特許 6333414 適応性のある反射光タッチセンサ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6333414

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】適応性のある反射光タッチセンサ

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/78 20060101AFI20180521BHJP

   H03K 17/96 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/78 P

   H03K17/96 K

【請求項の数】15

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2016-569916(P2016-569916)

(86)(22)【出願日】2014年5月29日

(65)【公表番号】特表2017-517976(P2017-517976A)

(43)【公表日】2017年6月29日

(86)【国際出願番号】US2014040016

(87)【国際公開番号】WO2015183285

(87)【国際公開日】20151203

【審査請求日】2017年1月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】500205770

【氏名又は名称】マイクロ モーション インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】スミス， ブライアン ティー．

(72)【発明者】

【氏名】エア， クリス イー．

【審査官】 石川 雄太郎

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第８６／００１９５３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−０８７１０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１８３６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／００３６６２９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開平０７−０７４６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２７９４０７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５２２８０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００８／０２９０９２９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｋ １７／００−１７／９８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)であって、
窓(140)及び窓(140)に近接し窓(140)に対して押圧される物から光（RLI、RLO）が反射される方向に光を放出するエミッタ(100)と、
反射光（RLI、RLO）の光量を測定するように位置付けられているセンサ(120、140)と、
該センサ(120、140)に結合されているプロセッサボード(150)とを備え、
該プロセッサボード(150)は、
アサート閾値を計算し、
測定された光量がアサート閾値よりも小さい場合には、平均期間内にて最新に測定された２つ以上の光量を平均することによって、反射光（RLI、RLO）の測定光量の移動平均を計算し、
移動平均に基づいてアサート閾値を計算し、
測定光量がアサート閾値よりも大きい場合、アサートカウントを増分するように構成されている、適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)。

【請求項2】

前記プロセッサボード（150）は、
ボタン押圧閾値を決定し、
前記アサートカウントがボタン押圧閾値よりも大きい場合は、ボタン押圧を検出し、ボタンヒステリシスを実施するためにボタン押圧閾値を低減するようにさらに構成されている、請求項１に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)。

【請求項3】

反射光（RLI、RLO）は、窓（140）の外面（140o）及び内面（140i）から反射される、請求項１に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)。

【請求項4】

窓（140）の内面（140i）及びベゼル（13）の外面によって形成される間隙をさらに備える、請求項１に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)。

【請求項5】

前記窓（140）はガラスを含む、請求項１に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)。

【請求項6】

反射光（RLI、RLO）をセンサ（120）への方向に向ける光導波路（130）をさらに備える、請求項１に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)。

【請求項7】

光は赤外光である、請求項１に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)。

【請求項8】

適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)を構成する方法(500)であって、
エミッタ（110）から光を放出するステップと、
窓(140)及び窓(140)に近接し窓(140)に対して押圧される物を用いて、光を反射するステップと、
センサ（120、410）を用いて反射光（RLI、RLO）の光量を測定するステップと、
アサート閾値を計算するステップと、
測定された光量がアサート閾値よりも小さい場合には、平均期間内にて最新に測定された２つ以上の光量を平均することによって、反射光（RLI、RLO）の測定光量の移動平均を計算するステップと、
移動平均に基づいてアサート閾値を計算するステップと、
反射光（RLI、RLO）の測定光量がアサート閾値よりも大きい場合、アサートカウントを増分するステップとを含む、適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)を構成する方法(500)。

【請求項9】

初期値にボタン押圧閾値を設定するステップと、
アサートアカウントがボタン押圧閾値より大きければ、
ボタン押圧を検出し、且つ、
ボタンヒステリシスを実施するためにボタン押圧閾値を低減するステップとをさらに含む、請求項８に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)を構成する方法(500)。

【請求項10】

窓（140）を用いて光を反射するステップは、窓（140）の外面（140o）及び内面（140i）を用いて光を反射するステップを含む、請求項８に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)を構成する方法(500)。

【請求項11】

窓（140）の内面（140i）及びベゼル（13）の外面によって形成される間隙を通じて光を反射するステップをさらに含む、請求項８に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)を構成する方法(500)。

【請求項12】

窓（140）はガラスから構成される、請求項８に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)を構成する方法(500)。

【請求項13】

光導波路（130）を用いて、反射光（RLI、RLO）をセンサ（120、410）へと方向付けるステップをさらに含む、請求項８に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)を構成する方法(500)。

【請求項14】

光は赤外光である、請求項８に記載の適応性のある反射光タッチセンサ(100、400)を構成する方法(500)。

【請求項15】

インターフェース（10）であって、
２つ以上の適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）であって、各々は、窓(140)及び窓(140)に近接し窓(140)に対して押圧される物から光（RLI、RLO）が反射される方向に光を放出するエミッタ（110）と、反射光（RLI、RLO）の光量を測定するように位置付けられているセンサ（120、410）を有している、２つ以上の適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）と、
２つ以上のセンサ（120、410）に結合されているプロセッサボード（150）であって、
アサート閾値を計算し、
測定された光量がアサート閾値よりも小さい場合には、平均期間内にて最新に測定された２つ以上の光量を平均することによって、反射光（RLI、RLO）の測定光量の移動平均を計算し、
移動平均に基づいてアサート閾値を計算し、
測定光量がアサート閾値よりも大きい場合、アサートカウントを増分するように構成されているプロセッサボード（150）とを備え、
前記プロセッサボード（150）は、２つ以上の適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）の各々について、測定光量の移動平均を独立して計算する、インターフェイス(10)。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

