(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御パネルであって、
観察素子（２）を含み、前記観察素子（２）は、使用時、画像を表示するように構成可能である表示部（５）の上方に配置され、前記表示部（５）の少なくとも一部は、前記観察素子（２）を通って可視であり、
少なくとも２つの光制御器（１）を含み、前記２つの光制御器（１）は、前記観察素子（２）に対して移動可能に設けられ、各光制御器（１）は、前記観察素子（２）に対して回転軸（２６）を中心に回転可能であり、
少なくとも２つの発光体（３）を含み、各発光体（３）は、前記観察素子（２）を横切って前記少なくとも２つの光制御器（１）のうち少なくとも１つに光を送達ように動作可能であり、
少なくとも２つの光検出器（４）を含み、各光検出器（４）は、前記少なくとも２つの光制御器（１）のうち少なくとも１つからの光を検出するように動作可能であり、
前記少なくとも２つの発光体（３）と前記少なくとも２つの光検出器（４）とは、前記観察素子（２）を亘り、２つ以上の交差する検知径路（６）を含む検知径路（６）の格子を形成するように構成され、
前記少なくとも２つの光制御器（１）は、前記少なくとも２つの発光体（３）と前記少なくとも２つの光検出器（４）とを順次作動させることによって走査され、
前記少なくとも２つの光検出器（４）によって検出された光は、前記少なくとも２つの光制御器（１）の動作を表し、前記表示部（５）によって表示される画像を構成するために利用される、制御パネル。
【請求項２】
前記少なくとも２つの光制御器（１）は、２つ以上の検知径路（６）が交差する位置に配置されている、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項３】
前記制御パネルは、光制御器（１）の列を含む、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項４】
少なくとも１つの前記発光体（３）は、２つ以上の光制御器（１）に光を伝送するように構成される、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項５】
少なくとも１つの前記光検出器（４）は、２つ以上の光制御器（１）からの光を受光するように構成される、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項６】
少なくとも１つの前記発光体（３）は、ちょうど１つまたは２つの光制御器（１）に光を伝送するように構成され、
少なくとも１つの前記光検出器（４）は、ちょうど１つまたは２つの光制御器（１）からの光を受光するように構成される、請求項５に記載の制御パネル。
【請求項７】
前記観察素子（２）を横切って前記少なくとも２つの光制御器（１）に送達された光は、前記少なくとも２つの光制御器（１）の各々を横切る方向で伝送され、前記方向は、前記観察素子（２）の平面と実質的に平行である、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項８】
前記観察素子（２）を横切って光制御器（１）に送達された光は、前記光制御器（１）を通って直線で伝送され、
関連する光検出器（４）によって検出された光の一部は、反射されず前記光制御器（１）を横切って伝送される、請求項７に記載の制御パネル。
【請求項９】
前記観察素子（２）は、少なくとも一部が透明である板を含む、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項１０】
前記少なくとも２つの光制御器（１）は、前記観察素子（２）を通って少なくとも部分的に延在する、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項１１】
前記制御パネルは、前記観察素子（２）に対して移動可能に配置され、前記観察素子（２）に対して押下可能である少なくとも１つのスイッチをさらに含み、その押下が前記少なくとも２つの光検出器（４）のうち少なくとも１つによって検出される、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項１２】
前記少なくとも２つの光制御器（１）のうち少なくとも１つが前記観察素子（２）に対して押下可能であり、その押下が前記少なくとも２つの光検出器（４）のうち少なくとも１つによって検出されることにより、前記少なくとも２つの光制御器（１）のうち少なくとも１つは、さらにスイッチの機能を有する、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項１３】
前記少なくとも２つの発光体（３）は、前記観察素子（２）を介して光を伝送ように構成され、
前記少なくとも２つの光検出器（４）は、導光部材として機能する前記観察素子（２）を介して受光するように構成されている、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項１４】
前記観察素子（２）は、前記発光体（３）と前記光制御器（１）と前記光検出器（４）との間に光を間接的に導光するための任意の反射装置である少なくとも１つの光偏向器（２５）を含む、請求項１３に記載の制御パネル。
