(57)【要約】【課題】各コントロールに極めて近接して導電性表面を配置することにより、システムがユーザコントロールを区別する。【解決手段】送信機が導電性表面に接続される。送信機は、各導電性表面に対して固有の信号を送出する。コントロールのユーザに極めて近接して電極が配置され、受信機が対応する各電極に接続される。特定のユーザが電極、受信機および送信機を経由して特定の導電性表面に容量性結合されるとき、その特定のユーザが特定のコントロールに関連付けられる。【選択図】図１
2006304264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
区別されたユーザコントロールを備えるシステムであって、
複数のコントロールと、
前記各コントロールに極めて近接して配置される導電性表面と、
前記導電性表面に接続され、前記各導電性表面に対して固有の信号を送出する送信機と、
それぞれが前記コントロールの複数のユーザのうちの特定のユーザに極めて近接して配置される複数の電極と、
対応する前記各電極に接続される受信機と、
特定のユーザが、前記電極、前記受信機および前記送信機を経由して特定の導電性表面に容量性結合するときに、該特定のユーザを特定のコントロールに関連付けるための手段と
を備える区別されたユーザコントロールを備えるシステム。
【請求項２】
前記導電性表面は、互いに電気的に絶縁される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記各導電性表面を電気的に絶縁するように構成される誘電性シートをさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記固有の信号は、前記送信機内の線形フィードバックシフトレジスタによって生成される１つのバイナリシーケンスを時間的にシフトしたものである請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記固有の信号は、符号分割多元接続を用いる請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記固有の信号は、時間分割多元接続を用いる請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記システムは、周波数分割技術を用いる請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記導電性表面を表面上に有するタッチセンシティブ表面をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
内部に電極が配置された複数の椅子をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記受信機は、可搬性であり、各ユーザは、前記複数の電極の対応する電極に接続される受信機を携帯する請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記特定のユーザが前記特定のコントロールを作動させるのに応じて前記システムを動作させるための手段をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記特定のユーザが前記特定のコントロールに触れるのに応じて前記システムを動作させるための手段をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記特定のユーザに応じて、前記システムの機能が変更される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記特定のユーザに応じて、前記システムの挙動が変更される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記特定のコントロールを作動させる前記特定のユーザの役割に応じて、前記システムの機能が変更される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
特定の種類のユーザに応じて、前記システムの機能が変更される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
特定のユーザプリファレンスに応じて、前記システムの機能が変更される請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記特定のユーザを固有に特定するための手段をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項１９】
所望の分類に応じて、前記特定のユーザを分類するための手段をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項２０】
