(57)【要約】      （修正有）【課題】スクロール選択実行後に機能を「入力」するスイッチを特定するというユーザの要件を不要にする。【解決手段】感知面を有する位置感知素子６０と位置インタフェース回路を備え、位置インタフェース回路は、物体１００が位置感知素子の感知面に作用されると、感知面上の物体の位置を判定する。少なくとも１つの感圧素子５４と位置感知素子の感知面とは、物体から加えられた圧力により、感圧素子に対する感知面の変位が感圧素子によって検知可能となるように配置される。位置インタフェース回路は、感知面上の物体の位置と検知圧力とを相互に関連付けることによってユーザ指示信号を特定する。仮想ボタンを表す所定位置が感知面上に設定され、位置インタフェース回路は、感知面上の所定位置に物体があるかどうかを判定し、その所定位置にある物体の位置と検知圧力とを関連付けることによりユーザ指示信号を特定する。【選択図】図３
2008198205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御パネルであって、
物体の位置に感応する感知面を有する位置感知素子（６０）と、
前記感知面上の物体（１００）の位置を判定するように動作可能な位置インタフェース回路（７６）と、
始動圧力閾値を超える押圧事象に反応し、前記感知面の少なくとも一部の任意の位置で前記物体（１００）により加えられた押圧事象を検知するように、前記位置感知素子（６０）の感知面の下方に配置される少なくとも１つの感圧素子（５４、６６）と、
を備える制御パネル。
【請求項２】
前記位置インタフェース回路（７６）は前記位置感知素子（６０）と協働し、押圧事象が前記感圧素子によって検知されたときに前記感知面上の前記物体の位置を判定するように動作可能である、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項３】
前記位置インタフェース回路（７６）は、前記押圧事象が前記感圧素子によって検知されたときに前記感知面上の前記物体の位置から、複数のユーザ指示信号を区別するように動作可能である、請求項２に記載の制御パネル。
【請求項４】
前記位置インタフェース回路（７６）は前記位置感知素子（６０）と協働し、前記物体が前記感知面上の複数の所定位置のうちの１つにあるかどうかを判定するように動作可能であり、かつ前記位置インタフェース回路（７６）は、前記複数の所定位置のうちの１つにある前記物体の位置と検知された圧力とを相互に関連付けることによってユーザ指示信号を特定するように動作可能であり、前記複数の所定位置の各々は複数のユーザ指示信号のうちの１つに対応する、請求項１、２、又は３に記載の制御パネル。
【請求項５】
前記位置感知素子（６０）は、支持体（５８）上の前記感圧素子（５４、６６）の上方に変位可能に設けられ、
当該制御パネルは、前記支持体（５８）の変位を制御する１以上の部材（６４、６５）を備え、前記１以上の部材は、前記感圧素子（５４、６６）によって圧力が検知可能となるように、前記支持体（５８）がバイアスされる第１位置と、前記物体（１００）によって加えられた圧力により、前記支持体（５８）が当該部材（６４，６５）によって与えられたバイアス力に抗して変位する第２位置との間で前記支持体の変位を制御する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の制御パネル。
【請求項６】
前記位置感知素子（６０）を覆う変形可能なパネル（６２）を備え、
前記位置感知素子（６０）の感知面の少なくとも一部の任意点において、前記変形可能なパネル（６２）を介した前記物体（１００）の圧力が前記感圧素子（５４、６６）によって検知可能となるように前記支持体が移動盤（５８）から形成されている、請求項５に記載の制御パネル。
【請求項７】
前記変形可能なパネル（６２）を覆う保護可撓性膜（７２）を備える請求項６に記載の制御パネル。
【請求項８】
前記変形可能なパネル（６２）とその変形可能な面を囲むパネル（５６）との間に配置される封止ガスケット（５５）を備える請求項６に記載の制御パネル。
【請求項９】
前記少なくとも１つの感圧素子は、前記移動盤（５８）の下方かつ略中心位置に配置されている、請求項６〜８のいずれか一項に記載の制御パネル。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの感圧素子（６１、６５、６８、６６）は複数の圧力を検知するように構成され、前記複数の圧力の１番目は前記物体（１００）によって加えられる第１の圧力に対応し、前記複数の圧力の２番目は前記物体（１００）によって加えられる第２の圧力に対応し、前記第２の圧力は前記第１の圧力よりも大きく、当該感圧素子（６１、６５、６８、６６）によって検知される前記複数の圧力は複数のユーザ指示信号を提供する、請求項１〜９のいずれか一項に記載の制御パネル。
【請求項１１】
ユーザ指示信号に応答する触覚インタフェースであって、前記位置インタフェース回路（７６）がユーザ指示信号を検知したことを機械的または音響的にユーザに表示するように動作可能な触覚インタフェースを備える請求項１〜１０のいずれか一項に記載の制御パネル。
【請求項１２】
前記感圧素子（５４、６６）と前記位置感知素子（６０）の感知面とは、前記感圧素子に対する前記感知面の変位が、前記物体によって加えられた圧力により、前記感圧素子によって検知可能となるように配置されている、請求項１に記載の制御パネル。
【請求項１３】
前記位置インタフェース回路（７６）または機器制御装置（８２）は、前記感知面上の前記物体の位置と前記感圧素子によって検知された圧力とを相互に関連付けることにより、複数のユーザ指示信号のうちの１以上を特定するように動作可能である、請求項１２に記載の制御パネル。
【請求項１４】
前記位置インタフェース回路（７６）または機器制御装置（８２）は、前記物体が前記位置感知素子の感知面上の複数の所定位置のうちの１つにあるかどうかを判定するように動作可能であるとともに、前記複数の所定位置のうちの１つにある前記物体の位置と検知された圧力とを相互に関連付けることによってユーザ指示信号を特定するように動作可能であり、前記複数の所定の位置の各々は複数のユーザ指示信号のうちの１つに対応する、請求項１２または１３に記載の制御パネル。
【請求項１５】
前記位置感知素子（６０）が設けられる支持体（５８）に動作可能に接続された弾性圧縮可能部材を備え、前記位置感知素子（６０）の感知面に前記物体によって加えられた圧力により、前記弾性圧縮可能部材によって与えられる復元力に抗して前記感知面が変位し、その感知面の変位が前記感圧素子によって検知可能である、請求項１２、１３、又は１４に記載の制御パネル。
【請求項１６】
ユーザ制御装置であって、
請求項１〜１５のいずれか一項に記載の制御パネルと、
ディスプレイ（７４）と、
前記制御パネルから受信したユーザ指示信号に応答して、前記ディスプレイ上での当該信号の表示を行うように動作可能な機器制御装置（８２）と、
を備えるユーザ制御装置。
【請求項１７】
前記位置インタフェース回路（７６）は前記制御パネルの位置感知素子（６０）と協働し、押圧事象が前記感圧素子によって検知されたときに前記感知面上の前記物体の位置を判定するように動作可能である、請求項１６に記載のユーザ制御装置。
【請求項１８】
前記位置インタフェース回路（７６）は、前記感知面上の前記物体の位置と前記感圧素子によって検知された押圧事象とを相互に関連付けることにより、複数のユーザ指示信号のうちの１以上を特定するように動作可能であり、前記機器制御装置（８２）は、前記ディスプレイの画面上に１以上の前記ユーザ指示信号の表示を行うように動作可能である、請求項１６または１７に記載のユーザ制御装置。
