JP7041235B2 - 所与の表面上の物体の位置を判断する方法及びデバイス - Google Patents

Description

本発明は、電子デバイスの所与の測定面上における少なくとも１つの物体の存在の検出及び／又は位置の判断を行う方法に関する。

本発明は、さらに、本方法を実行する、測定面上における少なくとも１つの物体の存在の検出及び／又は位置の判断を行うための電子デバイスに関する。

タッチスクリーンのようなスクリーン上におけるユーザーの指のような物体の位置を検出することは、よく知られている。この目的のために、いくつかの技術を用いることができる。これらの技術は、電気抵抗又はキャパシタンスの測定、光線の遮断、すなわち、マスキング、超音波のような表面波の減衰などに基づいている。

これらの技術は２つのカテゴリーに分類できる。一方のカテゴリーは、所与の測定面の離散的セグメント化に基づいており、他方のカテゴリーは、２つの軸Ｘ、Ｙに沿った大きさの線形変化に基づいている。容量性及び光ベースのセンサーシステムは、概して、離散的セグメント化のカテゴリーに属する。例えば、すべての容量性タッチスクリーンは、絶縁層によって分離されることによって接触せずに交差する行及び列のアレイによって、又はそれぞれが個別に検出回路に接続される離散的範囲のセットのいずれかによって作られている。一般的に従来技術では、光ベースのシステムは、さらに、行及び列のアレイを構成し互いに反対側に配置される光源とセンサーを用いる。これらのシステムにおいては、位置を与えるのは、行と列の間の離散的範囲又は交差のアクティブ化情報である。抵抗性又は表面波技術のスクリーンは、２つの直交軸に沿って測定される線形変化を用いて接触位置を判断する。

欧州特許ＥＰ１３２４１６２Ｂ１に記載されているように、電極のアレイによって構成している容量型のタッチスクリーンの場合、タッチキーのアクティブ化の検出は、発振器に接続することによる信号の周波数の変化の測定に基づく。このことによって、タッチスクリーン上において指でキーをアクティブ化する前にこの周波数を変える可能性が高い任意の環境、例えば、水中、において、タッチスクリーンを用いることができなくなる。タッチキーのアクティブ化を確実に検出するために各電極における信号の周波数を変化させたり変調させたりすることができるが、このようなアクティブ化の識別には、携行型時計のプロセッサーにとって少し多くの処理を必要とし、このことによって、所望のエネルギ消費の減少を達成することができない。

ガラス（酸化インジウムスズ）上に広く塗布された容量性タッチ電極のアレイを用いる場合、各容量性センサー電極を測定回路に接続トラックによって接続することが常に必要となる。また、各接続トラックは特定の幅を有するために、これらの異なる接続トラックの構成は、空間を無駄にしてしまうという問題を必然的に発生させ、時には、タッチキーの電極と測定回路の間を接続トラックを通すために１つ又は２つの絶縁層が用いられる。また、これらの電気接続を通していくつかの寄生又は接地キャパシターが存在し、このことを測定回路は考慮して、様々な測定に対して、各寄生キャパシターによって誘発される外乱を定めて較正しなければならない。このことは、このような容量性電極のアレイの構成を複雑にする。

欧州特許出願ＥＰ０８３８７３７Ｂ１は、携行型時計の風防の下で互いの近くに配置される容量性センサー電極のセットについて記載している。各電極は、導電体によって測定回路に接続される。したがって、上記のように、すべての電極どうしが導電体によって接続され、このことによって、携行型時計ケース内の空間を無駄にしてしまうという問題を発生させ、さらに、いくつかの寄生又は接地キャパシターが存在する。

このような状況で、本発明は、電子デバイスの多数の電気的接続が輻輳することなしに、伝搬に寄与する媒体を通り抜ける発振信号に対する物体の影響を分析することによって、電子デバイスの測定面上の少なくとも１つの物体についての存在の検出及び／又は位置の判断を行う方法を提供することによって、従来技術の課題を解決することを目的とする。

このために、本発明は、独立請求項１に定められる特徴を備える、電子デバイスの測定面上又は近くの少なくとも１つの物体についての存在の検出及び／又は少なくとも１つの位置の判断を行う方法に関する。

従属請求項２～１０に、本方法の特定のステップを定めている。

本方法の利点は、発振信号の伝搬媒体が、電子デバイスの測定面上の指などの物体の位置に応じて変わる発振信号の伝達関数を定めるということに基づいている。このようにして、測定面上又は近くにおける指のような少なくとも１つの物体の存在によって誘発される結合又は減衰が、測定回路のいくつかの出力点によって測定されて、物体の位置を判断する。この出力信号は、デジタル化され、特にコンピューターマシンを用いて判断された位置を学習するための学習段階の後に、記憶された位置パラメーターに対して制御することができる。上側測定面と下面の間にて光ビームが反射するようなガラス製の携行型機器の風防である伝搬媒体とすることができる。表面波を用いるような超音波信号の場合、伝播媒体は、携行型時計の風防上の測定面であることができ、又は携行型時計の風防の下面又は上面に配置される圧電電極によって構成する風防の厚みを通しての測定面であることができる。

好ましいことに、電子デバイスの測定回路は、形状、伝播媒体及び測定面上の検出領域の寸法構成に影響を与えることなく、任意のタイプの電子デバイスにおいても同じままである。測定回路の学習及び構成の段階は、電気的、光学的、超音波又は電磁的な発振信号を用いても同じである。このような電子デバイスは、電子式又は電気機械式携行型時計のような任意のタイプの携行可能な機器にて容易に備えられることができる。

好ましいことに、伝搬媒体は、容量性センサー電極のアレイである場合、行と列へのセグメント化に基づくものではなく、また、離散的な領域に基づくものではなく、所与の軸に沿った伝搬関数の変化に基づく。いくつかの電極は、導電性トラックによって測定回路に直接接続されずに、浮動状態のままにされる。なぜなら、マトリックス状の電極のアレイの周部のいくらかの電極のみが導電性トラックによって接続されて、入力にて発振信号を供給し出力にて測定する信号を受信するためである。

好ましいことに、電極の容量性アレイを備える電子デバイスを電子式又は電気機械式の携行型時計に搭載することができる。

好ましいことに、伝搬媒体は、光ビームが上側測定面と下面の間で反射するような携行型機器の風防であることができる。

好ましいことに、伝播媒体は、風防の測定面であることができ、又は風防の下面又は上面に配置される圧電電極によって表面波などを用いて超音波信号を風防を通して伝達するものであることができる。

好ましいことに、電子デバイスは、学習段階の後に、人の署名又は測定面上に描かれた文字を認識するように、構成することができる。このために、測定面上のいずれの指の運動も、Ｘ及びＹの値と時間成分を考慮して、時間成分と構成パラメーターを用いて判断される。

このために、本発明は、さらに、独立請求項１１に記載された特徴がある、測定面上の物体の存在の検出及び／又は少なくとも１つの位置の判断を行う方法を実装するための電子デバイスに関する。

