(57)【要約】デバイスや機器のための制御要素と一体的に形成されるソリッドステートタッチセンシングシステム。制御要素は複雑な表面の外形を有する。システムは制御要素に対するユーザの接触の特徴を示すリアルタイムパラメータを決定することができ、また、装置や機器を制御するか、機器のユーザに対して情報や警告を提供するための制御信号を生成することができる。
2013542531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器用制御システムであって、
接触面を有する制御装置と、
同制御装置の接触面の少なくとも一部を覆うソリッドステートタッチパッドと、
同ソリッドステートタッチパッドに通信可能に接続される信号プロセッサであって、ソリッドステートタッチパッドに対するユーザの体の接触に関する少なくとも１つのリアルタイムパラメータを決定するためのアルゴリズムによりプログラムされる、前記信号プロセッサと、を備えることを特徴とする制御システム。
【請求項２】
前記信号プロセッサはメモリと通信可能に接続され、少なくとも１つの所定の閾値パラメータが定められてメモリに保存されることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項３】
前記信号プロセッサは、少なくとも１つのリアルタイムパラメータを少なくとも１つの閾値パラメータと比較するようにプログラムされ、前記信号プロセッサは、少なくとも１つのリアルタイムパラメータが少なくとも１つの閾値パラメータを満たすかどうかを示す信号を送信することを特徴とする請求項２に記載の制御システム。
【請求項４】
前記ソリッドステートタッチパッドは、静電容量式タッチパッドであることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項５】
前記接触面は、複雑な外形を有することを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのリアルタイムパラメータは、制御装置に対するユーザの接触の領域の面積を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つのリアルタイムパラメータは、制御装置におけるユーザと接触する領域の位置を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項８】
前記少なくとも１つのリアルタイムパラメータは、制御装置に対するユーザの接触の領域の重心を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項９】
前記少なくとも１つのリアルタイムパラメータは、制御装置に対するユーザの接触の継続時間を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つのリアルタイムパラメータは、制御装置におけるユーザと接触する領域の位置の移動量を含むことを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項１１】
前記制御装置は、ジョイスティック、ステアリングホイール、操縦桿、およびシフトレバーからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項１２】
前記信号プロセッサは、ソリッドステートタッチパッドに対するユーザの体の接触に関する複数のリアルタイムパラメータを決定するためのアルゴリズムによりプログラムされることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項１３】
前記信号プロセッサはメモリと通信可能に接続され、複数の所定の閾値パラメータが定められてメモリに保存され、各所定の閾値パラメータは前記リアルタイムパラメータの個別の１つに対応することを特徴とする請求項１２に記載の制御システム。
【請求項１４】
前記信号プロセッサは、各リアルタイムパラメータを対応する閾値パラメータと比較するようにプログラムされ、前記信号プロセッサは、対応するリアルタイムパラメータが各閾値パラメータを満たすかどうかを示す信号を送信することを特徴とする請求項１３に記載の制御システム。
【請求項１５】
前記信号プロセッサに通信可能に接続されるデバイスコントローラを更に備え、同デバイスコントローラは、機器の一要素を制御するように調整されることを特徴とする請求項１に記載の制御システム。
【請求項１６】
車両または機器の制御方法であって、
車両または機器の制御装置におけるユーザとの接触面の少なくとも一部分を覆うようにソリッドステートタッチパッドを配置することと、
信号プロセッサをソリッドステートタッチパッドと通信可能に接続することと、
同ソリッドステートタッチパッドとユーザの体との接触に関する少なくとも１つのリアルタイムなパラメータを決定するためのアルゴリズムにより信号プロセッサをプログラムすることと、を含むことを特徴とする車両または機器の制御方法。
