Variable graphics with rotary circuit control device

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、操作者が電気回路を制御するための装置に関するものである。 特に、操作者が回転軸を中心にノブを回転させることによって電気信号を変化させ、
かつ電子画像表示スクリーンが、この回路制御装置に関連する情報を示す可変画像を生成する回路制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】

従来の回路制御装置は、制御対象となる回路の電気的状態を変更するために、
操作者が物理的に動かす回転式ノブなどの部品を有する。 このタイプの制御装置としては、電位差計、回転式可変抵抗、回転式エンコーダなどがある。 操作者が、部品を物理的に動かすことが必要な制御方式は、より広く好まれ、操作者が触覚的なフィードバックを受けるために、誤操作が少なくなる。 タッチスクリーンなどの新しい形の制御装置の中には、このようなフィードバックを返さないものがある。

【０００３】 操作者が回すノブを有する従来の制御装置は、最近の新しいタイプの回路には適さない場合がある。 このような制御装置は、通常、ノブの周囲にキャリブレーション用のマークなどの図表示、あるいは制御装置の機能やその制御装置の操作に必要な情報を表す図表示が必要である。 従来型の構造では、シャフトがコントロールパネルを通過して伸びている。 回転式ノブは、コントロールパネルの前にある。 制御装置の他の部品は、パネルの後ろにあり、シャフトによってノブに接続されている。 図表示は、コントロールパネル前面に永久的に表示されている。
このような固定された図表示は、制御装置の機能を厳しく制限し、場合によっては操作ミスの原因となりうる。 このような問題は、単一の制御装置を様々な場合に、異なった目的で使用するような電子機器に起こりうる。 たとえば、ラジオの周波数選択用ノブは、ラジオをAMモードで操作中に必要な表示と、FMモードで操作しているときに必要な表示は異なる。 このような多目的制御装置は、コンピュータの英数字キーボードやシンセサイザーのキーボードなど、さまざまな電子装置に見られる。 多くの場合、操作者はそのような制御装置の他の機能を記憶したり、図表を参照したり、代替の図を示したオーバーレイを制御装置上にかぶせるなどの手段をとる必要がある。

【０００４】 上記のような場合の問題は、制御装置近辺に逐次変更可能な図を表示できるように、回路制御装置にスクリーン上の図を関連付けることによって解消できる。
マイクロプロセッサによる制御下で、制御装置に対するグラフィックスは、制御装置の機能が変化すると自動的に変化する。 場合によっては、これは多機能制御だけでなく単独機能を持つ制御装置でも有益である。 たとえば、回路制御装置のラベルの言語を、言語選択キーの操作によってただちに変更させることが可能である。

【０００５】 ただちに変更可能なグラフィックスを備えた、これまでの画像表示を有する回転式ノブ型回路制御装置は、場合によって問題を起こすような性質を持っている。 コントロールパネル上の異なる場所に、制御装置と画像表示スクリーンがあって、スクリーンの画像表示部が構造的な枠や、シールその他の部分によって囲まれている。 この表示部は、ノブの周囲にキャリブレーション用のマークを付けることができず、グラフィックスとノブの間の距離が大きいため、特定の制御装置とそれに対応するグラフィックスの関連がわかりにくくなる。

【０００６】 上記のようなこれまでの回転式制御装置の中には、スペースに制限があったり、壁に向かって薄型のコントロールパネルを配置する必要がある場合などにはふさわしくないような厚みと大きさを持つものがある。 このような制御装置の中には正確な制御信号や長い動作寿命が不可欠な場合に、製造が困難で、製造コストが高くなるものもある。 また、非常に限られた種類の異なったグラフィックスしか表示できないものもある。

【０００７】 これまでの回転式ノブ型制御装置の修理や交換には、コントロールパネルの裏側にアクセスする必要がある。 この作業は複雑なため、多くのユーザーはこのような修理や交換を自ら行うことを断念することになる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本発明は、上記の問題の一つあるいは複数を解決することを目的としている。
本発明の特徴のひとつは、ベース部分およびベース部分に結合された回転式ノブを有する電気回路制御装置を提供することにあり、この回転式ノブは、さまざまな角度に回転して、電気回路の電気的状態を変更するものである。 ベース部分は、可変画像を提供する画像表示部に取り付けられ、画像表示部の前面で、画像表示部に一部重なるように位置する。

