって可能にされ得る。それから、そのようなユーザにトレーニングされた参照信号データベースが、隠れマルコフプロセスを用いて、記録されたセンサー出力が与えられたときに意図されるユーザ入力ジェスチャーの最大尤度を求めるために使用され得る。参照データベースを生成するためのそのようなユーザトレーニングプロセスが、図9を参照して以下で説明される。

図8に示されるさらなる態様において、図5のブロック514の処理は、ベクトル空間モデルの方法を用いてなされ得る。ベクトル空間モデルは、データオブジェクトを識別子のベクトルとして表し、2つのデータオブジェクトを特徴づけるベクトル間の角度に基づいて2つのデータオブジェクトの間の類似性または相関の測定値を計算するためのよく知られている代数的モデルである。実際には、角度そのものの代わりにベクトル間の角度の余弦を計算する方が容易であり、したがって、方法は、cosθ= (V₁ * V₂)/(||V₁||*||V₂||)を計算することができ、ここで、V₁は、受信されたセンサー信号を特徴づけるベクトルである可能性があり、V₂は、参照信号を特徴づけるベクトルである可能性がある。ベクトル空間モデルは、全体的な一致を判定するために平均されるかまたはその他の方法で使用され得る一連のcosθの計算をもたらすために、波形全体、または波形の時間で区切ったサンプルなどの波形の選択された一部に適用され得る。さらに、ベクトル空間モデルは、時間領域のデータに、周波数領域のデータに、ならびに時間領域と周波数領域の両方のデータに適用され得る。図8を参照すると、方法514Cにおいて、モバイルデバイスのプロセッサは、同様の番号のブロックに関して図6Aおよび6Bを参照して上で説明された方法と同様の方法を用いて、ブロック602で、受信された信号を正規化し、ブロック604で、分析されるべき入力信号の一部を特定することができる。ブロック608で、入力センサー信号の一部が、ダウンサンプリングされ、サンプリングバッファなどのメモリに記憶され得るか、または全帯域の信号が、サンプリングバッファなどのメモリに記憶され得る。ブロック712で、プロセッサが、受信されたセンサー信号を特徴づける1つのベクトルV₁または複数のベクトルを決定することができ、例えば、受信されたセンサー信号は、周波数領域の特定の周波数のRMS値、または時間領域の特定の時間区間のRMS値によって定義される要素によって特徴づけられ得る。

信号ベクトルV₁が決定されると、信号ベクトルと参照信号ベクトルデータベース内の各参照信号ベクトルの間の角度の余弦が、計算され得る。一態様において、この計算は、図8に示されるように繰り返し実行され得る。したがって、ブロック714で、プロセッサが、最初の事前定義のユーザ入力ジェスチャーに対応する、メモリに記憶された参照信号ベクトルにアクセスすることができる。ブロック716で、プロセッサが、信号ベクトルV₁と参照ベクトルV₂の間の角度の余弦(cosθ)を計算する。ブロック716の一部として、計算された余弦値は、プロセッサが事前に記録された信号ベクトルのすべての中で最良の一致を決定することを可能にするために、対応する入力ジェスチャーとともにバッファに記憶され得る。さらに、ブロック716の一部として、余弦値は、入力信号とよく一致する信号ベクトルのみがさらに考慮されるように閾値と比較され得る。ベクトル空間モデルによれば、0に近い余弦値は、ベクトルの一致、およびひいては入力信号と参照信号の間の良好な相関が存在することを意味し、一方、1に近い余弦値は、ベクトルが一致しないことを意味する。したがって、ブロック716の一部として、閾値未満の(例えば、0.5以下の)余弦値のみが、最良の一致を決定するためにバッファに記憶される。判定ブロック620で、プロセッサが、比較のためにメモリに記憶された別の参照ベクトルが存在するかどうかを判定することができる。そうである(すなわち、判定ブロック620 =「はい」である)場合、プロセッサは、ブロック714で次の参照信号にアクセスし、ブロック716で別の余弦値を計算することができる。入力信号ベクトルが記憶された参照ベクトルのすべてと比較され終わった(すなわち、判定ブロック620 =「いいえ」である)とき、ブロック718で、プロセッサが、最も小さい余弦値をもたらし、したがって、受信された入力信号との最良の一致を示す参照信号ベクトルを決定することができる。判定ブロック720で、プロセッサが、最も小さい余弦値がブロック632で一致を返すことを妥当と認めるのに十分なだけ小さいかどうかを判定することができる。この判定は、万一ユーザのモバイルデバイスのでたらめな操作がユーザが意図しない機能の応答を頻繁にもたらしてしまうとユーザにとって迷惑である可能性がある誤った正
の相関の頻度を減らすのに役立つ。最良の余弦値が十分に小さい(すなわち、判定ブロック720 =「はい」である)場合、ブロック632で、プロセッサが、ウィンドウマネージャまたはアプリケーションに相関が見つかった入力ジェスチャーの識別子を返すことができる。そうでない場合(すなわち、判定ブロック720 =「いいえ」である)場合、ブロック638で、プロセッサが、不一致の指示を返すか、または単にセンサー入力を無視することができる。

図6および7を参照して上で説明された時間領域信号および周波数領域信号の処理と同様に、ブロック718の最小の余弦値の決定および/または判定ブロック720の十分に小さい余弦値の判定は、センサーのデータと意図されるユーザ入力ジェスチャーとの相関をよりうまくとるために重みづけされた入力信号データおよび/または重みづけされた参照信号ベクトルを用いてなされ得る。

上で検討されたように、参照信号データベースは、全体的にまたは部分的に、ユーザがユーザのモバイルデバイスで特定の入力ジェスチャーを実行することから通常の信号応答を決定するためにユーザが一連のトレーニング操作を実行することによってデータを投入され得る。そのような個々のトレーニングは、個人の指によって加えられる力の独特のパターンとモバイルデバイスのセンサーの特性とが、参照データベースに正確に反映されることを保証する。例えば、ユーザは、異なるサイズの指および異なる手の力を持ち、したがって、特定の入力ジェスチャーを実行する間にモバイルデバイスの表面に異なる力を加える。また、ケースおよびモバイルデバイス上の力センサーによって生成される特定の信号は、センサーおよびケースの特性に応じて決まる。そのようなばらつきに対処するために、一態様は、入力ジェスチャーのユーザトレーニングを行う。

図9は、ユーザトレーニングルーチンによって参照信号データベースにデータを投入するために使用され得る例示的な方法900を示す。方法900において、ブロック902で、モバイルデバイスが、特定の入力ジェスチャーに関連付けられるべき特定の機能を入力するようにユーザに促すプロンプトを表示することができる。例えば、ディスプレイが、ボタンを押下するか、またはメニュー選択を行い、ユーザが入力ジェスチャーが検出されるときに行われるようにしたい機能を示すようにユーザに求めることができる。ブロック904で、モバイルデバイスが、入力ジェスチャーを実行するようにユーザに促すプロンプトを表示することができる。ブロック906で、モバイルデバイスが、ユーザが指示されたジェスチャーを行うときに受信される信号を記録するために圧電センサーの監視を開始する。ブロック908で、モバイルデバイスは、ユーザ入力ジェスチャーが始まるときを判定するために圧電センサーから受信される信号を監視することができる。ユーザ入力ジェスチャーの始まりのこの検出は、センサーが各センサーから受信された移動平均RMS信号から大きく逸脱するときを検出するなど、図6Aおよび6Bでブロック604に関して上で説明された方法を利用することができる。ブロック910で、モバイルデバイスが、参照信号として保存するのに適切な形式でデータを受信するように受信された信号を処理することができる。例えば、圧電センサー信号をダウンサンプリングする実装においては、トレーニングルーチン中に圧電センサーから受信される信号が、同じ方法でダウンサンプリングされ得る。さらに、受信された信号は、トレーニング後にユーザ入力ジェスチャーを検出するためになされる同じ方法で正規化され、フィルタリングされ、その他の処理を行われ得る。周波数領域で圧電センサー信号を分析する実装に関しては、ブロック910の処理は、信号を周波数領域データに変換するために信号に対してFFTを行うことを含み得る。ブロック910の圧電センサー信号の処理は、信号がジェスチャーの開始前に示されたレベルに戻ることなどによって入力ジェスチャーが完了したと考えられるまで継続することができる。ブロック910の処理の一部として、処理された信号波形および/または周波数データが、バッファに記憶され得る。