下記に説明する実施形態は、タッチセンサに関し、より詳細には、適応性のある反射光タッチセンサに関する。

【背景技術】

【0002】

産業用途において、工程を制御するために計器が使用される。例えば、計器は、パイプラインを通じて流れる材料、チャンバ内で実行している工程の特性を測定し、環境条件を監視するなどのために使用することができる。計器は、例えば、操作者によってアクセス可能であるインターフェースを通じて測定のデータを提供することができる。計器によって提供されるデータを使用して、他の工程を制御するために、弁、ポンプ、モータなどのような他のデバイスを操作することができる。データはまた、流体の解析、分類、環境条件の補償などに使用することもできる。

【0003】

計器は、様々な産業用途及び設定において利用することができる。結果として計器は、広範な環境仕様を満たすことを必要とされることが多い。例えば、計器は、温度サイクルまたは腐食環境にさらされながら、高湿度において確実に機能することを必要とされる場合がある。計器はまた、これらの環境内でデータ入力を受け入れることを必要とされる場合もある。例えば、パイプラインで作業している操作者は、様々な環境条件下で計器にデータを入力することを必要とされる場合がある。データを入力するために、操作者は一般的に、インターフェース上のボタンを押す。

【0004】

ボタンは、指のような物体の存在に起因する光強度の変化を検出する光センサを有する赤外線ボタンから構成され得る。赤外線ボタンは一般的に、高温と低温の両方の環境において動作するように較正されている。しかしながら、較正手順は一般的に、必ずしもそのインターフェースにおいて見出される公差を含むとは限らない基準を用いて行われる。例えば、標準強度の光ビームからの指の標準距離が利用されることがある。結果として、従来技術のボタンでは、公差が累積し、製品毎の変動がデータ入力にエラーを導入する可能性がある。加えて、この累積及び変動によって、ボタンの感触が操作者にとって一貫しないものになる可能性があり、これによってもデータエラーが導入され、または、データ入力に遅延が引き起こされる可能性がある。

【0005】

タッチセンサの信頼性は、特定の製品向けにタッチセンサを構成することによって改善することができるが、そのようなカスタム構成は費用がかかり、製品にさらなる欠陥を導入する傾向にある。従って、適応性のある反射光タッチセンサを有するインターフェースが必要とされている。

【発明の概要】

【0006】

適応性のある反射光タッチセンサが提供される。一実施形態によれば、適応性のある反射光タッチセンサは、光を反射する方向に光を放出するエミッタと、反射光の光量を測定するように位置付けられているセンサと、センサに結合されているプロセッサボードとを備える。さらに、プロセッサボードは、反射光の測定光量の移動平均を計算し、アサート閾値を計算するように構成されている。

【0007】

適応性のある反射光タッチセンサを構成するための方法が提供される。一実施形態によれば、方法は、エミッタから光を放出するステップと、光を反射するステップと、センサを用いて反射光の光量を測定するステップとを含む。方法は、反射光の測定量の移動平均を計算するステップと、アサート閾値を計算するステップとをさらに含む。

【0008】

２つ以上の適応性のある反射光タッチセンサを備えるインターフェースが提供される。一実施形態によれば、２つ以上の適応性のある反射光タッチセンサの各々は、光を反射する方向に光を放出するエミッタと、反射光の光量を測定するように位置付けられているセンサとを備える。インターフェースは、２つ以上のセンサに結合されており、反射光の測定光量の移動平均を計算し、アサート閾値を計算するように構成されているプロセッサボードをさらに備える。プロセッサボードは、２つ以上の適応性のある反射光タッチセンサの各々について、測定光量の移動平均を独立して計算する。

【0009】

諸態様
一態様によれば、適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）は、光（RLI、RLO）を反射する方向に光を放出するエミッタ（110）と、反射光（RLI、RLO）の光量を測定するように位置付けられているセンサ（120、410）と、センサ（120、410）に結合されているプロセッサボード（150）とを備え、プロセッサボード（150）は、反射光（RLI、RLO）の測定光量の移動平均を計算し、アサート閾値を計算するように構成されている。

【0010】

好ましくは、プロセッサボード（150）は、測定光量がアサート閾値よりも大きい場合にアサートカウントを増分し、移動平均の平均期間をリセットするようにさらに構成されている。
好ましくは、プロセッサボード（150）は、ボタン押圧を検出し、ボタンヒステリシスを実施するために押圧閾値を低減するようにさらに構成されている。

【0011】

好ましくは、適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）は、光（RLI、RLO）を反射するように位置付けられている窓（140）をさらに備える。
好ましくは、反射光（RLI、RLO）は、窓（140）の外面（140o）及び内面（140i）から反射される。
好ましくは、窓（140）はガラスを含む。
好ましくは、適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）は、窓（140）の内面（140i）及びベゼル（13）の外面によって形成される間隙をさらに備える。
好ましくは、適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）は、反射光（RLI、RLO）をセンサ（120）へと方向付ける光導波路（130）をさらに備える。
好ましくは、光は赤外光である。

【0012】

一態様によれば、適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）を構成するための方法（500）は、エミッタ（110）から光を放出するステップと、光を反射するステップと、センサ（120、410）を用いて反射光（RLI、RLO）の光量を測定するステップと、反射光（RLI、RLO）の測定量の移動平均を計算するステップと、アサート閾値を計算するステップとを含む。