【請求項１９】
複数のユーザ指示信号のうちの１つを特定する方法であって、
位置感知素子（６０）の感知面上の物体の位置（１００）を判定すること、
所定位置で前記物体（１００）によって前記位置感知素子（６０）の感知面に加えられた圧力によって生じる前記位置感知素子の変位により、感圧素子に加えられた圧力を感知すること、
前記感知面上の前記物体の位置と前記感圧素子によって検知された圧力とを相互に関連付けることにより、前記複数のユーザ指示信号のうちの１つを特定すること、
を備える方法。
【請求項２０】
前記位置感知素子（６０）の感知面上の物体（１００）の位置を判定することは、前記物体が前記感知面上の複数の所定位置のうちの１つにあるか否かを判定することを含み、前記ユーザ指示信号を特定することは、前記複数の所定位置のうちの１つにある前記物体の位置と検知された圧力とを相互に関連付けることを含み、前記複数の所定位置の各々は複数のユーザ指示信号のうちの１つに対応する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザの入力に応答して装置を制御する制御パネル、特に、接触感知入力手段と機械入力手段の両方を有する制御パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの装置、たとえば、携帯用媒体プレーヤ、デジタルカメラ、携帯電話などの装置のために小型でユーザに優しい制御パネルの需要が高まっている。これらの装置は、小型化が進み、さらに多くの機能が設けられている。この機能向上を最大限に利用するため、ユーザに提供される制御パネル（すなわち、ユーザインタフェース）は人間工学的に簡易で使いやすく、ユーザが迅速に装置の機能にアクセスできることが重要である。美的に好ましく頑強であると同時に製造しやすい制御パネルも望まれている。
【０００３】
制御パネルは、接触感知入力（たとえば、容量性位置センサ）と機械入力（たとえば、従来のプッシュボタン／スイッチ）の両方を含むことが知られている。たとえば、アップル・コンピュータ（Apple Computer）社製の「i Pod mini（商標）」は、多数のスイッチを覆う接触感知スクロールホイールを有する。
【０００４】
図１Ａは、この種の制御パネルの例の概略平面図である。図１Ｂは、ＡＡ’に沿った図１Ａに示される制御パネルの概略断面図である。制御パネル２は、被制御装置の壁４に設けられる。制御パネルは、リング状の容量性位置センサ６と４つの従来のスイッチ８を含む。これらは、適切な制御回路（図示せず）に結合される。
【０００５】
容量性センサ６は、プリント回路ボード（ＰＣＢ）基盤（platform）１０に形成される。ＰＣＢ基盤１０と容量性センサ６は、外側保護層１４によって覆われる。ＰＣＢ基盤１０は、装置の壁４の開口部内で移動できるように、中央支持体１２上に傾斜可能に搭載される。支持体１２は、基部ＰＣＢ１６に装着される。基部ＰＣＢ１６と壁４はともに固定される。センサ６に触れるユーザの指の位置は制御回路によって決定され、装置を制御するために使用することができる。
【０００６】
スイッチ８は、容量性センサ６の下の基部ＰＣＢ１６に設けられる。装置上の他の場所の代わりに容量性センサの背後にスイッチを設けることによって、制御パネルの底面積が低減される。各スイッチ８は、中央電極８Ａの上方に配置される変形可能な隔膜８Ｂを備える。各隔膜は、基部ＰＣＢ１６からＰＣＢ基盤１０の下面にちょうど接触する高さまで延在する。スイッチ動作は、中央電極８Ａに接触するように選択された隔膜を変形させることによって実現される。これは、所望のスイッチ上で容量性センサを押すことで実行される。このため、ＰＣＢ基盤１０は中央支持体１２を中心に傾斜し、中央電極に接触するように、選択されたスイッチの隔膜を圧迫する。
【０００７】
ユーザは、容量性センサとスイッチの適切な使用を通じて指示を与える。たとえば、装置が携帯用音楽プレーヤであり、ユーザが装置に記憶されている特定のトラックを再生したいと思う場合、ユーザはスイッチのうちの適切な１つを始動させて利用可能なトラックのリストを表示させ、容量性センサの周りに指を走らせて利用可能なトラックをスクロールし、最後に、所望のトラックの再生を開始するために別のスイッチを押す。特許文献１に記載されるように、機能を始動させる追加型入力のために、中央ボタンが含まれることが多い。
【特許文献１】米国特許公報第２００３／００９５０９６号明細書
【特許文献２】米国特許第７２７９６４７号明細書
【特許文献３】国際特許出願第ＷＯ２００６０２９９７４号明細書
【特許文献４】米国特許第６２３９７９０号明細書
【特許文献５】米国第２００７／００５２６９１号明細書
【特許文献６】米国第２００４／１０８９９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図１Ａおよび１Ｂに示される制御パネル２は小型で使いやすいユーザインタフェースを提供するが、いくつかの欠点も有する。たとえば、ＰＣＢ基盤１０と壁４の間に間隙２０がある。つまり、装置の内部が封止されていないということである。したがって、埃や液体が装置に入り、損傷が生じる可能性がある。さらに、傾斜機構の機械的性質は、磨耗と最終的な故障を招きやすい。さらに、ＰＣＢ基盤１０全体は支持体を中心に自由に傾斜するため、スイッチが、不意にたとえば複数スイッチ間の中央が押されることで始動してしまう場合がある（それにより、２つ以上のスイッチが始動される可能性がある）。最後に、感知面でのスクロール動作後、ユーザが押すスイッチを特定することによって、指を持ち上げて利用可能なスイッチのうちの１つを動かさなければならないため、この機構は機能を始動させるのに相当な指の動きを必要とする。また、ユーザの指が純粋に垂直な動作で感知面を押さずに、結果的に意図しないメニュー選択を行うこともよくあるので、この動作が望ましくないスクロール動作をさらに招く可能性がある。
【０００９】
別の種類の制御パネルが、図２Ａおよび２Ｂに示されるように、出願人による特許文献２に記載されている。図２Ａは、装置を制御する制御パネル２２の概略平面図である。図２Ｂは、ＢＢ’に沿った制御パネル２２の概略断面図である。制御パネル２２は、リング状のＰＳＥ２６と４つのスイッチ２８とを含むという点で、図１Ａおよび１Ｂに示される制御パネル２に類似する包括的機能レベルを有する。
【００１０】
制御パネル２２は、容量性センサ２６とスイッチ２８を担持するＰＣＢ基板３６、基板３６を覆う面パネル２４、および外側保護可撓膜３４を備える。プラスチック製の面パネル２４は、装置の壁と一体的に形成される。センサ２６は環状で、基板３６に蒸着される導電性材料からなる複数の領域２７を備える。４つの導電性領域は、内部に導電性材料がない円形の開放領域３１である。これらの開放領域３１は、４つのスイッチの位置に対応する。各開放領域３１内には、対応するスイッチの切換接点として機能する中央電極２８Ａが配置される。電気接続部４２は各中央電極を通過して基板３６を通り、スイッチ端子を感知回路に接続させる。
【００１１】
制御パネル２２は、センサの感知領域内の容量分布を判定するように動作可能な位置感知回路に接続される。センサ２６近傍にあるユーザの指などの物体は、感知領域内の物体の位置に応じて、各導電性領域の容量に異なる影響を及ぼす。各導電性領域のグランドへの容量が測定され、物体の存在によって生じる容量の変化から、センサ上の物体の位置が判定される。この位置を表す制御信号は、装置を制御する適切な動作を取る装置制御装置に送信される。