従属請求項１２～２２に、本電子デバイスの特定の実施形態について記載している。

以下、添付の図面を参照しながら実施形態を用いて本発明について詳細に説明する。なお、これに限定されない。

本発明に係る、発振信号の伝達関数を定める伝搬媒体を通り抜ける発振信号の変化の原理を利用して、所与の測定面上における少なくとも１つの物体の存在の検出及び／又は位置の判断を行うための電子デバイスを部分的に示している。 本発明に係る、所与の測定面上における少なくとも１つの物体の位置を判断する、測定回路に接続されるマトリックス状の容量性センサー電極のアレイを備える電子デバイスの実施形態を示している。 本発明に係る、測定点の位置に対する信号対外乱比の変化の伝達関数に応じて、伝搬媒体における出力点において測定される、本方法のための２つの直交入力信号の特定の伝搬の形態を示している。 本発明に係る、測定アンプ構造を用いて、伝搬媒体を定めるマトリックス状の容量性センサー電極のアレイについての単純な等価モデルを示している。 本発明に係る、伝搬媒体としての容量性センサー電極のアレイについての第１の実施形態を示している。これらの各電極は、各近隣の電極と部分的に相互ロックされるようなくし形構造を有する。 本発明に係る、いくつかの正方形状の電極によって構成している、伝搬媒体としての容量性センサー電極のアレイについての第２の実施形態を示している。 本発明に係る、六角形状の電極によって構成している、伝搬媒体としての容量性センサー電極のアレイの第３の実施形態を示している。 図３に示している発振信号の測定のために部分的に与えられる、電極のアレイに接続される測定回路の一部を形成する測定及び励起デバイスについての一実施形態を示している。 本発明に係る、光学的信号を伝搬する風防のような伝搬媒体における所与の測定面上における少なくとも１つの物体の位置を判断するための電子デバイスの一部の第１の実施形態を示している。 本発明に係る、２つの光源から到来する光学的信号を伝搬する風防などの伝搬媒体における所与の測定面上における少なくとも１つの物体の位置を判断するための電子デバイスの一部の第２の実施形態を示している。 本発明に係る、２つの光源からのビームの組み合わせによって構成する光学的信号を伝搬する風防のような伝搬媒体における所与の測定面上における少なくとも１つの物体の位置を判断するための電子デバイスの一部についての第３の実施形態を示している。

発明の詳細な説明

以下においては、所与の測定面上における少なくとも１つの物体の存在の検出及び／又は位置の判断を行うために用いられる電子デバイスにおける当業者によく知られている構成要素についてはすべて、簡易的にしか説明しない。

図１は、特に、電子デバイスの所与の測定面上又は近くの少なくとも１つの物体Ｄの存在の検出及び／又は位置の判断を行う方法を実装するための、電子デバイスを部分的に示している。図１の左側には、物体が存在せず、図１の右側には、電子デバイスの検出領域内の測定面の位置上又は近くに物体Ｄが位置している。好ましくは、電子デバイスは、電子式又は電気機械式の携行型時計のような携行型機器に備えられることができる。

発振信号の伝搬媒体２の第１の部分における少なくとも１つの入力点に、少なくとも１つの発振信号Ｓｉｎが供給される。各発振励起信号は、４００ｋＨｚのオーダーの周波数であることができるが、この値に必ずしも限定されない。伝搬媒体２は、発振信号の振幅や他の測定可能な性質がこの伝搬媒体２の局所的性質に依存するように、発振信号に対する伝達関数を定める。発振信号Ｓｉｎは、伝搬媒体２を通り抜け、測定面の検出領域における伝搬媒体２の第２の部分における一又は互いに異なっており離間している複数の出力点Ｓｏｕｔにおいて受信又はピックアップされることができる。

この図１においては、伝搬媒体２の４つの角度の方向にある４つの出力点Ｓｏｕｔを、測定面の検出領域全体をカバーするように示しているが、これに限定されず、この出力測定信号の出力点Ｓｏｕｔの数はこれよりも多かったり少なかったりすることができる。このようにして、図１の右側に示しているように、指のような少なくとも１つの物体Ｄの測定面上又は近くにおける存在によって誘発される結合又は減衰が、媒体を通り抜ける発振信号上の出力点によって測定される。なお、図１の右側の右側部分の発振出力信号Ｓｏｕｔの振幅は、図１の左側の右側部分と比べて小さい。一方、図１の右側と左側の左側部分の振動出力信号Ｓｏｕｔの振幅は、発振入力信号Ｓｉｎに対して変わっているが、測定面上に物体Ｄがあってもなくても変わっていない。このように、物体Ｄによって、媒体の伝達関数が変わることによって左側から右側へと伝達される発振信号が影響を受けることは重要である。

上記のように、測定面上に物体が存在しなくても、電子デバイスにおいて発振信号の減衰を測定することができる。この場合、発振信号の減衰、すなわち、ピックアップされる発振信号の振幅の減少は、発振信号Ｓｉｎの入力点と、測定される信号Ｓｏｕｔの出力点の間の距離に依存する。

なお、基準発振信号のような発振信号は、電気信号、光学的信号、超音波信号（表面波など）、又は電磁信号であることができる。また、発振信号は、超音波圧波と局所的な電気的又は光学的な特徴（超音波の伝播に関連する厚みの変化によって変調される電気的キャパシタンス、又は超音波の面角度による変調された光学的ＦＴＩＲ結合）とを混ぜることによって作られる信号であることもできる。光学的信号の場合、伝搬媒体は、直接的に、測定面である上面と、下面の間を光ビームが反射する携行型時計の風防であることができる。超音波信号の場合、例えば、表面波の信号の場合、伝播媒体は、携行型時計の風防の下面又は上面に配置される圧電電極を用いる、携行型時計の風防上の測定面であることができ、あるいは風防の厚みを通して測定することができる。

伝搬媒体２における経路の間に変化する発振信号Ｓｏｕｔの測定出力点が複数あるおかげで、図１に示していない電子デバイスの測定回路は、伝搬媒体の伝達関数の変化に応じて、測定面の検出領域における物体Ｄの位置を判断することができる。しかし、エネルギ消費が低い電子式又は電気機械式の携行型時計にこの電子デバイスが備えられることがあるために、電子デバイスと通信する学習マシン又は装置によって、測定面上又は近くの物体Ｄの異なる位置を学習する段階を実行することができる。製品の製造段階の後に学習段階が実行される可能性があり、この場合、ユーザーインタフェースを単純化し所与のユーザー専用の学習を可能にする目的で、無線通信を用いることを考えることができる。移動体電話（「スマートフォン」）において、タッチセンサー上で、すなわち、測定面上で、異なるパターンを描くようにユーザーをガイドするように適応されたプログラムを用いることができる。

この学習段階は、物体Ｄが位置する測定回路で測定される発振信号に応じて、学習マシンによって、測定面上の物体ＤについてのＸ及びＹの正確な位置を判断することを可能にする（例えば、ロボット的ポジショニングシステムを用いて位置ＸＹを正確に定める）。物体Ｄは異なる位置を経るように追従し、発振信号は学習マシンに送信される。学習マシンによって判断される、測定面上の異なる位置についての異なるＸ及びＹの値は、電子デバイスのメモリー内へと送信され記憶される。この学習段階を経た後では、電子デバイスは、その後における測定面上又は近くに位置する任意の物体の位置の判断を容易に行うことができる。