【請求項１５】
前記少なくとも２つの光制御器（１）の各々は、前記各光制御器（１）の動作を表す特性を前記伝送された光に与える機構を含む、請求項１から１４のいずれか１項に記載の制御パネル。
【請求項１６】
前記機構は、前記各光制御器（１）の前記回転軸を中心に配置された、光透過素子および光不透過素子（１０，１２）と光減衰素子とのうち１つ以上を含む、請求項１５に記載の制御パネル。
【請求項１７】
前記制御パネルは、さらに変換器を含み、
前記変換器は、前記少なくとも２つの発光体（３）を順次作動させ、前記少なくとも２つの光検出器（４）を順次走査し、前記少なくとも２つの光検出器（４）からの少なくとも２つの出力信号を前記少なくとも２つの光制御器（１）の動作を表す制御信号に変換するように構成されている、請求項１５に記載の制御パネル。
【請求項１８】
前記変換器は、前記少なくとも２つの光検出器（４）のうち少なくとも２つからの前記少なくとも２つの出力信号を比較することによって決定された前記少なくとも２つの光制御器（１）の動作方向を表す制御信号を提供する、請求項１７に記載の制御パネル。
【請求項１９】
光制御器（１）が回転されるとき、２つの光検出器（４）は、位相差を有する反復信号を出力し、検知径路（６）の格子は、２つの信号の間に概ね９０°または２７０°の位相差を有するように構成されている、請求項１８に記載の制御パネル。
【請求項２０】
請求項１５に記載の制御パネルと、前記制御パネルの操作によって制御される装置とを含むシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、電子装置と機械との相互作用を可能にする制御パネルに関し、より具体的には、電子表示部に制御を組合わせた制御パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
制御パネルは、装置（たとえばコンピュータ）に接続され、装置と物理的に相互作用する方法として使用することができる。制御パネルは、多くの用途、たとえば音と光を使用する用途（たとえば、舞台照明、動画編集、キーボード、ＤＪ機器）、自動車、工場設備および機械制御などに使用することができる。
【０００３】
典型的な制御パネルは、ノブおよび減衰器ボタンなどの制御つまみ、記号または凡例などの表示装置、発光ダイオード（ＬＥＤ）またはＬＣＤ表示装置により構成されている。ノブまたはボタンが動かされると、制御パネルは、装置に認識されるデータを生成する。その後、制御パネルは、装置からデータを受信して表示装置に情報を表示する。制御パネルは、材料および技術を用いて製造され、製造後の制御パネルの外観を変更することが困難であるという傾向がある。したがって、制御パネルは、一般的には、制御素子が制御される装置に直接適合するように、特定の用途に設計されている。
【０００４】
しかしながら、多くの状況において、製造後または使用中の制御パネルの外観を変更することが望まれることがある。一例としては、制御パネルがオーディオソフトウェアアプリケーションと併せて使用され、ミキシングデスクの制御面をエミュレートする場合である。典型的なオーディオソフトウェアアプリケーションは、多くの機能を有している。機能パラメータ毎に制御ハードウェアを用意することは、高コストおよび大量のスペースが必要とされるため、非現実的である。従来技術の多くの例は、現在の操作モードに応じて異なるソフトウェアパラメータを変更することのできる少数の制御ハードウェアを提供することによって、この問題を解決する。しかしながら、複数のパラメータを調節する制御ノブの使用は、次のような問題を招くことができる。
【０００５】
制御ノブは通常、使用者が制御素子の現在位置または現在値を識別できるように、ノブ上にマークされた線条などの可視インジケータを有する。この線条は、ソフトウェアによって更新することができず、よって、制御ノブが複数のパラメータを表すように使用される場合、線条がしばしばソフトウェアのパラメータと同期しなくなる。したがって、通常は、この可視インジケータを設けない。その結果、制御素子の現在位置を知ることは困難である。この問題は、制御ノブを中心に輪状のＬＥＤを設けることによって部分的に解決されたが、この輪状のＬＥＤは、制御ノブの位置を表す近似指標しか提供できず、多くの応用にとっては十分に精密ではない。
【０００６】
制御ノブは、典型的には、関連する目盛り（固定間隔で順番付けられた一連の参照マーク）および凡例（名称、タイトルおよび計測単位など）を有する。凡例と制御ハードウェアを囲む目盛りとは、通常、製造時にパネル上に印字されまたは彫込まれるため、後で変更することはできない。したがって、凡例および目盛りのいずれかは、制御ノブが表記しようとするすべてのパラメータに適切であるように設計されなければならない。これにより、制御パネルは、包括的になり、役に立たなくなる。そのため、使用者は、各制御ハードウェアが現在何を制御しているかを知ることが困難である。いくつかの制御パネルは、制御ハードウェアの近傍に小型ＬＣＤ表示部を設けることによって、前述の困難を解決した。このようなＬＣＤ表示部は制御素子の名称を表示することができるが、目盛りを変更することができない。他の制御パネルは、制御素子を大型ＴＦＴ表示部の近傍にまたはその上方に配置するによって、前述の困難を解決した。しかしながら、これらの制御素子を動作させるために不透明な連結が必要とされ、これらの連結が画面の一部への視界を遮蔽する。