【請求項１７】
前記信号プロセッサをメモリと通信可能に接続することと、該メモリに少なくとも１つの所定の閾値パラメータを保存することとを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の制御方法。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのリアルタイムパラメータを少なくとも１つの閾値パラメータと比較するように前記信号プロセッサをプログラムすることと、前記少なくとも１つのリアルタイムパラメータが少なくとも１つの閾値パラメータを満たすかどうかを示す信号を送信するように前記信号プロセッサをプログラムすることとを更に含むことを特徴とする請求項１７に記載の制御方法。
【請求項１９】
前記ソリッドステートタッチパッドに対するユーザの体の接触に関する複数のリアルタイムパラメータを決定するためのアルゴリズムにより前記信号プロセッサをプログラムすることを更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の制御方法。
【請求項２０】
前記信号プロセッサをメモリと通信可能に接続することと、複数の所定の閾値パラメータをメモリに保存することと、を更に含み、各所定の閾値パラメータは前記リアルタイムパラメータの個別の１つに対応することを特徴とする請求項１９に記載の制御方法。
【請求項２１】
各リアルタイムパラメータを対応する閾値パラメータと比較するように前記信号プロセッサをプログラムすることと、対応するリアルタイムパラメータが各閾値パラメータを満たすかどうかを示す信号を送信するように前記信号プロセッサをプログラムすることと、を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置および機器用の制御システムに関する。より詳細には、本発明は装置および機器用のタッチセンシング制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年個別のタッチパッド、およびマルチタッチのタッチスクリーン用の静電容量式タッチセンシングのようなソリッドステートタッチセンシング技術が、携帯電話から大型ディスプレイモニタまで、製品において広く受け入れられている。これらの技術の成功は、ユーザによって経験されるような改善されたユーザ相互作用の直接的な結果である。
【０００３】
ソリッドステートセンシング技術を使用する１つの利点は事実上その寿命が無限であることにある。時間や繰り返し使用により損耗する可動要素を有する機械的な代替装置と異なり、ソリッドステートタッチセンシング技術はそのような制限を有さない。従って、これらはまず故障することはないため、ユーザは故障したユーザ・インタフェースについて心配する必要はない。ソリッドステートタッチセンサは、以前例えばガラスやモールド成形プラスチックのような単一のソリッドシール面の真下に一体的に設けられていたため、製品内部の感知可能な要素は、外部環境に対して実質的に影響を受けなかった。しかしながら、これは不可能でないものの従来の機械的代替物により達成することは非常に難しく高価である。
【０００４】
無限の寿命、並びにユーザ・インタフェースをシールする能力の組み合わせによって、静電容量式センシングにより厳しい屋外の環境において使用される製品に対する大きな利点が得られる。しかしながら、今日まで、ソリッドステートセンサは、二次元平面において主として展開され、タッチスクリーンおよびタッチパッド上の静電容量式センサの使用によって主に駆動されている。以前複素平面上の複数の静電容量式センサがいくつか実施されたが、それらは通常ディジタル２値スイッチとして機能する個別のタッチパッドに制限される。
【０００５】
しかしながら、そのような実施により、機器と人間との相互作用に関する制限のある情報のみを機器に対して提供することができる。例えば、レール車両において実装された先のシステムにおいて、運転者の手の存在を検知するために、車速コントローラに静電容量式センサが取り付けられる。手が短時間を越えて離された場合に、軌道ブレーキが車両を停止させるか減速させるために活性化される。しかしながら、このシステムの短所は、システムが接触を検知することしかできず、接触の方法や特徴を検知することができない点にある。不注意または怠慢な運転者は、他の行動を行う間にセンサに手や他の体の部分を単純に載置することにより制動を行うことを回避し、これにより、システムの目的を阻む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