【0013】

好ましくは、適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）を構成するための方法（500）は、反射光（RLI、RLO）の測定光量がアサート閾値よりも大きい場合にアサートカウントを増分するステップと、移動平均の平均期間をリセットするステップとをさらに含む。
好ましくは、適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）を構成するための方法（500）は、ボタン押圧を検出するステップと、ボタンヒステリシスを実施するために押圧閾値を低減するステップとをさらに含む。

【0014】

好ましくは、光を反射するステップは、窓（140）を用いて光を反射するステップを含む。
好ましくは、窓（140）を用いて光を反射するステップは、窓（140）の外面（140o）及び内面（140i）を用いて光を反射するステップを含む。
好ましくは、窓（140）はガラスから構成される。
好ましくは、適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）を構成するための方法（500）は、窓（140）の内面（140i）及びベゼル（13）の外面によって形成される間隙を通じて光を反射するステップをさらに含む。
好ましくは、適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）を構成するための方法（500）は、光導波路（130）を用いて、反射光（RLI、RLO）をセンサ（120、410）へと方向付けるステップをさらに含む。
好ましくは、光は赤外光である。

【0015】

一態様によれば、インターフェース（10）は、２つ以上の適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）であって、２つ以上の適応性のある反射光タッチセンサの各々は、光（RLI、RLO）を反射する方向に光を放出するエミッタ（110）と、反射光（RLI、RLO）の光量を測定するように位置付けられているセンサ（120、410）と、２つ以上のセンサ（120、410）に結合されているプロセッサボード（150）であって、反射光（RLI、RLO）の測定光量の移動平均を計算し、アサート閾値を計算するように構成されているプロセッサボード（150）とを備え、プロセッサボード（150）は、２つ以上の適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）の各々について、測定光量の移動平均を独立して計算する、２つ以上の適応性のある反射光タッチセンサ（100、400）を備える。

【図面の簡単な説明】

【0016】

全ての図面において、同じ参照符号は同じ要素を表す。図面は必ずしも寸法通りではないことは理解されたい。

【図1】一実施形態による適応性のある反射光タッチセンサ100を有するインターフェース10の正面平面図である。

【図2】適応性のある反射光タッチセンサ100を有するインターフェース10の、図1の2−2から見た側断面図である。

【図3】適応性のある反射光タッチセンサ100の単純化された表現の側面図である。

【図4】一実施形態による適応性のある反射光タッチセンサ400のブロック図である。

【図5】一実施形態による適応性のある反射光タッチセンサ100、400を適合させる方法500を示す図である。

【図6】時間t軸610及び振幅A軸620ならびに一群の波形を有するグラフ600を示す図である。

【図7】時間t軸710及び振幅A軸720ならびに波形730を有するグラフ700を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１〜図７及び以下の説明は、当業者に、適応性のある反射光タッチセンサの最良の実施形態を作成及び使用するための方法を教示するための特定の例を描写する。本発明の原理を教示することを目的として、いくつかの従来の態様は単純化または省略されている。当業者であれば、これらの例から、本明細書の範囲内に入る変形形態を諒解するであろう。当業者であれば、適応性のある反射光タッチセンサの複数の変形形態を形成するために、下記に説明する特徴を様々な様式で組み合わせることができることを諒解するであろう。結果として、下記に説明する実施形態は、下記に説明する特定の例には限定されず、特許請求の範囲及びそれらの均等物によってのみ限定される。

【0018】

図１は、一実施形態による適応性のある反射光タッチセンサ100を有するインターフェース10の正面平面図を示す。インターフェース10は、ディスプレイ12及びベゼル13を有して示されている。ベゼル13内には4つの適応性のある反射光タッチセンサ100があるが、代替的な実施形態においては、より多くのまたはより少ない適応性のある反射光タッチセンサが利用されてもよい。適応性のある反射光タッチセンサ100は、エミッタ110を含む。図示されている実施形態において、エミッタ110は、赤外発光ダイオード（IR LED）であるが、任意の適切なエミッタが利用されてもよい。適応性のある反射光タッチセンサ100はまた、以下においてより詳細に説明するように、光が反射された後に、エミッタ110によって放出されている光を感知するセンサ120をも含む。

【0019】

図２は、適応性のある反射光タッチセンサ100を有するインターフェース10を、図１の2−2で破断した側面断面図を示す。見てとれるように、適応性のある反射光タッチセンサ100は、図1を参照して説明したエミッタ110及びセンサ120を含む。ベゼル13内の光導波路130も図示されている。光導波路130は、光導波路130の第１の遠位端においてセンサ120の周囲に配置されている。光導波路130は、窓140に向かって一定の角度に配向されている第２の遠位端を含む。図示されている実施形態において、窓140は、エミッタ110及びセンサ120に近接して、それらの上に配置されている。エミッタ110及びセンサ120は、プロセッサボード150に結合されている。図示されているように、エミッタ110は、２つのリード線110a、110bを用いてプロセッサボード150に結合されている。図１を参照して説明したディスプレイ12も、プロセッサボード150に結合されている。インターフェース10は、スペーサ14sに結合されているカバー14を含む。スペーサ14sは、エミッタ110及びセンサ120から窓140を離間されたままに保持する。

【0020】

図２の実施形態において、エミッタ110及びセンサ120は、互いに近接しており、実質的に同一平面上にある。代替的な実施形態において、エミッタ110及びセンサ120は、互いに近接していなくてもよく、または、実質的に同一平面上になくてもよい。例えば、センサ120は、エミッタ110に対して一定の角度に配向され得る。従って、エミッタ110は、光を反射する方向に光を放出することができる。センサ120を配向することは、例えば、センサ120によって受け取られる反射光を最大化するために望ましいことであり得る。エミッタ110及びセンサ120はまた、離間することもできる。例えば、エミッタ110をプロセッサボード150に、センサ120と離間された関係において結合することが望ましい場合がある。付加的にまたは代替的に、エミッタ110及びセンサ120は、異なるプロセッサボードに結合されてもよい。これらの及び他の実施形態において、センサ120は、窓140によって反射される光を受け取る。