【０００７】
ソフトウェアアプリケーションは、頻繁に変更および更新される。関連するハードウェアが製造された後、それに適合させることは困難である。
【０００８】
複数の装置またはソフトウェアプログラムに用いることのできる制御パネルを設計することは困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
以下に説明するように、下記の従来技術は、これらの問題を部分的に解決したが、いくつかの問題が未解決のままである。
【００１０】
米国特許第５７７７６０３号により、１つ以上の電気回路制御器の操作を容易にする平面パネル表示部を備える装置が知られている。回転可能なおよび／または押圧操作可能なノブは、表示部の画像領域内の表示面に取付けられている。この表示部は、ノブの光電検出を可能にするために、画像領域内で表示部の背面まで延在する透光ゾーンを有する。光は、制御ノブを介して上方に伝送された後、制御ノブ内で下方へ反射され検出器に到達する。しかしながら、このような方法は、表示部を通る光路に付随しており、以下のような多くの欠点を有する。
【００１１】
たとえば、このような表示部、特に大画面の表示部の構築は、高価である。低価格、入手容易かつ量産できる表示部を使用することができない。標準画面が既存しているシステムまたはコンピュータを改造して制御パネルを組込むことができない。陰極線管を含むモニタを使用することができない。
【００１２】
米国出願第２００９／０１５５４９Ａｌ号および欧州出願第１５０１００７Ａ２号により、表示部と、板と、表示部の上方に配置された制御ノブと、光検出器と、発光体とを含み、使用者の入力を受入れるための装置が知られている。制御ノブは、反射ストライプを含み、光検出器は、反射ストライプによって反射された光を検出するように配置され、光ビームは、制御ノブの外表面で反射される。しかしながら、反射ストライプを使用して動作を検出するこの方法は、以下の欠点を有する。
【００１３】
１つの制御ノブが第２の制御ノブの光電検出を妨害しないように、表示部の上方に複数列の制御ノブを配置することは不可能である。オーディオミキシング装置などの用途において、可能な最小空間に多くの高分解能制御ノブを配置することが有利である。この反射型方式が採用され、表示部の上方に多くの制御ノブが配置される場合、意図しない反射が生じ、移動している制御ノブの検出が困難であろう。この問題は、制御ノブが互いに近接して配置されている場合において特に明らかである。
【００１４】
多くの用途にとって、制御ノブの角変位を測定可能な精度（または分解能）は、まだ十分に高いではない。達成可能な分解能は、従来の電位差計よりも著しく低い。より多くの反射ストライプを設けることによって、分解能を増加することができるが、各ストライプの許容幅は、分解能を制限している。各ストリップが小さくなればなるほど、より少ない光が反射され、意図しない反射が発生する可能性がある。また、制御ノブと光装置との間の間隔距離が増加する場合、測定できる制御ノブの角変位の精度（または分解能）が減少する。
【００１５】
十分な光を反射し、干渉問題を回避するために、比較的大きな反射ストリップが必要とされる。よって、制御ノブの大きさが制限され、大きな制御ノブしか使用できない。
【００１６】
光検出器と発光体とは、制御ノブの近くに配置されなければならない。その結果、この反射ストライプの構成は、小型表示部または制御ノブが表示部の縁部の近傍に配置される場合のみに適している。発光体から光検出器に反射される光の割合は、間隔距離が増加するにつれて幾何学級数的に減少するため、間隔距離が増加すると、この検出方法は、干渉を受け易くなる。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
発明の概要
これらの問題を解決するために、本発明は、制御パネルを提案している。この制御パネルは、観察素子を含み、前述した観察素子は、使用時、画像を表示するように構成可能である表示部の上方に配置され、前述した表示部の少なくとも一部は、観察素子を通って可視であり、少なくとも２つの光制御器を含み、前述した２つの光制御器は、前述した観察素子に対して移動可能に設けられ、各光制御器は、前述した観察素子に対して回転軸を中心に回転可能であり、少なくとも２つの発光体を含み、各発光体は、観察素子を横切って前述した少なくとも２つの光制御器のうち少なくとも１つに光を送達ように動作可能であり、少なくとも２つの光検出器を含み、各光検出器は、前述した少なくとも２つの光制御器のうち少なくとも１つからの光を検出するように動作可能であり、前述した少なくとも２つの発光体と前述した少なくとも２つの光検出器は、観察素子を亘る検知径路の格子を形成するように構成され、前述した少なくとも２つの光制御器は、前述した少なくとも２つの発光体と前述した少なくとも２つの光検出器とを順次作動させることによって走査され、前述した少なくとも２つの光検出器によって検出された光は、前述した少なくとも２つの光制御器の動作を表し、表示部によって表示される画像を構成するために利用される。