ブロック912で、処理され、記憶された信号波形または周波数データが、平均的なまたは統計的に代表的な信号波形または周波数データを生成するために、同じ入力ジェスチャーに関する前に記憶された波形または周波数データと統計的に組み合され得る。この平均処理は、トレーニングルーチンが、平均的なまたは最も可能性の高いパターンを表す参照信号波形または周波数データを生成するために、人間の動きおよびジェスチャーの自然なばらつきに対処することを可能にする。それから、ブロック912の一部として、統計的組み合わせの結果が、一時的なメモリに記憶され得る。判定ブロック914で、モバイルデバイスが、ジェスチャーが実行された回数を数えることなどによって、特定の入力ジェスチャーのトレーニングが繰り返されるべきかどうかを判定することができる。ジェスチャーが繰り返されるべきである(すなわち、判定ブロック914 =「はい」である)場合、モバイルデバイスは、再び入力ジェスチャーを実行するようにユーザに促すプロンプトを表示するためにブロック900に戻ることができる。フリックジェスチャーの十分な繰り返しが実行され終わる(すなわち、判定ブロック914 =「いいえ」である)と、ブロック916で、複数のトレーニングの繰り返しからの信号の最終的な統計的組み合わせが、ユーザによるジェスチャーに関して示された機能に結び付けられた参照信号データベースに記憶され得る。したがって、そのような参照信号データベースは、関数の識別子または関数呼び出しに対するポインタを有するデータレコードと、平均されたセンサー信号波形および/または周波数データを記憶する1つまたは複数のデータレコードとを含み得る。判定ブロック918で、モバイルデバイスが、さらなる参照信号が生成されるべきかどうかを判定することができる。例えば、モバイルデバイスは、ユーザが別の入力ジェスチャーを定義したいかどうかを尋ねるプロンプトをユーザに対して表示することができる。別の例として、モバイルデバイスは、パーソナライズするトレーニングを必要とするいくつかの事前定義の入力ジェスチャーを用いて工場で構成される可能性があり、その場合、判定ブロック918は、さらなる工場で定義されたジェスチャーがまだトレーニングされずに残っているかどうかを判定することを含み得る。別の入力ジェスチャーが定義およびトレーニングされるべきである(すなわち、判定ブロック918 =「はい」である)場合、モバイルデバイスは、次の入力ジェスチャーに関連付けられるべき機能を特定するようにユーザに促すプロンプトを表示するためにブロック902に戻ることができる。入力ジェスチャーのすべてが定義およびトレーニングされ終わる(すなわち、判定ブロック918 =「いいえ」である)と、ブロック920で、ジェスチャー定義およびトレーニングルーチンが終了することができる。

トレーニング方法900において、トレーニングループでユーザがジェスチャーに結び付けられるべき機能を定義し、ジェスチャーを実行し得る順序は、上で説明された順序とは異なる可能性があることを理解されたい。例えば、ユーザは、入力ジェスチャーのトレーニングを完了し、それから、その入力ジェスチャーに関連付けられるべき機能を特定する可能性がある。さらに、トレーニング方法900は、モバイルデバイスで実行されているアプリケーション、その他のセンサー(例えば、加速度計)から受信された入力、デバイスの動作状態、および前に処理されたユーザ入力ジェスチャーに応じて特定のジェスチャーに対して複数の機能を定義するためのステップを含み得る。これらのすべては、ユーザトレーニングルーチンで定義され、構成され得る。

さまざまな態様において、力感知膜(または同様のセンサー)が、センサーの感度または位置分解能を向上する方法で構成され得る。比較的感度の高い実装は、それらが比較的正確な位置および力の情報を捕捉することができるので高分解能と呼ばれる可能性がある。図10Aおよび10Bは、モバイルデバイスのケース104に取り付けられた力感知入力ストリップ115bの高分解能の実装を示す。図10Aは、導線216a〜fに接続された複数の接点の対214a〜hを有する単一の圧電ストリップ210を示す。図10Bは、導線216a〜fを介して接続された接点の対214a〜hをそれぞれ有する複数の圧電ストリップ210a〜dを示す。単一の圧電ストリップに複数の接点の対を配置することは、ストリップが、加えられた力の位置に応じて変わる可能性がある複数の入力信号を生成し、それによって、力が加えられるストリップ上の位置に関する何らかの情報を与えることを可能にすることができる。ケース104の表面に複数の圧電ストリップセンサー210a〜dを配置することは、ストリップの領域に局在化されたセンサー信号を与えることができる。したがって、図10Bに示された方法でモバイルデバイスのケース104の側面に4つの圧電ストリップ210a〜dを使用することは、別個の入力信号がデバイスを握る4本の指のそれぞれから受信されることを可能にする。複数の接点を有する圧電ストリップからの、または複数の圧電ストリップセンサーからの複数の信号は、並列に処理され得るか、またはそれらの信号は、逐次的な処理を可能にするためにバッファリングもしくは多重化され得る。一部の実装において、それぞれの個々のセンサー出力信号は、相互相関の前または後に重み係数を割り当てられ得る。

上で説明されたさまざまな態様は、モバイルデバイスで実施され得るユーザ入力を可能にするための幅広い有用なジェスチャーを可能にする。特に有益なのは、都合の良い方法で片手で保持されたモバイルデバイスで実施され得るさまざまな片手のジェスチャーを解釈する能力である可能性がある。1つのそのようなジェスチャーの例が、ユーザの右手に保持され、親指1102と指先1104の間で締め付けられているモバイルデバイス100を示す図11に示される。これは、モバイルデバイス100を保持しやすい位置であるが、指1104が、キーまたはタッチ面に触れるために利用できない。したがって、ディスプレイスクリーンまたはボタンに触れることは、ユーザが逆の手でデバイスに触れることを必要とする。しかし、ユーザがモバイルデバイスとやり取りするために手が空いていない多くの状況がある。例えば、人が運転中にセルラ電話で話している場合、片方の手がハンドルに残っていなくてはならず、ユーザは従来のユーザインターフェースメカニズムを用いてデバイスとやり取りするためにディスプレイスクリーンまたはキーパッドを見るためにそれらのユーザの注意を安全にそらすことはできない。さまざまな態様は、ユーザがディスプレイスクリーンまたはキーパッドを見ることを必要とせずに、デバイスを保持する片方の手で実行され得る簡単なユーザインターフェースジェスチャーを提供する。

図11に示されるように、周辺端部に(すなわち、親指1102および指1104と接触しているモバイルデバイス100上の位置に)タッチ/力センサーを備えたモバイルデバイスで実施され得る1つの簡単なジェスチャーは、デバイスの1つの端部に沿って親指1102をスライドさせることである。上で検討されたように、そのようなスライドまたはスワイプジェスチャーは、ユーザの親指1102によって触れられるようにモバイルデバイス100の側面に配置されたタッチ/力センサーによって生成された信号に基づいて認識され得る。そのようなスライドまたはスワイプイベントおよびスライド動作の方向の検出は、モバイルデバイスに関する特定の機能またはコマンドに関連するユーザ入力ジェスチャーとして解釈され得る。例えば、そのようなスライドまたはスワイプ動作の検出は、モバイルデバイスがセルラ電話での通話を行っているときはボリュームを変更するためのコマンドとして解釈され得る。セルラ電話での通話がプロセス中にないときは、デバイスの側面での親指1102のスライドの検出は、電話帳をスクロールする、次の電子メールメッセージに飛ぶ、スケジューリングされたイベントのカレンダーをスクロールする、ラジオまたはモバイルテレビ放送を受信するためにチャネルまたは周波数を変える、地図の表示解像度を変えるなどのためのユーザジェスチャーとして解釈される可能性があり、これらのジェスチャーのすべては、モバイルデバイスで実行されているアプリケーションに応じて決まる。

図11に示されたジェスチャーにおいて、モバイルデバイス100は、4本の指1104すべてがモバイルデバイスの反対側を押しているときはある機能を示し、3本以下の指1104がモバイルデバイスのケース104の反対側に触れているときは異なる機能を示すものとして親指スライドジェスチャーを認識することができる。この態様において、ユーザは、1本または複数本の指1104を持ち上げることによって、ジェスチャーを変えて、実施されるべき異なるコマンドを示すことができる。したがって、4本の指1104がモバイルデバイス100に触れた状態の親指スライドジェスチャーは、3本の指1104がモバイルデバイスに触れているときの親指スライドジェスチャーとは異なる意味を持つ可能性があり、3本の指1104がモバイルデバイスに触れているときの親指スライドジェスチャーは、2本の指1104がモバイルデバイスに触れているときの親指スライドジェスチャーの意味とは異なる可能性がある。さらに、指1104によって加えられる力が、測定され、親指スライドジェスチャーに関連する異なるコマンドを区別する方法として使用され得る。よって、4本の指1104からの力が小さい親指スライドジェスチャーは、4本の指1104によって加えられる力が大きい親指スライドジェスチャーとは異なる意味を持つ可能性がある。