システムが単純に接触を検知することに付加的に、表面に対するユーザの接触の特徴を決定することができるように、幾何学的に複雑な表面に対して静電容量式または他のソリッドステートタッチセンシング技術を応用するシステムが要求される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施例は、幾何学的に複雑な表面を備える制御要素と一体的に形成される静電容量式または他のソリッドステートタッチセンシングシステムを設けることによって産業の要求に対処する。システムは要素に対するユーザの接触の特徴を決定することができる。「幾何学的に複雑な表面」は、本応用の目的のために、非平面の表面として定義される。
【０００８】
１つの典型的な実施例において、本発明は、１つ以上のソリッドステートセンサを実装した車両ステアリングホイールを含む。１つ以上のソリッドステートセンサはステアリングホイールの内部に埋め込まれ、単純な２値の方法により運転者の手の存在を検知するのみならず、適用の範囲、把持の確認、あるいは手のひらの偶然の載置を検知する。車両が動いている間に運転者のステアリングホイールの把持が緩むと、システムは運転作業に対する運転者の注意を運転者に再び向けさせるために運転者に対して警告し、あるいは所定の状況において自動的にエンジン出力を低減するか、車両の制動を行う。
【０００９】
本発明の実施例は、幾何学的に複雑な表面の真下または真上の連続した感知面を含む。感知面は、手あるいは他の体の部分の２値の存在のみならず、手の外形や、手がどれだけ堅固に表面に巻かれているか、滑りによる手の移動量、および表面に対する人間の接触の他のそのような特徴を検知する。実施例において、複数のセンサ（静電容量式センサ、ＩＲセンサ、熱センサ等）が載置される可撓性を備えた担体が設けられる。可撓性を備えた担体は、複雑な表面の外形に一致するように設計される。センサは、組み合わされて、あるいは個別に、表面に対する人間の手の複雑であるが非常に暴露された相互作用を捕捉するべく作動する。センサのデータは、分析のためにプロセッサにおいて統合され、得られた相互作用情報は、反応のために機器に送信される。
【００１０】
実施例によれば、機器用制御システムは、接触面を有する制御装置と、制御装置の接触面の少なくとも一部を覆うソリッドステートタッチパッドと、ソリッドステートタッチパッドと通信可能に接続される信号プロセッサとを含む。信号プロセッサは、ソリッドステートタッチパッドに対するユーザの体の接触に関する少なくとも１つのリアルタイムパラメータを決定するためのアルゴリズムによりプログラムされる。信号プロセッサは、メモリと通信可能に接続され、少なくとも１つの所定の閾値パラメータが定められてメモリに保存される。更に、信号プロセッサは、少なくとも１つのリアルタイムパラメータを少なくとも１つの閾値パラメータと比較するようにプログラムされ、また、信号プロセッサは、少なくとも１つのリアルタイムパラメータが少なくとも１つの閾値パラメータを満たすかどうかを示す信号を続いて送信する。
【００１１】
実施例において、ソリッドステートタッチパッドは静電容量式タッチパッドである。更に、制御装置の接触面は、複雑な外形を有する。少なくとも１つのリアルタイムパラメータは、制御装置に対するユーザの接触の領域の面積であり、制御装置におけるユーザの接触の領域の一部を含み、制御装置に対するユーザの接触の領域の重心を含み、制御装置に対するユーザの接触の継続時間を含み、且つ／または制御装置に対するユーザの接触の領域の位置における移動量の大きさを含む。
【００１２】
本発明の実施例において、制御装置は、ジョイスティック、ステアリングホイール、操縦桿、およびシフトレバーからなる群から選択される。実施例において、信号プロセッサは、ソリッドステートタッチパッドに対するユーザの体の接触に関する複数のリアルタイムパラメータを決定するためのアルゴリズムによりプログラムされる。そのような実施例において、信号プロセッサはメモリと通信可能に接続され、複数の所定の閾値パラメータは決定されて、メモリに保存され、各所定の閾値パラメータはリアルタイムパラメータの個別の１つに対応する。更に、信号プロセッサは、各リアルタイムパラメータを対応する閾値パラメータと比較するようにプログラムされ、また、信号プロセッサは、対応するリアルタイムパラメータが各閾値パラメータを満たすかどうかを示す信号を送信する。実施例において、制御システムは、信号プロセッサに通信可能に接続されるデバイスコントローラを更に備え、デバイスコントローラは、機器の一要素を制御するように調整される。
【００１３】
別例において、車両または機器を制御する方法は、車両または機器の制御装置に対するユーザの接触面の少なくとも一部を覆ってソリッドステートタッチパッドを設ける工程と、信号プロセッサをソリッドステートタッチパッドに通信可能に接続する工程と、ソリッドステートタッチパッドに対するユーザの体の接触に関する少なくとも１つのリアルタイムパラメータを決定するためのアルゴリズムにより信号プロセッサをプログラムする工程とを含む。方法は、信号プロセッサをメモリと通信可能に接続する工程と、メモリに少なくとも１つの所定の閾値パラメータを保存する工程とを更に含む。方法は、少なくとも１つのリアルタイムパラメータを少なくとも１つの閾値パラメータと比較するように信号プロセッサをプログラムする工程と、少なくとも１つのリアルタイムパラメータが少なくとも１つの閾値パラメータを満たすかどうかを示す信号を送信するように信号プロセッサをプログラムする工程とを更に含む。