【００１８】
上記の構成により達成された利点は、特に、観察素子に対して多くの光制御器を近接して配置することができるおよびそれらの動作を光電干渉なしで検出することができることである。したがって、光制御素子と隣接するまたは並列する表示部の領域が使用者の視界から遮蔽されないように、複数列の制御素子を観察素子に対して配置することができる。
【００１９】
本発明の一実施形態において、前述した観察素子を横切って前述した少なくとも２つの光制御器に送達された光は、前述した少なくとも２つの光制御器の各々を横切る方向で伝送され、前述した方向は、前述した観察素子の平面と実質的に平行である。この構成により達成されたさらなる利点は、特に、発光体または光検出器を光制御器に近接して配置される必要なく光制御器の角変位を高分解能で測定することができることである。
【００２０】
好ましくは、前述した少なくとも２つの光制御器の各々は、前述した各光制御器の動作を表す特性を伝送された光に与える機構を含む。
【００２１】
好ましくは、発光体および光検出器は、表示部が使用者の視界から遮蔽されないように、観察素子縁部の周りに配置されている。
【００２２】
好ましくは、表示部は、光制御器に関連する画像を表示する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】光制御器、観察素子、発光体および光検出器を示す図であり、図面には観察素子が表示部の上方に配置されている。
【図２】観察素子を亘る検知径路の格子を形成するように構成された発光体と光検出器とを示す図である。
【図３】多くの光制御器を有する制御パネルを示す図である。
【図４】導光部材として機能する観察素子を示す図である。
【図５】制御部材の回転軸を中心に配置された複数の光変更素子をさらに含む光制御器を示す図である。これらの図面はまた、制御部材が回転されるときに光変更素子が光制御器を通過する光に影響を与える方法の例を示している。
【図６】制御部材の回転軸を中心に配置された複数の光変更素子をさらに含む光制御器を示す図である。これらの図面はまた、制御部材が回転するときに光変更素子が光制御器を通過する光に影響を与える方法の例を示している。
【図７】制御部材の回転軸を中心に配置された複数の光変更素子をさらに含む光制御器を示す図である。これらの図面はまた、制御部材が回転するときに光変更素子が光制御器を通過する光に影響を与える方法の例を示している。
【図８】制御部材の回転軸を中心に配置された複数の光変更素子をさらに含む光制御器を示す図である。これらの図面はまた、制御部材が回転するときに光変更素子が光制御器を通過する光に影響を与える方法の例を示している。
【図９】制御部材の回転軸を中心に配置された複数の光変更素子をさらに含む光制御器を示す図である。これらの図面はまた、制御部材が回転するときに光変更素子が光制御器を通過する光に影響を与える方法の例を示している。
【図１０】光制御器が回転されるときに、２つの光検出器からの出力信号を表すグラフを示す図である。
【図１１】光制御器を構築するための一方法を示す図である。
【図１２】光制御器を構築するための別の方法を示す図である。
【図１３】光制御器を構築するためのさらに別の方法を示す図である。
【図１４】光制御器を構築するためのさらに別の方法を示す図である。
【図１５】光制御器を観察素子に搭載する方法を示す図である。
【図１６】表示部の上方に配置された制御パネルを示す図であり、表示部が各光制御器に関連され、目盛り、指針、凡例および英数字値を含む画像を示している。
【図１７】光制御器と光検出器との間で導光するために使用された反射材料の一例を示す図である。
【図１８】光制御器と光検出器との間で導光するために使用された反射材料の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
詳細な説明
図面を参照しながら、本発明をもっぱら例として説明する。
【００２５】
図１において、制御パネルは、光制御器１と、観察素子２と、発光体３と、光検出器４とを含む。観察素子は、表示部５（たとえば、液晶表示部（ＬＣＤ）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、プラズマ、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、電子ペーパー、動画投影機および映写幕、または他の表示部など）の上方に配置されるよう設計されており、よって使用者が観察素子を通って表示部を観察することができる。観察素子は、好ましくは、光学的に透明な材料（たとえば、透明なプラスチック、アクリルプラスチック、ガラスなど）から形成される板である。光制御器は、観察素子に対して配置されている（すなわち、光制御器は、観察素子を貫通して、または観察素子の上方に、または観察素子の内部に配置されている）。光制御器は、観察素子に対して回転可能である。発光体は、観察素子を横切って光制御器の少なくとも１つに光を送達ように動作する。光検出器は、光制御器の少なくとも１つからの光を検出するように動作する。検出された光は、受光した光制御器の動作を表す。