【００１２】
４つのスイッチ２８はそれぞれ、中央電極２８Ａのうちの１つの上方に配置される変形可能な導電性隔膜２８Ｂを備える。隔膜２８Ｂが弛緩状態（すなわち、変形力が加えられていない）にあるとき、隔膜は中央電極２８Ａに接触せず、スイッチは開状態にある。隔膜２８Ｂはそれぞれ、面パネル２４から突出するように、該パネルの孔を通過して延在する。可撓性保護膜３４はリング状で、突出する隔膜を覆うように上面の凹部内で面パネル２４に装着される。
【００１３】
スイッチ動作は、ユーザが、中央電極２８Ａと接触させるのに十分なほど適切な隔膜２８Ｂを押して圧迫することにより、スイッチを閉状態にすることで実行される。これは、適切な位置で可撓性保護膜３４を押し下げることで行われる。回路は、装置を制御する適切な動作を取れるように制御装置に適切な制御信号を送信することによって、これに対応するように構成される。この構造は、表面を完全に封止できるという点で、図１Ａおよび１Ｂの設計より有益である。しかし、この設計は、結果的にメニュー選択を誤る可能性のあるスクロール動作後にユーザが指でスイッチを位置特定しなければならないという欠点も有する。なお、図２Ａおよび２Ｂの設計においては、要望に応じて、面２４の下に中央スイッチを組み込むことができるということは明らかである。
【００１４】
図１Ａおよび１Ｂ、ならびに図２Ａおよび２Ｂに示される制御パネルはそれぞれ、長期に渡ると磨耗や破断を起こし、最終的には故障しやすい４つのスイッチを含む。提供されるスイッチの数は、上記制御パネルが追加の製造工程を必要とする製造に困難さを増すことも意味する。両方のタイプの性能は、さらなる指動作とエラーを招く可能性のある、スクロール選択実行後に機能を「入力」するスイッチを特定するというユーザの要件のために悪影響を受ける。
【００１５】
ユーザに装置を制御させる他の制御パネルシステムも既知である。例えば、特許文献３は、タッチパッドと、ユーザがパッドに触れる点の位置を判定する手段とを含むシステムを開示する。該システムはさらに、タッチパッド上でユーザによって加えられる力が特定の値を超える場合にユーザに機械的フィードバックを与えるように構成される。これは、フレーム内のタッチパッドを移動可能に浮遊させ、圧力印加後にフレーム内のタッチパッドの移動を検知することによって実現される。ただし、このシステムは、接触点の位置と接触点に加えられる圧力とを互いに関連付ける構成を開示も示唆もしていない。さらに、タッチパッドはフレームから物理的に離れているため、タッチパッドとフレーム間に埃と液体が透過しやすい間隙が生じる。
【００１６】
特許文献４は、タッチパッドアセンブリに触れる物体によって加えられる圧力の位置を示す信号をコンピュータに送信するタッチパッドアセンブリを開示している。タッチパッドアセンブリは、半導体抵抗センサからなるＸ／Ｙ位置及び圧力感知層を含む。この装置はユーザ入力によって押圧される位置と圧力を判定することができるが、システムは複雑化する。さらに、このシステムは、連続的な範囲の入力圧力の測定に主に関し、半導体センサを用いて実現されるため、正確に検知可能な入力圧力の範囲は限定される。
【００１７】
特許文献５は、可動タッチパッドを含む入力装置を開示している。この装置は、ユーザがタッチパッドに触れる点を判定する手段とユーザがタッチパッドに触れる点を示す制御信号を生成する手段とを含む。移動標識の１群が、タッチパッドの移動を示すいくつかの追加の制御信号を生成するように、可動タッチパッドの移動を検知する。このシステムは、ユーザ入力の位置とタッチパッドの移動との両方の検知を可能とするが、個々の始動圧力の検知を可能とはせず、所定の閾値を超えるユーザ入力圧力を検知する。さらに、開示されるシステムは、フレームの移動を検知するいくつかの移動センサを必要とするため、入力装置全体のコストと複雑さを増す場合がある。加えて、タッチパッドは装置の残りの部分から物理的に離れているため、埃と液体が透過しやすい間隙が装置に生じる。
【００１８】
特許文献６は、表示ユニットと一体化されるタッチパッドを含むシステムを開示している。表示ユニットは、表示ユニットを含むフレームに対して該ユニットを移動させることのできる機械システムに装着される。ユーザがタッチパッドに触れると、タッチパッドの接触位置と接触圧力が検知され、表示ユニットはそれに応じて移動する。例えば、機械システムは、押される方向に画面を移動させる構成を提供する。
【００１９】
上記した従来技術の文献の欠点に対処するため、改良型制御パネルが現在開発されている。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の一つの側面は、制御パネルであって、物体の位置に感応する感知面を有する位置感知素子と、前記感知面上の物体の位置を判定するように動作可能な位置インタフェース回路と、始動圧力閾値を超える押圧事象に反応し、前記感知面の少なくとも一部の任意の位置で前記物体により加えられる押圧事象を検知するように、前記位置感知素子の感知面の下方に配置される少なくとも１つの感圧素子と、を備える制御パネルである。
【００２１】
本発明の別の側面は、複数のユーザ指示信号のうちの１つを特定する方法であって、位置感知素子の感知面上の物体の位置を判定すること、所定位置で前記物体によって前記位置感知素子の感知面に印加された圧力によって生じる前記位置感知素子の変位により、感圧素子に印加された圧力を感知すること、前記感知面上の前記物体の位置と前記感圧素子によって検知された圧力とを相互に関連付けることにより、前記複数のユーザ指示信号のうちの１つを特定することを備える方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の第１の側面によると、押圧された物体の位置を判定するように動作可能な位置インタフェース回路（「ＰＩＣ」）に結合される位置感知素子（「ＰＳＥ」）と、ＰＳＥの下方の少なくとも１つの感圧素子（「ＰＳＤ」）とを備え、ユーザ作動可能なユーザ面上の複数の位置に加えられたユーザ圧力にＰＳＤが応答する、制御パネルが提供される。ＰＩＣまたはエンドアプリケーションは、ＰＳＥから離れたボタン位置に指を動かしたり外したりすることを必要とせずに、ユーザの圧力入力の性質、例えばＰＳＤによって感知される圧力を、ＬＣＤ上のメニュー項目などのユーザフィードバック表示と対応付けられた「入力」または「事象発生（make it happen）」機能と解釈することによって判定する。さらに、ＰＩＣは、ＰＳＤ圧力が増大した瞬間に、ユーザの指位置を把握することでこの対応関係を提供することができる。
【００２３】
よって、本発明の第１の側面によると、一例では、物体がＰＳＥの感知面に対して始動圧力閾値を越える圧力で押し付けられた押圧事象が、物体がＰＳＥの感知面の少なくとも一部の任意の位置で押圧されたとしても、ＰＳＤによって検知することができる。いくつかの例では、物体によって印加された始動閾値超の圧力が位置感知素子を変位させることにより、押圧事象が感圧素子によって検知可能となるように、ＰＳＥはＰＳＤに対し変位可能に設けられる。本発明の別の側面は、本発明の第１の側面による制御パネルを有するユーザ制御装置を含む。
【００２４】
ＰＳＥは容量または感圧抵抗（「ＦＳＲ」）などのインピーダンスベースであってもよいし、光学的または音響的方法などの非インピーダンスベースであってもよい。センサ層は、用途の要件に応じて１次元または２次元の接触位置としてユーザ入力を解釈することのできる容量性ＰＳＥであることが好ましい。ＰＳＥによる相対位置測定も絶対位置測定もどちらも、各種実施形態で許容可能である。これらのセンサの種類は当該技術において十分既知であるため、ここではこれ以上詳細な説明を省略する。