【0021】

図示されている実施形態において、窓140は、ガラスのような透明な材料から構成されている平坦な円形状を有するが、任意の適切な形状及び材料が利用されてもよい。代替的な実施形態において、窓140は、複合材料のような他の材料から構成されてもよい。これらの及び他の実施形態において、窓140は、図３を参照して以下により詳細に説明するように、エミッタ110によってセンサ120に向けて放出される光の１つまたは複数の部分を反射することができる。他の実施形態において、窓140は利用されなくてもよい。例えば、光は、ベゼル13のような、窓140以外の何物かによって反射されてもよく、または、周囲環境によって散乱してもよい。従って、少量またはさらには無視できる量の光が反射され得る。これらの及び他の反射光は、プロセッサボード150に結合されているセンサ120によって受け取ることができる。

【0022】

プロセッサボード150は、適応性のある反射光タッチセンサ100を構成することが可能である。例えば、プロセッサボード150は、単独でまたは組み合わせて適応性のある反射光タッチセンサ100を構成することが可能である、メモリ、１つまたは複数のプロセッサ、配線など（図示せず）を含むプリント回路基板（PCB）であってもよい。例えば、プロセッサボード150内の1つまたは複数のプロセッサは、データを読み出して変更し、信号を送信及び受信し、他のプロセッサと通信などする、1つまたは複数のコードから構成されるプログラムを実行することができる。これらの及び他の実施形態において、プロセッサボード150は、以下により詳細に説明するように、真のボタン押圧を検出するように適応性のある反射光タッチセンサ100を構成することができる。

【0023】

図３は、適応性のある反射光タッチセンサ100の単純化された表現の側面図を示す。エミッタ110からの光が窓140によって反射される。図示されているように、光は、窓内面140i及び窓外面140oによって反射される。窓内面140iからの反射光RLI及び窓外面140oからの反射光RLOが、例示的な単一の光路として示されているが、任意の他の光路であってもよい。図3には示されていないが、図２に関連して説明したスペーサ14sが、窓140を、エミッタ110及びセンサ120から離間されたままに保持する。操作者Oの指が、窓外面140oに近接しているものとして示されている。図示されていないが、エミッタ110からの光はまた、操作者Oの指によってセンサ120に向けても反射され得る。

【0024】

適応性のある反射光タッチセンサ100内のパラメータは、環境条件、部品公差、及び電力のような要因に起因して変動する可能性がある。例えば、表面140i、140oならびにエミッタ110及びセンサ120の間の距離は、製品毎に変動する可能性がある。窓140によって反射される光の割合も、製品毎に変動する可能性がある。付加的にまたは代替的に、エミッタ110からの光量（例えば、強度、輝度など）も、たとえ同じ製品内であっても、変動する可能性もある。いくつかの実施形態において、光量は、周囲温度のような環境要因と対応し得る。周囲温度が増大すると、光量は低減し得る。プロセッサボード150によってエミッタ110に供給される電力の変動も、エミッタ110からの光量の変動を引き起こす可能性がある。これらの及び他のパラメータ変動によって、反射光RLI、RLO及び操作者Oの指によって反射される光の光量が変動する可能性がある。以下により詳細に説明するように、操作者Oの指を検出することは、これらの変動によって影響を受けない。

【0025】

図４は、一実施形態による適応性のある反射光タッチセンサ400のブロック図表現を示す。適応性のある反射光タッチセンサ400は、図１〜図３を参照して上記で説明した例示的な構成要素及び機能のブロック表現を含む。適応性のある反射光タッチセンサ400はまた、他の実施形態をも表すことができる。図示されているように適応性のある反射光タッチセンサ400は、プロセッサ420に結合されているセンサ410を含む。センサ410は、図２及び図３を参照して説明したセンサ120を表すことができる。プロセッサ420は、図２及び図３を参照して説明したプロセッサボード150上の１つまたは複数のプロセッサを表すことができる。プロセッサ420は、フィルタ422、監視及び調整ブロック424、及び調整可能窓検出ブロック426を有するものとして示されている。プロセッサ420はまた、センサ410に結合されているタイミング制御部428をも含む。

【0026】

センサ410は、窓140及び操作者Oの指によって反射される光を検出する。窓140によって反射される光は、図３を参照して上記で説明した反射光RLI、RLOまたは任意の他の反射光と同じであり得る。図示されている実施形態において、センサ410は、光量を電気信号に変換する光電センサである。電気信号は、光量と相関し得る。例えば、電気信号の電圧が、光量との線形相関を有し得る。すなわち、光量の単位増加ごとに、電気信号の電圧が対応して単位増加する。電気信号の他のパラメータが、光量と相関してもよい。図示されている実施形態において、電気信号はフィルタ422に送信される。

【0027】

フィルタ422は、電気信号からノイズを除去する。例えば、電気信号は、クロストークまたは他の望ましくない結合に起因して、高周波成分を有する過渡的変動を有する場合がある。従って、フィルタ422は、高周波成分よりも低いカットオフ周波数を有するローパスフィルタであり得る。カットオフ周波数はまた、電気信号から予測される最高周波数よりも高いものであり得る。例えば、電気信号は、測定光量と相関する電圧を有する直流（DC）電気信号であり得る。ローパスフィルタは、測定光量と相関する電圧を有するDC電気信号が監視及び調整ブロック424に通信されることを可能にしながら、望ましくない高周波成分を除去し得る。