当然、伝搬媒体２の第２の部分における一又は複数の出力点Ｓｏｕｔによって受信されるように伝搬媒体２の第１の部分における離れた異なる入力点においていくつかの発振信号Ｓｉｎを供給するように構成させて、測定面上の物体Ｄの位置を測定することができる。発振信号の異なる入力点又は出力点が複数あることによって、好ましくは伝搬媒体２の周部にて、分布が良好であるように間隔を空けて配置され、これによって、測定回路によって、測定面の検出領域内の物体の任意の位置を正確に判断することができる。この検出領域は、通常、入力点と出力点の間として、又はさらにそれらを包むように、定められる。測定面上の指のような物体の存在は、伝搬媒体２の局所的性質に影響を与え、その位置に対する受信信号の性質の何らかの変化を発生させる。

以下においては、電子デバイスのタッチスクリーンのための容量性センサー電極のアレイの形態である伝搬媒体のみに基づいて説明する。この電極のアレイは、一般的には、非導電性の支持体又は非導電性の保護スクリーンの下に配置され、これは例えば、携行型時計の風防に関連するものである。しかし、測定面上の物体の位置を測定するように用いられる発振信号のタイプに応じて、他の伝搬媒体を考えることもできる。また、用いられる媒体の伝達関数に関連する様々な測定は、媒体における信号の位相、振幅又は到達時間についてのものであることができる。

図２は、測定回路１０に接続される、発振信号の伝搬媒体を定める容量性センサー電極２のアレイによって構成している電子デバイス１の一実施形態を示している。この新しい検出の概念によると、このマトリックス状の電極２のアレイは、離散的な測定点のセットによって構成しなくなっており、別個のいくつかの点のみが測定されるような離散的又は連続的なマトリックスとして構成している。この電極のアレイは、電極２が整然とグループ化しており互いに微細な間隔をおいて配置されているようなチェッカーボード状の形態となっている。

測定回路１０に連結する新しい電極のアレイ２は、位置を判断するために局所的キャパシタンス値を測定する代わりに、可能な経路のセットに対する伝搬特性を全般的に測定するように動作する。物体としての指の存在は、様々な出力にて受信される発振信号の性質に対する特定の変化を誘発することによって、伝搬媒体の局所的性質に影響を与える。

したがって、電極のアレイ２は、容量性電極２の大部分を含み、これらの容量性電極２は、浮動タイプである。すなわち、導電性トラックによって測定回路１０又は近隣の電極に接続されていない。通常は電極マトリックスの周部にある、いくつかの電極のみが、一又は複数の発振入力信号Ｓｒｎ、Ｓｒｎ＋１を受信し、一又は複数の測定信号を出力Ｓｏｕｔｎに供給するように用いられて、電極のアレイ上に位置する物体の位置を測定回路１０によって判断する。測定に用いられる電極２への接続のためのトラックのみを測定回路１０に接続する。

この図２の実施形態に示しているように、異なる入出力ポートにて異なる励起及び測定をスワップすることができる。所与の時間にて、２つの発振入力励起信号Ｓｒｎ及びＳｒｎ＋１が用いられ、それぞれが対応する電極２に供給され、これらの電極２は互いに十分に離間するようにされる。これら２つの電極２は、発振信号の伝搬媒体の第１の部分の周部に位置する。好ましくは、アナログ広帯域信号である第１の発振励起信号Ｓｒｎと、アナログ直交信号である第２の発振励起信号Ｓｒｎ＋１が用いられる。したがって、入力信号が伝搬媒体内にて伝播して、容量性電極のアレイの出力へと、ここでは出力電極２へと、測定信号Ｓｏｕｔｎを供給する方法を理解することができる。この出力電極２は、伝搬媒体の第２の部分に位置しており、好ましくは２つの入力電極から十分に離れており、これによって、電子デバイス１の測定面の検出領域の大きな部分をカバーすることができる。入力Ｓｒｎ、Ｓｒｎ＋１及び出力Ｓｏｕｔｎの信号の電極２を接続する三角形が、検出領域の一部をカバーする。測定回路１０は、一方では、測定面上又は近くの少なくとも１つの物体の存在を検出すること、そして他方では、電極のアレイ上の物体の位置を判断することの役割を果たさなければならない。

多数の励起信号を考慮することができるので、Ｓｒ１の代わりに基準励起信号Ｓｒｎを、Ｓｒ２の代わりに基準励起信号Ｓｒｎ＋１を意図的に用いる。同様に、多数の出力測定信号を考慮することができるので、Ｓｏｕｔの代わりに基準出力測定信号Ｓｏｕｔｎを用いる。

測定回路１０は、本質的に、励起信号Ｓｒｎ及びＳｒｎ＋１を供給し、出力信号Ｓｏｕｔｎを受信するために、測定及び励起デバイス１１を備える。測定回路１０は、さらに、この測定及び励起デバイス１１から順次的に測定信号を受信するニューラルネットワーク１３を備え、これによって、測定面上の物体の位置Ｘ及びＹを判断する。しかし、測定デバイス１においては、あらかじめ、測定面上の物体の位置を学習する初期段階を実行する。このために、測定回路１０は、通信コントローラー１２を備え、これによって、無線データ信号Ｓｃｏｍ１によって又はデータ信号Ｓｃｏｍ２によって通信して学習マシン１６に直接接続する。

下で説明するように、電極２のアレイにおける、指などの物体の正確な位置の判断は、コンピューターマシン１６によってニューラルネットワークを訓練することによって行われ、これによって、指が位置するアレイにおけるＸ及びＹの位置を定める。そして、その後に、アレイにおける指の位置にしたがって考慮される各出力信号の変化によってデジタル化されたいくつかの測定信号に応答して、測定回路１０が備えるニューラルネットワーク１３によって、指の正確な位置を判断する。学習マシン１６によって判断される測定面上の異なる位置についての異なるＸ及びＹの値が、測定回路１０のメモリー１４内へと送信されて記憶される。このメモリー１４は、フラッシュタイプのメモリーであることができ、これは、ニューラルネットワーク１３の位置を判断するときに、学習マシン１６によって送信されるＸ及びＹの値に関連するシナプス重みを与える。

なお、電子デバイス１は、電極のアレイのマトリックス上の指の傾斜角などを表す追加の出力値を与えることもできる。また、本説明の最後に説明するように、電子デバイス１の測定面上の指Ｄの運動を経時的に判断して、署名又はアルファベット文字を作ることができるようにすることもできる。この場合、学習段階の後に、電子デバイス１における測定面上の軌跡を判断するために時間を考慮しなければならない。したがって、学習マシンによって送信され電子デバイス１のメモリー内に記憶される測定面上の物体の位置の異なるＸ及びＹの値に加えて、測定面上の指の運動の時間ないし期間の値を電子デバイス１に学習させなければならない。電子デバイス１は、タイミング動作のためのタイムベース又は発振器を備えることができる。