図12に示されるさらなる例において、親指1102および指1104のうちの1本または複数本によって加えられる相対的な力が、ユーザ入力として解釈され得る。例えば、親指1102および個々の指によって加えられる小さな力は、モバイルデバイス100のタッチ/力感知面から受信された信号の振幅および特性などに基づいて、大きな力と区別され得る。この態様においては、各指およびさまざまな指の組み合わせによって加えられる力が、特定のコマンドと相関をとられ得る。したがって、親指1102による大きな力は、第1のコマンドに関連付けられる可能性があり、親指1102および人差し指による大きな力は、第2のコマンドに関連付けられる可能性があり、親指1102および人差し指および小指による大きな力は、第3のコマンドと関連付けられる可能性があり、以下同様である。このようにして、いくつかのユーザ入力ジェスチャーが、音楽家がトランペットまたはクラリネットなどの楽器を扱う方法と同様にして構成され得る。

タッチ/力測定面に基づくユーザ入力ジェスチャーの別の例が、図13に示される。この例において、モバイルデバイス100は、内蔵デジタルカメラで写真を撮るときに便利である可能性があるように、右手の親指1102および人差し指1106と、左手の親指1112および人差し指1116との間の横長の構成で保持される。モバイルデバイス100は、デバイスがこのように保持されているときを、デバイスが水平方向に向いていることを示す加速度計のデータ、および4つの角のそれぞれの近くの側面へのタッチの検出などに基づいて認識するように構成され得る。そのような向きが認識されるとき、モバイルデバイス100は、指先によって加えられる変化する力と、指1106、1116、および親指1102、1112のスライドする力とをカメラアプリケーションに関連するユーザ入力ジェスチャーとして認識することができる。例えば、左の人差し指1116のスライド動作が、画像に適用されるズームを調整するためのコマンドとして解釈され得る一方、右手の親指1102と人差し指1106の間の締め付ける力は、写真を撮るためのコマンドとして解釈され得る。

図13に示された例は、力の開放がジェスチャーの一部として認識されるユーザ入力ジェスチャーのさらなる種類を示す役割も果たす。例えば、シャッターの作動が、力を加えるのではなく指の圧力を新たに開放することによって作動される場合、ユーザは、カメラモードで写真を撮るためにより安定してモバイルデバイスを保持することができる可能性がある。これは、ケースに力を加えることが、モバイルデバイスを意図せずにわずかに捻り、それによって、写真の目標を外す可能性があるからである。しかし、ユーザがケースに力を加えながら対象に焦点を合わせる場合、モバイルデバイスは、ユーザが圧力を開放するときに揺れるまたは動く可能性がより少ない。この態様において、写真撮影機能に関連するユーザジェスチャーは、2つのステップでなされ得る。第1のステップにおいて、ユーザは、通常のカメラでシャッタースイッチを押すのと同様に右の人差し指などによってケースに圧力を加えることができる。ユーザが対象にデバイスの焦点を合わせると、写真撮影機能が、人差し指によって加えられた圧力を開放することによって開始され得る。モバイルデバイスは、人差し指の下に配置された圧電センサーからの入力信号の変化を感知し、センサー信号と写真撮影機能との相関をとるように構成され得る。

図13に示されたジェスチャーは、カメラに関連するコマンドに限定されず、異なるアプリケーションがモバイルデバイス100上でアクティブであるときは異なる解釈をされ得る。例えば、モバイルデバイスがインターネットのウェブページを表示している(すなわち、アクティブなアプリケーションがウェブブラウザである)場合、指1106、1116のスライド動作は、表示された画像内のカーソルを移動する、または画像をパンもしくはズームするためのコマンドとして解釈され得る一方、右手の親指1102と人差し指1106の間の締め付ける力は、表示された画像内のハイパーリンクをクリックするためのコマンドとして解釈され得る。別の例として、図13に示されたスライドおよび締め付けジェスチャーは、モバイルデバイス100が、記憶された映像クリップもしくはムービー、またはモバイルテレビの画像などの映像を表示しているときは、標準的な映像制御コマンドと相関をとられ得る。さらなる例として、指をモバイルデバイス100の側面で上下に動かすことは、静止デジタル写真を見ているときは、表示された画像をスクロール、パン、またはズームするためのユーザ入力コマンドとして解釈され得る。

図14Aに示されるように、モバイルデバイス100のタッチ/力センサーの使用は、裏側ケース104にも適用され得る。例えば、タッチ/力センサー115a、115bを側面に配置し、いくつかのそのようなセンサー115c〜115gをケース104の裏側に配置することによって、ユーザジェスチャーは、モバイルデバイス100の裏側へのタッチに基づいてやはり可能にされ得る。このようにして、モバイルデバイス100の裏側ケースが、ラップトップコンピュータのタッチパッドと同様のタッチセンサーの形態に改造され得る。片手でモバイルデバイスを保持するユーザはケースの裏側に人差し指などの指をあてがう可能性があるので、ユーザは、裏側ケース上でタップするかまたは形を描くことができ、それから、モバイルデバイス100が、それらをユーザ入力ジェスチャーとして解釈することができる。このようにして、ユーザは、ディスプレイ上に表示された描かれた線を見ながらケースの裏側に線を描くことができる。

モバイルデバイス100の裏側に描かれ得るジェスチャーの例が、図14Bに示される。この例において、ユーザは、人差し指1106などの指で裏側に触れること、および認識可能な線1120を描くことによって、機能を実行するようにモバイルデバイス100に命令することができる。モバイルデバイス100は、上述の方法を用いて描かれたジェスチャーを検出および認識し、現在アクティブなアプリケーションなどに基づいて、認識されたジェスチャーに対応するユーザ入力コマンドを決定し、ちょうどユーザがファンクションキーを押すか、またはタッチスクリーンディスプレイ上でジェスチャーを行ったかのようにコマンドを実施するように構成され得る。裏側ケース上のそのようなジェスチャーは、さまざまな態様を使用して実行され得る幅広い異なるユーザ入力コマンドジェスチャーを提供するために、その他の指によって側面のタッチ/力センサーに加えられるジェスチャーおよび力と組み合わされ得る。

モバイルデバイスのケースの複数の面にタッチ/力センサーを配置することによって、非従来型のユーザ入力ジェスチャーが、異なる種類のユーザのタッチを区別する能力によって可能にされ得る。例えば、センサーおよびモバイルデバイスのプロセッサは、ユーザがやさしくなでるかのようにデバイスに触れているときを認識するように構成され得る。そのようなユーザ入力ジェスチャーは、加速度計のセンサーの読み取り値と組み合わせて、デバイスがナイトテーブル上にあるときのように動かないでいる間にユーザがそのデバイスをやさしくなでる場合、スリープまたは夜間クロックおよびアラームモード入るためのコマンドとして認識され得る。別の例として、センサーおよびプロセッサは、引っ掻きまたはくすぐるようなタッチを、スリープモードから覚めるための、または特定のアプリケーションをアクティブ化するためのコマンドとして認識するように構成され得る。

さまざまな異なるセンサーのサイズ、数、およびモバイルデバイスのケース上の位置が、さまざまなユーザ入力ジェスチャーを可能にするために実装され得る。例えば、低コストな実装は、それぞれがモバイルデバイスのケース104の片側ずつに配置された2つのセンサーだけを含む可能性がある。そのような実装は、図11〜13を参照して上で説明されたユーザ入力ジェスチャーを可能にすることができる。高分解能の実装は、片手のそれぞれの指による加えられた力およびタップが個々に分析され得るように、図10Bに示されたように、モバイルデバイスのケースの長い側面のそれぞれに複数のセンサーを実装することができる。さらなる実装において、1つまたは複数のセンサーが、ユーザ入力ジェスチャーがケースの上側および下側でもなされ得るように、それらの側にも張り付けられる可能性がある。さらなる実装において、複数のセンサーが、ユーザ入力ジェスチャーがモバイルデバイスの任意の面でなされることを可能にするために、ケースの上、下、側面、および裏側に張り付けられ得る。加えて、センサーのサイズおよび形状は、締め付け、タップ、およびスワイプユーザ入力ジェスチャーの比較的高いまたは比較的低い位置分解能を提供するために変えられ得る。さらなる態様において、圧電ストリップセンサーは、それらのセンサーがベゼルに近いディスプレイ上の仮想的なキーまたは機能タブの画像に対応する可能性がある入力を受信することができるように、デバイスのディスプレイスクリーンを囲むベゼルに沿って配置され得る。