【０００９】 本発明の別の観点として、制御対象の電気回路に対して、操作者によって選択された制御信号を提供する制御装置に、透明なカバープレートがついており、制御装置の操作に関わる情報を表示するためのスクリーンを備えた画像表示部を持っていることが挙げられる。 ベース部分は、画像表示部内のカバープレートに取り付けられる。 ノブはベース上にあり、回転軸を中心に回転可能で、カバープレートに直角に伸びている。 制御信号発生回路は、回転軸を中心とするノブの回転角度を表す制御信号を発生するが、制御信号発生回路はノブとベース内に収められている。

【００１０】 本発明のもうひとつの特徴は、一連の異なる設定にしたがって第1のコンポー ネントを手動で動かすことによって、第2のコンポーネントが第1のコンポーネントの対応する設定を示すように、第1のコンポーネントの動きに応じて順次変化 する回路制御信号を発生するような電気回路制御装置からの制御信号を処理する方式を提供することにある。 この方式の手順には、第1のコンポーネントの異な る一連の各設定における制御信号の元の値を検出し保存することが含まれる。 第
1のコンポーネントの一連の異なる設定における制御信号に指定された値は、元 の値とは異なっている場合も考えられる。 指定された各値は、対応する元の値に関連付けられて保存される。 したがって、第1のコンポーネントの動きは、検出 された制御信号の元の値を対応する指定の値に変換したものに応ずる。 さらに、
本発明では、電気回路制御装置が、ベース部分とベース部分に取り付けられた稼動部分を有しており、操作者はこの稼動部分を操作して該当の制御装置の設定を変更できる。 ベース部分は、少なくとも一部がスクリーンの画像表示部分内になるような電子画像表示部分に取り付けられる。 ディスプレイスクリーンコントローラは、画像表示スクリーンに接合され、この制御装置の操作に関する情報を伝えるための画像を表示するように設定される。 制御装置はさらにベース部分と電圧の入力に必要な可動部分の位置に信号発生回路を備えている。 光を電気エネルギーに変換するための光電池がベース部分にあり、信号発生回路に接続されて電圧を供給する。 光電池は、画像表示スクリーンが発生する光を受けるように位置付けられる。

【００１１】 本発明の実施例としての操作者が操作する回転式ノブは、たとえばフラットパネルディスプレイやブラウン管などの画像表示装置前面に取り付けられているベース部分に取り付けられる。 ノブは、少なくとも一部画像表示部分内に入るような位置に置かれる。 これによって、キャリブレーション用マークやその他のグラフィックス表示を回路制御装置の回転式ノブ周辺の近い位置におくことができる。 したがって、操作者にとって、グラフィックスとそれに対応する特定のノブの関連がわかりやすくなり、より緻密な制御が可能になる。 表示されるグラフィックスは、制御装置の機能が変わったり、その他の理由でグラフィックスを変更する必要が生じた場合に、自動的に即座に変更される。 本発明は、さらに、種々の有益なモーション検知手段を利用した、操作者による回転式ノブの調整の検出方法も提供する。 本発明の1つの形式では、データ処理回路が、制御装置の連続的 設定の非線形性を補正するため、または、制御装置の操作者による調整に応じた非線形応答からの出力信号を補正するために、データ処理回路が受信する制御信号を変更する。 制御信号を生成する制御装置の電気的部品は、ノブまたは制御装置を支持しているパネル前面にあるベース部分に収納されているので、保守や交換が容易である。 本発明の一形式では、このような部品が製造費の低いノブ内に収納され、ノブ自体を一体ユニットとして交換するだけで簡単に交換ができるようになっている。

【００１２】 本発明およびより詳しい特徴と有用性は、後述の好適な実施例の説明および添付の図を参照されるとより理解しやすい。

【００１３】

【発明の実施の形態】

本発明は、手動で回すことによって、回路制御信号を変化させたり、回路をオンやオフにするようなノブの付いた電気回路制御装置に応用できる。 初めの例として図1に、操作者が回転式ノブ12を手で回すことによって、出力電圧を選択的 に変化させる電位差計11型の回路制御装置を示す。 電位差計は通常、制御装置の特定の角度を指定するノブ12の周りに、角度を一定間隔で分割した目盛り13を有する。