電子デバイス１は、電子式又は電気機械式の腕時計のような携行型時計に備えられ、電極のアレイ２は、非導電性の保護スクリーン（図示せず）の下に配置することができ、この非導電性の保護スクリーンの上面は、電子デバイス１の測定面として用いられる。好ましくは、風防の面にある光透過性の電極２のアレイ（例えば、インジウムスズ酸化物の拡散によって作られる）は、携行型時計の風防の下に直接配置することができ、また、欧州特許文献ＥＰ２９８８１８０Ｂ１の図２、段落［００２８］及び［００２９］に記載されているように、携行型時計の風防上に取り付けられた薄い厚みの光透過性の保護スクリーンの下に配置することもできる。この欧州特許文献ＥＰ２９８８１８０Ｂ１を参照によって本明細書に組み入れる。

図２において、電子デバイス１は、さらに、測定回路１０内において、データ信号Ｓｃｏｍ１又はＳｃｏｍ２の通信のためのコントローラー１２を備えることができる。このコントローラー１２は、この単純化された外部のコンピューティングユニット（例、移動体電話、「スマートフォン」、タブレット）への接続を通して、所与のユーザーに固有な学習段階（例えば、パーソナライズされた署名に関するもの）を実行することを可能にするように用いることができる。また、製品の生産中に実行される初期学習段階中に工業的な学習マシンと、有線通信Ｓｃｏｍ２を確立することもできる。

１６ （「機械学習」）
このように、電子デバイス１には、「機械学習」の原理を用いる、すなわち、非回帰アルゴリズムを用いるコンピューターマシンによってなされる伝搬媒体２を介して振動する信号の測定結果に応じた位置判断を用いる、この初期学習段階がなければならない。したがって、電子デバイス１からのデジタル測定値は、コンピューターマシン１６に送信される。通常、測定面上の物体の異なる位置に対して、いくつかの別個のデジタル値が送信される。

初期化段階は、好ましいことに、デバイス１０の外側のパワフルなコンピューターマシンにて実行する。このように、測定回路の消費をニューラルネットワークの単純な消費にまで減らすことができ、様々なシナプス重みは、学習段階にて定められて、測定回路１０の不揮発性メモリー内に記憶される。したがって、測定回路１０は、浮動電極のマトリックス（又は電極のない代替形態の場合は伝搬媒体）の任意の幾何学的構成に対してパラメーター化することができるフィルターのようにふるまう。電極のアレイ２上の指などの物体の正確な位置の判断は、コンピューターマシンによってニューラルネットワークを訓練して、アレイにおける指が位置するＸ及びＹの位置を定めることによって行われる。そして、アレイ上の指の位置に応じて考慮に入れられた各出力信号の変化を用いてデジタル化されたいくつかの測定信号Ｓｏｕｔに応答して、測定回路１０に含まれるニューラルネットワークによって指の正確な位置を判断する。

なお、コンピューターマシンは、単に移動体電話１６であることができ、移動体電話１６として、タッチ感応性の風防を備えるコネクテッドタイプの携行型時計の電子デバイス１と信号Ｓｃｏｍの無線通信をするものを示している。電子デバイス１と移動体電話１６の間に、通信、例えば、近接場通信、を確立することができる。

学習段階の終わりにおいて、シナプスパラメーターやニューラルネットワークの重みのようなデータが、電子デバイス１の回路１０のメモリー内に記憶される。学習段階の間に判断されたシナプス重みを用いてパラメーター化された後に、電子デバイス１は、各出力信号Ｓｏｕｔの形を受けて、電極２のアレイ上の指の配置位置を容易に判断することができる。このようにして、学習段階の後に大きな消費を伴わずに位置を判断することによって、測定回路１０において位置計算を簡略化することができる。

また、具体的に容量性タッチデバイスの場合には、本発明は、空間的要件が厳しくなく電極のアレイ内で絶縁されるいくつかの導電性電極２を各電極の間に並置することによって、上記基準に適合し発振電気信号の伝播に寄与する伝播媒体を作ることを提案する。これらの電極はすべて、測定面の検出領域を定める。このようにして、発振信号は、フリンジキャパシター効果によって、導電性電極２からその近隣の電極に伝搬することができる。小さな距離（典型的には、電極を覆う非導電性の保護スクリーンの厚み）での、測定面の上の指のような物体の存在は、この電極のアレイ２に、減衰（接地への結合による）と増強（フリンジキャパシタンスの誘電率を増加させることによる）が組み合わさった効果を与え、このことによって、指の位置に応じて、異なる測定点と注入点の間の発振信号の伝達関数に影響を与える。

図３は、伝搬媒体における出力点Ｓｏｕｔで測定される、本方法のための２つの直交入力信号Ｓｒ１及びＳｒ２の伝搬の特定の形態を示している。この測定原理は、電子デバイスの所与の測定面上又は近くの少なくとも１つの物体の存在の検出及び／又は位置の判断を行う方法についての図１を参照して説明したものとは異なる。なぜなら、自然ノイズの変化に対して特定の堅牢性があることが求められるためである。したがって、アレイの第１の電極２に供給される、広帯域アナログ信号である第１の励起信号Ｓｒ１と、第１の電極から離間しているアレイの第２の電極２によって与えられる外乱がある。この外乱信号Ｓｒ２は、励起信号Ｓｒ１に対して直交するように選択される。このようにして、全体の信号対雑音比（ＳＮＲ）が電子デバイスの限界よりも十分に大きい場合、自然雑音の変化よりもはるかに一定であり定まっている信号対外乱比を定めることが可能である。図３に示しているように、測定点の位置に対して信号対外乱比が変わる。

下において図８を参照しながら説明するように、測定出力信号Ｓｏｕｔは、ＡＤＣコンバーターによってデジタル信号に変換される。そして、広帯域信号を射影して、伝達関数ｆｃｔ（Ａ２／Ａ１）を与える。ここで、Ａ１は、励起信号Ｓｒ１の減衰であり、Ａ２は、測定点における直交信号Ｓｒ２の減衰である。入力Ｓｒ１と出力Ｓｏｕｔの間における、検出領域に位置する指の影響を判断することができる。また、直交信号を射影して伝達関数ｆｃｔ（Ａ１／Ａ２）を与える。その後に、これらの２つの関数ｆｃｔ（Ａ２／Ａ１）及びｆｃｔ（Ａ１／Ａ２）を減算して、測定回路の出力デジタル測定信号Ｆｃｔ（Ａ１、Ａ２）を与える。これは、Ｎビット上にあり、前記のように初期学習段階にて学習マシンに送信することができる。