【００２５】
ＰＳＤは、エンドアプリケーション処理装置またはＰＩＣによって読取可能な、圧迫後の直流電気コンタクト閉鎖を提供する変形可能なドームスイッチであってもよい。便利なことに、この種のＰＳＤは、押圧後にユーザに機械的クリックフィードバックを提供することができる。他の種類のＰＳＤ、たとえば、ＦＳＲ、光学断続器、圧電結晶、または、押圧時に互いに移動する２つの導電性プレートを感知することによって動作可能な容量性スイッチも採用可能である。このような非直列電気型のＰＳＤはＰＳＤの信頼性に影響を及ぼしうる酸化腐食や湿気作用に影響を受けないため、長寿命という利点を有する。しかし、ＰＳＤがユーザにクリックフィードバックを提供しない場合、触覚（haptic）装置はＰＳＤへのユーザの圧力入力後、振動または衝撃動作などの機械的フィードバックを提供するのに使用することができる。
【００２６】
「変形可能なドームスイッチ」とは、制限なく任意の構成を有する任意の種類のスイッチであって、触知フィードバックを伴うまたは伴わない、金属製ドームスイッチ、導電性ラバードーム、導電性プラスチックドーム、接触ボタン、膜ボタン、或いはその他の電気機械切換装置などのスイッチを意味する。
【００２７】
制御パネルは、ＰＳＥが搭載された基板または支持体をさらに備えることができる。ＰＳＤは、支持体の下方に配置することができ、支持体上に搭載されるＰＳＥが押圧されるまたは非押圧されることにより、開状態と閉状態とを切り換えるように構成される。
【００２８】
制御パネルは、制御パネル内にてＰＳＥが搭載された支持体を保持する手段をさらに備えることができる。制御パネルは、バネ手段などの、ＰＳＤが開状態と閉状態との位置間で支持体の変位を制御する手段をさらに備えることができる。好適な実施形態では、支持体を保持しその変位を制御する手段は単体である。
【００２９】
制御パネルは、ＰＳＥを覆う弾性又は変形可能な面パネルを備えることができ、ＰＳＥは移動盤（moving platform ）などの機械的構造を介してＰＳＤに被覆される。さらに、制御パネルは、面パネルを覆う保護可撓膜をさらに備えることができる。これによって、実質上封止されるが、ＰＳＥおよびＰＳＤの始動を可能とする、外面を有する制御パネルが提供される。封止は、装置の可動部の縁部周りのガスケットを用いて提供することもできる。
【００３０】
ＰＳＥは、所望の経路、たとえば、円形経路などの閉経路や直線や曲線などの開経路に沿って配置することができる。同様に、ＰＳＤは、要望に応じて、ＰＳＥの下の位置に配置することができる。さらに、制御パネルは、ＰＳＥの感知領域外に追加の機械的または接触感知スイッチを設けることができる。
【００３１】
本発明の制御パネルは、回転パネル（すなわち、ＰＳＥが円、または半円やオメガ状の曲線に配置される）、傾斜パッドまたはトラックパッド（すなわち、ＰＳＥが正方形、矩形、楕円形、またはその他の適切な形状に配置される）の形状にすることができる。容量性ＰＳＥは、所定の方法で配置される、単独または複数の導電性電極、たとえば、銅、炭素、または透明インジウム酸化スズ（ＩＴＯ）電極を備えることができる。ＩＴＯベースの容量性ＰＳＥは、背後から光を当てる、あるいはＬＣＤまたはＬＥＤディスプレイなどのグラフィックディスプレイの正面に置くことのできる透明または半透明なＰＳＥを提供するために使用することができる。よって、ＰＳＥは、制御パネルを組み込む装置の用途に応じて、不透明または略透明であるように構成することができる。
【００３２】
本発明の実施形態では、使用されるＰＳＤは、単一の力、または２段階の力（dual force）であるように構成できる。ＰＳＤが単一の力の場合、ＰＳＤの状態を変更するのに十分な力が加えられると、制御パネルを組み込む装置における必要なモードまたは機能（「入力」または「事象発生」など）が始動される。ＰＳＤが２段階の力の場合、最初の、つまり「第１の」圧力入力を生じさせるのに十分な力が加えられた後、第２の、つまり「最後の」圧力入力を生じさせる追加の力すなわちＰＳＥが押圧されると、２つの機能または機能段階を装置上で制御することができる。
【００３３】
一例として、ユーザがＰＳＥ面を用いてメニュー項目または機能にスクロールし、軽く押圧して選択された機能の「プレビュー」を生じる第１の圧力入力段階を開始させる。さらに強いユーザの押圧は「事象を発生させる」ことができる。制御装置はＰＳＤからの信号を解釈して、特定の装置で使用される動作ソフトウェアに基づき必要とされる機能または動作を判定することができる。
【００３４】
ＰＳＤは、押圧事象の間、変位を許可する。たとえば、触知ドームは、圧力下で押し込まれてクリックフィードバックの感触を提供する。しかし、本発明は、ＦＳＲや圧電センサなどの非変位型のＰＳＤも採用することができ、このような種類のＰＳＤは、触知できるクリックの感触を提供せず、水分や埃に対する優れたパネル封止を提供する機構を与える。こうした場合の触知フィードバックは、ＰＩＣを介して反応し、ユーザにクリックや振動の反応を与える触覚変換器を含むことができる。
【００３５】
本発明の制御パネルは、装置の様々な操作機能を制御するため、携帯電話（携帯電話）、携帯用媒体プレーヤ（ＭＰ３プレーヤ）、デジタルカメラなどの消費者電子機器に組み込むことができる。本発明の制御パネルは、独立型装置またはコンピュータなどの主装置の周辺装置であってもよい。上記実施形態では、周辺装置は、無線または有線で、主装置に電子的に接続されて、主装置のディスプレイ上のカーソルやその他の機能を制御する。本発明の実施形態では、制御パネルは、マウスやその他のＰＣ入力装置として動作することができる。
【００３６】
本発明の別の側面によると、ユーザ指示に応答して装置を制御する制御パネルが提供され、制御パネルは、感知面を有する位置感知素子と、位置インタフェース回路とを備える。位置インタフェース回路は、物体が位置感知素子の感知面に作用されるとき、感知面上の物体の位置を判定するように動作可能である。制御パネルは、少なくとも１つの感圧素子を含む。感圧素子と位置感知素子の感知面とは、物体によって印加された圧力に応答する感圧素子に対する感知面の変位が感圧素子によって検知可能となるように配置される。
【００３７】
一例では、位置インタフェース回路は、感知面上の物体の位置と感圧素子により検知される圧力とを相互に関連付けることによって、複数のユーザ指示信号のうちの１つ以上を特定するように動作可能である。感知面は複数の所定位置を含み、それらの所定位置は、位置インタフェース回路が以下の動作を実行可能となるような仮想ボタンを表し得る。すなわち位置インタフェース回路は、物体が位置感知素子の感知面上の複数の所定位置のうちの１つにあるか否かを判定し、複数の所定位置のうちの１つにある物体の位置と検知された圧力とを関連付けることによってユーザ指示信号を特定する。複数の所定位置の各々は複数のユーザ指示信号のうちの１つに対応する。
【００３８】
本発明の別の様々な側面と特徴は、ユーザ制御装置、装置を制御する方法、および複数のユーザ指示信号のうち１つを特定する方法を含む添付の特許請求の範囲に定義される。
