(57)【要約】【課題】制御パネルが見た目にも好ましい印象を与えることができるようにし、適当に現れたり、消えたりすることができ、偶発的な作動を低減することができる装置および方法が必要とされている。【解決手段】電気機器制御パネルは、電気機器の表面内にある１組の電極のほぼ近くにおける使用者によるオンのしぐさを検出し、電極は、使用者との容量結合を検知する。電気機器は、使用者によるオンのしぐさを検出することに応答して、オンに切り替えられる。１組の電極のうちの特定の１つの電極の概ね近くにおける使用者による容量結合が検出されて、制御動作が実行される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器を動作させるための方法であって、
前記電気機器の表面内にあり、使用者との容量結合を検知する１組の電極のほぼ近くにおける、前記使用者によるオンのしぐさを検出するステップと、
前記使用者による前記オンのしぐさを検出することに応答して、前記電気機器をオンに切り替えるステップと、
制御動作を実行するために、前記１組の電極のうちの特定の１つの電極の概ね近くにおける、前記使用者による前記容量結合を検出するステップと
を含む電気機器を動作させるための方法。
【請求項２】
前記１組の電極の近くにおける前記使用者によるオフのしぐさを検出するステップと、
前記使用者による前記オフのしぐさを検出することに応答して、前記電気機器をオフに切り替えるステップと
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電気機器をオンに切り替えるときに、該電気機器のベゼルの背後にある光源を起動するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１組の電極の利得は、前記電気機器がオフであるときに相対的に高く、該電気機器がオンであるときに相対的に低い請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記光源は、個別に制御可能な光学素子を含み、前記光学素子のそれぞれは、前記１組の電極のうちの特定の１つの電極によって制御可能である請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記電気機器がオンである間に、該電気機器の前記表面内にあるベゼルへの圧力を検知するステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記圧力を検知することに応答して、触覚への刺激を与えるステップをさらに含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電気機器がオフである間に、ベゼルを所定の位置に固定することをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記１組の電極のうちの前記特定の１つの電極の概ね近くにおける前記容量結合を検出することに応答して、触覚への刺激を与えることをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
所定の時間内に前記制御動作が検出されていない場合には、前記電気機器をオフに切り替えるステップをさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
電気機器制御パネル装置であって、
電気機器の表面内にあり、使用者との容量結合を検出する１組の電極と、
前記１組の電極のほぼ近くにおける、前記使用者によるオンのしぐさを検出する手段と、
前記使用者による前記オンのしぐさを検出することに応答して、前記電気機器をオンに切り替える手段と、
制御動作を実行するために、前記１組の電極のうちの特定の１つの電極の概ね近くにおける、前記使用者による前記容量結合を検出する手段と
を備える電気機器制御パネル装置。
【請求項１２】
前記１組の電極の近くにおける前記使用者によるオフのしぐさを検出する手段と、
前記使用者による前記オフのしぐさを検出することに応答して、前記電気機器をオフに切り替える手段と
をさらに備える請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記電気機器のベゼルの背後にある光源と、
前記電気機器をオンに切り替えるときに、前記光源を起動する手段と
をさらに備える請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記１組の電極の利得は、前記電気機器がオフであるときに相対的に高く、該電気機器がオンであるときに相対的に低い請求項１１に記載の装置。
【請求項１５】