図４は、マトリックス状の容量性センサー電極２のアレイの単純な等価モデルを示しており、これは、測定アンプ４がアレイの出力に接続される構造を有する伝搬媒体を定める。入力抵抗Ｒｉｎは、アレイとアンプ４の負の端子の間に接続され、アンプ４の正の入力は接地につながれる。測定抵抗Ｒ２は、アンプ４の負端子と、アンプ４の出力を接続する。接地につながれた寄生キャパシターＣｐが、入力抵抗Ｒｉｎと測定抵抗Ｒ２の間の接続ノードに残る。

浮動している、すなわち、接続されていない、電極Ｃｆと呼ばれる電極２のアレイについては、接地につながれたキャパシターがマトリックスを形成するようにして、くし（フリンジ）状に構成するキャパシター間アレイを用いてシミュレーションをしてアプローチすることができる。指が配置されることでこの単純なモデルが完成すると、主に２つのパラメーターが影響を受ける。一方では、指で触れられたり接近されたりする電極は、接地よりも容量値が大きくなり、他方では、指のすぐ近くの電極は、指の組織の高いε値（水の場合、ε＝８０）のために、間の容量値がより大きくなる。

指モデルの質量と等価な抵抗がメガΩの範囲で推定されるが、実際の状況はおそらくより複雑である。しかし、以下に列挙する２つの効果は、相補的な効果を発揮する。すなわち、接地に対する容量値の増加という効果は、測定点へのソースの結合を減らし、そして、マージナルキャパシターの増加は、ソースから測定点への信号をより多く結合させる。

用いられるアレイの構造が多くのパラメーターによって特徴づけられる。電極の数が少なくとも９よりも大きい場合、例えば、１６、２０、５０、１００又はそれよりも多い場合、これらの電極の形と大きさが１ｍｍよりも小さい場合、これらの電極の間の距離が、例えば、５０μｍ、３５μｍ、さらにはこれよりも小さい場合、所与の接地面までの距離について、考慮しなければならない。また、検出構造又はプレアンプの入力キャパシターが信号レベルを減少させることがすぐに明らかになる。これは、単に、くし状電極の歯の間の容量分割構造と、接地に対する測定容量値に起因する。このため、反転アンプ４の構造を用いる。

この図４の構造には、以下に列挙する他の可能なアプローチと比べていくらかの利点がある。
－ 高インピーダンスアレイは、特に、入力検出アンプを構築するように離散的構成要素が用いられる場合に、接地に対する非常に低い寄生容量値を達成するような抵抗を「把握」する。
－ 対応する集積構造によって、入力電極にてＥＳＤ保護を減らすことを可能にし、それらをなくすこともある。
－ 全体構造が高域通過（ハイパス）機能を得る。
－ アレイ（接地キャパシターと並列に接続されたマージナルキャパシターのみ）のインピーダンスが非常に高いため、直列抵抗の裏で励起信号を送ることによって、同じ入力電極が励起電極となることができる。

したがって、マトリックス状のいくつかの電極アレイ構造について試験を行った。図５、６及び７に示しているような電極のアレイを作ることが考えられる。

図５は、伝播媒体としての容量性センサー電極のアレイの第１の実施形態を示しており、各電極は、近隣の各電極と部分的に相互ロックするために、くし形構造となっている。したがって、４つの電極２、２’、２''、２'''のみを示しており、これらの電極はそれぞれ、Ｘ字形ないし十字形の基部２ｂを備え、歯２ｐが、このＸ字形の基部２ｂから延在しており、基部２ｂの各枝によって４つの小さな正方形を形成するような寸法構成となっている。基部２ｂを備える歯２ｐの４つの小さな正方形が、各正方形状の電極を形成する。電極当たりの各小さな正方形の歯は、近隣の電極の別の小さな正方形の歯と相互ロックする。

当然、電極のアレイを作るためには、実際には４つよりも多い数の電極が必要である。フリンジ容量値が低いこの電極のアレイは、アレイ上の指の位置に対する最も大きい信号変動ダイナミクスをもたらす。このことは単に、指－接地の容量値が、観測される周波数範囲内にて支配的であるということに起因するものである。また、結合フリンジが減少すると、指の接地効果（１ｐＦの範囲）はずっと大きくなる。

図６は、電極の容量性アレイの第２の実施形態を示している。この場合、電極のアレイは、マトリックス状の正方形状の電極２のセットによって形成される。当然、各近隣の電極の間の空間を小さくして電子デバイスの電極２のアレイを形成することが求められる。

図７は、電極の容量性アレイの第３の実施形態を示している。この場合、電極のアレイは、六角形の電極２のセットによって形成され、これらはハニカム状に分布する。当然、各近隣の電極の間の空間を小さくして電子デバイスの電極２のアレイを形成することが求められる。

図８は、電極２のアレイ（容量性センサーのマトリックス）と、図２及び３を参照して上で説明した発振信号の測定などのために設けられた測定回路１０とを備える電子デバイス１の一実施形態を示している。電極２のアレイは、第１の励起信号Ｓｒ１及び第２の直交信号Ｓｒ２を受信し、これらはそれぞれ、対応する電極２に供給される。電極２のアレイは、上で説明したように測定面上に位置する物体ないし指に依存する発振信号の変化に基づいて測定出力信号Ｓｏｕｔを供給する。

測定回路１０において、出力信号Ｓｏｕｔは、例えば１ビットのゲインで、アナログ／デジタル変換器２１にてデジタル信号に変換される。デジタル信号処理に関連して、測定中に可能なかぎり電力消費を低くし、アナログ／デジタル変換器２１を可能なかぎり単純にすることが求められる。

出力信号Ｓｏｕｔのデジタル変換の後に、複素射影オペレーター２２を介して信号の射影が行われ、この複素射影オペレーター２２は、第１の励起信号Ｓｒ１の励起信号プロトタイプをデジタル信号として生成するユニット２５から受信する。この単純な射影アプローチは、励起信号の周波数が一定である場合、実際に、単純な帯域幅フィルタリングに対応する。しかし、励起信号と同様の周波数を有する外乱が測定を害することがあるので、一定の周波数を用いることは推奨されない。このため、測定中に信号の周波数が掃引され、このことによって、固定された電位外乱の問題をなくすことが可能になる。

測定回路１０においては、射影の概念はオンザフライで行われ、いずれの取得メモリー信号をも必要とせず、射影の結果を与えるためには、単純な乗算器の構造とそれに続く積分器で十分である。位相変化に対する堅牢性を良好にするために、複素射影オペレーター２２による複素信号射影が用いられる。この複素射影オペレーター２２の出力は、位相アキュムレーター（Ｃｐｌｘ）２３（積分器）によって受信され、これは、デジタル射影信号の実部と虚部を作る。

アキュムレーター２３の出力における各Ｎビットのデジタル信号が、電子デバイス１の初期学習段階の間に学習マシンに順次的に送信される。

また、アキュムレーター２３は、論理制御ユニット２４にも接続されており、この論理制御ユニット２４は、プロセッサーであることができ、好ましくは、マイクロコントローラーであることができ、ここで、メモリーを設けて、例えば、初期学習段階の後のすべての構成パラメーター（シナプス重み）を記憶することができる。測定回路のデジタル化された出力信号のすべての複素値は、関連づけられた位置ＸＹとともに学習段階のために用いられ、（学習段階の準備をするために）データベースの外部ハードディスク上にアーカイブされる。