図15Aは、圧電ストリップ1402a、1402b、1404a、1404b、1406a、1406b、1408a、1408bが、水平方向曲げ軸1412、垂直方向曲げ軸1414、および対角方向曲げ軸1416、1418などの曲げ軸と交差してモバイルデバイスのケース104上にやはり配置され得る。そのような位置に配置された圧電ストリップは、モバイルデバイスに加えられた捻るまたは曲げる力を示す(例えば、曲げひずみによる)信号を生成するように構成され得る。圧電ストリップのそのような配置によって可能にされる1つのユーザ入力ジェスチャーが、図15Bおよび15Cに示される。このジェスチャーにおいて、ユーザは、図15Cに示されるように一方向にデバイスに捻りを引き起こすために、図15Bに示されるようにモバイルデバイス(またはタブレットコンピューティングデバイス)の4つの角に捻る力を加えることができる。ほとんどの実装において、ケースで引き起こされる捻りのゆがみの量は、小さいが、圧電ストリップセンサー1402a、1402b、1404a、1404b、1406a、1406b、1408a、1408bによって検出できる可能性がある。例えば、デバイスの捻りの形態のユーザ入力ジェスチャーは、(例えば、リストまたは表示された画像に関する)スクロール機能に関連付けられる可能性があり、スクロールの方向(上または下)は、捻る動きの方向に応じて決まる。

図15Aに示される圧電ストリップの配置は、モバイルデバイスの長軸または短軸に沿って加えられる曲げる力を含むユーザジェスチャーも可能にする。そのようなユーザジェスチャーが、図15Dおよび15Eに示される。図15Fに示されるさらなる例として、それぞれ対角方向軸1416および1418に沿った圧電ストリップ1406a、1406b、および1408a、1408bは、ページをめくるために紙表紙本を曲げる、またはページをめくるために(例えば)右上の角を「親指でめくる」かのようにケースの1つの角にユーザによって加えられた曲げる力に応じて信号を生成するように構成され得る。曲げ入力ジェスチャーの感知において、対角方向軸および水平方向軸と垂直方向軸の両方に沿ったセンサーからの信号などのセンサーの組み合わせからの信号が、ジェスチャーを認識するために使用され得る。さらに、追加的な圧電ストリップセンサーが、図15Fに示されたページめくりユーザ入力ジェスチャーを感知するためにモバイルデバイスのケースの右上の角に配置された圧電ストリップ1410のように、特定のジェスチャーを可能にするために最適な位置に配置され得る。

圧電ストリップセンサーならびにそれらのセンサーの信号を処理する回路および方法は、時間(すなわち、生成された信号の継続時間)に基づいて、および引き起こされた曲げ応力に基づいて曲げユーザ入力ジェスチャーを区別するように構成され得る。例えば、(例えば、デバイスの角を親指でめくる)素早い曲げおよび解放は、1つのユーザ入力ジェスチャーとして認識される可能性があり、比較的遅い曲げおよび解放は、第2のユーザ入力ジェスチャーとして認識される可能性があり、曲げたままの力は、第3のユーザ入力ジェスチャーとして認識される可能性がある。例えば、図15Bおよび15Cに示された捻る力の素早い印可および解放は、アクティブ化コマンドまたは段階的スクロールコマンドとして解釈される可能性があり、図15Bおよび15Cに示された捻る力の比較的遅い印可および解放は、次ページ表示スクロールコマンドとして解釈される可能性があり、捻る力の曲げたままの印可は、連続スクロールコマンドとして解釈され得る。

加えられた力の時間分析と組み合わせた、図15Aに示された圧電ストリップ構成で認識され得る異なる曲げ方向は、実施され得る多数の異なるユーザ入力ジェスチャーをもたらす。そのような入力ジェスチャーは、ジェスチャーがアクティブ化される機能に直観的に結び付けられるように、アプリケーションのコマンドに基づくことができる。表示されたリストをスクロールするための捻りおよび表示されたテキストのページをめくるための角の捻りは、さまざまな態様によって可能にされる直観的なユーザ入力ジェスチャーのほんの2つの例である。そのようなユーザ入力ジェスチャーは、ジェスチャーを行う際に加えられる物理的な力が直観的に似ているゲームアクションに結び付けられ得るゲームアプリケーションで特に有用であり、おそらく、全く新しいタイプのゲームおよびゲームインターフェースをもたらす可能性がある。

本明細書において説明されたように圧電材料センサーを用いることの利点の1つは、センサー膜が比較的大きい可能性があり、力が加えられる位置に反応しないことである。したがって、デバイスのケースにユーザの指を置くことは、センサーの動作にとって重要ではない。このことは、ユーザがデバイスに指を置くことを恐れる必要なしに入力ジェスチャーを行うことを可能にし、ジェスチャーがユーザがデバイスを見ることを必要とせずに行われることを可能にする。そのような力センサーが力の位置を区別することができる場合に限って、この能力は、デバイスがボタンの位置をケース上の指の実際の位置にマッピングすることを可能にするために使用され得る。両方の能力が、ユーザがデバイスを見ることを必要としない片手操作を提供するのに役立つ。

さまざまな態様において、モバイルデバイスのタッチ/力感知面とのタップおよびスライドインタラクションの位置、力、継続時間、および方向は、異なるユーザ入力コマンドの相関をとるために認識され、組み合わされ得る異なる基本的要素として解釈され得る。例えば、モバイルデバイス100のケースおよび側面の異なる位置の複数のタップは、異なるユーザ入力ジェスチャーを示すものとして区別され得る。さらに、タップおよび持続する力は、異なる順序で実行されるとき、異なるコマンドとして解釈され得る。例えば、1回のタップと、それに続く持続するタッチと(すなわち、「タッチアンドホールド」ジェスチャー)は、あるユーザ入力ジェスチャーとして解釈される可能性があり、一方、ダブルタップと、それに続く持続するタッチと(すなわち、「ダブルタップアンドホールド」ジェスチャー)は、異なるユーザ入力ジェスチャーとして解釈される可能性がある。タップおよび持続するタッチの位置も、ユーザ入力ジェスチャーの解釈の要因とされ得る。

同様に、スワイプ動作の開始点、方向、およびスピードは、ジェスチャーと特定のユーザ入力コマンドとの相関をとるために使用され得るパラメータとして解釈される可能性がある。例えば、片側の非常に素早いドラッグは、タッチスクリーンディスプレイで実行され得るジェスチャーと同様のフリックジェスチャーとして解釈される可能性がある。

標準的なアプリケーションユーザインターフェースコマンドに加えて、さまざまなタッチ、締め付け、タップ、およびスワイプジェスチャーは、ユーザによって指定された特定のタッチ、タップ、およびスワイプジェスチャーを用いてのみ解除可能なデバイスのロックなどのその他の機能に適用され得る。例えば、ユーザは、3回のタップおよび1回の締め付けなどの特定のシーケンスが適用されるまでロックされたままであるようにモバイルデバイスを構成することができる。そのようなジェスチャーはモバイルデバイスが拾い上げられると同時に片手で実行され得るので、そのようなデバイスのロックは、実施するのが簡単であり、ユーザエクスペリエンスを損なわずにモバイルデバイスに対するセキュリティを提供する可能性がある。

さまざまな態様によって可能にされるさらなる能力は、タッチ/力センサーで使用され得る圧電材料の温度応答によって与えられ得る。多くの圧電材料は、熱電効果(thermal electric effect)を示すか、または温度に基づいて挙動の変化を示す。そのような温度に依存する応答は、モバイルデバイスがそのモバイルデバイスがユーザによって拾い上げられ、保持されているときを検出することを可能にするためのセンサー入力として使用され得る。概して、モバイルデバイスがユーザによって保持されていることに合致する温度変化の検出は、動作モードを開始するために使用される可能性があり、したがって、デバイスは、そのデバイスがより低い温度であるときとは異なるように振る舞う。例えば、ユーザによって保持されていることに合致する温度上昇の検出は、モバイルデバイスに、ユーザ入力コマンドの受信を予測してプロセッサの働きを高めるように促す可能性がある。別の例として、デバイスがユーザによって保持されていることに合致する温度の上昇の検出は、ユーザがすぐにユーザ入力ジェスチャーを行い得る確率が比較的高いので、圧電センサー信号入力に適用される重み係数の増大を促す可能性がある。別の例として、モバイルデバイスは、ユーザのお気に入りのウェブページのダウンロード、電子メールのダウンロードもしくは電子メールの受信トレイの同期(reconciling)、またはTwitterサイトからの最近の「ツイート」の引き出しを開始することができる。モバイルデバイスは、図5〜9を参照して上で説明された方法に非常に近い方法で、センサー信号を出力する温度変化に基づいて、そのデバイスが保持されているときを認識するように構成され得る。