前記光源は、個別に制御可能な光学素子を含み、前記光学素子のそれぞれは、前記１組の電極のうちの特定の１つの電極によって制御可能である請求項１３に記載の装置。
【請求項１６】
前記電気機器がオンである間に、該電気機器の前記表面内にあるベゼルへの圧力を検知する手段をさらに備える請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記圧力を検知することに応答して、触覚への刺激を与える手段をさらに備える請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記電気機器がオフである間に、ベゼルを所定の位置に固定する手段をさらに備える請求項１１に記載の装置。
【請求項１９】
前記１組の電極のうちの前記特定の１つの電極の概ね近くにおける前記容量結合を検出することに応答して、触覚への刺激を与える手段をさらに備える請求項１１に記載の装置。
【請求項２０】
所定の時間内に前記制御動作が検出されていない場合には、前記電気機器をオフに切り替える手段をさらに備える請求項１１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、包括的には制御パネルに関し、より詳細には、民生の電気機器のためのタッチセンス式制御パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
民生の電気機器は、多くの場合に、数多くの制御機構を含む。たとえば、ストーブは、典型的には、発熱体毎に少なくとも１つの制御機構を有する。従来技術では、比較的大きな機械式の文字盤および大きな押しボタンが最も一般的な制御機構である。これらの制御機構は、多くの使用者にとって、掃除するのが難しく、美しさという点で魅力に欠ける。マイクロプロセッサ制御式の電気機器が現れると、電気機械式の制御機構の代わりに、電子操作式の制御機構が用いられるようになった。薄膜スイッチおよび容量性タッチスイッチによって、製造業者は、掃除するのが簡単で、さらに魅力的なデザインを有するフラット制御パネルを製造できるようになる。
【０００３】
残念なことに、電気機器が精巧になってきたことにより、制御機構の数が増えてきた。多くの電気機器は、数多くの制御機構を有する。多くの使用者は、これらの密集した制御パネルを魅力がないものと感じる。これが、制御パネルを「隠して」、電気機器が平坦な外観を有することができるようにしたいという要望に繋がっている。たとえば、食器洗浄機の中には、制御機構をドアの上側に有するものもある。
【０００４】
米国特許第５，２３９，１５２号は、容量性タッチセンス式制御パネルを記述しており、そのパネルは、バックライトが起動しているときにのみ現れる。そのバックライトは、導電性センサパッドによって個別に、かつ選択的に作動させることができる光源を含む。特定の光源が作動しないとき、上を覆う図形が隠される。光源が作動するとき、上を覆う図形を見ることができる。したがって、「スリープ」モードでは、全てのバックライト光源が作動せず、「使用」モードでは、バックライト光源のうちの１つまたは複数が作動する。そのパネルが抱える問題は、制御機構のうちのいずれかを起動できるようにするために、電気機器が「動作」していなければならないことである。また、パッドのうちの１つに偶然に触ることによっても、起動してしまうことがある。
【０００５】
電気機器において用いられる容量性タッチ制御機構は、一般的には、プラスチック、ガラスまたはセラミックのパネルの背後に配置される。典型的には、スイッチが作動したことを指示するために、可聴音が返される。タッチに成功したことを触感によって返さないので、この可聴音による合図は、非常に重要である。多くの電気機器では、制御パネルを掃除しているときに、または制御パネルにもたれかかるだけでも、容量性タッチスイッチが思いがけなくたやすく作動してしまう。タッチセンサへの容量結合は、指のサイズ、およびセンサへの距離の両方の結果である。手袋をはめた小さな指が制御機構を作動させるが、実際には触っていない、直ぐ近くにある大きな親指が作動させないようにしきい値を設定することは難しい。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
制御パネルが見た目にも好ましい印象を与えることができるようにし、適当に現れたり、消えたりすることができ、偶発的な作動を低減することができる装置および方法が必要とされていることは明らかである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施の形態は、プログラムに基づく対話または使用者との対話を介して、必要に応じて現れたり、消えたりすることができる制御パネルを提供する。そのパネルは、容量検知を用いることによって、タッチの面積を求めるとともに、使用者による制御のしぐさを探る。好ましい実施の形態では、制御パネルへの物理的な圧力の変化によってタッチ事象が判定され、容量結合情報を用いて、この事象が関連付けられる制御機構が（もし存在するのならば）判定される。そのシステムは、作動事象を可聴音および触覚の両方で知らせることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