役割を１つまたは複数の受信機に関連付けることにより、前記特定のユーザの前記役割を特定するための手段をさらに備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２１】
前記特定するための手段は、ログオン手順である請求項１８に記載のシステム。
【請求項２２】
前記特定のユーザが前記特定のコントロールを作動させるのに応じて、かつ前記特定のユーザの固有の識別情報に基づいて、前記システムを動作させるための手段をさらに備える請求項１８に記載のシステム。
【請求項２３】
前記特定のユーザに応じてシグナリングする触覚フィードバック手段をさらに備える請求項１に記載のシステム。
【請求項２４】
前記複数のコントロールは、車両内に配置される請求項１に記載のシステム。
【請求項２５】
前記複数のコントロールは、航空機内に配置される請求項１に記載のシステム。
【請求項２６】
前記複数のコントロールは、制御室内に配置される請求項１に記載のシステム。
【請求項２７】
前記送信機は、前記導電性表面毎に存在する請求項１に記載のシステム。
【請求項２８】
前記送信機は、前記電極に接続され、前記受信機は、前記導電性表面に接続される請求項１に記載のシステム。
【請求項２９】
動作するのに応じて時間的な実行記録を生成するための手段をさらに備える請求項１１に記載のシステム。
【請求項３０】
前記特定のコントロールは、プッシュトークボタンである請求項１に記載のシステム。
【請求項３１】
マイクロフォンを前記特定のユーザに音響的に向けるための手段をさらに備える請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
個別のユーザコントロールでシステムを動作させるための方法であって、
複数のコントロールのうちの対応するコントロールに極めて近接して配置される複数の導電性表面のそれぞれに固有の信号を送信することと、
特定のコントロールに触れる複数のユーザのうちの特定のユーザに極めて近接して配置される電極に接続される受信機において、前記固有の信号のうちの特定の信号を受信することと、
前記特定の固有の信号に基づいて前記システムを動作させることと
を含む個別のユーザコントロールでシステムを動作させるための方法。
【請求項３３】
前記導電性表面を互いに電気的に絶縁することをさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
複数の椅子内に前記電極を配置することをさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３５】
前記動作は、あらかじめ設定されたユーザに基づく請求項３２に記載の方法。
【請求項３６】
前記動作は、あらかじめ設定されたユーザの種類に基づく請求項３２に記載の方法。
【請求項３７】
前記動作は、あらかじめ設定された役割のプリファレンスに基づく請求項３２に記載の方法。
【請求項３８】
前記特定のユーザを固有に特定することをさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３９】
前記特定のユーザの固有の識別情報に基づいて前記システムを動作させることをさらに含む請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記特定のユーザに触覚フィードバックを与えることをさらに含む請求項３２に記載の方法。
【請求項４１】
前記動作に応じて時間的な実行記録を生成することをさらに含む請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は包括的にはユーザコントロールに関し、より詳細には、コントロールに触れる特定のユーザを区別するユーザコントロールに関する。
【背景技術】
【０００２】
プラント制御室、航空機操縦室および車両ダッシュボードは、典型的には、システムを動作させるために複数のユーザが同時に用いることができる複数の物理的なユーザコントロール、たとえば、コントロールスイッチ、キーボード、マウス、タッチスクリーンなどを備える。従来のシステムは、特定のコントロールを、どの特定のユーザが起動したかを容易に区別することはできない。したがって、各ユーザに対し、全てのコントロールは、同一に動作する。さらに、どのユーザがどのコントロールを操作したかに関する履歴を記録することもできない。
【０００３】
そこで、ユーザを特定し、システムを動作させようとするシングルユーザシステムがある。コンピュータシステムにログオンすることが、その一般的な例である。しかしながら、この場合には、ログオンした後に、１人のユーザだけが、そのシステム、たとえば、ワークステーションの物理的なユーザインターフェースを操作するものと思われる。そのシステムは、複数のユーザがそのインターフェースと対話しているか否かを知る術はない。