【００１４】 本発明の実施例は、操作者が操作するコンポーネント（この例ではノブ12）が、少なくとも一部、画像表示装置16の画像表示部分14内に収まり、瞬時に変更可能な画像を表示することができる点において従来の同様の目的を有する制御装置と異なっている。 本発明のこの例では、表示装置16はフラットパネルディスプレイである。 少なくとも、一部の目盛り13および制御装置11の操作に関わる他のグラフィックスは、フラットパネルディスプレイ16によって表示される画像である。 フラットパネルディスプレイコントローラ17は、既存の設計を利用してもよく、このコントローラがフラットパネルディスプレイ16に結合されて目盛り13やその他の適当なグラフィックスを表示する。

【００１５】 ノブ12やその他の操作者が操作するコンポーネントを画像表示部14の前面に配置することにより、ノブ12またはこれに同等のもののすぐ横に目盛り13を表示することができる。

【００１６】 これにより、特定の制御装置とグラフィックスを対応させるときの操作上のエラーを防ぎ、制御装置を精確に設定できる。 この配置は、コントロールパネルの外見を向上することにもなる。 図2および図3では、グラフィックス18が点滅したり、形状を変えることができ、さらに、純粋に装飾目的のグラフィックスをノブ
12近辺に表示することができる。 ディスプレイコントローラ17は、ノブ12の機能が変更されると、グラフィックス13および18を即座に変更できる。 例として、図
2と3に変化するグラフィックス13,18を示すが、これは、電位差計11がAMモード またはFMモードのどちらかでラジオの選局用に用いられるときに適している。 電位差計11は、電圧変動の形の制御信号や電圧変動をもとにするデジタル制御信号に応答するような種々の既存の回路に応用できる。

【００１７】 図4および図5では、フラットパネルディスプレイ16は以下に説明するものを除き、既存のどのような種類や設計のものを使用してもよい。 例として、図4およ び図5に、TFEL(薄膜エレクトロルミネセンス)型のフラットパネルディスプレイ1
6を示す。 この種のフラットパネルディスプレイ16は、多層構造で、平坦な基盤1
9を持っているが、この基盤は柔軟であってもなくてもよく、ガラス、セラミッ ク、プラスチックなどさまざまな材質が考えられる。 基盤19は、行バスバー21、
第1誘電層22、リン層23、第2誘電層、列バスバー層26、シールおよびパシベーション層27、ガラスまたは透明プラスチック製の透明カバープレート28の順に重ねられたものである。 列バスバー21は、基盤19に接合された並行な導体トレースで、X軸方向に伸びている。 行バスバー21は第2誘電層24上に溶着された並行の導電トレースで、Y軸方向に伸びている。 行バスバー21と列バスバー26の交点が、イ メージピクセル29を定義し、特定のピクセル位置で交差する行バスバーと列バスバーに電圧差がかかると、この点でリン層23が発光する。 このように、イメージを生成するために発光させる必要のあるイメージピクセル29を指定する特定の行バスバー21および列バスバー26に電圧差を加えることによって、どのような画像でも表示することができる。

【００１８】 ノブ12は透明カバープレート28の前面32に接合されているベース部分31の上に取り付けられる。 別の構造として、ベース部分はフラットパネルディスプレイの元の透明カバープレート上に重ねた第2の透明カバープレートに固定してもよい 。 図6および図7では、本例のベース部分31が環状で、ノブ12のベースの開口部33
内に伸びているが、この開口部はベース部分の直径より大きい。 ベース部分には、円形の溝34があるが、これは開口部33内の部分の周囲に伸びている。 ばね鋼などの物質でできた弾性クラスプ40は一般に楕円形で、第１の端35Aが開口部33の 壁に固定されている。 クラスプ40の反対側の平坦な端35Bは、開口部33を取り囲 むノブ12の部分のスロット36内に伸びている。 ベース部分31の端は開先加工されており、ノブ12がベース部分に押し込まれると、クラスプ40を一時的に広げ、その後クラスプが溝34にはまり、ノブをベース部分に保持する。 ノブ12は、ドライバーなどの工具を使ってクラスプ40の端35Bをスロット36内で内側に押すと、ベ ース部分31から簡単にはずすことができる。 これにより、クラスプ40が広がり、
溝34からノブが外れる。 ノブをベース部分に取り付けるために、後述のようにクラスプ40と溝34を別のものに置き換えることもできる。