さらなる態様において、モバイルデバイスは、圧電センサーの力および温度感知能力と組み合わせてその他のセンサーを利用して、アクションを開始する、動作モードもしくは構成を変更する、またはその他の方法でユーザの状況に適合することができる。例えば、圧電センサーからの温度および力センサーの読み取り値は、適切な動作モードまたは設定を決定するために加速度計および/または環境光センサー(例えば、デジタルカメラ)と組み合わされ得る。

さらなる態様において、圧電センサーを用いて構成されたモバイルデバイスは、バッテリー電圧センサーがデバイスのバッテリーの充電が切れかかっていることを示すときに「最後の電話」機能が有効にされることを可能にすることができる。そのような状況で、電話をかけることを可能にするためにディスプレイスクリーンを作動させることは、残りのバッテリー電力を使い切る可能性がある。さまざまな態様を用いて、ディスプレイスクリーンを作動させないなど、最小電力動作状態でモバイルデバイスが電話をかけることを可能にするユーザジェスチャーが、モバイルデバイスにプログラムされ得る。例えば、特定の電話番号が、ユーザ定義の入力ジェスチャーに関連付けられ、バッテリー電力が非常に低下した状態が検出されるときに、このユーザ入力ジェスチャーの認識が、最小電力状態で事前定義の電話番号に電話をかけるようにモバイルデバイスに促すようにさらに構成され得る。したがって、ユーザが電話をかけようと試み、スクリーンが点灯しないので電話がバッテリー電力切れであることを認識する場合、ユーザは、バッテリーが完全になくなる前に家族などに最後の電話をかけるために事前定義の入力ジェスチャーを実行することができる。

また、上述のさまざまなタッチ、締め付け、タップ、およびスワイプジェスチャーは、高度なアプリケーションのマクロに適用されるか、またはフィーチャーフォンの特定の個人設定などの好みの特徴に結び付けられ得る。

本発明のさまざまな態様は、信号処理回路を利用して、圧電材料から受信された未処理の電圧を変換することができる。そのような回路の例が、図16Aに示された回路構成図に示される。電圧は、圧電ストリップに結合された電極1402で受信され得る。電極1402は、アナログ-デジタルコンバータ1422に直接的または間接的に接続され得る。一態様において、電極は、センサー信号を増幅するように構成される前置増幅段階1406に結合され得る。回路は、電力回路およびよくあるEMI放射源によってもたらされ得る低周波信号(例えば、60〜180Hz)を取り除く、および無線周波数ソースから受信され得る高周波信号を取り除くなどのために、アナログフィルタ1410も含み得る。回路は、高域通過フィルタ効果をもたらし、高電圧スパイクによるアナログ-デジタルコンバータ1422の飽和を防ぐための分流器1414も含み得る。回路は、大きな電圧が回路を損傷することを防ぐためのESDダイオード1418も含み得る。危険なほど大きな電圧は、例えば、落下したモバイルデバイスが直接圧電ストリップから地面にぶつかるときに引き起こされ得る。電極1402およびその他の回路は、圧電センサー回路1400として単一のパッケージに一緒に組み立てられる可能性がある。複数の圧電センサー回路が、単一のアナログ-デジタルコンバータを共有する可能性がある。そのような構成の例が、図16Bに示される。この例示的な実装においては、1つまたは複数の圧電センサー回路1400a〜bが、マルチプレクサ1422を介して単一のアナログ-デジタルコンバータ1422に結合することができる。さらに、圧電センサー回路1400a〜bは、加速度計1432、光センサー1436、サーモスタット1440、およびマイクロホン1444などのその他のセンサーおよび入力デバイスともアナログ-デジタルコンバータ1422を共有する可能性がある。

さまざまな態様のセンサー信号処理は、さまざまな知られているプロセッサ回路を用いてなされ得る。一態様において、モバイルデバイスの中央演算処理装置の処理能力が、参照信号データベースとの信号の比較を実行するために使用される。別の態様においては、デジタル信号プロセッサ(DSP)が、さまざまな方法の信号の比較を実行するために使用され得る。そのようなDSPは、圧電センサーの処理に専用のDSPである可能性がある。代替的に、モバイルデバイスの通信モデム内のDSPが、時分割式に圧電センサー信号を処理するために使用され得る。

さまざまな態様で使用するのに好適な典型的なモバイルデバイスは、図17に示されるコンポーネントを共通して有する。例えば、例示的なモバイルデバイス1300は、内部メモリ1302、ディスプレイ1303、およびSIMまたは同様の取り外し可能なメモリユニットに結合されたプロセッサ1301を含み得る。さらに、モバイルデバイス1300は、プロセッサ1301に結合された無線データリンクおよび/またはセルラ電話トランシーバ1305に接続される、電磁放射を送信および受信するためのアンテナ1304を有する可能性がある。一部の実装において、セルラ電話通信に使用されるトランシーバ1305とプロセッサ1301およびメモリ1302の一部とは、無線データリンクを介したデータインターフェースを提供するので集合的に無線インターフェースと呼ばれる。通常、モバイルデバイスは、ユーザ入力を受信するためのキーパッド1306または小型キーボードおよびメニュー選択ボタンまたはロッカースイッチ1307も含む。

さまざまな態様は、モバイルデバイスに限定されないが、そのようなデバイスは、さまざまな態様の実装から恩恵を受ける。その他のコンピューティングデバイスも、同様のユーザ入力ジェスチャー制御を可能にするために力感知膜センサーを設けられ得る。そのようなデバイスの例が、タブレットコンピュータ1800を示す図18に示される。そのようなタブレット1800コンピューティングデバイスは、ディスプレイ領域を最大化するために非常に少ないユーザインターフェースデバイスを特徴として備えるケース1804内に含まれる大きなディスプレイ1803を特徴として備える可能性がある。コンピューティングデバイス1800は、メモリ1802に結合されたプロセッサ1801によって制御され得る。そのようなタブレットコンピューティングデバイス1800は、主なユーザ入力デバイスとしてタッチスクリーンディスプレイ1803を含み得る。ケース1804の正面の周辺、ならびに側面、上、下、および裏側部分のあたりの圧電センサー1816などの力感知センサーの使用は、タブレット1800が、さまざまな態様の方法を用いて上で説明されたユーザ入力ジェスチャーと同様のユーザ入力ジェスチャーによって制御されることを可能にすることができる。加えて、タブレット1800は、プロセッサ1801に結合されたユーザインターフェースボタン1806およびトラックボール入力1807を含み得る。

さまざまな態様は、両手がデバイスを保持している間になされ得るタブレットコンピュータデバイス1800上のユーザ入力ジェスチャーをもたらす。例えば、ユーザ入力ジェスチャーは、両手を使ってデバイスのケースの側面および裏側に締め付ける力、捻る力、曲げる力、または押す力を加えることによってなされ得る。

さまざまな態様を実装するコンピューティングデバイスで使用されるプロセッサ1301、1801は、本明細書において説明されたさまざまな態様の機能を含むさまざまな機能を実行するようにソフトウェア命令(アプリケーション)によって構成され得る任意のプログラム可能なマイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、または1つもしくは複数のプロセッサチップである可能性がある。一部のモバイルデバイスにおいては、無線通信機能に専用の1つのプロセッサおよびその他のアプリケーションの実行に専用の1つのプロセッサなどの複数のプロセッサ1301、1801が、設けられ得る。通常、ソフトウェアアプリケーションは、それらのソフトウェアアプリケーションがアクセスされ、プロセッサ1301、1801にロードされる前は内部メモリ1302、1802に記憶され得る。一部のモバイルデバイスにおいては、プロセッサ1301は、アプリケーションソフトウェア命令を記憶するのに十分な内部メモリを含み得る。プロセッサの一部として、そのようなセキュアメモリは、プロセッサを損傷するかまたは置き換えることなしに置き換えまたはアクセスされ得ない。一部のモバイルデバイスにおいては、さらなるメモリチップ(例えば、セキュアデータ(SD)カード(Secure Data (SD) card))が、デバイス1300、1800に接続され、プロセッサ1301、1801に結合され得る。多くのモバイルデバイスにおいて、内部メモリ1302、1802は、揮発性メモリ、またはフラッシュメモリなどの不揮発性メモリ、またはそれらの混合である可能性がある。この説明において、メモリという包括的な言及は、内部メモリ1302、1802、モバイルデバイスに接続された取り外し可能なメモリ、およびセキュアメモリを含むプロセッサ1301、1801自体の内部のメモリを含む、プロセッサ1301、1801によってアクセス可能なすべてのメモリを指す。