図３は、たとえば、携帯用音楽プレーヤ、携帯電話、またはその他の機器などの装置を制御するための、本発明の実施形態による制御パネル５０の概略断面図である。物理学における使用可能な基本（たとえば、容量またはその他の形のインピーダンス測定、光学的、音響学的、圧電的など）のＰＳＥ６０は、ユーザ面６２の下に位置し、該表面はユーザによって接触および押圧されるように設計されている。剛体キャリアプレート５８は、プレート５８とアセンブリを支持するＰＣＢ５２との間で圧力下で圧迫される弾性材料６４によって支持される。６０への電気的、光学的、または音響的接続部は図示されない。移動制限付属リッジまたはポスト５９は、過圧によるアセンブリの損傷を防ぐためにアセンブリの下方を延在する。ユーザ１００が面６２に沿うどこかで力を印加するとき、ＰＳＤ５４は力集中装置としての役割を果たす付属物６１によって圧迫される。
【００３９】
任意の封止５５は、アセンブリに対する水分および埃の障壁を提供する。別の形の封止は後の図面に示す。
実質上、ＰＳＤ５４はＦＳＲ、または図４に示されるように、変形可能なドームスイッチ６５などの任意の感圧素子であってもよい。６５が圧力下で急激な撓みを提供する場合、ポスト６１を介して制御面６２まで上方に達する圧力フィードバックを快く示す明確な「クリック」反応をユーザ１００は感じ取り、聞く。事実、アセンブリ面自体は、おそらく増幅された形でユーザにクリック音を伝える拡声隔膜としての役割を果たすことが判明している。ＰＳＤが固有の移動を全くまたはほとんど行わず、触覚および／または可聴フィードバック反応を自身で生成できない場合、ソレノイド、スピーカ、圧電変換器、またはその他の移動質量装置などの任意の触覚（haptic）装置５１は、上記機械的および／または音響的フィードバックをユーザに提供するためＰＩＣによってトリガされる。
【００４０】
図示されるように、スイッチドーム６５は、出力がＰＩＣ７６（図１９）または直接、装置５０に接続される機器８２の論理回路に提供される直流電気型とすることができる。
圧縮可能な材料６４は、アセンブリに対し復元力を印加して、ユーザの指の圧力にわずかに抵抗する。材料６４は、アセンブリ６４ａ（図５）全体の周りのリング状材料であってもよいし、１以上の位置の材料６４ｂの複数の分離したピラーであってもよい。該材料の分離したピラーで実現される場合、ピラーは金属製またはプラスチック製のバネであってもよい。６５のように、バネ型の接触ドームがＰＳＤ５４に使用される場合、バネ力がＰＳＤ（たとえば、ドーム）自体によって提供されるため、追加の材料６４ａまたは６４ｂは必要でないかもしれない。たとえば、面６２の直径が大きい、追加の弾性支持体を必要とする大きな質量を有する、あるいは、それ以外にＰＳＤが自身で十分なバネ力を持たない場合など、ドーム６５の力を助けるためにバネ材料がまだ必要とされるケースもある。
【００４１】
図５は、ユーザの視点（上）から見た制御パネル５０の概略平面図である。具体的には、圧縮可能な材料６４ａはこの図では、制御面下のリング状の材料またはピラー６４ｂとして示される。ユーザ入力は、上述したような既知のＰＳＥ方法を用いて、６２内の面全体にわたって作用する。機構はパネル５６の残りから機械的に絶縁されているので、ＰＳＤ５４に作用する圧力は、面６２の任意の場所に印加することができる。図６および８に示されるように、面のレバレッジ効果により、ＰＳＤを始動するのに必要な力はすべての場所で均等ではなく、図４の場合、中心部の上の面では２倍大きい。同様に、端部近傍での指の押圧変位は、中心部と比べて２倍の大きさでＰＳＤに作用する。これは、図１８と組み合わせて後述する。
【００４２】
さて、図６を参照して、ＰＳＤ５４から中心を外れ、１端の近傍のアセンブリまで制御面６２に加えられるユーザ圧力の作用を見る。この圧力が図示されるように加えられる場合、面６２は図示されるように一方の側に下方へ傾斜して、ポスト６１をＰＳＤ５４に圧迫させる。点７０は、剛体部材５８と周囲のパネル５６間のインタフェースにおける可動機構の遠位端である動作の枢着部である。図７は、圧力が面６２の中心でＰＳＤ５４上に直接加えられるときの作用を示す。ここで、面全体が図示されるように下方へ移動して、特定の枢着部なしでＰＳＤ５４に力を印加する。よって、単独のＰＳＤでは、ほんの２：１の始動圧力変動で大きなＰＳＥを有する感知面に作用することができると分かる。テストでは、この始動圧力変動は顕著だが、厄介というほどではない。図８は、図６のような作用を示すが、電気的に読取可能な接触閉鎖を生じるように接触面６６を圧迫する触知ドームスイッチ６５を有する。
【００４３】
ドーム６５と接点６６は、任意で容量性タイプであってもよく、それにより、接点６６の面またはドーム６５の下面は、直流電気接続に依存しないように誘電材料で覆われる。センサ回路は、この容量変化を読み取ることを要求され、独自にこの形のスイッチは、接触面が劣化せず、直流電気接触がないために極めて長い寿命を有する。ＰＩＣが容量読取型で、ＰＳＥが容量性層である場合、容量性ＰＳＤに対する単独の追加の容量感知チャネルの追加は、簡単でコスト効率のよい方法である。上記ドームが潰れることによる容量の変化が大きい場合、容量スパイクの読取は、この信号を使用されるＰＩＣの既存のチャネルに供給してＰＳＥチャネルのうちの１つを読み取ることによって実行することができる。
【００４４】
図９は、封止ガスケット５５の代わりに、上面に接着される封止隔板面７２の使用を示す。上記面は装飾層のためにも使用することができ、７２は図示されるように、装置の移動機構を自由に移動させるように、面５６および６２に接着される。圧力下での装置の移動がわずかであれば、時間の経過と使用とともに、７２の撓みは永久的な変形を引き起こさないはずである。これは、圧電またはＦＳＲ変換器など、隔板７２の必須の撓みが最小限である、圧力下での大きな変位を含まないＰＳＤタイプの場合、特に当てはまる。
【００４５】
図１０は、接着層（図示せず）を用いて接着されるＰＳＥ６０自体を封止として使用して、パネル５６の下に実現される装置の封止を示す。この場合、ＰＳＥ６０は、たとえば、単独の感知層６０でより広いパネルを横切る指動作を感知するため、機構面６２下の感知区域だけでなくパネル５６下の領域も横断することができる。上記構造は、領域６２と５６の部分を含む制御面全体がグラフィックディスプレイ７４上に位置するときに特に有益である。上記の場合、ＰＳＥおよびそのすべての支持構造と面６２および５８は、ディスプレイに光を透過させるため透明材料で作製することができる。このようにして、感圧入力面は、ＬＣＤまたはその他の光学ディスプレイタイプなどに表示されるグラフィックシンボルと相互に作用して、ユーザに制御されている機器とより双方向的に面６２を採用させる。６０の材料は、当該分野で周知なように、感知面領域に、ＩＴＯまたはＰＰＤＯＴを被覆した透明なＰＥＴ薄膜を含むことができる。必要な感知作用の性質とＰＩＣの精巧化に応じて、ＰＳＥ６０は、当業者には自明なように単層または多層とすることができる。
【００４６】
図１１に示されるように、ＰＳＥ６０は、層７２が上から撓むことができるのと同じように、面６２に加えられる圧力下でわずかに撓むように設計することができる。指１００によって生じる離脱で同様に撓む、ＰＳＥ６０の尾部７８とＰＣＢ５２上のコネクタ８０がさらに図１１に示される。移動制限器５９または弾性バネ材料６４の使用は図１０および１１には図示されない。実際の実施の特定のニーズに応じて、本開示の図面と組み合わせてこれらのアイテムを使用することは、当業者には自明である。
【００４７】
図３〜１１の実施に関わる問題の１つは、図示されるように、円形で実施される場合、ユーザ面上での指１００のスクロールまたはワイプ動作の動作下で機構がねじれたり回転したりする傾向がある。これに対抗するため、図１２および１３には、望ましくない回転を防ぐために円形状を適切な位置でロックさせる戻り止め９０が示されている。これらの戻り止めは好ましくは視界から隠される。これらの戻り止めは、パネルの内部の面５６に成形される凹部と係合するキャリアプレート５８の材料のタブから容易に形成される。実際の実施の特定のニーズに応じて、添付の図面と組み合わせて上記戻り止めを使用することは、当業者には自明である。