論理制御ユニット２４は、位相発生器を備える。この位相は、励起及び投射信号の生成を可能にする。

制御論理ユニット２４は、位相信号を、第１の励起信号Ｓｒ１の励起信号プロトタイプをデジタル信号として生成するユニット２５と、第１の励起信号Ｓｒ１と直交する第２の励起信号Ｓｒ２の励起信号プロトタイプをデジタル信号として生成するユニット２６へと送る。第１の励起信号Ｓｒ１の励起信号プロトタイプを生成するユニット２５の出力は、第１のデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２７にて変換されて、第１の発振励起信号Ｓｒ１を電極のアレイ２に供給する。第２の励起信号Ｓｒ２の励起信号プロトタイプを生成するユニット２６の出力は、第２のデジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）２８にて変換されて、直交する第２の発振信号Ｓｒ２を電極のアレイ２に供給する。

伝搬媒体としての電極のアレイの代わりに、図９～１１は、伝搬媒体が光信号（光学的信号）の伝搬に適合しているような、測定面上の物体の少なくとも１つの位置を判断するための電子デバイスを部分的に示している３つの実施形態を示している。伝搬媒体は、携行型時計の風防のような携行可能な機器の風防３２である。測定面上の指Ｄのような物体の位置を判断するために、光学系における内部反射の合計の減衰の原理（ＦＴＩＲ：Frustrated Total Internal Reflection）が用いられる。この興味深い光学的性質は、一般的には、反射光全体を直交方向に内側に向けるように用いられる。この逆のシナリオによって、風防においていくつかの直交光を結合して、内部反射の合計を減衰させることが可能になる。

電子デバイスは、さらに、一又は複数の光源４１、４２を備え、これは、位置を判断しようとする指Ｄが位置する上側測定面とは反対側の風防３２の下面の方に向けられた光ビーム３１、５１を与える。指Ｄが測定面に触れると、指の方向における光ビームのエバネセント波結合の領域が発生する。この後に、風防３２の下面と上面の間で光波３４が反射し、風防の一端又は縁部にある光検出器３６によってピックアップされる。この光検出器３６は、フォトダイオードであることができる。風防３２の下面及び／又は上面に固定される１つ又は２つの光スクリーン３５がフォトダイオード３６の上や下に設けられる。

図９の第１の実施形態において、一又は複数の第１の光源（図示せず）によっていくつかの光ビーム３１が発生する。これらの光ビーム３１は、下面及び上面に対して垂直な方向を向いている。測定面上の指Ｄの位置に応じて、フォトダイオードによってピックアップされる信号が減衰し、この減衰は、指Ｄとフォトダイオード３６の間の距離に依存する。特に、図１及び２を参照して説明した位置学習の動作のすべてを、この電子デバイスの光学的形態にも適用することができる。

図１０の第２の実施形態において、赤外線ダイオードであることができる２つの光ダイオード４１、４２が設けられている。２つの赤外線源は変調されて、所定のパワー勾配を有する風防３２を照らすように用いられる。第１の赤外線ダイオード４１は、第１の光放射３１を与え、上面と下面に対して垂直な方向に対して所定の角度傾斜しており、このことは、第２の光放射５１を与える第２の赤外線ダイオード４２についても同様である。指Ｄの方向に進む第１のビーム３１’（ＯＯＫ１）は、第２の光ビーム５１’（ＯＯＫ２）とは異なるように傾いている。軸Ｘに沿って指を動かすと、多かれ少なかれ、検出を行うフォトダイオード３６において第１の信号を第２の信号に対して結合させる。このようにして、距離依存性の光パワー比ＯＯＫ１／ＯＯＫ２を判断する。

最後に、図１１の第３の実施形態において、２つの変調された赤外線源を用いて、第１の光ビーム３１（ＯＯＫ１）及び第２の光ビーム５１（ＯＯＫ２）にしたがって、所定のパワー勾配を有する風防３２を照らす。軸Ｘ上にて指Ｄを動かすと、多かれ少なかれ、検出を行うフォトダイオードにおいて第２の信号に対して第１の信号を結合させる。各赤外線ダイオードの照明又はパワー勾配の割合を、特に第１の赤外線ダイオード４１について示している（電流比ＯＯＫ１／ＯＯＫ２）。このようにして、距離に依存する光パワー比ＯＯＫ１／ＯＯＫ２を判断する。

光学的信号伝搬媒体を用いて測定面上の物体の少なくとも１つの位置を判断するための各電子デバイスは、フォトダイオード３６からの出力信号を受信し光ダイオード４１、４２を制御する測定回路を備える。これらの３つの実施形態において、図１及び２を参照して上で説明したように、測定面上の物体Ｄの異なる位置を学習する初期段階と同じ段階が実行される。

上記のように、電子デバイス１が電子式又は電気機械式携行型時計に取り付けられる場合、電子デバイス１の測定面上に位置する指などの位置の判断を機能を制御するために用いることができる。また、物体（スタイラス）や人の指による署名の認識、又は文字のライブラリに含まれている測定面上に描かれる文字の認識のために本電子デバイスを用いることを考えることができる。したがって、位置Ｘ及びＹ、そして、時間（署名のために重要なパラメーター）を判断するために、電子デバイスに接続されたコンピューターマシンによって実行される、測定面上の署名又は文字の認識のための学習段階が存在しなければならない。これらのデータはすべて、電子デバイス１内に送信され記憶される。これによって、所定の時間ウィンドウ内にて、スタイラスや指を用いて測定面上で運動を行うことが可能になり、電子デバイス１が、構成された後に、署名又はいずれの描かれた文字をも容易に判断することができる。

当業者であれば、上記の説明から、電子デバイスの測定面上における少なくとも１つの物体の存在の検出及び／又は位置の判断を行う本方法についてのいくつかの実施形態を、請求の範囲によって定められる本発明の範囲から逸脱せずに、設計することができる。また、伝搬媒体は、測定面における抵抗のアレイを用いて構成することもできる。

１ 電子デバイス
２ 伝搬媒体
１０ 測定回路
１１ 測定及び励起デバイス
１４ メモリー
１６ 学習マシン
２１ アナログ／デジタル変換器
２２ 複素射影オペレーター
２３ 位相アキュムレーターＣｐｌｘ
２４ 論理制御ユニット
２７、２８ デジタル／アナログ変換器
３１ 光ビーム
３２ 風防
３３ エバネセント波結合領域
３４ 光波
３６ 光検出器
４１ 第１の光ダイオード
４２ 第２の光ダイオード
５１ 第２の光ビーム
２、２’、２''、２''' 電極
２ｂ 基部
３１、５１ 光ビーム
４１、４２ 光源
Ｄ 物体

Claims (21)