【０００４】
パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）は、触れることによってデータを転送するためのシステムである（Thomas Zimmerman著「Personal Area Networks: Near-field intrabody communication」（Vo1. 35, No. 3&4, MIT Media Lab, 1996）参照）。ＰＡＮは、ユーザを通して伝導される低周波数の電界を用いる。転送されるデータは、ユーザ識別情報を含むことができるので、相応に能力を付与されたドアノブをプログラミングして、特定のユーザだけに応答することができる。残念ながら、そのシステムは、コントロールパネルのようなユーザインターフェースアプリケーション向きではない。ＰＡＮタイプのインターフェースを数多くのコントロールに追加するには、法外な費用がかかる。また、複数のコントロールが１人のユーザによって同時に動作されるときに、かなりの量のデータが衝突するという解決すべき問題がある。
【０００５】
指紋ユーザインターフェースは、特定のユーザの指紋に基づいて装置を動作させるためのシステムである（Sugiura Atsushi、Koseki Yoshiyuki著「A User Interface using Fingerprint Recognition: Holding Commands and Data Objects on Fingers」（Mynatt Elizabeth D., Jacob Robert J. K. (編), Proceedings of the 11th annual ACM symposium on User interface software and technology, p. 71-79, November, 1998）参照）。そのインターフェースによれば、ユーザ間だけでなく、同じユーザの異なる指の間でも機能を変更できるようになる。しかしながら、そのシステムは、全ての装置内に指紋センサを必要とし、スイッチのような小さなコントロール、および複数のコントロールを含むユーザインターフェースアプリケーションには適していない。さらに、全ての装置に指紋センサを組み込むコストは法外である。
【０００６】
ダイヤモンドタッチシステムは、マルチユーザインターフェース装置の一例である（Dietz等著「DiamondTouch: A multi-user touch technology」（Proc. User Interface Software and Technology (UIST) 2001, pp. 219-226, 2001）および２００２年１２月２４日にDietz等に対して発行され、参照により本明細書に援用される、米国特許第６，４９８，５９０号「Multi-user touch surface」を参照されたい）。ダイヤモンドタッチシステムは、数多くの望ましい特性を有する。ダイヤモンドタッチシステムは、接触面内に埋め込まれたアンテナのアレイを備える。各アンテナは、固有に特定可能な信号を送信する。これらの信号がユーザを通して如何に結合されるかを検出することにより、そのシステムは、ユーザが表面に触れている場所を判定する。各ユーザを個別の受信機に接続することにより、そのシステムは、各ユーザによって触れられた場所を固有に特定できるようになる。しかしながら、ダイヤモンドタッチシステムは、アンテナのパターンを埋め込まれた専用の接触面に限定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
システムが複数のユーザの場合に、別々に動作できるようにするユーザインターフェースを提供することが望ましい。さらに、そのようなシステムは、各ユーザの使用履歴を記録できることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ユーザがコントロールに触れるのに応じて、コントロールの使用法を検査し、許可を変更し、挙動を変更できる能力を提供する。本発明は、モニタされるべき各コントロールの表面から固有に特定可能な信号を送出することにより、これを果たす。各ユーザは、個別の受信機に関連付けられる。
【０００９】
ユーザがコントロールに触れるとき、その信号は、ユーザを通してユーザの受信機に容量性結合される。受信された信号を検査することにより、そのシステムは、ユーザがどのコントロールを操作しているかを判定することができる。この情報を記録して、検査機能を提供することができ、かつ／またはその情報を用いて、各コントロールの機能および／または挙動を変更することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
システム概要