【００４８】
図１４ａ〜１４ｄは、装置の様々な面形状を限定なく示す。１４ａには、従来の円形状が示される。その上でのユーザ動作は、円形９４（すなわち、「ｉＰｏｄ（商標）スタイル」）または直交９６かのいずれであってもよい。どのユーザスクロールインタフェース装置でも同様に、ジェスチャー、スクロール動作、絶対感知、相対位置決め動作、タップおよびダブルタップ、タップおよびスクロールなどの任意の種類の動作を、制限なく面上で使用することができる。ＰＳＥが図１０および１１に示されるように装置を越えて延在する場合、上記動作は、面６２の境界を越える領域を含むように延長することすら可能である。加えて、仮想ボタン９２は面６２上に形成でき、プリント動作を用いて図式的にマークする、あるいは図１０に示されるように、機構の下の表示装置７４からの画像を用いて形成することができる。使用の際、位置９２は、最初の機器反応を刺激するために最初にユーザによって軽く触れられ、すなわち「前押圧」され、その後でユーザは、同じ位置を押して、ＰＳＤ５４／６５を介して機器入力にたとえば「事象発生」または「入力」を起こさせることができる。
【００４９】
ボタン位置９２は、実際のボタンまたは任意の特定の機構に対応せずＰＳＥ６０によって提供され、ＰＩＣ論理７６を解釈する座標情報を介して単に位置特定されるという意味で仮想であってもよい（図１９）。もしくは、ボタン９２は、実質上固定される容量性電極またはＦＳＲ材料あるいは光学感知から形成される実際の個々の感知領域であってもよい。実際に、ＰＳＥ６０は、本開示の大半で想定されるような任意の座標を報告する必要はなく、座標報告なしの個々の感知領域の使用は利用可能であって、様々な用途において簡易な代替策であり、コスト低減に供することができる。よって、領域９２は固定されているものと解釈されてもよい。
【００５０】
図１４ｂは、個別ボタン、仮想ボタン、角度入力、デカルト入力、または図１４ａの場合のような任意の組み合わせも報告できる矩形の感知領域を示す。
図１４ｃは、線形または１次元の感知面６２を示し、面６２が２次元面に限定されないことを表す。この構造は当該分野において「スライダ」として知られるが、実質上、面はタップまたはスライド動作のために使用することができる。再度、仮想または個別ボタン９２を、用途の要件に応じて面上に形成することができる。図１４ｃの装置は図１４ｂのスライスとみなすことができ、そのようなものとして、その下に配置される機構は他と同じであってもよい。
【００５１】
図１４ｄは、感知面６２は実際に形状は全く任意で、整った幾何学状パターンに限定されないことを示す。上記任意の形状は、特定の限定された用途または子供用玩具で有効である。再度、上述したように面上にボタンを形成することができる。
【００５２】
概して、閉または開、あるいは２次元領域の任意の経路に沿って配置される感知領域を有する１以上の位置感知素子を使用することができる。さらに、制御パネルは平坦である必要がなく、たとえば、制御される装置のラインに沿うように成形された外面を提供するため、単純または複雑な曲線状の輪郭であってもよい。
【００５３】
図１５ａ〜１５ｃは、２段階のユーザ押圧動作の利用を示す。このような動作は、前押圧がフォーカスおよび調節段階をトリガするのに使用され、次により強い押圧が画像捕捉をトリガするのに使用される、デジタルスチールカメラ（「ＤＳＣ」）において十分既知である。上記２段階の機械的動作は、機構の「生じさせる」または「入力する」最終押圧前に、ユーザにより大きな制御を与え、または、より多くの情報を伝えるために使用可能であるため、本発明においてきわめて有用となり得る。これを実行する方法の１つは、図示されるように２重ドーム構造を利用することである。１５ａで指１００により最初に軽く押す（すなわち、触れる）と、ＰＳＥ６０のみから反応が生じる。１５ｂで２度目により強く押すと、外側ドーム６５が内側ドーム６８へと潰れる結果、その接点が最初の機器動作（「プレビュー」や「フォーカス」など）をトリガする。１５ｃに示されるようにさらに強く押すと、内側ドームも潰れて、ＰＩＣまたは機器によるその検知が「事象発生」または「入力」機能を発生させる。
【００５４】
この種の動作を実現する２つ目の方法は、図３の機構を使用することである。ここで、ＰＳＤは、ＦＳＲまたは同様のアナログ出力を有する非機械的感知装置である。ＰＩＣは、加えられる圧力への電気的反応から、容易に２つ以上のレベルの圧力を解釈することができる。ＰＩＣまたは機器は次に、これらの圧力レベルに応答して、上述した種類の反応を実行することができ、図３のＰＳＤは触知フィードバックを必ずしも提供する必要がないため、ＰＩＣまたは機器によって駆動されたときに所望の触知クリック反応を生じさせるために任意の触知装置５１を採用することができる。
【００５５】
図１６ａは、図３のような従来の図面にあるよりも単純な別の機械的構造を示す。この機構は、単独の剛体プレート８１を使用してユーザ面（しかし、図９に示されるように、隔板７２で覆うこともできる）とその下方に設けられるＰＳＥ層６０とを形成する。突起６１は、図示されるように、力をＰＳＤ５４／６５に点集中させる。ＰＣＢ基板５２またはグラフィックディスプレイ７４は、図１０に示されるようにアセンブリで使用することができる。尾部７８はＰＳＥをコネクタ８０に接続する。もしくは、これらの接続は、適切に配置された導電性の圧縮可能なピラー６７を介して行うことができる。この図は明らかに、圧縮可能な材料６４および移動制限器５９と組み合わせることができる。しかし、この特定のアセンブリ実施は極めて薄くすることができるため、移動限界まで押されたとき、８１の下縁部が単に５２／７４の面と接触することがあり得る。
【００５６】
図１６ｂは１６ａのわずかな変形を示し、プレート８１に装着される圧力集中突起６１が省略されている。その代わりに、ＰＳＤ５４／６５は、部分８１の動作の支点として機能しつつ、ＰＳＤへの圧力を集中させるのに供する独自の圧力集中器７１を有する。
【００５７】
図１７ａおよび１７ｂは、ＰＳＥ６０ａが感知面８１の下面に接着される好適な実施形態を示す。ＰＳＥのより広範な使用範囲を達成するため、ＰＳＥは面８１、６０ｂの外部領域に延長される。ＰＳＥが透明である（たとえば、ＩＴＯまたはＰＥＤＯＴ被覆透明ＰＥＴ薄膜製である）場合、通常ＰＣＢ５２であるディスプレイ７４を使用することができる。最もコスト効率がよく最も構造の簡易な装置を実現するため、ＰＳＤ５４は５２または７４の面ではなくＰＳＥに装着されて組み込まれ、付属物７１は図示されるように上下を反転させて圧力を適切に集中させる。要望に応じて、ＰＳＤ５４の直径が小さい場合、付属物７１が必要でないことすらある。したがって、ＰＳＤ５４への接続部は、感知層６０ａに含まれる。尾部７８は、ＰＳＥからコネクタ８０につながる。特にＰＳＤ５４がほとんどか全く触知的または音響的フィードバックを提供しない場合、フィードバックのために任意の触覚装置５１を使用することができる。
【００５８】