制御パネル
図１Ａおよび図１Ｂは、本発明の１つの実施の形態による、電気機器１０のための制御パネル１００を示す。本明細書において用いられるときに、電気機器１０としては、ストーブ、電子レンジ、食器洗浄機、洗濯機、ドライヤ、空調装置、炊飯器、コーヒーメーカ、娯楽装置、セキュリティシステム、環境制御装置、または使用者と対話形式で動作する必要がある任意の他の類似のタイプのデバイスを用いることができる。
【０００９】
その制御パネルは、ベゼル１０１および光源１０３を備える。光導波路１０２が、ベゼルと光源１０３との間に配置される。光源は、個別に制御可能な光学素子を含むことができる。また、パネルは、ＬＥＤディスプレイのような、表示素子１０４も備える。
【００１０】
ベゼル１０１は、触覚応答ユニット２００と接触している。また、ベゼルは、圧縮可能な分離体１０６によっても支持される。
【００１１】
プリント回路基板１０７が、１組の電極１０８を備える。それらの電極は、たとえば、使用者を介して、グランドとの容量結合を検知することができる。１組の電極は、表示素子と位置合わせされる。１つの電極の近くにおいてタッチ事象が生じるときに、電極１０８のサブセットを特定の制御動作に関連付けることができる。たとえば、１つの制御動作として、発熱体の温度を調節することができる。別の制御動作として、タイマを設定することができる。多数の電極が特定の順序で容量結合することを利用して、電気機器をオンおよびオフに切り替えることができる。電気機器がオフであるとき、いずれの制御動作も実行することはできない。電気機器がオンであるときにだけ、制御動作を実行することができる。
【００１２】
電気機器がオフであるとき、電極の静電容量が相対的に小さく変化するのを利用して、タッチ事象よりも著しく離れた場所において、使用者との対話を検出することができる。したがって、電気機器がオフであるとき、ベゼルの近くで手を振るようなしぐさを用いて、電気機器をオンに切り替えることができる。その手は、電極に極めて近接している必要はなく、または実際に電極に触れる必要はない。たとえば、そのしぐさは、ベゼルの２〜３センチメートル上方で行うことができる。さらに、その手は、素手である必要はなく、手袋またはオーブン用の手袋に入れることもできる。電気機器がオンであるときに、電極の静電容量が相対的に大きく変化することによって、タッチ事象中に特定の電極に極めて近接していることを指示することができる。
【００１３】
制御パネルの電子部品は、マイクロコントローラ１１０に接続される。マイクロコントローラは、制御パネルを動作させるための方法の過程４００を実行する。
【００１４】
ベゼルは、概ね平坦である。ベゼル１０１は、ある程度の光が通過できるようにするプラスチック、ガラスまたはセラミックのような材料から形成することができ、電極１０８とともに誘電体としての役割を果たすこともできる。バックライトを用いることなく視認されるとき、制御パネルは、見ることができないので、整然とした表面の印象を与える。
【００１５】
ベゼルは、いくつかの目的を果たす。手を振るようなしぐさを用いて所定の態様でベゼルに触れるとき、選択された電子部品が起動される。たとえば、光源１０３、表示素子１０４および触覚応答ユニット２００がオンに切り替えられる。容量検知電極１０８は、常時オンにしておくことができる。
【００１６】
光導波路１０２は、電極１０８による容量検知を可能にするように構成される。光導波路のための条件を満たす材料の例としては、プラスチック光導波路および光ファイバ繊維がある。
【００１７】
光源１０３が起動されるときに、ベゼルの背面、またはベゼル上に画像として投影される光導波路の表面のいずれかに種々の図を張り付けることができる。それらの画像は、使用者が電気機器を操作するのを誘導するために用いられる。
【００１８】
触覚応答ユニット２００は、圧力を検知し、触覚による応答を返す。圧縮可能な分離体１０６は、ベゼルが限られた距離だけ動く（１１１）ことができるようにする。電極１０８のサイズおよび位置によっては、さらに別の電極を追加して、使用者の特定のしぐさを認識することができる。プリント回路基板１０７は、マイクロコントローラ１１０を含む、支援回路の一部または全てを含むことができる。
【００１９】
触覚応答ユニット