上述の方法の説明およびプロセスフロー図は、単に例示的な例として与えられるに過ぎず、さまざまな態様のプロセスが示された順序で実行されなければならないことを要求または示唆するように意図されていない。当業者に理解されるであろうように、上述の態様のブロックおよびプロセスの順序は、任意の順序で実行され得る。「その後」、「それから」、「次に」などの語は、プロセスの順序を限定するように意図されておらず、これらの語は、単に、方法の説明の中で読者を案内するために使用される。さらに、例えば、冠詞「a」、「an」、または「the」を使用する単数形の請求項の要素に対するいかなる言及も、その要素を単数に限定するとみなされるべきでない。

本明細書において開示された態様に関連して説明されたさまざまな例示的な論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムのプロセスは、電子的なハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはそれら両方の組み合わせとして実装され得る。ハードウェアとソフトウェアとのこの互換性を明確に示すために、さまざまな例示的なコンポーネント、ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムが、概してそれらの機能の観点で上で説明された。そのような機能がハードウェアで実装されるか、それともソフトウェアで実装されるかは、システム全体に課された特定の用途および設計の制約による。当業者は、説明された機能をそれぞれの特定の用途のためにさまざまな方法で実装することができるが、そのような実装の判断は本発明の範囲からの逸脱をもたらすものと解釈されるべきでない。

本明細書において開示された態様に関連して説明された様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実装するために使用されるハードウェアは、汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくはその他のプログラマブルロジックデバイス、別個のゲートもしくはトランジスタ論理、別個のハードウェアコンポーネント、または本明細書で説明された機能を実行するように設計されたそれらの任意の組み合わせを用いて実装または実行され得る。汎用プロセッサはマイクロプロセッサであってよいが、別法として、プロセッサは、任意の通常のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、または状態機械であってよい。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組み合わせ、例えばDSPとマイクロプロセッサの組み合わせ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアと連携する1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意のその他のそのような構成として実装されてもよい。代替的に、一部のプロセスまたは方法は、所与の機能に専用の回路によって実行され得る。

1つまたは複数の例示的な態様において、説明された機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの任意の組み合わせで実装され得る。ソフトウェアで実装される場合、機能は、コンピュータ可読媒体上の1つまたは複数の命令またはコードとして記憶または送信され得る。本明細書において開示された方法またはアルゴリズムのプロセスは、コンピュータ可読媒体上に存在し得る実行されるプロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールで具現化される可能性がある。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所へとコンピュータプログラムを転送することを容易にする任意の媒体を含むコンピュータストレージ媒体と通信媒体の両方を含む。ストレージ媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の利用可能な媒体であってよい。限定ではなく例として、そのようなコンピュータ可読媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくはその他の光ディスクストレージ、磁気ディスクストレージもしくはその他の磁気ストレージデバイス、または命令もしくはデータ構造の形態で所望のプログラムコードを運ぶかもしくは記憶するために使用可能であり、コンピュータによってアクセス可能である任意のその他の媒体を含み得る。また、当然、任意の接続はコンピュータ可読媒体と呼ばれる。例えば、ソフトウェアが、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペアケーブル、デジタル加入者線(DSL)、または赤外線、ラジオ波、およびマイクロ波などの無線技術を用いてウェブサイト、サーバ、またはその他のリモートソースから送信される場合、同軸ケーブル、光ファイバケーブル、ツイストペアケーブル、DSL、または赤外線、ラジオ波、およびマイクロ波などの無線技術は、媒体の定義に含まれる。本明細書において使用されるとき、ディスク(disk)およびディスク(disc)は、コンパクトディスク(compact disc) (CD)、レーザディスク(laser disc)、光ディスク(optical disc)、デジタルバーサタイルディスク(digital versatile disc) (DVD)、フレキシブルディスク(disk)、およびブルーレイディスク(Blu-ray disc)を含み、ディスク(disk)が、通常、磁気的にデータを再生する一方、ディスク(disc)は、レーザを用いて光学的にデータを再生する。上記のものの組み合わせも、コンピュータ可読媒体の範囲に含まれるべきである。さらに、方法またはアルゴリズムのオペレーションは、コンピュータプログラム製品に組み込まれ得る、機械可読媒体および/またはコンピュータ可読媒体上に記憶されたコードおよび/または命令の1つ、または任意の組み合わせ、または一式として存在し得る。

さまざまな態様の上記の説明は、当業者が本発明を作製するまたは使用することを可能にするために提供される。これらの態様に対するさまざまな修正が当業者には容易に明らかとなり、本明細書において定義された包括的な原理は、本発明の範囲を逸脱することなくその他の態様に適用可能である。したがって、本発明は、本明細書において示された態様に限定されるように意図されておらず、むしろ、特許請求の範囲は、本明細書において開示された原理および新規性のある特徴に合致する最も広い範囲を与えられるべきである。

100 モバイルデバイス
104 ケース
108 タッチスクリーンディスプレイ
112 入力ボタン
115 力感知入力ストリップ
144 くぼみ
210 圧電ストリップ
211 柔軟な膜
212 絶縁容器
500 方法
514A 方法
514B 方法
900 方法
1102 親指
1104 指先、指
1106 人差し指
1112 親指
1116 人差し指
1120 線
1300 モバイルデバイス
1301 プロセッサ
1302 メモリ
1303 ディスプレイ
1304 アンテナ
1305 トランシーバ
1306 キーパッド
1307 メニュー選択ボタンまたはロッカースイッチ
1400 圧電センサー回路
1400a 圧電センサー回路
1400b 圧電センサー回路
1402 電極
1406 前置増幅段階
1410 圧電ストリップ、アナログフィルタ
1412 水平方向曲げ軸
1414 垂直方向曲げ軸、分流器
1416 対角方向曲げ軸
1418 対角方向曲げ軸、ESDダイオード
1422 アナログ-デジタルコンバータ、マルチプレクサ
1432 加速度計
1436 光センサー
1440 サーモスタット
1444 マイクロホン
1800 タブレットコンピュータ、コンピューティングデバイス、タブレット
1801 プロセッサ
1802 メモリ
1803 ディスプレイ
1804 ケース
1816 圧電センサー
1806 ユーザインターフェースボタン
1807 トラックボール入力

Claims (76)