【0028】

監視及び調整ブロック424は、フィルタ422によって与えられる電気信号の平均調整を実施する。監視及び調整ブロック424は、電気信号を受信するデジタル回路であり得る。電気信号は、アサートが発生しているか否かを判定するために、アサート閾値に対して比較され得る。アサートは一般的に、電気信号がアサート閾値を超えるときに発生する。例えば、アサート閾値は、電気信号によって超えられる電圧レベルであり得る。監視及び調整ブロック424はまた、測定光量の移動平均を調整することもできる。監視及び調整ブロック424は、電気信号、測定光量、及び／またはアサートを、調整可能窓検出ブロック426に送信することができる。

【0029】

調整可能窓検出ブロック426において、アサートが、真のボタン押圧を記録するためにボタン押圧閾値に対して比較され得る。真のボタン押圧とは、操作者Oが窓140を押圧している場合である。真のボタン押圧は、測定光量の対応する増大のような、関連する特性を有する。以下に説明するように、真のボタン押圧を記録するために、適応性のある反射光タッチセンサ100によってこれらの及び他の特性を測定することができる。

【0030】

図５は、一実施形態による適応性のある反射光タッチセンサ100、400を構成する方法500を示す。方法500は、エミッタ110をオンにするステップ510によって開始する。図示されている実施形態において、エミッタは赤外線（IR）エミッタである。ステップ510の後、方法500は、ステップ520において、センサ120、410の立ち上がり時間を待つ。センサ120、410の立ち上がり時間が完了すると、方法は、ステップ530において、反射光RLI、RLOの光量を測定する。ステップ540において、測定光量がアサート閾値と比較され得る。測定光量がアサート閾値よりも小さいことを比較が示す場合、方法500は、ステップ542aにおいて移動平均を計算し、ステップ542bにおいてアサート閾値を計算する。測定光反射がアサート閾値よりも大きいことを比較が示す場合、ステップ544aにおいてアサートカウントが増分され、ステップ544bにおいて平均期間がリセットされる。

【0031】

方法500を続けると、ステップ550においてアサートカウントがボタン押圧閾値と比較される。アサートカウントがボタン押圧閾値よりも大きいことを比較が示す場合、ステップ552aにおいて真のボタン押圧が検出され、ボタンヒステリシスを実施するために、ステップ552bにおいてボタン押圧閾値が低減される。ステップ550において、方法500は、ステップ530における光量の測定にループバックすることができる。もはやデータが必要とされない場合、ステップ560においてエミッタ110はオフにすることができる。移動平均、ボタン押圧閾値、アサートカウント、及び平均期間のような、方法500内の各ステップの例示的な詳細を、以下により詳細に説明する。

【0032】

エミッタ110をオンにするステップ510は、インターフェース10が操作者Oからの入力を受け入れるためのコマンドを受信するときに行われ得る。例えば、遠隔コントローラ（図示せず）がインターフェース10と通信し得る。遠隔コントローラは通常、インターフェース10にデータを送信し得る。振動式メータのローカル制御が所望される場合のような、いくつかの状況において、インターフェース10は、遠隔コントローラから、インターフェース10からのデータを受け入れるためのコマンドを受信し得る。このコマンドは、インターフェース10に、エミッタ110に電力を供給させることができる。電力が受け取られた後、方法500は、ステップ520においてセンサの立ち上がり時間を待つことができる。

【0033】

ステップ520は、センサ120、410の電気信号が定常状態値まで増大するのを待つことを含み得る。ステップ520は、特定の種類のエミッタ110にとって必要とされ得る。例えば、エミッタ110が電力を受け取った後に、エミッタ110からの光量は定常状態まで増大する。センサ120、410は反射光の光量を検出しているため、センサ120、410は、立ち上がり時間も有することになる。他の要因も、センサ120、410の立ち上がり時間を引き起こす可能性がある。従って、これらの要因は、ステップ520後に行われる測定に影響を与えないものであり得る。

【0034】

ステップ530において、センサ120、410は、窓140によって反射される光を受け取ることができる。センサ120、410はまた、操作者Oの指によって反射される光をも受け取ることができる。センサ120、410は、ピン122a、bによってプロセッサボード150に通信される電気信号を生成する。電気信号は、センサ120、410が受け取る光量に比例し得る。電気信号は、測定光量として参照することができる。測定光量は、反射光が操作者Oの指によって反射される光を含む場合により大きくなり得る。これを了解した上で、測定光量がアサート閾値と比較され得る。

【0035】

ステップ540において、アサートが発生しているか否かを判定するために、測定光量がアサート閾値と比較され得る。図示されている実施形態において、この比較は、測定光量がアサート閾値よりも大きいか否かである。例えば、センサ120、410からの電気信号の電圧が、アサート閾値の電圧と比較され得る。アサートが成されていることを比較が示す場合、方法500は、ステップ542aにおいて移動平均を更新し、ステップ542bにおいてアサート閾値を計算する。

【0036】

ステップ542aにおいて、測定光量の移動平均が、ステップ530において判定される直近の測定光量によって更新される。移動平均は、センサ120、410からの電気信号の平均電圧量であり得る。すなわち、この実施形態において、移動平均は、電圧量の合計をサンプルサイズで除算した値である。サンプルサイズは、移動平均のためにともに加算される電圧量の数である。サンプルサイズは、所定のものであってもよく、適応性のあるであってもよく、または、方法500内で変化してもよい。方法500の実施形態において、直近の光量測定値がサンプルに加えられ、最も古い光量測定値がサンプルから落とされる。移動平均が更新された後、アサート閾値が再計算され得る。