本発明は、種々のユーザに応じて、システムのコントロールの動作および挙動を区別する。本発明は、わずかな例を挙げると、典型的には制御室、航空機および車両に収容されるシステムに関する。特定のユーザがコントロールを起動するのに応じて、システムを動作させることが望ましい。システムの機能および挙動はいずれも、種々のユーザに応じて変更することができる。挙動は、コントロールの「ルックアンドフィール」を指している。たとえば、挙動は、触覚フィードバック手段によって変更されてもよい。
【００１１】
コントロール
本発明の好ましい実施の形態では、システムのコントロールは、対応する導電性表面に関連付けられる。各導電性表面は、そのコントロールに関連付けられる固有に特定可能な信号を送出する送信機に接続される。その導電性表面は、ユーザが、その対応するコントロールを操作するために、導電性表面に物理的に極めて近接して存在するように配置される。
【００１２】
さらに、その導電性表面は、ユーザが対応するコントロールの近くにいないときには、容量性結合が実質的に生じないように配置される。さらに、種々のコントロールの導電性表面は、互いに電気的に絶縁される。複数のコントロールが同時に使用されるのを検出できるようにするために、１つのコントロールに強く触れることによって、別のコントロールに軽く触れることがかき消されないように、結合を制限することが有用である。それゆえ、誘電体絶縁層を利用して、導電性表面との直接的な抵抗性接触を防ぐことにより、結合を制限し、受信機に要求されるダイナミックレンジを小さくする。
【００１３】
受信機
システムの各ユーザに受信機が結合される。その受信機は、ユーザが対応するコントロールを選択し、触れるときに、導電性表面によって送出される信号を受信するように構成される。これを実施するのに都合の良い方法は、ユーザによって使用される椅子の座席および／または背もたれの表面内に導電性シートを埋め込むことである。別法では、各ユーザが、使用中に携帯するポータブル受信機を装着することができる。
【００１４】
送信機
典型的なシステムは、数十または数百のコントロールを有することができるので、コントロール毎に固有の信号を生成する効率的な方法は、導電性表面に結合される送信機内の線形帰還シフトレジスタによって生成される１つのバイナリシーケンスの時間シフトされたものを用いることである。この同じバイナリシーケンスが、ユーザに結合される受信機において用いられる。相互相関によって、シフト毎の受信信号の量が判定される。このタイプのシグナリングは、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）として知られている。しかしながら、時間分割多元接続（ＴＤＭＡ）および周波数分割技術を含む、固有の信号を生成するための他の方法も実現可能である。他の実現可能なシグナリングの実施態様については、参照により本明細書に援用される米国特許第６，４９８，５９０号を参照されたい。
【００１５】
いくつかの設置形態では、各コントロールに固有の送信機信号を個別に接続することは不都合な場合もある。別の方法は、いくつかまたは全ての信号をローカルに生成することである。これは、コントロールが通信バスに既に接続されており、固有の接続のための準備がなされていないときに、特に有用である。この場合には、バスを用いて、信号を同期させることができる。
【００１６】
特に重要な１つのコントロール装置は、タッチセンシティブディスプレイスクリーンである。装置を変更することなく、従来の抵抗性タッチセンシティブスクリーンの導電性表面を用いることができる。これらのタイプの装置は、既に導電性表面を備えているので、この表面を直に変調することができる。この実施の形態では、接触面は、従来の抵抗性接触面および変調された導電性表面として選択的に動作する。触れられた場所を従来どおりに測定している場合であっても、この導電性表面を絶えず変調することができる。
【００１７】
システム構造および動作
図１は、本発明による例示的なマルチユーザコントロールシステム１００を示す。マルチチャネル送信機１０１が、コントロール１０２〜１０４に物理的に近接している導電性表面１１５に、固有に特定可能な信号を与える。複数のユーザ１０５、１０６がコントロールを起動することができる。ユーザは、対応する受信用電極１０７および１０８に近接している。この例では、電極は、ユーザによって使用される椅子１０９および１１０の座席内に配置される。
【００１８】
ユーザが着座するとき、ユーザは、椅子内の受信用電極に容量性結合される。ユーザが特定のコントロールに触れるとき、ユーザは、そのコントロールのための導電性表面１１５にも容量性結合される。こうして、コントロールの近くにある導電性表面と、ユーザの近くにある受信用電極との間に電気経路が形成される。受信用電極は、対応する受信機１１１、１１２に接続される。それらの受信機は、ユーザを通して容量性結合されるときに、導電性表面からの固有に特定可能な信号を検出することができる。