1. コンピューティングデバイスでユーザ入力を捕捉するための方法であって、
   前記コンピューティングデバイスのケースの側面および裏面上に対称に配置された複数の力感知センサーのそれぞれからの電気信号を受信するステップであって、前記対称に配置された複数の力感知センサーが複数の対称軸を有し、前記側面上に対称に配置された前記複数の力感知センサーの各々が複数の接点の対を備える、ステップと、
   受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップと、
   前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップと、
   前記最良の参照信号テンプレートに関連する機能を特定するステップと、
   前記コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップとを含む、方法。
2. 前記コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップが、
   ユーザ入力イベント通知を生成するステップと、
   前記コンピューティングデバイス上で実行されているアプリケーションに前記ユーザ入力イベント通知を転送するステップとを含む請求項1に記載の方法。
3. 前記力感知センサーが、圧電センサーを含む請求項1に記載の方法。
4. 電磁干渉に関して前記受信された電気信号をフィルタリングするステップと、
   前記受信された電気信号をアナログ形式からデジタル形式に変換するステップと、
   前記受信された電気信号を周波数および振幅のうちの少なくとも1つで正規化するステップと、
   前記参照信号テンプレートに似ている前記受信された電気信号の一部を特定するステップとをさらに含む請求項1に記載の方法。
5. 前記力感知センサーからの前記受信された電気信号を周波数領域データに変換するステップをさらに含み、
   受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップが、前記センサー信号の周波数領域データを参照周波数領域テンプレートと比較するステップを含む請求項1に記載の方法。
6. 受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
   前記受信された電気信号の一部と複数の参照信号テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するステップと、
   最良の相関値を決定するステップと、
   前記相関値が閾値を超えているかどうかを判定するステップとを含む請求項1に記載の方法。
7. 受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
   前記受信された電気信号の少なくとも一部を周波数領域信号部分に変換するステップと、
   前記周波数領域部分と前記複数の参照信号テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するステップと、
   最良の相関値を決定するステップと、
   前記相関値が閾値を超えているかどうかを判定するステップとを含む請求項1に記載の方法。
8. 受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
   前記力感知センサーからの前記受信された電気信号に対して隠れマルコフモデル試験を実行するステップを含む請求項1に記載の方法。
9. 受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
   前記力感知センサーからの前記受信された電気信号を特徴づける1つまたは複数の信号ベクトルを計算するステップと、
   参照信号を特徴づける参照ベクトルにアクセスするステップと、
   受信された信号ベクトルおよびアクセスされた参照ベクトルに基づいて余弦値を計算するステップと、
   計算された余弦値が閾値未満であるかどうかを判定するステップとを含む請求項1に記載の方法。
10. 別のセンサーからのセンサー入力を受信するステップをさらに含み、前記最良の参照信号テンプレートに関連する機能を特定するステップが、前記前記最良の参照信号テンプレートと前記別のセンサーから受信された前記センサー入力の両方に関連する機能を特定するステップを含む請求項1に記載の方法。
11. 前記力感知センサーからの前記受信された電気信号に基づいて温度の変化を検出するステップをさらに含む請求項1に記載の方法。
12. ユーザ入力ジェスチャーに関連付けられるべきユーザに特定された機能を受信するステップと、
    前記ユーザ入力ジェスチャーを実行するように前記ユーザに促すステップと、
    前記力感知センサーから電気信号を受信するステップと、
    ユーザ生成参照信号テンプレートを生成するために、前記力感知センサーからの受信された電気信号を処理するステップと、
    受信されたユーザに特定された機能に関連して前記ユーザ生成参照信号テンプレートをメモリに記憶するステップとをさらに含む請求項1に記載の方法。
13. 前記コンピューティングデバイスが、モバイルデバイスである請求項1に記載の方法。
14. 前記コンピューティングデバイスが、タブレットコンピューティングデバイスである請求項1に記載の方法。
15. 力センサーからの信号が途絶えるときを判定するステップをさらに含み、前記コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップが、前記力センサーからの前記信号が途絶えるときに開始される請求項1に記載の方法。
16. バッテリー電力が低下した状態が存在するときを判定するステップをさらに含み、前記コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップが、最小電力状態で電話の呼を開始するステップを含む請求項1に記載の方法。
17. ケースと、
    前記ケース内に配置されたプロセッサと、
    参照信号テンプレートを記憶する、前記プロセッサに結合されたメモリと、
    前記ケースの側面および裏面上に対称に配置され、前記プロセッサに結合された複数の力感知センサーであって、前記対称に配置された複数の力感知センサーが複数の対称軸を有し、前記側面上に対称に配置された前記複数の力感知センサーの各々が複数の接点の対を備える、複数の力感知センサーとを含み、
    前記プロセッサが、
    前記力感知センサーのそれぞれから電気信号を受信するステップと、
    受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップと、
    前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップと、
    前記最良の参照信号テンプレートに関連する機能を特定するステップと、
    コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップとを含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成されるコンピューティングデバイス。
18. 前記プロセッサが、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップが、
    ユーザ入力イベント通知を生成するステップと、
    前記プロセッサで実行されているアプリケーションに前記ユーザ入力イベント通知を転送するステップとを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
19. 前記力感知センサーが、圧電センサーを含む請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
20. 前記プロセッサが、
    電磁干渉に関して前記受信された電気信号をフィルタリングするステップと、
    前記受信された電気信号をアナログ形式からデジタル形式に変換するステップと、
    前記受信された電気信号を周波数および振幅のうちの少なくとも1つで正規化するステップと、
    前記参照信号テンプレートに似ている前記受信された電気信号の一部を特定するステップとをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
21. 前記プロセッサが、前記力感知センサーからの前記受信された電気信号を周波数領域データに変換するステップをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成され、
    前記参照信号テンプレートが周波数領域テンプレートであり、
    前記プロセッサが、受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップが、前記センサー信号の周波数領域データを前記参照周波数領域テンプレートと比較するステップを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
22. 前記プロセッサが、受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
    前記受信された電気信号の一部と前記複数の参照信号テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するステップと、
    最良の相関値を決定するステップと、
    前記相関値が閾値を超えているかどうかを判定するステップとを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
23. 前記プロセッサが、受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
    前記受信された電気信号の少なくとも一部を周波数領域信号部分に変換するステップと、
    前記周波数領域部分と複数の参照信号テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するステップと、
    最良の相関値を決定するステップと、
    前記相関値が閾値を超えているかどうかを判定するステップとを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
24. 前記プロセッサが、受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
    前記力感知センサーからの前記受信された電気信号に対して隠れマルコフモデル試験を実行するステップを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
25. 前記メモリに記憶された前記参照信号テンプレートが、参照ベクトルを含み、前記プロセッサが、受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
    前記力感知センサーからの前記受信された電気信号を特徴づける1つまたは複数の信号ベクトルを計算するステップと、
    前記メモリに記憶された参照ベクトルにアクセスするステップと、
    受信された信号ベクトルおよびアクセスされた参照ベクトルに基づいて余弦値を計算するステップと、
    計算された余弦値が閾値未満であるかどうかを判定するステップとを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
26. 前記プロセッサに結合された別のセンサーをさらに含み、前記プロセッサが、前記別のセンサーからのセンサー入力を受信するステップをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成され、前記最良の参照信号テンプレートに関連する機能を特定するステップが、前記最良の参照信号テンプレートと前記別のセンサーから受信された前記センサー入力の両方に関連する機能を特定するステップを含む請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
27. 前記プロセッサが、前記力感知センサーからの前記受信された電気信号に基づいて温度の変化を検出するステップをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
28. 前記プロセッサが、
    ユーザ入力ジェスチャーに関連付けられるべきユーザに特定された機能を受信するステップと、
    前記ユーザ入力ジェスチャーを実行するように前記ユーザに促すステップと、
    前記力感知センサーから電気信号を受信するステップと、
    ユーザ生成参照信号テンプレートを生成するために、前記力感知センサーからの受信された電気信号を処理するステップと、
    受信されたユーザに特定された機能に関連して、前記ユーザ生成参照信号テンプレートを前記メモリに記憶するステップとをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
29. 前記コンピューティングデバイスが、モバイルデバイスである請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
30. 前記コンピューティングデバイスが、タブレットコンピューティングデバイスである請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
31. 前記プロセッサが、力センサーからの信号が途絶えるときを判定するステップをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成され、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップが、前記力センサーからの前記信号が途絶えるときに開始される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
32. 前記プロセッサが、バッテリー電力が低下した状態が存在するときを判定するステップをさらに含むオペレーションを実行するようにプロセッサ実行可能命令で構成され、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップが、最小電力状態で電話の呼を開始するステップを含む請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
33. 前記力感知センサーが、前記ケースの外面に配置される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
34. 前記力感知センサーが、前記ケースの内面に配置される請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
35. 前記ケース上に配置され、前記プロセッサに結合された複数の力感知センサーを含む請求項17に記載のコンピューティングデバイス。
36. 前記複数の力感知センサーの少なくとも一部が、前記ケースの背面に配置される請求項35に記載のコンピューティングデバイス。
37. 前記複数の力感知センサーの少なくとも一部が、前記ケースの両側に配置される請求項35に記載のコンピューティングデバイス。
38. 前記複数の力感知センサーの一部が、前記ケースの両側に配置され、前記複数の力感知センサーの一部が、前記ケースの背面に配置される請求項35に記載のコンピューティングデバイス。
39. コンピューティングデバイスのケースの側面および裏面上に対称に配置された複数の力感知センサーを用いて前記ケースに加えられた各力を感知するための力感知手段であって、前記対称に配置された複数の力感知センサーが複数の対称軸を有し、前記側面上に対称に配置された前記複数の力感知センサーの各々が複数の接点の対を備える、手段と、
    前記力感知手段から電気信号を受信するための手段と、
    受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するための手段と、
    前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するための手段と、
    前記最良の参照信号テンプレートに関連する機能を特定するための手段と、
    コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するための手段とを含むコンピューティングデバイス。
40. コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するための手段が、