1. 発振信号を伝搬する伝搬媒体（２）と測定回路（１０）を備える電子デバイス（１）の測定面上又は近くの少なくとも１つの物体（Ｄ）についての存在の検出及び／又は少なくとも１つの位置の判断を行う方法であって、
   前記測定面の検出領域における伝搬媒体（２）の第１の部分における一又は互いに異なっており離間している複数の入力点に一又は複数の発振信号（Ｓｉｎ、Ｓｒ１、Ｓｒ２）を供給するステップと、
   発振信号の伝達関数を定める伝搬媒体（２）を通り抜けた一又は複数の発振信号（Ｓｏｕｔ）を、測定面の検出領域における伝搬媒体（２）の第２の部分にある一又は離間している複数の異なる出力点（Ｓｏｕｔ）において受信するステップと、
   測定回路（１０）において、伝搬媒体を通り抜ける一又は複数の発振信号における測定面上又は近くに位置している物体（Ｄ）の存在によって誘発される結合又は減衰の測定を実行して、伝搬媒体の伝達関数の変化に応じて測定面の検出領域における物体（Ｄ）の位置を判断するステップと
   を備え、さらに、
   前記電子デバイス（１）と通信する学習マシン又は装置（１６）によって、測定面上又は近くの物体（Ｄ）の異なる位置を学習する初期段階を実行し、
   前記電子デバイス（１）は、測定面上又は近くの物体（Ｄ）の異なる位置に関連する様々な測定結果を送信し、
   学習段階の終わりに、前記学習マシン（１６）によって測定面上又は近くの物体（Ｄ）の正確なＸ及びＹにおける位置の判断を実行して、前記測定回路（１０）で測定された発振信号に応じて測定面上又は近くの物体（Ｄ）の異なる位置のＸ及びＹにおける位置を定め、
   測定面上の前記異なる位置の異なる値Ｘ及びＹは、前記電子デバイス（１）の前記測定回路（１０）のメモリー（１４）へと送信されて記憶され、前記電子デバイス（１）をパラメーター化し構成して、その後の前記測定面上又は近くに位置する任意の物体（Ｄ）の位置の判断を容易にする
   ことを特徴とする方法。
2. まず、前記電子デバイス（１）は、前記測定面上又は近くの物体（Ｄ）の様々な測定結果を、訓練されるニューラルネットワークを備える学習マシン（１６）に伝達する
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記測定面上又は近くの物体（Ｄ）の前記異なる位置に関連する様々な測定結果が、前記測定回路（１０）内のニューラルネットワークに供給され、
   前記測定回路（１０）は、前記学習段階において用いられる前記学習マシン（１６）によって決められるシナプス重みを用いてパラメーター化されて、
   これによって、測定面上の物体の任意の位置又は傾きを少ないパワーで計算することが可能になる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
4. 可能性のある後の段階において、前記学習マシンは、前記測定面上で異なるパターンを描くようにユーザーをガイドするプログラムを備える移動体電話（１６）であり、データ信号についての無線通信を前記電子デバイス（１）と行うように構成しており、
   前記測定面上の物体（Ｄ）のいくつかの位置の連続したデジタル化された測定信号が、近接場通信によって移動体電話（１６）に送信され、これによって、構成される電子デバイス（１）へと前記移動体電話（１６）によって送信されるＸ及びＹにおける位置の値が判断される
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記初期学習段階において、所定の時間ウィンドウ内にて署名を行う目的で又は測定面上に描かれた文字を認識する目的で、測定面上のスタイラスや人の指のような物体（Ｄ）のいずれの運動も、電子デバイス（１）によって送信される測定信号に基づいて判断され、
   前記学習マシン（１６）は、この学習段階の後に、異なる位置についての異なるＸ及びＹの値、及び署名又は描かれた文字を認識するための時間成分に関連するシナプス重みである構成パラメーターをすべて電子デバイス（１）へと送信する
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 測定面の検出領域における伝搬媒体（２）の前記第１の部分における入力点に発振励起信号（Ｓｉｎ）を供給し、
   測定面の検出領域において、伝搬媒体（２）の第２の部分にある離間している異なる出力点（Ｓｏｕｔ）において複数の出力信号を受信し、
   前記測定回路（１０）は、すべての出力測定信号をデジタル化して、測定面上の物体（Ｄ）の位置の判断及び／又は学習段階における学習マシンへの送信を行う
   ことを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記電子デバイス（１）は、伝搬媒体として、互いに近接して配置されるマトリックス状の複数の電極（２）を備える容量性センサー電極（２）のアレイを備え、
   前記容量性センサー電極（２）の大部分は、導電性トラックによって前記測定回路（１０）又は近隣の電極に接続されない浮動電極であり、
   周部のいくつかの電極（２）は、導電性トラックによって前記測定回路（１０）に接続され、
   電極のアレイの入力において、伝搬媒体の前記第１の部分の周部における対応する入力電極（２）に、少なくとも２つの発振信号（Ｓｒ１、Ｓｒ２）をそれぞれ供給し、
   これらの前記発振信号を受信するこれらの電極（２）は、互いに離間しており、
   電極のアレイの前記第２の部分の周部における出力電極によって出力測定信号（Ｓｏｕｔ）が受信され、
   前記入力電極及び前記出力電極は、測定面の検出領域全体をカバーするように配置されており、これによって、測定面上の物体（Ｄ）の位置を判断する
   ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
8. 第１のアナログ広帯域発振信号（Ｓｒ１）が、第１の入力電極に供給され、
   第２のアナログ直交発振信号（Ｓｒ２）が、伝搬媒体の前記第１の部分にて、前記第１の入力電極から離れた第２の電極に供給される
   ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 前記測定回路（１０）において伝達関数ｆｃｔ（Ａ２／Ａ１）を与えるように広帯域信号に射影し、ここで、Ａ１は前記第１のアナログ広帯域発振信号（Ｓｒ１）の減衰であり、Ａ２は測定点における前記第２のアナログ直交発振信号（Ｓｒ２）の減衰であり、
   前記第１のアナログ広帯域発振信号（Ｓｒ１）を受信する第１の電極と、出力測定信号（Ｓｏｕｔ）を受信する出力電極の間で、検出領域に位置している物体（Ｄ）の影響を判断することができ、
   伝達関数ｆｃｔ（Ａ１／Ａ２）を与えるように前記第２のアナログ直交発振信号（Ｓｒ２）に射影し、
   これらの２つの関数ｆｃｔ（Ａ２／Ａ１）とｆｃｔ（Ａ１／Ａ２）は、Ｎビットでの測定回路（１０）の出力デジタル測定信号Ｆｃｔ（Ａ１，Ａ２）を与えるように減算される
   ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 請求項１～９のいずれか一項に記載の方法を実行する電子デバイス（１）であって、
    発振信号の前記伝搬媒体（２）に接続される測定回路（１０）を備える
    ことを特徴とする電子デバイス（１）。
11. 前記発振信号は、電気信号、光学的信号、超音波信号又は電磁信号である
    ことを特徴とする請求項１０に記載の電子デバイス（１）。