【００１９】 電気的抵抗物質であるトレース37は、ベース部分31内で透明カバープレート28
の前面32に接合され、抵抗トレースが一箇所で不連続なため、端38が離れている場合を除き、トレースはノブ12の回転軸39を中心とした円形である。 離れた位置にある一対の電気的導体トレース41が、カバープレート28の前面32に沿って、図
1に示すようにフラットパネルディスプレイ16の端で抵抗トレース37の端38から コネクタ42に伸びている。 コネクタ42は、図3に示すように、導体トレース41と 電圧源43を接続する。

【００２０】 再び図6と図7において、抵抗トレース37の端38から電圧源への接続は、トレースに沿って徐々に電圧を降下させる。 選択可能な出力電圧を得るために、弾性で導体のデュアルワイパー端子45がノブの開口部33内でノブ12から伸びている。 端子45には、抵抗37に接触し、ノブの回転に応じてトレース上を移動するように位置設定された第1のワイパーアーム47が付いている。 端子45の第2のワイパーアーム48は、カバープレート28の前面32に接合された導電パッド49付きの端子へと伸びている。 別の導電トレース51が、カバープレート28の前面に沿って、トレース
41と平行に伸びて、前述のコネクタ42の付いたパッド49に接続され、操作者が選択した電圧が電位差計11によって制御される回路へと印加される。

【００２１】 画像表示部内でカバープレート28に沿って伸びている導電トレース41および51
には、酸化インジウム・スズなどの透明な導体材料を使って、表示されるグラフィックスを妨げないようにできる。

【００２２】 図1から図7の電位差計11制御装置の円形の抵抗トレース37は、一箇所で不連続になっており、トレースの端が電圧源に接続されると、トレースに沿って電圧が徐々に降下することになる。 制御装置は、ワイパーアーム47がトレースの不連続な位置にあるとき、操作者選択可能な信号を出力しない。 このタイプの制御装置の用途においては、回転式ノブ12の360°のどの位置においても、選択可能な信 号を発生できるものであれば利点がある。 図8に、円形抵抗トレースの変更形態 およびこの結果を左右する関連の電気回路を示す。

【００２３】 図8の制御装置11aは、円形トレース37aが抵抗物質の連続の環状バンドを形成 し、電気回路が変更されていることを除き、前述の本発明の実施例に類似したものでもよい。 特に、DC電圧源43の１つの端子が、抵抗40と導電パッド49を介して、回転可能なワイパーの端子45に接続されていて、電圧源の他方の端子が第1の 固定接点50aにおいて円形トレース37aに直接接続されている。 トレース37a上の 第2の固定接点50bにおける電圧値が、第1のA/Dコンバータ60aを通して、マイク ロプロセッサ55または他のデジタルデータプロセッサに送られ、第3の固定接点5
0cにおける電圧値が、第2のA/Dコンバータ60bを通して、マイクロプロセッサに 送られる。 固定接点50a、50b、50cは、導電トレース37aの周囲に120°間隔で配 置するのが望ましいが、間隔が均等ではない場合にはマイクロプロセッサ55を使って補正できるので、これは必須条件ではない。

【００２４】 ワイパーアームの回転に伴って接点位置50bおよび50cにおける電圧が変化し、
ワイパーアームのどの角度においても、ワイパーアームがそれ以外のどの角度にある場合とも異なる2つの電圧値の組み合わせが得られるため、マイクロプロセ ッサ55は、どの時点においてもワイパーアーム45の角度位置を判定できる。 この例では、接点位置50aがワイパーアーム45の180°の位置にある。 このように、ワイパーアーム45の0°位置は、接点位置50bと50cの中間になる。 ワイパーアーム4
5が360°回転していくにつれて、実線が位置50cにおける電圧を示し、破線が位 置50cにおける電圧を示している図10に示すように、オームの法則にしたがって 、位置50bと50cにおける電圧が変化する。 抵抗40の値がトレース37の全抵抗値に比べて小さい場合、実用上、位置50bと50cにおける電圧は、それぞれ、ワイパーアーム45が0°にあるときのDC電源43の出力電圧の3分の2に等しい。 アーム45が6
0°にあるとき、接点位置50cの電圧は最大で、これは、DC電源43の出力電圧に等しい。 アーム45が300°にあるとき、接点位置50bの電圧は最大である。 アーム45
が180°にあるとき、位置50bと50cのどちらにも電圧はかかっていない。