【００１４】
別例において、方法は、ソリッドステートタッチパッドに対するユーザの体の接触に関する複数のリアルタイムパラメータを決定するためのアルゴリズムにより信号プロセッサをプログラムする工程を含んでもよい。方法は、信号プロセッサをメモリと通信可能に接続する工程と、複数の所定の閾値パラメータをメモリに保存する工程とを更に含んでもよい。各所定の閾値パラメータはリアルタイムパラメータの個別の１つに対応する。方法は、各リアルタイムパラメータを対応する閾値パラメータと比較するように信号プロセッサをプログラムする工程と、対応するリアルタイムパラメータが各閾値パラメータを満たすかどうかを示す信号を送信するように信号プロセッサをプログラムする工程とを更に含む。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施例によるジョイスティックを示す破断等角図。
【図２】本発明の一実施例による制御システムを示すブロック図。
【図３】本発明の一実施例による例示的な処理の流れを示すフローチャート図。
【図４】ユーザのジョイスティックの把持に起因する接触領域を示す、図１のジョイスティックの実施例の等角図。
【図５】ユーザのジョイスティックの締め付けた把持に起因する接触領域を示す、図５のジョイスティックの等角図。
【図６】ユーザのジョイスティックに対する不注意による接触に起因する接触領域を示す、図５のジョイスティックの等角図。
【図７】本発明の一実施例によるハンドルを示す等角図。
【図８】ユーザのハンドルの把持に起因する接触領域を示す、図７のハンドルの実施例の等角図。
【図９】ユーザのハンドルの把持に起因する接触領域を示し、領域の１つがユーザの手の滑りに起因して移動した、図７のハンドルの実施例の等角図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明は、後述する図面に関する本発明の様々な実施例の詳細な説明を考慮してより完全に理解される。
本発明は、様々な変形および別例が可能であり、その詳細は図面に例示され、本明細書に詳細に開示される。しかしながら、本発明は開示される所定の実施例に発明を限定することを意図したものではないものといえる。逆に、本発明は、発明の趣旨および範囲内にある変更例、均等物、および別例をすべて包含する。
【００１７】
図１に示す本発明の実施例によれば、制御装置１０は通常ジョイスティック１２およびばね押上式の位置決めパッド１４を含む。ジョイスティック１２は通常軸部１６、軸部１６を包囲するスペーサ１８、ソリッドステートセンシングパッド２０、外側カバー２２、およびソリッドステートセンシングパッド２０に通信可能に接続されるとともに埋め込まれた信号プロセッサ２４を含む。ばね押上式の位置決めパッド１４は、ジョイスティック１２を通常直立させるとともに中央部に付勢した状態を保持し、且つ接続される機器（図示しない）に対して、ジョイスティック１２の方向性および移動量の大きさに基づき制御信号を送信する公知の任意の装置である。特に、ジョイスティック１２は、ユーザの手の形状に人間工学的に一致する、図示する円筒形状や他の形状のような複雑な外形を備えた表面を有する。ソリッドステートセンシングパッド２０は、本発明の典型的な実施例において、複数の同時のタッチを検知することができる、静電容量式センシングパッドである。
【００１８】
図２に、本発明の一実施例による制御システム３０のブロック図を示す。システム３０は通常デバイスコントローラ３２を含む制御装置１０、並びに制御されるデバイス３４を含む。図１のジョイスティックの実施例において上述したように、制御装置１０は通常ソリッドステートセンシングパッド２０、信号プロセッサ２４を含むが、更に赤外線（ＩＲ）あるいは熱センサのような１つ以上の他の検知装置３６を含んでもよい。信号プロセッサ２４は、図１の実施例と同様に制御装置１０に組み込まれるか、あるいは制御装置１０の他の要素から離間して配置され、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭあるいは他の電子メモリ回路類（図示しない）のようなメモリに関係する。
【００１９】