利用可能な材料に応じて、ＰＳＤ５４自体は、ディスプレイ７４の視聴を実質上阻害しないように、透明にするか、あるいは直径を非常に小さくすることができる。ＰＳＥが容量性感知型である場合、ＰＳＤも圧迫区域を介して２つの導電性プレートを互いに圧迫することに依存する容量性であってもよく、おそらくは光学的に透明な小さなエアカプセルまたは小さな発泡片の可能性がある。ＰＳＥ６０ａは、図１７ｂに示されるように、８７でそこから環状リングを切断することによってより容易に撓ませることができる。領域８８は薄膜６０ａ、６０ｂのための電気的および機械的装着点であるので、標準的な積層方法を用いて、面８１および５６に容易に貼付することができる。領域８８は、ユーザ入力からの反復的な撓みで破壊されないように可撓性でなければならない。図１７ｂでは平坦な接続領域として示されるが、機械設計者にとっては、ジグザグのまたは蛇行した横方向経路を用いて上記領域を８８を作製し、有効な経路長を増大することによって該領域にかかる応力を軽減することは十分既知である。アセンブリを簡易化するため、上記領域８８は、パネル５６および面８１への接着ステップ間に薄膜を所定位置に保持するように、６０ａの周囲の２、３、４、またはそれ以上の場所で使用することができる。任意ではあるが、封止は、上述したように、ガスケットの使用などの種々の方法で実現することができる。最後に、図３の移動制限器機能５９は、パネル５６および面８１の縁部成形に組み込まれるように示されており、組立中に共に嵌合し、使用中に適切な機械的移動制限を提供することができる。面が図示されるように実際に円形である場合、この構造は周面の１以上の地点で９０などの非回転機構を組み込むこともできる。
【００５９】
設計要件や個々の設計者の賢さに応じて、上記の機械図面構成要素の非常に多くの組み合わせが可能であることは、当業者には自明である。図面に示されるどの構成要素も、具体的な解決策に達するように本明細書の他の図面と組み合わせることができる。
【００６０】
図１８は、材料６４（図３）などの追加の弾性支持構造の助けなしで、面６２または８１の下の中心に配置されるときのアナログＰＳＤの反応を示す。このグラフは、装置の面の左から右にわたり、実際にユーザが印加した特定の固定量の圧力に対する、報告された圧力量を示す。ＰＳＤの真上の地点、すなわち、「中心」と指定された位置では、報告された圧力は「Ｆ」である。しかし、端部（「左」と「右」と指定される）では、報告された圧力は、傾斜する際の機構の機械的利点により、２Ｆである。つまり、ユーザにとっては、端部よりも中心部でＰＳＤを始動する方が２倍難しいということになる。上述したように、この圧力変動は、大半のユーザにとって許容可能な基準であるが、以下のように改善することができる。
【００６１】
アナログ反応ＰＳＤ（ＦＳＲなど）の使用は、圧力が面６２に加えられる場所に応じて動的に始動圧力閾値を設定することによって、この圧力反応を線形化する機会を提供する。幸運なことに、ＰＳＥ６０とＰＩＣ７６はＰＳＤの位置に関連する「既知の」指位置とし、最終機能を始動させるのに必要な圧力閾値を調節することができるため、押圧の正確な位置を知ることができる。この場合、ＰＳＤからの転位に対して適用される補償曲線は、中心よりも端部での始動に必要な圧力が２倍高い実線８５と同じように見える。触覚装置５１は、この閾値を越えたときに必須のユーザ触知および／または音響反応を提供するために使用することができる。
【００６２】
多くの用途では、ＦＳＲまたはその他の類似のＰＳＤ用材料は、スクリーン印刷することができ、機械的に厚い接触またはドームスイッチとは対照的にわずか数ミクロンの厚さであるために望ましい。たとえば携帯電話では、これは非常に有利であり、さほどコストもかからない（ただし、ＦＳＲとともに必要となるであろう触覚装置は余分のコストがかかる）。
【００６３】
図１９は、機器の回路全体のブロック図である。ＰＳＥ６０は、制限なく、デカルト、極、角度、半径、線形、相対、ジェスチャー、タップ、または絶対入力に反応する感知層、および／または、１以上の個々の接触領域を備える。ＰＳＤ５４／６５は、個別またはアナログ出力のいずれかを有し、印加圧力に対して予測可能な形で反応する任意の形状の任意の圧縮可能な材料から制限なく製造される圧力感知変換器を備える。任意の触覚装置５１は、ＰＩＣまたは機器の制御下で音響的または動作反応を提供し、ソレノイド、スピーカ、圧電素子、モータ、またはその他の印加電源に反応する移動質量変換器を制限なく備えることができる。任意のディスプレイ７４は、ユーザにグラフィック表示を提供することができ、装置の下に置かれるときは、ユーザをより任意の方法で本発明と相互作用させるように使用することができる。ＰＩＣ７６は、機器制御装置８２の解釈と移送のために、少なくともＰＳＥとおそらくはＰＳＤを読み取るのに使用される。図１９はある固定構造を示すが、当業者は、他の配線も同等に可能であることを理解し得る。たとえば、ＰＩＣは、制御装置８２（点線８３で示す）に包含されることができる。素子５４／６５は、ＰＩＣ７６を介する代わりに、制御装置８２によって制御される触覚装置５１により読み取られる。
【００６４】
ＰＳＥ６０を読み取るのに使用される場合、任意の形の容量測定回路を採用できることも理解し得る。好適な容量測定回路は、出願人の米国特許第６４６６０３６号に記載されるような電荷移送型である。この種の回路は、本発明の所与の実現で期待される典型的な容量の信頼性高く堅牢な測定を提供する。しかし、他の多種の容量回路も使用することができる。
【００６５】
最後に、「触れる」という用語が上記の説明で多用されているが、ＰＳＥは、物理的な接触を必要とせずに、隣接する指（またはペンなどの他の物体）の位置を記録することができるほど感応性が高い。したがって、本明細書で使用される「触れる」という用語は、それに応じて解釈すべきである。
【００６６】
本技術の別の用途例を予想できる。たとえば、上述のいずれの例によるタッチセンサも、パーソナルコンピュータまたは携帯用パーソナルコンピュータ用の接触感知制御パネルの一部を実現する、あるいは形成するために使用することができる。携帯用パーソナルコンピュータ１２０またはノートブックＰＣの例が、図２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄに示される。本技術によるタッチセンサは、ノートブックＰＣ１２０の入力制御パネルの一部または全部を形成するように使用することができる。図２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄでは、プロセッサとＰＣに通常関連するその他の構成要素とを含む、基部１２４に装着される表示装置１２２を有するノートブックＰＣ１２０が示される。図２０ａに示されるように、入力制御パネル１２６は、「クエリ」キーボード１２８と接触感知マウスパッド１３０を含む。上記の説明から分かるように、キーボード１２８および／または接触感知マウスパッド１３０の各種部品または全体は、本技術によるタッチセンサまたは複数のセンサを用いて実現することができる。図２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、および２０ｄは異なる例を示す。
【００６７】
図２０ａに示されるように、特定のキー群１３２が展開図１３４として示される。キー群は、クエリキーボード１２８のＶＢＮキー１３６およびスペースバー１３８を含む。キー群は、本技術によるタッチセンサの一部として実装することができる。同様に、図２０ｂは矢印およびシフトキーを含む異なる例のキー群１４０の展開図であり、図２０ｃはキーボード１２８のリターンキーを含む異なる例のキー群１４２の展開図である。そのようなものとして、ユーザはスクロールまたはナビゲートしてＰＳＥの感知面上のＸＹ位置と、圧力がＰＳＥに加えられた時点で検知された事象とを判定して、所望のキーを選択するためにＰＳＤをトリガすることができる。したがって、キー構成１３２、１４０、１４２の各キーは、仮想ボタンを形成する。