    ユーザ入力イベント通知を生成するための手段と、
    前記コンピューティングデバイス上で実行されているアプリケーションに前記ユーザ入力イベント通知を転送するための手段とを含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
41. 前記力感知手段が、圧電センサーを含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
42. 電磁干渉に関して前記受信された電気信号をフィルタリングするための手段と、
    前記受信された電気信号をアナログ形式からデジタル形式に変換するための手段と、
    前記受信された電気信号を周波数および振幅のうちの少なくとも1つで正規化するための手段と、
    前記参照信号テンプレートに似ている前記受信された電気信号の一部を特定するための手段とをさらに含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
43. 前記力感知手段からの前記受信された電気信号を周波数領域データに変換するための手段をさらに含み、
    受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するための手段が、センサー信号の周波数領域データを参照周波数領域テンプレートと比較するための手段を含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
44. 受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するための手段、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するための手段が、
    前記受信された電気信号の一部と複数の参照信号テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するための手段と、
    最良の相関値を決定するための手段と、
    前記相関値が閾値を超えているかどうかを判定するための手段とを含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
45. 受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するための手段、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するための手段が、
    前記受信された電気信号の少なくとも一部を周波数領域信号部分に変換するための手段と、
    前記周波数領域部分と複数の参照信号テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するための手段と、
    最良の相関値を決定するための手段と、
    前記相関値が閾値を超えているかどうかを判定するための手段とを含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
46. 受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するための手段、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するための手段が、
    前記力感知手段からの前記受信された電気信号に対して隠れマルコフモデル試験を実行するための手段を含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
47. 受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するための手段、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するための手段が、
    前記力感知手段からの前記受信された電気信号を特徴づける1つまたは複数の信号ベクトルを計算するための手段と、
    参照信号を特徴づける参照ベクトルにアクセスするための手段と、
    受信された信号ベクトルおよびアクセスされた参照ベクトルに基づいて余弦値を計算するための手段と、
    計算された余弦値が閾値未満であるかどうかを判定するための手段とを含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
48. 別のセンサーからのセンサー入力を受信するための手段をさらに含み、前記最良の参照信号テンプレートに関連する機能を特定するための手段が、前記最良の参照信号テンプレートと前記別のセンサーから受信された前記センサー入力の両方に関連する機能を特定するための手段を含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
49. 前記力感知手段からの前記受信された電気信号に基づいて温度の変化を検出するための手段をさらに含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
50. ユーザ入力ジェスチャーに関連付けられるべきユーザに特定された機能を受信するための手段と、
    前記ユーザ入力ジェスチャーを実行するように前記ユーザに促すための手段と、
    前記力感知手段から電気信号を受信するための手段と、
    ユーザ生成参照信号テンプレートを生成するために、前記力感知手段からの受信された電気信号を処理するための手段と、
    受信されたユーザに特定された機能に関連して前記ユーザ生成参照信号テンプレートをメモリに記憶するための手段とをさらに含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
51. 前記コンピューティングデバイスが、モバイルデバイスである請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
52. 前記コンピューティングデバイスが、タブレットコンピューティングデバイスである請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
53. 力センサーからの信号が途絶えるときを判定するための手段をさらに含み、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するための手段が、前記力センサーからの前記信号が途絶えるときに前記特定された機能を開始するための手段を含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
54. バッテリー電力が低下した状態が存在するときを判定するための手段をさらに含み、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するための手段が、最小電力状態で電話の呼を開始するための手段を含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
55. 前記力感知手段が、前記ケースの外面に配置される請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
56. 前記力感知手段が、前記ケースの内面に配置される請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
57. 前記力感知手段が、複数の力感知センサーを含む請求項39に記載のコンピューティングデバイス。
58. 前記複数の力感知センサーの少なくとも一部が、前記ケースの背面に配置される請求項57に記載のコンピューティングデバイス。
59. 前記複数の力感知センサーの少なくとも一部が、前記ケースの両側に配置される請求項57に記載のコンピューティングデバイス。
60. 前記複数の力感知センサーの一部が、前記ケースの両側に配置され、前記複数の力感知センサーの一部が、前記ケースの背面に配置される請求項57に記載のコンピューティングデバイス。
61. プロセッサに、
    ケースの側面および裏面上に対称に配置された複数の力感知センサーのそれぞれから電気信号を受信するステップであって、前記対称に配置された複数の力感知センサーが複数の対称軸を有し、前記側面上に対称に配置された前記複数の力感知センサーの各々が複数の接点の対を備える、ステップと、
    受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップと、
    前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップと、
    前記最良の参照信号テンプレートに関連する機能を特定するステップと、
    特定された機能を実施するステップとを含むオペレーションを実行させるように構成されたプロセッサ実行可能命令を記録するプロセッサ可読記録媒体。
62. 記録されたプロセッサ実行可能命令における、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップが、
    ユーザ入力イベント通知を生成するステップと、
    前記プロセッサで実行されているアプリケーションに前記ユーザ入力イベント通知を転送するステップとを含むように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
63. 記録されたプロセッサ実行可能命令が、圧電センサーから電気信号を受信するように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
64. 記録されたプロセッサ実行可能命令が、プロセッサに、
    電磁干渉に関して前記受信された電気信号をフィルタリングするステップと、
    前記受信された電気信号をアナログ形式からデジタル形式に変換するステップと、
    前記受信された電気信号を周波数および振幅のうちの少なくとも1つで正規化するステップと、
    前記参照信号テンプレートに似ている前記受信された電気信号の一部を特定するステップとをさらに含むオペレーションを実行させるように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
65. 記録されたプロセッサ実行可能命令が、プロセッサに、前記力感知センサーからの前記受信された電気信号を周波数領域データに変換するステップをさらに含むオペレーションを実行させ、
    前記参照信号テンプレートが周波数領域テンプレートであり、
    前記プロセッサが、受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップが、前記センサー信号の周波数領域データを前記参照周波数領域テンプレートと比較するステップを含むようにプロセッサ実行可能命令で構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
66. 記録されたプロセッサ実行可能命令における、受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
    前記受信された電気信号の一部と複数の参照信号テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するステップと、
    最良の相関値を決定するステップと、
    前記相関値が閾値を超えているかどうかを判定するステップとを含むように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
67. 記録されたプロセッサ実行可能命令における、受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
    前記受信された電気信号の少なくとも一部を周波数領域信号部分に変換するステップと、
    前記周波数領域部分と複数の参照信号テンプレートのそれぞれとの相互相関値を計算するステップと、
    最良の相関値を決定するステップと、
    前記相関値が閾値を超えているかどうかを判定するステップとを含むように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
68. 記録されたプロセッサ実行可能命令における、受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
    前記力感知センサーからの前記受信された電気信号に対して隠れマルコフモデル試験を実行するステップを含むように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
69. 記録されたプロセッサ実行可能命令における、受信された電気信号を複数の参照信号テンプレートのそれぞれと比較するステップ、および前記比較に基づいて前記受信された電気信号のための最良の参照信号テンプレートを判定するステップが、
    前記力感知センサーからの前記受信された電気信号を特徴づける1つまたは複数の信号ベクトルを計算するステップと、
    前記参照信号を特徴づける参照ベクトルにアクセスするステップと、
    受信された信号ベクトルおよびアクセスされた参照ベクトルに基づいて余弦値を計算するステップと、
    計算された余弦値が閾値未満であるかどうかを判定するステップとを含むように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
70. 記録されたプロセッサ実行可能命令が、プロセッサに、別のセンサーからのセンサー入力を受信するステップをさらに含むオペレーションを実行させるように構成され、前記記録されたプロセッサ実行可能命令が、前記最良の参照信号テンプレートに関連する機能を特定するステップが、前記最良の参照信号テンプレートと前記別のセンサーから受信された前記センサー入力の両方に関連する機能を特定するステップを含むように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
71. 記録されたプロセッサ実行可能命令が、プロセッサに、前記力感知センサーからの前記受信された電気信号に基づいて温度の変化を検出するステップをさらに含むオペレーションを実行させるように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
72. 記録されたプロセッサ実行可能命令が、プロセッサに、
    ユーザ入力ジェスチャーに関連付けられるべきユーザに特定された機能を受信するステップと、
    前記ユーザ入力ジェスチャーを実行するように前記ユーザに促すステップと、
    前記力感知センサーから電気信号を受信するステップと、
    ユーザ生成参照信号テンプレートを生成するために、前記力感知センサーからの受信された電気信号を処理するステップと、
    受信されたユーザに特定された機能に関連して、前記ユーザ生成参照信号テンプレートをメモリに記憶するステップとをさらに含むオペレーションを実行させるように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
73. 記録されたプロセッサ実行可能命令が、モバイルデバイスのプロセッサによって実行されるように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
74. 記録されたプロセッサ実行可能命令が、タブレットコンピューティングデバイスのプロセッサによって実行されるように構成される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
75. 記録されたプロセッサ実行可能命令が、プロセッサに、力センサーからの信号が途絶えるときを判定するステップをさらに含むオペレーションを実行させるように構成され、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップが、前記力センサーからの前記信号が途絶えるときに開始される請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。
76. 記録されたプロセッサ実行可能命令が、プロセッサに、バッテリー電力が低下した状態が存在するときを判定するステップをさらに含むオペレーションを実行させるように構成され、コンピューティングデバイスで特定された機能を実施するステップが、最小電力状態で電話の呼を開始するステップを含む請求項61に記載のプロセッサ可読記録媒体。

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