デバイスコントローラ３２は通常コンピュータプロセッサおよび任意の関連する周辺機器も含み、制御されるデバイス３４を制御するとともに信号プロセッサ２４からの信号を受信し処理するアルゴリズムによりプログラムされる。例えば、デバイスコントローラ３２は、制御されるデバイス３４がトランスミッションである、車両トランスミッションのトランスミッションコントロールモジュールである。そのような場合に、デバイスコントローラ３２は、リモートセンサによって送信される情報を使用して、最適な性能、最適な燃料の効率的使用、および最適なシフトの質のために、車両におけるギアチェンジを制御し、計算し、また、いつどのように行うか制御するようにアルゴリズムにより通常プログラムされる。本発明の一実施例において、デバイスコントローラ３２は、より詳細に後述するように、ユーザと制御装置１０との相互作用を示す信号プロセッサ２４から受信される信号を認識し、処理する性能を備えるように更にプログラムされる。
【００２０】
デバイスコントローラ３２および制御されるデバイス３４がユーザの入力によって指示される関連する制御処理装置を備えた任意の機器であることが認識されるであろう。例えば、デバイスコントローラ３２は、車両用の制動システムコントローラであり、制御されるデバイスは、車両制動システムである。別例において、デバイスコントローラ３２は、ジョイスティックまたは操縦桿によって操作される機器用のモーションコントローラであるか、あるいは計装や、機器を操作する人に対する情報信号や警告信号を生成するためのプロセッサである。信号プロセッサ２４は、異なる目的に使用されるとともに車両や機器の異なるデバイスや要素を制御する複数のデバイスコントローラ３２とのインターフェースをとることが更に認識されるであろう。
【００２１】
図３に、本発明の典型的な実施例によって信号プロセッサ２４がプログラムされるアルゴリズムのフローチャートを示す。図示の実施例において、閾値パラメータは工程３８で決定され、信号プロセッサ２４に関連するメモリに保存される。そのような閾値パラメータは、例えば、ソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの接触の所望の領域の適用範囲、ソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの予期される接触の位置の座標、ソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの接触の位置の最大許容シフト、および／またはソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの接触の予期される一時的な継続を含む。これらのパラメータのうちの任意の１つは単独で決定されるか、あるいはこれらやその他のそのようなパラメータの任意の組み合わせが決定されるものといえる。
【００２２】
工程４０では、決定された閾値パラメータに対応するソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの接触のリアルタイムなパラメータが、信号プロセッサ２４により決定される。上に挙げられた例については、ソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの接触の領域の範囲が、合計として、あるいはユーザの接触の個別の面積に関して計算され、ソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの接触の個別の領域の座標および面積の重心が決定され、ユーザの接触の領域の重心の位置における移動が決定されるとともに追跡され、且つ／または、ソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの接触の継続時間が測定される。
【００２３】
工程４２および工程４４では、工程４０で決定されたリアルタイムパラメータの各々が工程３８で決定された対応する閾値と比較される。決定された閾値パラメータを対応するリアルタイムの決定されたパラメータが満たさない場合に、工程４６で閾値が満たされないことを示す信号が、デバイスコントローラ３２に信号コントローラ２４によって送られる。これに代えて、決定された閾値パラメータを対応するリアルタイムの決定されたパラメータが満たす場合に、工程４８で閾値が満たされることを示す信号が、信号コントローラ２４によってデバイスコントローラ３２に送られる。いずれの場合も、工程は工程４０に戻り、連続的に繰り返される。
【００２４】
工程４６および工程４８で送られた二進信号に代えて、あるいは付加的に、工程４０で決定されたリアルタイムなユーザの接触のパラメータの値が、処理のためにデバイスコントローラ３２に信号として単純に送られることが認識されるであろう。例えば、ソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの接触の領域の範囲の値、ソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの接触の個別の領域の座標および面積の重心、ユーザの接触の面積の重心の位置における移動量、および／またはソリッドステートタッチパッド２０に対するユーザの接触の継続時間は１つ以上のデバイスコントローラに送信される。