図２は、触覚応答ユニット２００の構成要素をさらに詳細に示したものである。ベゼル１０１は、力センサ２０１上に配置される。適切な力センサは、弾性力センサを含み、そのセンサは、加えられる力に応じて抵抗を変更する。アクチュエータ２０２が、ベゼルに衝撃力を加えるための機構を提供する。適切なアクチュエータは、ソレノイドおよび圧電変換器を含む。
【００２０】
図３は、触覚応答ユニット２００の代替の１つの実施の形態を示す。この実施の形態では、ベゼル１０１は、起動用の機械式スイッチ３０１の上に配置される。個々の制御機構の起動は、スイッチ３０１を起動するだけの十分な力を与えながら、電極１０８への近接性を組み合わせることによって決定される。
【００２１】
制御機構を起動しないときには、ボタンのクリック感を防ぐことが望ましい。これは、アクチュエータの機械式ロック機構２０３で果たすことができる。
【００２２】
アクチュエータソレノイド２０２は、静電容量を測定することによって、指が特定の制御機構の近くにあることが指示されるときにのみ、電圧を供給される。これは、別個のボタンがあるという錯覚を与える。
【００２３】
方法の動作
図４は、過程４００の動作を示す。最初に、電気機器は、オフである。本明細書では、その電気機器がオフであるときには、使用者がその電気機器を概ね操作することができないことを示すために、用語「オフ」が用いられる。許される唯一の操作は、その電気機器をオンに切り替えることである。ほとんどの最新の電子制御式電気機器では、オンコマンドを検出できるようにするために、電子回路がスタンバイ状態にあることは理解されたい。たとえば、テレビおよびラジオは、オフの間にリモートコントローラからのオンコマンドだけに応答する。
【００２４】
オフの間に、その電気機器は、電極１０８の利得を相対的に高くして、オンのしぐさを検出するのを待つ（４１０）。１つの考えられるオンのしぐさは、電極１０８の近くで、たとえば、左から右に、そして再び左に手を振ることである。しぐさを用いることによって、たとえば、ベゼルに手を載せることによって偶発的に制御機構を起動してしまうのを避けることができる。電極１０８のうちのいくつかまたは全てが起動される順序およびタイミングを検知することによって、オンのしぐさを検出することができる。
【００２５】
オンのしぐさに応答して、光源１０３および表示素子１０４を起動して（４２０）、使用者から見えるようにすることができる。この時点で、その電気機器は、オンになり、電極の利得を相対的に低い値に設定することができる。ここで、その過程は、制御動作４４０を検出し、実行するのを待つ。
【００２６】
所定の時間内に制御動作が検出されない場合には、その過程は、タイムアウトする（４３５）ことができ、状態４１０において、その電気機器をオフに切り替えることができる。また、特定の動作が完了したとき、たとえば、洗濯機が全てのサイクルを完了したときにも、その電気機器をオフに切り替えることができる。別法では、オフのしぐさ、たとえば、オンのしぐさとは反対の方向に手を振るようなしぐさによって、その電気機器をオフに切り替えることができる。
【００２７】
制御動作が、２つの事象を要求することもある。ベゼル１０１を押すことによって、容量結合を検知するとともに、触覚応答ユニット２００に力が加えられる。その圧力に応答して、触覚応答ユニットは、触覚への刺激を生成して、ベゼルによる「クリック」感を生成し、この事象をコントローラ１１０に渡す。図３に示される代替の実施の形態の場合、事象の順序が変更される。１つの電極だけに十分な容量結合があるときだけ、ロック２０３が解除され（４３０）、使用者がボタンを押そうとしていることが指示される。その後、ベゼルを押すことによって、スイッチ３０１を起動し、対応する制御動作４４０を実行することができる。使用者が、制御機構として意図されていないベゼル上の場所を押す場合には、対応する電極が存在しないので、ロックは解除されない。したがって、クリックが感じられず、動作は行われない。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】本発明の１つの実施の形態の電気機器制御パネルの側面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの電気機器制御パネルおよびコントローラの平面図である。
【図２】図１Ａの制御パネルの触覚応答ユニットの側面図である。
【図３】図２の触覚応答ユニットの代替の一実施形態の側面図である。
【図４】図１Ａの電気機器制御パネルを動作させるための方法の流れ図である。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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