12. 前記発振信号は、超音波圧波と、局所的な電気的又は光学的特徴を混ぜることによって作られる信号である
    ことを特徴とする請求項１０に記載の電子デバイス（１）。
13. 光学的信号のような光信号が伝搬する伝搬媒体を備え、
    前記伝搬媒体は、携行型時計の風防のような携行可能な機器の風防（３２）であり、
    前記風防（３２）の測定面上の指（Ｄ）のような物体の位置を判断するために、一又は複数の異なる光源（４１、４２）からの光ビーム（３１、５１）が、風防の下面の方向の、上側測定面における指（Ｄ）の位置の下にあるエバネセント波結合領域（３３）の方に向けられ、
    風防（３２）の下面と上面の間にて光波（３４）が反射して、風防の縁部において光検出器（３６）によってピックアップされる
    ことを特徴とする請求項１０に記載の電子デバイス（１）。
14. 変調された光によって所定のパワー勾配があるように前記風防（３２）を照らすために用いられる少なくとも２つの光ダイオード（４１、４２）を備え、
    前記第１の光ダイオード（４１）は、前記下面と上面に対して垂直な方向に対して特定の角度傾斜した方向の第１の光ビーム（３１，３１’）を発し、
    前記第２の光ダイオード（４２）は、第１の光ビーム（３１，３１’）とは異なる方向に傾斜した方向の第２の光ビーム（５１，５１’）を発し、
    当該電子デバイス（１）は、前記光検出器（３６）の出力によって、測定面上の物体（Ｄ）の位置と前記光検出器（３６）との距離に応じて決まる光パワー比を判断する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の電子デバイス（１）。
15. 変調された光によって所定の反転したパワー勾配があるように前記風防（３２）を照らすために用いられる少なくとも２つの光ダイオード（４１、４２）を備え、
    前記第１の光ダイオード（４１）によって風防（３２）に垂直な第１の光ビーム（３１）が発され、
    前記第２の光ダイオード（４２）によって風防（３２）に垂直な第２の光ビーム（５１）が発され、
    当該電子デバイス（１）は、前記光検出器（３６）の出力によって、測定面上の物体（Ｄ）の位置と前記光検出器（３６）との距離に応じて決まる光パワー比を判断する
    ことを特徴とする請求項１３に記載の電子デバイス（１）。
16. 前記伝搬媒体は、マトリックス状に互いに近接して配置される複数の電極（２）によって構成している容量性センサー電極（２）のアレイであり、
    前記容量性センサー電極（２）の大部分は、前記測定回路（１０）又は近隣の電極に導電性トラックによって接続されない浮動電極であり、
    周部におけるいくつかの電極（２）は、導電性トラックによって前記測定回路（１０）に接続され、
    伝送媒体の前記第１の部分の周部における２つの入力電極（２）がそれぞれ、２つの発振信号（Ｓｒ１、Ｓｒ２）のうちの一方を受信するように構成しており、
    前記２つの入力電極（２）は、互いに離間しており、
    電極のアレイの第２の部分の周部における出力電極（２）は、出力測定信号（Ｓｏｕｔ）を受信するように構成しており、
    前記入力電極及び前記出力電極は、測定面の検出領域全体をカバーするように構成しており、これによって、測定面上の物体（Ｄ）の位置を判断する
    ことを特徴とする請求項１０に記載の電子デバイス（１）。
17. 前記電極のアレイ（２）は、各近隣の電極と部分的に相互ロックするくし形構造を有する電極（２、２’、２''、２'''）によって構成しており、
    各電極（２、２’、２''、２'''）は、Ｘ字形の基部（２ｂ）を備え、
    このＸ字形の基部（２ｂ）から、歯（２ｐ）が延在しており、
    前記電極（２、２’、２''、２'''）は、前記基部（２ｂ）の各枝によって４つの小さな正方形を形成するような寸法構成を有し、
    基部（２ｂ）を備える歯（２ｐ）の４つの小さな正方形はそれぞれ、正方形状の電極を形成し、これによって、電極ごとの各小さな正方形の歯（２ｐ）が、近隣の電極の別の小さな正方形の歯（２ｐ）と相互ロックすることを可能にする
    ことを特徴とする請求項１６に記載の電子デバイス（１）。
18. 前記電極のアレイ（２）は、マトリックス状の正方形状の電極（２）のセットによって構成しており、各電極の間の空間が小さくなっている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の電子デバイス（１）。
19. 前記電極のアレイ（２）は、六角形状の電極（２）のセットによって構成しており、前記電極（２）は、ハニカム状に分布しており、各電極の間の空間が小さくなっている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の電子デバイス（１）。
20. 前記電極のアレイ（２）は、第１の電極によって第１の励起信号（Ｓｒ１）を、第１の電極から離間している第２の電極によって第２の直交信号（Ｓｒ２）を受信し、測定面上に位置している物体（Ｄ）に応じた発振信号の変化に基づいて測定出力信号（Ｓｏｕｔ）を出力電極に供給するように構成しており、
    前記測定回路（１０）の測定及び励起デバイス（１１）が、出力信号（Ｓｏｕｔ）をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換器（２１）を備え、
    前記測定回路（１０）は、複素射影オペレーター（２２）を備え、この複素射影オペレーター（２２）は、第１の励起信号（Ｓｒ１）の励起信号プロトタイプをデジタル信号として生成するユニット（２５）からデジタル信号を受信して、デジタル信号に変換された出力信号（Ｓｏｕｔ）の射影を作り、
    前記測定及び励起デバイス（１１）は、前記複素射影オペレーター（２２）から前記出力信号を受信しデジタル化された射影信号の実部と虚部を考慮に入れて位相を蓄積する位相アキュムレーターＣｐｌｘ（２３）を備え、
    前記位相アキュムレーターＣｐｌｘ（２３）は、出力信号（Ｓｏｕｔ）のＮビットのデジタル信号を供給し、このデジタル信号は、当該電子デバイス（１）の初期学習段階の間に位置測定ごとに学習マシン（１６）に送信されるように意図されている
    ことを特徴とする請求項１６に記載の電子デバイス（１）。
21. 前記アキュムレーター（２３）は、論理制御ユニット（２４）に接続され、この論理制御ユニット（２４）は、デジタル領域の信号を発生させる信号発生器を備えることができ、これによって、前記第１の励起信号（Ｓｒ１）の励起信号プロトタイプをデジタル信号として生成するユニット（２５）と、前記第１の励起信号（Ｓｒ１）に直交する第２の励
    起信号（Ｓｒ２）の励起信号プロトタイプをデジタル信号として生成するユニット（２６）を制御し、
    前記第１の励起信号（Ｓｒ１）の励起信号プロトタイプを生成するユニット（２５）の出力を第１のデジタル／アナログ変換器（２７）にて変換して前記電極のアレイ（２）へと第１の発振励起信号（Ｓｒ１）を供給し、
    前記第２の励起信号（Ｓｒ２）の励起信号プロトタイプを生成するユニット（２６）の出力を第２のデジタル／アナログ変換器（２８）にて変換して前記電極のアレイ（２）へと直交する第２の発振信号（Ｓｒ２）を供給する
    ことを特徴とする請求項２０に記載の電子デバイス（１）。

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