【００２５】
典型的な目的に関して図４乃至６を参照すると、手（図示しない）によりユーザがジョイスティック１２を把持すると、ソリッドステートセンシングパッド２０は、ユーザの手がジョイスティック１２に接触する様々な場所を検知することに使用され、信号プロセッサは、本技術において公知の方法による接触領域に関連する様々なパラメータを決定し、計算する。例えば、図４に示すように、ユーザの手のひらは接触領域５０でジョイスティック１２に接触し、ユーザの人差し指、中指、薬指、および小指は、接触領域５２、５４、５６、５８でジョイスティック１２とそれぞれ接触する。各接触領域５０、５２、５４、５６、５８において、ジョイスティック１２のソリッドステートセンシングパッド２０と通信可能に接続される信号プロセッサ２４は、それぞれの面積を決定するか測定することに使用される。更に、各面積の重心の位置は、極座標、すなわちｘ−ｙ−ｚ座標のような座標系において計算され表される。更に、接触の時間は、各領域において測定される。
【００２６】
図３に関して上述したように、検知されるか計算されるこれらのパラメータのうちの任意の１つ以上は、閾値が満たされるかどうかを決定するために閾値パラメータと比較される。例えば、ジョイスティック１２の不注意による操作を防止する目的で閾値パラメータを設定することが望ましい。図４に示すようにジョイスティック１２が手のひらおよび指により把持されるそのような実例において、接触領域５０、５２、５４、５６、５８の全体の面積が合計され、信号プロセッサ２４を使用してユーザの接触用の閾値と比較される。閾値が満たされると、信号プロセッサ２４はデバイスコントローラ３２へ表示する信号を送ることができ、これにより続いて、ジョイスティック１２からの制御入力が可能となり、その結果、ばね押上式の位置決めパッド１４による付勢に対抗してジョイスティックが縦の位置から移動し、これにより、制御信号がジョイスティック１２によって制御される機器に対して生成される。信号の内容は、ジョイスティック１２が移動する方向および程度に依存する。閾値が満たされない場合に、例えば図６に示すようにユーザが接触領域６０でジョイスティック１２を単純に不注意によりかすめると、信号プロセッサ２４はデバイスコントローラ３４に信号を送信し、続いてこれによりジョイスティック１２からの制御入力を無視するようにプログラムされる。付加的に、ユーザがジョイスティック１２をより堅固に把持すると、図５に示すように、接触領域５０、５２、５４、５６、５８のうちの１つ以上の領域が拡大する。
【００２７】
付加的に、タッチパッド２０が静電容量式タッチパッドである場合に、各々の容量結合の程度は増加する。信号コントローラ２４は、接触領域５０、５２、５４、５６、５８のより大きな面積を再計算し且つ／または本技術において公知の方法により容量結合の増加を検知するようにプログラムされ、また、デバイスコントローラ３２に対してより堅固な把持を示す信号を送信する。
【００２８】
従って、本発明の実施例において、ソリッドステートタッチパッド２０は、複数のタッチを検知可能な埋込み型の静電容量式タッチセンサであり、ユーザの接触の特徴は、タッチセンサにより検知可能な様々なパラメータを分析することにより推定する。例えば、ユーザの指および手のひらの位置は、個々の複数のタッチの形状および面積から推定する。各接触領域の重心は計算可能であり、例えばユーザの手が制御要素を滑っている場合に、重心の移動は手の移動位置の決定を可能にするためにリアルタイムに追跡することができる。ユーザの制御要素に対する把持の強さは、複数のタッチのそれぞれの領域の寸法、および各タッチポイントにおける接触の相対的程度から推定することができる。
【００２９】
タッチセンサにより検知され決定されたパラメータの分析から得られた情報は、機器制御アルゴリズムにおける多くの用途に供されることが認識されるであろう。例えば、図７乃至９に示すように、自動車ステアリングコラム６２は通常カラム６４およびハンドル６６を含む。ハンドル６６は、通常ソリッドステートセンシングパッド７０により部分的にあるいは完全に覆われるコア６８を含み、ソリッドステートセンシングパッド７０は続いて外側カバー７２、外側カバー２２に覆われる。コア６８は、内部に形成されるフィンガグリップ６９を有してもよい。ソリッドステートセンシングパッド７０に通信自在に接続される信号プロセッサ７４は、図示のようにカラム６４に収容されるか、ハンドル６６に収容される。本発明の実施例によれば、信号プロセッサ７４に接続されるソリッドステートセンシングパッド７０は、接触領域７６および接触領域７８でユーザの接触を検知することに使用される。