【００１９】
コントロール１０２〜１０４、受信機１１１および１１２並びに送信機１０１は、コントローラ２００に接続される。コントローラは、送信機および受信機に同期情報を提供し、作動時に結合するユーザによって決定されるような、ユーザによって起動されるコントロールの設定に基づいて、適当な動作を行う。別の実施の形態では、ユーザは、固有の信号送信機に結合され、信号が各コントロールから個別に受信されることができる。
【００２０】
図２は、５ワイヤ抵抗性タッチセンシティブスクリーンを用いる本発明の実施の形態を示しており、ワイヤは、当該技術分野において知られているような接触面に接続される。スクリーン２２０は、変更されていないが、本発明によるコントローラ２００を用いることができる。別法では、コントローラは、触れられた場所を指示する電圧を測定し（２２２）、特定のユーザを指示する、固有に送信された信号１０１を復号化する。
【００２１】
図３は、この実施の形態の動作を示す。導電性表面が変調される（３１０）。その後、ユーザが触れたかを検査する（３２０）。触れられていない場合には、変調を繰り返す。触れられた場合には、対角線に沿って電圧を測定し（３３０および３４０）、触れられた場所を判定し、そして繰り返す。
【００２２】
この基本構成に関する変形の形態も実現可能である。たとえば、同じ技術を、従来の４ワイヤ抵抗性タッチスクリーンに、または他のタイプのタッチスクリーンに適用することができる。変調された固有信号の周波数が十分に高く、その信号の平均が０である場合には、場所の測定に影響を及ぼすことなく、複数の信号を絶えず加えることができる。
【００２３】
ユーザ識別
図１の実施の形態は、受信用電極に近いことに基づいてユーザを特定する。状況によっては、ユーザの正確な識別情報を知ることが好都合な場合もある。ユーザは、「ログオン」手順を用いて特定することができる。このログオン手順は、パスワードを与えること、セキュリティカードまたはＲＦＩＤタグを読み取ること、キーを挿入すること、指紋を走査すること、および眼球走査のような、よく知られている識別技術のうちの任意の技術を用いることができる。ログオンが要求されるタイミングを判定するために、受信用電極の静電容量を単にモニタすることにより、そのシステムは、ユーザが電極に近接したエリアに入ったか、そのエリアから出たかを判定することができる。この目的を果たすために、体重を検出するなどの他の手段を用いることもできる。この実施の形態では、そのシステムは、ユーザが正確に特定されるまで、新たに着座したユーザからのコントロール入力を受け付けない。
【００２４】
他の状況では、ユーザの種類を知ることで十分であるかもしれない。たとえば、ユーザが子供である場合には、特定のコントロールの機能を停止することが望ましい場合がある。この場合、分類システムを用いて、たとえば、体重検出装置または任意の物体分類技術を用いることによって、ユーザの種類を判定することができる。分類が要求されるタイミングを判定するために、そのシステムは、上記の方法のうちの任意の方法を用いて、ユーザが電極に近接したエリアに入ったか、そのエリアから出たかを判定することができる。
【００２５】
他の状況では、システムおよび他のユーザとのやりとりにおいて、ユーザが果たしている役割を知ることが望ましい場合もある。たとえば、自動車内では、運転者の役割は、乗客の役割とは著しく異なる。同様に、操縦室または制御室の状況では、教師または指導者の役割は、生徒の役割とは異なる。特定の役割を特定の受信機に関連付けることができる。車両の場合には、役割は、しばしば、着座位置、たとえば運転者、乗客、操縦士、副操縦士などに関連付けられる。制御室では、１組の役割のために特定のポータブル受信機が指定されるかもしれない。
【００２６】
ユーザの役割、種類または識別情報がわかったとき、そのシステムは、異なるユーザの場合に異なる態様で動作することができる。その動作では、低い機能または高い機能を提供するという点で、すなわち、コントロールの操作に応答してシステムが行うことが異なる可能性があり、かつ／または異なる挙動を提供するという点で、コントロールそのものの応答が異なる可能性がある。コントロールからの触覚フィードバックが、ユーザ毎に異なる可能性がある挙動の一例である。明らかに、挙動の範囲と機能の範囲との間にある事例があり、たとえば、いくつかのユーザの役割の場合に異なる出力形態を用いること、たとえば、運転者のための音声を、乗客のための映像を用いることは、挙動または機能のいずれかである。
【００２７】
この実施の形態では、システムの挙動および機能は、いずれも、操作するユーザ（複数可）に基づいて異なる可能性がある。
【００２８】
触覚フィードバック