【００２５】 図8と図9のフローチャートによると、マイクロプロセッサ55に内部ルックアップテーブルがプログラムされており、ワイパーアーム45の360°回転に伴って発 生する位置信号値のペアと、特定の位置信号値のペアが検出されたときに制御対象の電気回路に送られる出力信号値を保存している。 マイクロプロセッサ55は、
A/Dコンバータ60aと60bから2つの位置信号の現在値を繰り返し獲得して、ルックアップテーブルに照合し、現在の位置信号値のペアに対応する出力信号値を調べて、制御対象の回路がデジタル信号に応答する場合は直接、制御対象の回路が変動する電圧のような信号を必要とする場合は、D/Aコンバータ65aを通して、制御装置が制御する電気回路65へと出力信号値を送る。 マイクロプロセッサ55は、また、前述のように、フラットパネルディスプレイコントローラ17の条件を設定して、制御装置の現在の設定やその他のグラフィックスをフラットパネルディスプレイ16に表示させる。

【００２６】 図8に示す例では、60°と300°の位置における2つの接点位置50bおよび50cで 出力信号電圧が得られる。 このような位置は、90°や270°などの他の角度位置 でもよい。 この場合、DC電源43の負の側を、180°の位置でトレース37aに接続し、スライド接点を通してワイパーアーム45にも接続し、抵抗40は0°位置でトレ ースを電源の正の側に接続してもよい。

【００２７】 図11に、ベース部分31aが絶縁体のディスクで、抵抗トレース37aがカバープレート28aに直接接合される代りにベース部分に接合されているような電位差計lla
の変更形態を示す。 電位差計llaは、これ以外は前述の実施例に類似したもので もよい。

【００２８】 図12に、抵抗トレース37bの端に接続された導電トレース41bおよびワイパー接点45bに接続されたトレース51bが透明カバープレート28bの背面52に沿って伸び ているような電位差計1lbの別の変更形態を示す。 これにより、トレース41bと51
bを磨耗から防ぐことができる。 コネクタピン53は、カバープレート28bを通って、前述のようにトレース41bと51bをベース部分31b内の部品に接続する。

【００２９】 この実施例のノブ12bは、ベースの部分が一番広くなるように側面54が先細り になっている。 ベース部分内側表面にある、対応する環状のへこみ56にノブの台座を押し込むことによって、ノブ12bをベース部分31bにはめこむ。

【００３０】 この実施例のデュアルワイパー45bは、抵抗トレース37b上に乗っている第1の ワイパーアーム47bと、抵抗トレースと同軸で、カバープレート28bに接合されている導電物質の円形トレース58に接触しながら動く第2のアーム57から成り立っ ている。 コネクタピン53bのひとつは、カバープレート28bを通って、円形トレース58を導電トレース51bに接続している。

【００３１】 図5および図12の両方において、前述のように、透明カバープレート28bの背面
52への導電トレース41bと51bを配置すると、カバープレートを通して見る画像に目に見えるような障害をきたさずに、銅やアルミニウムなどの不透明な材料でそのようなトレースを形成できる。 特に図5では、これは、トレース41bと51bをイ メージピクセル29の行と平行に、2行のピクセル行の間に延長するように配置す ることによって達成される。