【0037】

ステップ542aにおいて、更新された移動平均が、アサート閾値を計算するのに使用され得る。アサート閾値は、測定光量の移動平均に基づいて計算される動的な値である。例えば、アサート閾値は、移動平均に加算されるスカラー値に比例し得る。アサート閾値はまた、各適応性のある反射光タッチセンサ100、400の感度のような、他の要因に基づくこともできる。各適応性のある反射光タッチセンサ100、400の感度は、エミッタ110によって放出される光量、センサ120、410の感度、窓140の透明度などと相関し得る。

【0038】

ステップ540において、測定光量がアサート閾値よりも大きい場合、方法500は、ステップ544aにおいてアサートカウントを増分し、ステップ544bにおいて平均期間をリセットする。ステップ544aにおいて、アサートカウントは、スライド検出窓内で発生したアサートの数をカウントするように増分される。スライド検出窓は、設定可能なサイズを有する。例えば、スライド検出窓は、4つの直近の測定光量であってもよい。ステップ544aにおいてアサートカウントが増分された後、方法500は、ステップ544bにおいて移動平均をリセットする。

【0039】

ステップ544bにおいて、方法500は、最新の測定光量によって移動平均を更新しない。最新の測定光量は、窓140によって反射される光RLI、RLOに加えて、操作者Oの指によって反射される光を含む。移動平均は、窓140によって反射される光RLI、RLOの平均である。従って、移動平均は、操作者Oの指によって反射される光を含む測定光量に起因するアサートとしてカウントされる測定光量によって更新されない。ステップ544bにおいて、平均期間は、操作者Oの指によって反射される光を含まない測定光量を含むようにリセットされる。

【0040】

ステップ550において、方法500は、アサートカウントがボタン押圧閾値よりも大きい場合に、真のボタン押圧が発生したと判定する。比較の結果、ボタン押圧が発生していないことが示される場合、方法500は、光反射を測定するためのステップ530にループバックすることができる。アサートカウントとボタン押圧閾値との間の比較が、ボタン押圧閾値を超えていることを示す場合、方法500は、ボタン押圧を検出するためのステップ552aへと継続する。

【0041】

ステップ552aにおいて、監視及び調整ブロック424が、真のボタン押圧と関連付けられる機能を実施するために真のボタン押圧を検出することができる。例えば、真のボタン押圧は、メニュー選択機能と関連付けられ得る。メニュー選択機能は、メニュー内で強調された項目を選択することであり得る。ディスプレイ12は、メニュー項目を操作者Oに対して表示することができる。操作者Oは、メニューを通じてスクロールして、メニュー内の項目を強調することができる。スクロール機能は、図１を参照して説明した他の適応性のある反射光タッチセンサ100と関連付けられ得る。

【0042】

ステップ552bにおいて、ボタン押圧を正確に検出するために、ボタンヒステリシスが実施される。ボタンヒステリシスは、ボタン押圧閾値の非対称性を参照する。例えば、真のボタン押圧を記録するためには、記録されている真のボタン押圧を維持するのに必要とされるよりも多くのアサートが必要とされ得る。真のボタン押圧が記録された後にボタン押圧閾値を変更することによって、ボタンヒステリシスを実施することができる。例えば、真のボタン押圧を記録するには、スライド検出窓内で４回のアサートが必要とされ得る。その後、方法500は、真のボタン押圧を維持するために必要とされるアサートの回数を、例えば、２回のアサートに低減することができる。

【0043】

ステップ552bから、方法500は、ステップ560においてエミッタ110をオフにすることによって終了することができる。方法500は、操作者Oまたは遠隔コントローラがインターフェース10に、インターフェース10からのデータの受け入れを停止するためのコマンドを送信するときに、ステップ560においてエミッタ110をオフにすることができる。方法500はまた、上記のまたは代替的な実施形態において説明されているように、光量を測定しサンプルに加えることができるステップ530に戻ることもできる。測定サンプルならびにアサート閾値及びボタン押圧閾値と移動平均の例示的な実施形態を、図６を参照して以下に説明する。

【0044】

図６は、時間t軸610及び振幅A軸620ならびに一群の波形を有するグラフ600を示す。グラフ600は、測定光量630を含む。測定光量630は、グラフ600内で「x」として示されている一連のデータ点である。グラフ600はまた、「A_AVG」によって示されている移動平均640及び「A_TH」によって示されているアサート閾値650をも含む。測定光量630は、時間tにわたって連続的に発生するものとして示されている。

【0045】

測定光量630は、センサ120、410によって監視及び調整ブロック424に提供される電気信号のサンプリングであり得る。測定光量630は、振幅Aの単位であり得る。振幅Aは、センサ120、410によって提供される電気信号のDC電圧量、センサ120、410によって受け取られる光の光量などのような任意の適切な単位であり得る。グラフ600に示す振幅Aは、センサ120、410によって提供される電気信号の直流電圧量であるボルト単位である。図5を参照して上記で説明したように、測定光量630から移動平均640及びアサート閾値650を計算することができる。