コントロールの触感を変更することにより、ユーザは、直覚的に認識され、コントロールに触れていない他のユーザの気を散らすことのない個別のフィードバックを有する（２００４年５月６日にDietz等によって出願され、参照により本明細書に援用される「Hand-Held Haptic Stylus」という発明の名称の米国特許出願第１０／８４０，７４８号を参照されたい）。コントロールの機能がユーザに依存するとき、触覚フィードバックは、特に有用である。たとえば、ある特定のユーザの場合に機能できるようになる触覚ペンは、押下されるときに物理的に「クリック」することができるが、他のユーザに対しては応答しない。当該技術分野において、種々のプログラム可能な感覚を提供する数多くの触覚装置が知られている。本発明による固有信号で駆動される導電性表面を追加する場合、触覚応答は、特定のユーザによることができ、そして他の従来からの要因によることができる。
【００２９】
応用形態
本発明は、車両コントロールを改良する。座席またはシートベルト内に電極を配置することにより、そのシステムは、運転者または乗客によって操作されるコントロールを区別することができ、それに応じて、おそらくユーザの役割およびあらかじめ設定されるユーザプリファレンスに従って、コントロールの動作を変更することができる。
【００３０】
いくつかのナビゲーションシステムは、運転者の気が散るのを最小限に抑えるために、車両が移動中に機能を停止する。本発明を用いる場合、車両が移動中でも乗客がナビゲーション機能を操作できるようになり、一方、運転者に対しては、同じ機能を停止することができる。同様に、車両の乗客がコントロールに触れたのに応じて、聴覚的または視覚的な形態でフィードバックを与えることができる。
【００３１】
ドア、ウィンドウ、エンターテイメント、座席および環境コントロールのようないくつかのコントロールが、車両においても用いられる。これは、コストがかかる。本発明によれば、車両内の着座場所および／またはあらかじめ設定されたユーザプリファレンスによって判定されるようなユーザの役割に応じて、１組のコントロールが、異なるユーザの場合に異なる態様で動作できるようになる。
【００３２】
さらに、無線トランシーバの「プッシュトーク」（ＰＴＴ）コントロールを座席間に配置することができる。その際、本発明を用いて、マイクロフォンアレイを、ＰＴＴコントロールに触れている特定のユーザに音響的に「向ける」ことができる。こうして、１つのコントロールに基づくマルチユーザ音声インターフェースが作動することができる。
【００３３】
航空機操縦室および制御室は、しばしば、操縦士およびオペレータによって行われた全ての動作を記録する。これは、訓練のために、そして操作および事故解析の場合に有用である。現在、特定のコントロールを操縦士が作動させたか、副操縦士が作動させたかを容易に知ることはできない。本発明による個別のコントロールは、実行記録を提供するためにコントロールデータがタイムスタンプを押されるときに、特に、この問題を解決する。
【００３４】
本発明は、常時、全てのユーザが近くにいるかを検出するので、安全上の理由から、複数のユーザがある特定のコントロールを同時に作動させることを要求することができる。たとえば、両方の操縦士が離陸および着陸中にスロットルレバーに手をかけることが共通の慣行である。本発明を用いる場合、この慣行を実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるマルチユーザコントロールシステムの概略図である。
【図２】抵抗性タッチセンシティブスクリーンを用いるマルチユーザコントロールシステムの概略図である。
【図３】図２のコントロールシステムを動作させるための方法の流れ図である。
【図１】
2006304264.tif 000003
【図２】
2006304264.tif 000004
【図３】
2006304264.tif 000005
【外国語明細書】
2006304264.tif 000006
2006304264.tif 000007
2006304264.tif 000008
2006304264.tif 000009
2006304264.tif 000010
2006304264.tif 000011
2006304264.tif 000012
2006304264.tif 000013
2006304264.tif 000014
2006304264.tif 000015
2006304264.tif 000016
2006304264.tif 000017
2006304264.tif 000018
2006304264.tif 000019
2006304264.tif 000020
2006304264.tif 000021
2006304264.tif 000022
2006304264.tif 000023
2006304264.tif 000024
2006304264.tif 000025