【００３２】 図13に示すような電位差計1lcの変更形態では、前述の実施例とは異なり、回 転式ノブ12cがベース部分31cにはまり込まない。 ノブ12cは単に円形ベース部分3
1cにはまるのみで、ノブの回転軸に沿って伸びている回転式ロッド61で固定される。 ロッド61のフランジ付きの端63が、ノブ12cのベースから突き出している。 ノブ内に斜めに出ている一対の止めねじ64が、ロッド61にはまる。 ハウジング68
は、ロッド61のフランジ付きの端63を囲んで重なり、カバープレート28cの表面 に接着されて、ノブ12cをベース部分31cに固定する。 ロッド61はベース部分31c 上で自由に回転するが、ハウジング68とフランジによって所定の位置に保持されている。 テフロン（登録商標）などの摩擦係数が低い材料でできた環状の止め62
が、ノブ12cのベース周辺とカバープレート28cの間に伸びている。 この止め62は、操作者が万一ノブ12cに強い横向きの力をかけたときに、フランジ63によって ガラスのカバープレートが壊れるのを防ぐ。 これ以外の点では、この電位差計ll
cは前述の図12の実施例に類似している。

【００３３】 前述の本発明の実施例には、抵抗トレースに押し付けられ、これに沿って移動するワイパー接点がそれぞれ少なくともひとつある。 図14に、抵抗トレースの磨耗を減らして、制御装置の寿命を延ばすことのできるワイパー接点を示す。 抵抗トレース37dまたは導電トレース58dに沿って動く各ワイパー接点47dまたは57dの間に、導電性の材料で作られた小球69が置かれる。 小さい円柱状のローラーを小球69の代りに使用してもよい。 この例では、ワイパー接点47dと57dは、小球69に押し付けられている導電性の板バネ71の反対側にある。 バネ71は、その中心がノブ12dに固定されている。 ワイパー接点47dと57dは、トレース37dと58dに小球69 を保持しているノブ12dのベース内のハウジング72内に伸びている。

【００３４】 図15に示すように、抵抗トレースまたは導電トレース73が、十分な厚みを持っていて、トレース中に円形の溝74を形成し、小球69がその溝の中に収まる場合は、ハウジング72の必要はない。 図16に示すように、トレース73がカバープレート
28に接着している、絶縁性物質でできた円形ベース77内に形成された溝76内側の薄いライニングである場合、同様の結果が得られる。

【００３５】 ワイパーアーム47dからトレース73に伸びていて、アームがトレースに沿って 移動する際にトレースの露出した表面をこする、軽度に研磨性のあるフレキシブルな繊維でできたブラシ75を使って、トレース73の自動クリーニングが可能である。

【００３６】 本発明は、ノブを完全に一回転しても初期設定に戻らず、ノブを2度3度と回していくごとにより高い設定になるような種類の回路制御装置の回転式ノブへの応用に特に利点がある。 本発明は、ノブが連続的に回転している間に、出力信号値のより高い範囲をノブ周囲に表示することを可能にする。 図18、図19、図20に、
この種の多回転式電位差計を示す。

【００３７】 図18、図19、図20において、電位差計lleは、フラットパネルディスプレイカ バープレート28eの前面に接着された環状のベース部分3leと、前述のようにしてベース部分にはめこまれた回転式ノブ12eを有している。 ノブ12eは通常前述の実施例より長く、ノブの付け根で開いている中空部分78がある。 ノブ12e内の溝付 きロッド79は、ノブの回転軸に沿って伸びており、カバープレート28eの前面に 接着しているベアリング82に収まっている方の端にガイド用突起81がある。 ロッド79の他方の端83は、ノブの遠い方の端で、ノブ12eそのものの中に入り込んで つながっており、ロッドはノブといっしょに回転する。

【００３８】 ベース部分3leには、ノブ12eの内部78内に伸びており、少し距離をおいてロッド79を取り囲んでいる円柱のスリーブ部分84がある。 抵抗物質86のトレースまたはストリップが、スリーブ部分84の内表面に接着され、ロッド79に平行に伸びている。 内側に溝のついたカラー88がロッド79を囲み、ロッドの溝にはまる。 アーム89がカラー88からベース部分31eのスリーブ部分84内にある縦のスロット91内 へと半径方向に伸びている。 これによって、カラー88が回転するのを防ぎ、ノブ
12eを回すと、ノブの回転方向に従ってロッド79とともに動く。