【００２６】
光検出器および発光体は、観察素子を亘る検知径路６の格子を形成するように構成されている。検知径路は、一対の発光体および光検出器から形成される。格子は、２つ以上の交差する検知径路を意味する。選択的には、各発光体が２つ以上の光制御器に光を送達するように構成されてもよく、各光検出器が２つ以上の光制御器からの光を受光するように構成されてもよい。図２は、本発明の一実施形態に係る制御パネルの平面図を示している。図２には、検知経路の格子が点線で示されている。
【００２７】
また、制御ノブまたは他の制御部材（たとえば、回転つまみ、ボタン、直線式スライダつまみなど）に連結されるまたはその一部を形成する光制御器は、本発明の範囲内に含まれると考えられる。
【００２８】
本発明の一実施形態において、光制御器は、観察素子に対して回転軸を中心に回転可能である。回転軸は、好ましくは、観察素子の平面に対して実質的に垂直である。
【００２９】
本発明の一実施形態において、発光体は、赤外線（ＩＲ）光、可視光または紫外（ＵＶ）光を発光し、光検出器は、赤外線（ＩＲ）光、可視光または紫外（ＵＶ）光を検出する。
【００３０】
本発明の一実施形態において、発光体は、発光ダイオード（ＬＥＤ）であり、光検出器は、光電検出器（たとえば、光トランジスタ、光ダイオード、電荷結合素子（ＣＣＤ）など）である。選択的には、発光体は赤外光を発光し、光検出器は赤外光を検出する。
【００３１】
本発明の一実施形態において、光制御器は、２つ以上の検知経路が交差する位置に配置されている。この構成によれば、回転動作および回転方向の両方を推定できる。選択的には、光制御器は、３つ以上の検知経路が交差する位置に配置され、よって、より高い分解能で光制御器の動作を測定することができる。
【００３２】
図３は、本発明の別の実施形態を示している。この別の実施形態において、複数列の光制御器が観察素子に対して配置されている。図３において、検知経路の格子が同く点線で示されている。多数の光制御器を含む制御パネルは、多数の発光体および光検出器を必要とする。図３は、各発光体が２つ以上の光制御器に光を送達するように構成され、各光検出器が２つ以上の光制御器からの光を受光するように構成され、よって必要とされる光検出器および発光体の数を減らす一構成を示している。
【００３３】
発光体および光検出器を検知径路の格子として構成するための可能な代替方法が多くある。これらの代替構成は、本発明の範囲内に含まれると考えられる。
【００３４】
本発明の一実施形態において、観察素子を横切って光制御器に送達された光（または検知径路）は、実質的に観察素子の平面と平行な方向で光制御器を横切るように送達される。このような構成では、光は、観察素子を横切って伝播し、制御部材に入射し、その後制御部材から出射する。このような構成の例は、図４に示される。図４において、一部の光が導光部材および光制御器の内部で反射されるように示されているが、それでも伝送された光の概ね（または平均）方向が観察素子に平行である。その後、光は、観察素子を横切って１つ以上の光検出器に送達される。好ましくは、関連する光検出器によって検出された光の少なくとも一部は、反射されず光制御器を横切って直接伝送される。このような構成によって達成される利点は、光制御部に近接して発光体または光検出器を配置する必要なく、光制御器の角変位を特に高分解能で測定することができることである。さらに、観察素子に対して多くの光制御器を近接して配置することができ、光電干渉なしで光制御器の動作を検出することができる。したがって、光制御素子と隣接するまたは並列する表示部の領域が使用者の視界から遮蔽されないように、複数列の制御素子を観察素子に対して配置することができる。選択的には、光（または検知経路）は、２つ以上の光制御器を通過するように伝送される。これも、本発明の範囲内に含まれると考えられる。
【００３５】
本発明の別の実施形態において、観察素子を横切って光制御器に送達された光（または検知径路）は、光制御器を通って直線で伝送され、よって関連する光検出器によって検出された光の一部は、反射されず光制御器を横切って伝送される。
【００３６】
本発明の一実施形態において、制御パネルは、以下のように動作する。発光体が作動させられ、光（たとえば赤外光）が光制御器に送達される。光の一部は、光制御器に到達し、そこで光のさらなる一部が光制御器によって減衰または偏向される。減衰量または偏向量は、光制御器の角度位置に応じて変化する。その後、光検出器は、光制御器からの光量を検出する。その後、この発光体は停止され、他の発光体は作動させられる。このプロセスは、すべての光制御器が走査されるまで、発光体と光検出器とを順次作動させることにより繰返される。発光体と光検出器とを順次作動させることによって、発光体と光検出器との間に望ましくない相互作用がなく検知経路の格子を走査することができ、各光制御器の動作を推定することができる。光制御器を繰返して走査し、光検出器からの出力信号を比較することによって、各光制御器の動作を計算する。
【００３７】