【0046】

グラフ600に見てとれるように、移動平均640及びアサート閾値650は下降線をたどっている。移動平均640及びアサート閾値650は、測定光量630から計算されることに起因して、それらの初期値642、652から下降線をたどり得る。測定光量630はまた、例えば、周囲温度の上昇のような、様々な理由からも下降線をたどり得る。周囲温度の上昇は、エミッタ110の放射強度を低減させ得る。従って、測定光量630が経時的に低減する。代替的な実施形態において、移動平均640及びアサート閾値650は、代替的な実施形態において、任意の他の傾向を有する測定光量から計算されてもよい。グラフ600に示す測定光量サンプルのいくつかは、多少のサンプルについてその傾向に従っていないように見えるが、そのようなサンプルはアサートと関連付けられる。移動平均640は、以下により詳細に説明するように、これらのサンプルを含まないものであり得る。

【0047】

移動平均640は、アサート閾値650を上回らない測定光量630から計算され得る。例えば、図6には、5つの測定光量630から構成されている例示的な移動平均セット632が示されている。移動平均セット632は、５つの直近の測定光量630を有する連続的な測定光量630として示されている。移動平均セット632の合計を、移動平均セット632内の測定光量630の数で除算することによって、移動平均640が計算される。移動平均セット632は、真のボタン押圧の前に発生するものとして示され、真のボタン押圧は、図６において、ボタン押圧セット634及び低減したボタン押圧閾値セット636から構成されているものとして示されている。

【0048】

ボタン押圧セット634は、アサート閾値650を上回る４つの測定光量630から構成されているものとして示されている。これら４つの測定光量630は、アサートとしてカウントされる。図示されている実施形態において、真のボタン押圧は、４回の連続するアサートがカウントされるときに記録される。しかしながら、代替的な実施形態において、より多いまたはより少ないアサートが真のボタン押圧を構成してもよい。付加的にまたは代替的に、アサートの比が真のボタン押圧として記録されてもよい（例えば、５回のうちの３回など）。従って、真のボタン押圧は、ボタン押圧セット634内の直近の測定光量630によってと記録される。ボタン押圧セット634に、４つの測定光量630から構成されている低減したボタン押圧閾値セット636が後続する。見てとれるように、それら測定光量630のうち２つが、アサート閾値650を下回っている。

【0049】

低減したボタン押圧閾値セット636は、ボタンヒステリシスの例示的な実施態様を示している。図示されている実施形態において、真のボタン押圧は、たとえ測定光量630のうち２つがアサート閾値650を下回っていても、依然として記録されている。低減したボタン押圧閾値セット636は、直近の３つの測定光量630のうち、２つのみがアサート閾値650を超えることを必要としているものとして示されている。従って、真のボタン押圧は、たとえ測定光量630のうち1つがアサート閾値650を下回っていても、依然として記録されている。ボタンヒステリシスが、グレアのような真のボタン押圧とは無関係の過渡事象がエラーを引き起こすことを防止する。

【0050】

グラフ600はまた、一実施形態に従って、測定光量630がアサート閾値650を上回る場合にどのように移動平均640を更新しないことができるかをも示している。例えば、たとえ測定光量630がアサート閾値650よりも大きくても、移動平均640はボタン押圧セット634中に異なる傾向を示さない。代わりに、移動平均640は、下降線をたどり続ける。同じく見てとれるように、たとえ測定光量630のうち２つがアサート閾値650を上回っていても、移動平均640は低減したボタン押圧閾値セット636中に異なる傾向を示さない。

【0051】

図６に関する上記の説明は、単一の適応性のある反射光タッチセンサ100に関する。諒解され得るように、図1に示す適応性のある反射光タッチセンサ100の各々は、図7を参照して以下に説明するように、独立して構成することができる。

【0052】

図７は、時間t軸710及び振幅A軸720ならびに波形730を有するグラフ700を示す。波形730は、経時的に測定される４つの適応性のある反射光タッチセンサ100の反射光の大きさを表す。図示されているように、波形730は、４つのセンサ測定値730a〜730dから構成される。図７にはまた、４つのアサート閾値740a〜740dも示されている。４つのアサート閾値740a〜740dは、異なる値を有する。４つのセンサ測定値730a〜730d及び4つのアサート閾値740a〜740dが図示されているが、例えば、代替的なインターフェースがより多いまたはより少ない適応性のある反射光タッチセンサ100を利用する代替的な実施形態においては、より多い値またはより少ない値が利用されてもよい。

【0053】

図７の実施形態において、4つのセンサ測定値730a〜730d及び4つのアサート閾値740a〜740dは、図1に示す4つの適応性のある反射光タッチセンサ100に対応する。例えば、第１のセンサ測定値730aは、図１に示すインターフェース10の右側の第１の適応性のある反射光タッチセンサ100と対応することができる。他の3つのセンサ測定値730b〜730dは、図1に示す他の3つの適応性のある反射光タッチセンサ100に対応し得る。より詳細には、図1において左に向かって、残りの3つの適応性のある反射光タッチセンサ100は、第２の適応性のある反射光タッチセンサ100、第３の適応性のある反射光タッチセンサ100、及び第４の適応性のある反射光タッチセンサ100として参照され得る。

【0054】

図７に示す波形730は、図１に示す適応性のある反射光タッチセンサ100の各々から反射光の大きさを連続的に測定することによって生成することができる。例えば、アナログ−デジタル変換器（A/D変換器）を、第１のセンサ測定値730aを形成するために第１の適応性のある反射光タッチセンサ100に結合することができ、その後、第２のセンサ測定値730bを形成するために第２の適応性のある反射光タッチセンサ100に結合することができる。第３のセンサ測定値730c及び第４のセンサ測定値730dを生成するために、第３の適応性のある反射光タッチセンサ100及び第４の適応性のある反射光タッチセンサ100を測定することもできる。図1に示す4つの適応性のある反射光タッチセンサ100の独立した構成を示すために、他の測定技法が利用されてもよい。