【００３９】 別の半径方向に伸びたアーム92がカラー88から伸びて、抵抗トレース86に接触しながらこれに沿って移動するワイパー接点93を導く。 ベース部分3leのスリー ブ部分84に埋め込まれた導線94がカバープレート28eの表面から伸びて、抵抗ト レース86の反対の端に異なる電圧を加える。 ロッド79とカラー88およびアーム92
は、電位差計lleの出力電圧が、カバープレート28eの前面に接着している別のワイパー接点96に伝わるように、導電体でできている。

【００４０】 ロッド79と抵抗トレース86が十分な長さであれば、電位差計lleは、ノブ12eが何度か回転されるに伴って、連続的に増加または減少する電圧信号を出力する。
再び図1において、フラットパネルディスプレイコントローラ17は、ノブが一回 転するごとに、現在の出力電圧範囲に合わせてキャリブレーション用マーク13が変わるように設定することができる。

【００４１】 抵抗トレースの一端だけに電圧が印加されると、前述の電位差計はどれも可変抵抗として使用できる。

【００４２】 長期にわたる磨耗は、抵抗を擦りながら移動するワイパー接点を持つような電位差計において、その出力信号の精度を悪化させる。 このような部品を使わずに電位差計の機能を達成させることができる。 たとえば、図21と図22の両方において、回転式ノブ12fの設定を検知し、ノブの回転角度を追跡するために、高周波 回路97を使用できる。

【００４３】 再び図21と図22の実施例において、画像表示部内でフラットパネルディスプレイ16fの透明カバープレート28fに、前述のように接着されている環状のベース部分31fにはまっている回転式ノブ12fが付いている。 小さい集積回路であるチップ
98が、ベース部分31f内でカバープレート28fの表面に接着されている。 チップ98
には、図23に示すように、2つの発振器99および101が含まれるが、これには例えばコルピッツ発振器など、既存のどの電気発振器を使用してもよい。 チップ98には、また、2つの緩衝増幅器102および103と、発振器99および101の共振回路の容量部分となる2つのコンデンサ104および106も含まれる。 ここで再び図21と図22 において、各発振器の共振部分の誘導部分は、ベース部分31f内に入っているイ ンダクタンスコイル107と108のひとつである。 コイル107と108は、カバープレート28fの表面に接合されるらせん状の誘導トレースであることが望ましい。

【００４４】 コイル107と108はノブ12fの回転軸に対して異なる位置にあり、回転軸に対し て90°離れた位置にあることが望ましい。 導電性金属である本体109は、強磁性 体であることが望ましく、ノブの回転軸のオフセットの位置にあるノブ12fのベ ースに固定されている。

【００４５】 図22と図23の両方において、発振器99および101の両方の共振周波数は、コイ ル107と108の近くにある誘電体109の影響を受け、本体109が発振器のコイル107 または108に近づいたり、コイルから離れるにしたがって、各発振器の周波数が 変化する。 2つのコイル107と108が本体109の回転経路上の異なった場所にあるため、2つの発振器99と101における周波数変動は常に異なる。 したがって、2つの 発振器99と101の周波数の比はノブ12fの回転に伴って変化し、ノブのそれぞれの角度によって異なる。 これによって、任意の時点におけるノブ12fの回転位置を マイクロプロセッサ111が判別し、ノブの位置角度の関数としての制御信号を出 力できる。

【００４６】 特に図23では、発振器99の共振回路は、緩衝増幅器102、コンデンサ113、発振器の位置とマイクロプロセッサ111の位置の間に伸びている第1の導線114を通し て、カウンタ112の入力と結合している。 もう１つの発振器101の共振回路は、別の緩衝増幅器103、別のコンデンサ117、マイクロプロセッサ1llの位置のまで伸 びている第2の導線118を通して、別のカウンタ116の入力と結合している。

【００４７】 カウンタ112と116はそれぞれ、一定の連続期間中に関連する発振器99または10
1によって発生される高周波のサイクル数をカウントする。 累積されたカウント が、各期間の終わりにシフトレジスタ119と121に送られ、マイクロプロセッサ11
1によってカウンタがカウント0にリセットされる。 図24に、マイクロプロセッサのプログラムをフローチャート形式で示す。 図23と図24両方において、マイクロプロセッサ111はシフトレジスタ119と121からの値を繰り返し読み、2つの発振器の周波数比を計算し、マイクロプロセッサ中に設定されているルックアップテーブルを参照して、回転式ノブの現在の角度において出力されるべき制御信号の強度を判定する。 現在の制御信号の値は、制御対象の電気回路がデジタル制御信号に応答する場合はデジタル形式で、制御対象の電気回路が電圧変動の形の制御信号に応答する場合はD/Aコンバータ122を通して出力される。