【００６８】
図２０ｄは、接触感知パッド１５０が本技術によるタッチセンサを用いて実施される例を示す。ユーザは、接触感知パッド１５０の一部を形成するＰＳＥの感知面に指を当てることによって、ディスプレイ画面１２２上でポインタまたはカーソルの動きを制御することができる。所望の位置に達すると、ユーザは、感知面を押してＰＳＤにより検知される押圧事象を登録することによって、その到達された位置に対応するディスプレイ画面１２２上で特定される特定の機能を保証することができる。よって、ユーザは、感知面から指を持ち上げる必要なく、機能をナビゲートし、選択することができる。
【００６９】
本発明の種々の側面と特徴は、添付の特許請求の範囲に定義される。本発明の別の側面は、位置感知素子に加えられる物体の位置を判定するように動作可能な位置インタフェース回路と、係合される位置感知素子下の少なくとも１つの感圧素子とを備える制御パネルを含むことができ、感圧素子はユーザ作動可能なユーザ面上の複数の位置で加えられるユーザ圧力に対応する。制御パネルは、位置感知素子の感知面外に位置する１以上の機械スイッチまたは接触感知スイッチも含むことができる。
【００７０】
本発明の別の側面によると、複数のユーザ指示信号のうちの１つを特定する方法が提供される。該方法は、位置感知素子（６０）の感知面上の物体（１００）の位置を判定し、所定の位置で物体（１００）により位置感知素子（６０）の感知面に加えられる圧力から生じる位置感知素子の変位に応答して、感圧素子に加えられる圧力を感知し、感知面上の物体の位置と感圧素子により検知される圧力とを相互に関連付けることによって複数のユーザ指示信号のうちの１つを特定するプロセスステップで開始され、その後、プロセスは終了する。位置感知素子（６０）の感知面上の物体（１００）の位置を判定するステップは、物体が感知面上の複数の所定位置のうちの１つにあるか否かを判定することを含み、ユーザ指示信号を判定するステップは、複数の所定位置のうちの１つにある物体の位置と検知圧力とを相互に関連付けることを含み、複数の所定位置の各々は複数のユーザ指示信号のうちの１つに対応する。
【００７１】
本発明の別の側面によると、複数のユーザ指示信号のうちの１つに応答して装置を制御する方法が提供され、該方法は、位置感知素子（６０）の感知面上の物体（１００）の位置を判定するステップと、所定位置で物体（１００）によって位置感知素子（６０）の感知面に加えられる圧力により生じる位置感知素子の変位に応答して、感圧素子に加えられる圧力を感知するステップと、感知面上の物体の位置と感圧素子により検知される圧力とを相互に関連付けることによって、複数のユーザ指示信号のうちの１つを特定するステップと、ユーザ指示信号に応じて装置を制御するステップと、を備える。
【００７２】
任意で、該方法は、ユーザ指示信号にしたがい装置の制御を表す視覚表示をディスプレイ生成するステップも含むことができる。該方法はユーザ指示信号を特定するステップ応答して触知信号を生成するステップも含むことができる。別の例では、該方法は、物体が感知面上の複数の所定位置のうちの１つにあるかどうかを判定することを含む、位置感知素子（６０）の感知面上の物体（１００）の位置を判定するステップを備えることができ、ユーザ指示信号を特定するステップは、複数の所定位置のうちの１つにある物体の位置と検知圧力とを相互に関連付けることを含み、複数の所定位置の各々は複数のユーザ指示信号のうちの１つに対応する。
【００７３】
本発明の別の側面は、複数のユーザ指示信号のうちの１つに応答して装置を制御する装置を提供し、該装置は、位置感知素子（６０）の感知面上の物体（１００）の位置を判定する手段と、所定位置で物体（１００）によって位置感知素子（６０）の感知面に加えられる圧力により生じる位置感知素子の変位に応答して、感圧素子に加えられる圧力を感知する手段と、感知面上の物体の位置と感圧素子により検知される圧力とを相互に関連付けることによって、複数のユーザ指示信号のうちの１つを特定する手段と、ユーザ指示信号に応じて装置を制御する手段と、を備える。
【００７４】
上述の本発明の実施形態は、本発明の範囲を逸脱せずに種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１Ａ】既知の制御パネルの概略平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示される制御パネルの概略断面図である。
【図２Ａ】既知の制御パネルの概略平面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示される制御パネルの概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態による制御パネルの概略断面図である。
【図４】本発明の実施形態による制御パネルの概略断面図である。
【図５】図３および図４に示される制御パネルの一部の概略平面図である。
【図６】圧力印加下での、本発明の別の実施形態による制御パネルの概略断面図である。
【図７】圧力印加下での、本発明の別の実施形態による制御パネルの概略断面図である。
【図８】圧力印加下での、本発明の別の実施形態による制御パネルの概略断面図である。
【図９】圧力下での、封止上面を有する制御パネルの概略断面図である。
【図１０】封止下面を有する制御パネルの概略断面図である。
【図１１】圧力下での図１０の制御パネルと、接続方法とを示す概略断面図である。
【図１２】機械的インデックス点を有する制御パネルの概略断面図である。
【図１３】図１２の制御パネルの平面図である。
【図１４】１４Ａ〜１４Ｄは、異なる輪郭形状の制御パネル、動作の座標システム、および仮想ボタンの使用を示す平面図である。
【図１５】１５Ａ〜１５Ｃは、様々な圧迫段階での２重圧力感知の１形式を示す断面図である。
【図１６】１６Ａ及び１６Ｂは、２つの電気接続構造を有する、より簡易な構造の別の制御パネルと、圧力センサへの２つの圧力移送方法を示す。
【図１７Ａ】薄さを最適化され、任意のグラフィックディスプレイ上に配置される制御パネルの概略断面図である。
【図１７Ｂ】図１７ＡのＰＳＥの概略を示す平面図である。
【図１８】圧力センサにかかる圧力対センサ位置からの横変位を示すグラフである。
【図１９】装置の概略電気ブロック図である。
【図２０ａ】パーソナルコンピュータのキーボードのキー例を示す本技術によるタッチセンサを含むように構成された携帯用パーソナルコンピュータの図である。
【図２０ｂ】異なるキーセットを示す対応例である。
【図２０ｃ】異なるキーセットを示す別の対応例である。
【図２０ｄ】パーソナルコンピュータの制御パネルの接触感知制御パッドが本技術によるタッチセンサを用いて実装される例を示す。
【図１Ａ】
2008198205.tif 000003
【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０ａ】
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【図２０ｂ】
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【図２０ｃ】
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【図２０ｄ】
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【外国語明細書】
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