図４は、本発明の一実施形態を示している。この実施形態において、発光体は、観察素子を通って光を送達するように構成され、光検出器は、導光部材として機能する観察素子からの光を受光するように構成されている。
【００３８】
本発明の別の実施形態において、発光体と光検出器とは、観察素子の縁部に配置されている。
【００３９】
本発明のさらに別の実施形態において、発光体および／または光検出器は、少なくとも１つの導光部材または少なくとも１つの反射素子によって観察素子に光学的に連結されている。
【００４０】
本発明の他の実施形態において、発光体と光検出器とは、観察素子の上方または下方に直接に配置され、光は、観察素子を横切って観察素子の上方または下方に投影される。
【００４１】
発光体と光制御器との間に、または光制御器と光検出器との間に光を導くためのさまざまな代替方法が検討されてきた。反射材料または導光部材を用いて発光体と光制御器との間にまたは光制御器と光検出器との間に光を導くことは、本発明の範囲内に含まれると考えられる。以下の段落において、いくつかの構成例を提供する。
【００４２】
本発明の一実施形態において、反射部材が発光部と光制御器との間に配置され、よって光が間接経路を介して光制御器に向かって投影される。同様に、本発明の別の実施形態において、反射部材が光制御器と光検出器との間に配置される。
【００４３】
本発明の別の実施形態において、制御パネルはさらに、光制御器を通過した光を共通点に向かって導光する１つ以上の導光素子を含む。光検出器は、共通点に配置される。よって、必要とされる光検出器の数が減少する。導光素子は、１つ以上の導光部材、反射面および／またはレンズから構成される。
【００４４】
図１７および図１８は、本発明のさらに別の実施形態を示している。この実施形態において、光ファイバは、観察素子と一体化されている。観察素子は、アクリルまたはガラスのような光透過性材料から構成される。数多くのスロットまたは溝が観察素子に設けられ、よってこれらのスロットまたは溝が一連の反射面２５を形成する。これらの反射部材は、発光体からの光を光制御器に導光する。図面を簡単にするため、点線で描かれた検知径路の格子は、図１７および図１８を用いて示される。図面右側の図１７は、発光体からの検知径路を示しており、図面左側の図１８は、発光体からの検知径路を示している。
【００４５】
制御パネルは、多くの光制御器を含む可能性があるため、制御パネルを走査するのに必要な時間には、待ち時間が長いという問題を引起こすことがある。本発明の一実施形態において、観察素子は１つ以上のセクションに分割され、各セクションは独立の導光部材として機能する。光路が各セクションを通って独立して伝送することができるため、より速い走査速度を達成することができる。たとえば、第１の発光体および検出器は、第１セクションを介して光を伝送および検出するように配置されている。第２の発光体および検出器は、第２セクションを介して光を伝送および検出するように配置されている。第１の発光体および検出器対は、第２の発光体および検出器対と干渉せず、光を伝送および受光することができる。
【００４６】
本発明の一実施形態において、光制御器は、光制御器の動作を表す特性を伝送された光に与える機構をさらに含む。
【００４７】
図５、図６、図７、図８および図９は、本発明の一実施形態を示す。この実施形態において、機構は、各々の光制御器の回転軸を中心に配置された複数個の光変更素子７を含む。明瞭さのため、図面には、１つのみの光制御器、発光体および光検出器が示されている。制御部材を通過した光の通過量は、回転軸の反対側にある光変更部材の間の相対整列に依存する。光変更素子は、光反射材料、光屈折材料、光吸収材料、またはレンズから作ることができる。光変更素子を光制御器の上面または内部に配置することができる。図６は、図５の光制御器、発光体および光検出器の断面を示す。
【００４８】
図７および図８は、図６の回転式制御部材の拡大図を示している。図７は、回転軸２６を中心に配置された光変更素子を示す。図８は、制御部材が回転されるときに光変更素子が光制御器を通過する光に影響を与える方法の例を示している。各ステップにおいて、光制御器は、反時計方向に回転される。好ましくは、光変更素子は、複数の狭い光ビーム８（または陰影）を生成する。各ビームの幅は、光制御器の回転に伴って変化する。制御部材の反対側に配置された光変更素子の整列は、各ビームの幅を決定し、よって通過する光量を決定する。好ましくは、光が光制御器の両表面を通過し、両表面が回転時、反対方向に移動する。この構成では、回転時、各光変更部材に対して２つの光パルスが生成され、１つの光パルスしか生成されない場合に比べて、角変位を測定することのできる分解能が効果的に倍増される。図９のグラフは、各ステップにおいて光検出器に受光された光を示している。この構成の別の重要な利点は、特に、回転式制御部材を介して伝送される光量を減少することなく、光変更部材の数（したがって分解能）を増加することができることである。
【００４９】
図１０のグラフは、本発明の一実施形態を示している。この実施形態において、光制御器が回転されるとき、２つの光検出器は、位相差を有する反復信号を出力する。好ましくは、発光体および光検出器は、検知径路の格子が２つの信号の間に概ね９０°（または２７０°）の位相差を有するように構成されている。角変位および回転方向は、周知の数学手法を用いて２つの出力信号から計算される。