再び各接触領域７６および接触領域７８の面積が計算され、重心８０および重心８２の位置がそれぞれ各接触領域７６および接触領域７８において決定され、これは本技術において公知の方法により決定される。この情報は例えば、図８に示すように運転者がハンドル６６における好適な「１０時および２時」の位置で両手によりハンドルを把持しているかどうか決定することに使用される。各接触領域７６および接触領域７８での接触の時間を更に測定可能である。運転者が、数秒以上の時間にわたってハンドルから片手を離す場合（例えば携帯電話でテキストメッセージを送信する場合等）や、運転者の手が接触領域７６の重心８０の位置における変化（矢印によって示す）によって示すように滑った場合に、自動車のオンボード・コンピュータにおける制御アルゴリズムは、ハンドルに両手を置くように運転者に対して音声警告を出すようにプログラムされてもよい。次の数秒の時間内に警告に注意が払われなかった場合に、オンボード・コンピュータにおけるアルゴリズムは、エンジン出力をカットするか、あるいは車両を減速させるか停止させるために車両を制動する。
【００３０】
別例において、本発明によるタッチセンサは自動車の変速レバーに埋め込まれ、ユーザが所定の好適な方法によりシフトレバーを把持しているかどうかを検知することになっている。レバーが好適な方法により把持され、続いてニュートラルからドライブにギアを入れた場合に、車両のオンボード・コンピュータにおけるアルゴリズムは、トランスミッションが指示されたようにギアシフトされ得るようにプログラムされる。しかしながら、レバーが好適な方法で把持されない場合に、例えばレバーが不注意によりドライブに単純に偶然に打ち込まれた場合に、アルゴリズムはトランスミッションにギアシフトを無視させ、ニュートラルのままにする。
【００３１】
本発明は、制御素子の所定のタイプに限定されるものではなく、ユーザの体との接触により操作される任意のタイプの制御要素において使用されてもよいことが更に認識されるであろう。例えば、本発明は、ジョイスティック、ステアリングホイール、操縦桿、レバー、プッシュボタン、他のタイプの手または足の制御、および接触により操作される任意の他のタイプの制御により実施されるが、これらに限定されるものではない。
【００３２】
静電容量式タッチセンサに代えて、あるいは付加的に他のタイプのセンサを使用することができることが更に認識されるであろう。例えば、赤外線センサや熱センサを、ユーザの体温を検知することによってタッチの大きさや特徴を検知できるように制御要素に埋め込むことができる。そのようなセンサは、同様に制御要素に埋め込まれる静電容量式タッチセンサから収集される情報を累加するために使用されるか、あるいは所定の応用において単独で使用されてもよい。
【００３３】
ここに開示される本発明は、事実上任意の形状や寸法を有する制御要素に応用され、また、ソリッドステートセンサは、事実上制御要素の任意の位置で応用されることが認識されるであろう。ソリッドステートセンサは、静電容量式タッチパッドの場合における好適な誘電特性を有する可撓性を備え、且つ／または弾性を備えた高分子材料から形成され、制御要素の外形に一致するように形成される。例えば、ソリッドステートセンサは、通常ここに図１に示すようなジョイスティックの筒状体に、あるいは図７乃至９に示されるような更に幾何学的に複雑な形状を有するステアリングホイールの形状に一致する。別例において、ソリッドステートセンサは操縦桿やシフトレバーの形状に一致し、内部に形成されるフィンガグリップに一致する形状に更に形成される。
【００３４】
上述した内容は、本発明の様々な実施例についての完全な理解をもたらす多数の詳細な説明を示す。当業者には、ここに開示された様々な実施例が、これらの詳細な説明のいくつかまたは全てを伴うことなく実行されることが明らかであろう。他の実例において、本発明を不必要に不明瞭なものとすることを回避するために、当業者に周知の要素は、ここでは詳細に開示されていない。たとえ様々な実施例の複数の特徴および効果が上述されたとしても、様々な実施例の構造体および機能の詳細とともに、これらの開示は例示に過ぎないものと理解されるべきである。しかしながら本発明の原理および趣旨を使用する別例が構成されてもよい。従って、本応用は、本発明の任意の応用や変形もカバーするものと意図される。本発明の請求項を解釈する目的のために、所定の用語「ｍｅａｎｓ  ｆｏｒ」や「ｓｔｅｐ  ｆｏｒ」が請求項に記載されない限り、ＵＳＣ３５のセクション１１２の第６パラグラフの規定は、明白に適用されないものと意図される。
【図１】
2013542531.tif 000003
【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２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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