【0055】

図７から諒解され得るように、第２の適応性のある反射光タッチセンサ100が押されている。第１の適応性のある反射光タッチセンサ100、第３の適応性のある反射光タッチセンサ100、及び第４の適応性のある反射光タッチセンサ100は押されていない。結果として、第２のセンサ測定値730bは対応する第２のアサート閾値740bよりも大きい。第２のセンサ測定値730dはアサートとしてカウントされ、一方で、他の３つのセンサ測定値730a、730c、及び730dはカウントされない。他の3つのセンサ測定値730a、730c、及び730dは窓140、他の物体、周囲環境などによって反射される光に由来するが、例えば、操作者の指によって反射される光を含まない。そのような反射光はアサートとして記録されない。

【0056】

図７はまた、各適応性のある反射光タッチセンサ100の測定反射光量が異なり得ることも示している。例えば、第１のセンサ測定値730aは、例えば、第３のセンサ測定値730cよりも小さい測定反射光量を有する。これは、窓140の反射が、第３の適応性のある反射光タッチセンサ100付近でより大きくなっていることのような、様々な要因に起因する可能性がある。加えて、アサート閾値740a〜740dもまた異なる可能性がある。例えば、第１のアサート閾値740aは、第２のアサート閾値740bよりも小さい。これは、移動平均及びアサート閾値が、例えば、プロセッサボード150によって適応性のある反射光タッチセンサの各々について独立して計算されることに起因し得る。

【0057】

従って、たとえ異なる適応性のある反射光タッチセンサ100が操作者によって押される場合であっても、真のボタン押圧は操作者にとって一貫していると感じられ得る。例えば、操作者がボタンの各々を一貫して押すことが、測定反射光量で同じ増大を引き起こし得る。測定光量の増大が同じであり得るため、真のボタン押圧を記録するアサートカウントの数は、異なる適応性のある反射光タッチセンサ100の間で一貫し得る。結果として、操作者が異なる適応性のある反射光タッチセンサ100を一貫して押すとき、記録されるボタン押圧も一貫し得る。それゆえ、反射光RLI、RLOに影響を与える部品、環境、及び他の要因の変動にもかかわらず、異なる適応性のある反射光タッチセンサ100が同じ感触になることができる。

【0058】

上述した実施形態は、適応性のある反射光タッチセンサ100、400を提供する。上記で説明したように、適応性のある反射光タッチセンサ100、400は、窓140または他の物体から反射される光を感知することができる。適応性のある反射光タッチセンサ100、400は、感知された反射光を測定光量に変換するように構成することができる。測定光量は、移動平均640及びアサート閾値650を計算するために使用することができる。適応性のある反射光タッチセンサ100はまた、移動平均640に基づいてアサート閾値650を調整することもできる。移動平均640は、反射光RLI、RLOの測定光量630に基づくことができる。例えば、エミッタ110の放出が周囲温度の上昇に起因して低減した場合、移動平均640も低減することになる。いくつかの実施形態において、測定光量は、例えば、窓140が利用されないことに起因して無視できるものになり得る。測定反射光量の変化の原因にかかわりなく、アサート閾値650は同様に変化（例えば、低減）することができる。従って、たとえエミッタ110の放出または反射光の量が変化しても、適応性のある反射光タッチセンサ100、400は真のボタン押圧を正確に記録することができる。

【0059】

加えて又はこれに代えて、適応性のある反射光タッチセンサ100、400は、真のボタン押圧を正確に記録することが出来る設定可能な閾値を有する。例えば、ボタン押圧閾値は真のボタン押圧を記録するのに必要なアサートの数を増加させ又は減少させるように構成され得る。他の例において、スライド検出窓のサイズは、真のボタン押圧を記録するのに必要なアサートの数を減らすように小さくされる。適応性のある反射光タッチセンサ100、400はまた、誤って測定された光量630が真のボタン押圧の最終として記録されないことを確実にすべく、ボタンヒステリシスを含む。従って、適応性のある反射光タッチセンサ100、400は、操作者Oと一層一致していると感じる。更に、破片又は水滴のような窓140上、又は窓140近傍の物体は、真のボタン押圧として記録されるアサートの十分な数を生じさせない。従って、インターフェイス10を通る誤ったデータは減じられ、又は除去される。

【0060】

上述の実施形態の詳細な記載は、本発明の技術範囲内に含まれるものとして本発明者が考えているすべての実施形態を完全に網羅するものではない。さらに正確にいえば、当業者にとって明らかなように、上述の実施形態のうちの一部の構成要素をさまざまに組み合わせて又は除去してさらなる実施形態を作成してもよいし、また、このようなさらなる実施形態も本発明の技術範囲内及び教示範囲内に含まれる。また、当業者にとって明らかなように、本発明の技術及び教示の範囲に含まれるさらなる実施形態を作成するために、上述の実施形態を全体的に又は部分的に組み合わせてもよい。

【0061】

以上のように、本発明の特定の実施形態又は実施例が例示の目的で記載されているが、当業者にとって明らかなように、本発明の技術範囲内において、さまざまな変更が可能である。本明細書に記載の教示を上述の及びそれに対応する図面に記載の実施形態のみでなく他の適応性のある反射光タッチセンサにも適用することができる。従って、本発明の技術範囲は添付の特許請求の範囲によって決まるものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】