【００５０】
図５、図６、図７、図８および図９に示された光制御器は、一連の狭い光ビーム（または陰影）を生成する。これらの狭い光ビームの検出は困難である。この問題を解決するために、本発明の一実施形態は、１つ以上の拡散器を含む。拡散器は、狭い光ビームが光検出器に到達する前に拡散され単一ビームになるように、光制御器と光検出器との間に配置されている。拡散器は、光が材料を通過するときに光を拡散させる材料（たとえば、半透明のプラスチック、透写紙など）から作ることができ、光を拡散させる拡散表面（たとえば、板の端部の凹凸面、発散レンズなど）から作ることができる。また、拡散器は、発光体、光検出器および光制御器を配置させるべき精度を低下させる。
【００５１】
光制御器を構築することができる方法は、多くある。光制御器の動作を表す光を光検出器に与える機構を含む光制御器は、本発明の範囲内に含まれると考えられる。選択的には、この機構は、光制御器の上面または内部に配置することができる。以下の段落において、光制御器のいくつかの構築例を提供する。
【００５２】
図１１は、光制御器を構築するための一方法を示している。光制御器は、光透過性素子（たとえば、アクリル、パースペックス（商標）、空気など）を含む柱９を備える。この柱は、数多くの遮光する不透明素子１０を含む。光制御器が回転されると、不透明素子の整列が変更し、したがって通過できる光量が変化する。
【００５３】
図１２は、光制御器を構築するための代替方法を示している。光制御器は、光透過性素子を含む柱１１を備える。数多くの非透明素子１２（たとえば、塗料、ラベル、プラスチックなど）は、柱の表面に固定されている。発光体からの光は、光制御器を介して伝送される。光制御器が回転されると、不透明素子の整列が変更し、したがって通過できる光量が変化する。
【００５４】
図１３は、光制御器を構築するための別の代替の方法を示している。光制御器は、光透過性材料から構成された円形部材１３を備える。光制御器は、１つ以上の偏向面１４をさらに備えている。偏向面１４は、光が偏向面に当たると反射および／または屈折が発生するような角度に配置されている。発光体からの光は、点線１５で示すように、光制御器を通過して伝送される。光制御器が回転されると、通過できる光量が変化し、したがって、関連する光検出器に到達する光量が減衰される。
【００５５】
図１３は、光制御器を構築するためのさらに別の方法を示している。光制御器は、光透過性材料から構成された円形部材１６を備えている。制御部材は、不透明材料（たとえば、塗料、ラベル、プラスチックなど）により被覆されまたは充填された１つ以上の凹部１７をさらに備えている。発光体からの光は、点線１５で示すように、光制御器を通過して伝送される。光制御器が回転されると、不透明素子の整列が変更し、したがって通過できる光の量が変化する。
【００５６】
光制御器を観察素子に対して配置することができるおよび／または制御ノブまたは他の制御部材（たとえば回転つまみ、ボタン、直線式スライダつまみなど）の一部を形成するように構築することができる方法は、多くある。観察素子を貫通して、または観察素子の上方に、または観察素子の内部に配置された光制御器は、本発明の範囲内に含まれると考えられる。また、支持部材を介して観察素子に取付けられた光制御器は、本発明の範囲内に含まれると考えられる。以下の段落において、いくつかの構成例を提供する。しかしながら、他の構成も本発明の範囲内に含まれると考えられる。
【００５７】
本発明の一実施形態において、光制御器は、軸受を用いて観察素子に対して配置される。軸受を任意の種類（低摩擦ワッシャ、摩擦スリーブ、転動体軸受など）にすることができる。
【００５８】
別の実施形態において、光制御器は、制御ノブ、ボタン、または直線式スライダに連結されている。
【００５９】
図１５は、本発明の別の実施形態を示している。この実施形態において、光制御器は、支持体１９を用いて観察素子に取付けられている。この支持体は、観察素子に固定され、剛性を維持しながら観察素子（または板）の厚さを低減することができる。この例では、光制御器は、光制御器を通過する光量を制御する円形部材１８である。選択的には、制御ノブを光制御器に取付けることができる。
【００６０】
本発明の一実施形態において、制御パネルは、観察素子に対して移動可能に配置され、観察素子に対して押下可能である少なくとも１つのスイッチをさらに含み、その押下が少なくとも１つの光検出器によって検出される。
【００６１】
本発明の別の実施形態において、光制御器は、スイッチの機能を有する。スイッチは、モーメンタリ型またはラッチ型であってもよい。しかしながら、スイッチは、好ましくは、モーメンタリ型である。したがって、スイッチの状態は、表示部上の画像のみによって示され、よってスイッチを物理的に動かすことなく更新することができる。スイッチは、観察素子に対して押下可能であり、スイッチの移動は、少なくとも１つの光検出器により検出される。
【００６２】
本発明の一実施形態において、制御パネルは、発光体を順次作動させ、発光体を順次走査し、光検出器からの出力信号を光制御器の動作を表す制御信号に変換するように操作可能な変換器を備える。好ましくは、光検出器は、発光体の作動に関連する順番に従って走査される。
【００６３】
本発明の一実施形態において、前述の変換器は、回路である。好ましくは、この回路は、表示部が使用者の視界から遮蔽されないように、配置されている。好ましくは、変換器は、コンピュータ（マイクロ制御器、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイなど）を含む。
【００６４】
制御パネルは、さまざまな環境で利用される可能性があるため、さまざまな周囲光条件に直面する場合がある。周囲光などの意図しない光源からの干渉は、正常動作に影響を与える可能性がある。
【００６５】
本発明の一実施形態において、１つ以上の技術は光検出器を周囲光などの意図しない光源によって生成された光を受光しないように隔離するために応用される。このような技術は、観察素子に光学コーティングの適用または狭帯域幅の光（たとえば赤外光）のみを検出する光検出器の使用を含む。
【００６６】
本発明の別の実施形態において、このような電子ろ過またはソフトウェアろ過などの技術は、周囲光またはその他の干渉源からの干渉を低減するために応用される。
【００６７】
本発明のさらに別の実施形態において、変換器は、正常動作に影響を与える可能性のある、周囲光などの意図しない光源からの干渉を低減するアルゴリズムを含む。選択的には、光検出器は、周囲光を測定することができ、この周囲光の情報は、アルゴリズムに使用され、干渉を低減することができる。
【００６８】
図１６は、本発明のさらなる実施形態を示す。この実施形態において、表示部は、光制御器に関する画像を表示する。表示部は、制御パネルが現在使用されている応用に関連する任意種類の画像を表示するために使用される。一例として、画像は、光制御器とともに移動するように更新される線条２１を含む。他の例として、画像は、制御用の目盛り２２、英数字値２３およびタイトル２４を含む。
【００６９】
本発明のさらなる実施形態は、計算装置上で実行されるソフトウェアアプリケーションを備える。このソフトウェアアプリケーションは、制御パネルからの信号に応答して、表示部上の画像を更新する用に動作可能である。たとえば、制御パネルの使用中、使用者は、回転制御部材と相互作用し、装置は、光制御器の回転および回転方向を表す信号を生成する。ソフトウェアは、装置によって生成された信号を解読し、表示部上の画像を更新する。
【００７０】
本発明の一実施形態において、ソフトウェアアプリケーションは、制御部材の物理的な再構成なしで表示部上の画像を更新することができる。したがって、光制御器を物理的に移動する必要なく、光制御器の位置をソフトウェアによって変更することができる。
【００７１】
本発明の一実施形態において、表示部上の画像は、使用者により構成可能である。
本発明の一実施形態において、制御パネルは、外部システムに接続されている。この外部システムは、ソフトウェアアプリケーション（たとえば、音声、照明、ＤＪ、画像、ビデオ、ＣＡＤ、および機械制御などのために使用されるソフトウェア）であってもよく、ハードウェア（たとえば、調整卓、照明卓、ＤＪ機器、機械、工場設備、および車両など）であってもよい。使用者が光制御器を動かすと、制御パネルは、外部システムが認識するデータを生成する。その後、制御パネルは、外部システムからデータを受信し、表示部に情報を表示する。
【００７２】
本発明の別の実施形態において、光検出器は、画像センサ（たとえばＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサ）である。画像センサは、複数の光制御器の動作を検出することができる。
【００７３】
本発明の実施形態は、使用者入力を受付けるための追加機構、たとえば、ボタン、ノブ、フェーダー、ＬＥＤなどを提供する。
【００７４】
本発明の一実施形態において、投影面が観察素子に固定され、画像投影機（または動画投影機）が制御パネルの背面から観察素子上に画像を投影する。
【００７５】
本発明の一実施形態において、表示画面は、光制御器を介して可視である。図１５は、光制御器を介して可視である表示画面の一例を示している。この例において、中央円柱は、光学透過性材料から作られる。
【００７６】
本発明の別の実施形態において、光制御器は、光制御器の表面上に投影面を有している。よって、表示部は、光制御器上に画像を投影することができる。また、光制御器は、表示部からの光が投影面に到達することを可能にする光学透明な経路を含む。
【００７７】
本発明のさらなる実施形態は、触覚フィードバックを含む。選択的には、触覚感覚は、触覚フィードバック装置によって生成することができる。触覚感覚の例としては、光制御器が回転スイッチとして動作するようなクリック感覚または凹み感覚、リストまたはメニュー、制御されるパラメータの中心点、および制御されるパラメータの最大設定値または最小設定値をスクロールすることに関連するクリックを含む。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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