【００４８】 コンデンサ113と117は、前述の回路中にあって、高周波信号の送信を可能にし、また、発振器99と101およびフラットパネルディスプレイの端にありうるマイ クロプロセッサ111の間を接続する一対の導線114と118上にDC動作電流を流す。 導線114と118はそれぞれ一対のインダクタンスコイル126のそれぞれを通してDC 電源124の別々の端子に接続される。 コンデンサ127は、DC電源の端子に接続される。 これは、DC電流を導線114と118に流し、高周波信号から電源を絶縁するためのフィルタを形成する。 導線114と118の反対側の端は、発振器99と101の両方のD
C電源入力端子に、別々の一対のインダクタンスコイル128を通して接続され、もうひとつのコンデンサ129が発振器の正と負の端子の間に接続される。 これによ って、発振器の電源端子に高周波が伝わらないようにする。 コンデンサ113と117
は、DC電流から緩衝増幅器を絶縁する。

【００４９】 図23の破線131から上に示す部品は制御装置の回転式ノブとベース部分の中に あり、破線の下に示す部品はフラットパネルディスプレイの端の部分にある。

【００５０】 再び図21と図22において、ベース部分31f内にある高周波回路は、外的要因の 悪影響を受け、共振回路のインダクタンスやコンデンサに影響したり、ノイズを発生することがある。 場合によっては、操作者の指もこのような影響の原因となることがある。 ベース部分31f内部をミューメタルのライニング132で遮蔽し、このような影響から絶縁するのが望ましい。 ライニング132は、高周波回路20の部 品がある部分を十分に密封する。 フラットパネルディスプレイ16f中のドライバ 自体も、カバープレート28f上の部品に悪影響を及ぼす可能性がある。 これは、 カバープレート28fとフラットパネルディスプレイ16fの別の層の間に導電層133 を挿入することによって防止できる。 絶縁体134が、信号および電力用の導線114
と118を導電層133から絶縁する。

【００５１】 図25において、集積回路チップ98とコイル107および108は、ノブ12fの後ろに あるカバープレート28f背面に交互に配置することができる。 図26に示すように 、回転式ノブ内の導電体109とインタラクト可能な程度にディスプレイが薄く、 ディスプレイ内に不透明な導体層がなければ、チップ98とコイル107および108も、フラットパネルディスプレイ16fの背面に配置できる。 これ以外の点では、図2
5と図26の制御装置は、図21から図23の制御装置と類似している。

【００５２】 図27において、発振器99および101、緩衝増幅器102および103、インダクタン スコイル128、コンデンサ113および117などの回路部品も回転式ノブ12g内に埋め込むことができる。 この場合の発振器コイル107および108は、透明カバープレート28gに面しているノブの開口部136内でノブ12gに接着し、ノブの回転軸に対し て、前述のように位置付けられている。 ノブ12g内の回路部品は、開口部136内のノブから伸びる一対のワイパー接点137および138を通し、カバープレート28gに 沿っているDC電源、高周波信号用導線114と118に接続されている。 接点137は、 カバープレート28g表面に接着され、ノブ12gの回転軸の中心にある第1の面取り された導体リング139に押し付けられている。 接点138は、リング139に重なって いて、絶縁体の環状バンド142によって電気的に絶縁されている同じような第2のリング141に押し付けられている。 電源および信号用の導線114は、リング139に 接続され、導線118はリング141に接続される。 発振器99および101の周波数を変 更する導電体109は、ノブ12gの回転軸のオフセットの位置で第2のリング141に接着剤などで固定される。

【００５３】 リング139および141の代りに、図28と図29に示すように、カバープレート28g の前面に接着されている一対の環状バンド143を使ってもよい。 バンド143は、ノブ12gの回転軸の中心にあり、互いに電気的に絶縁するために異なる直径を持っ ている。 ノブ12gから出ているワイパー接点137と138は、バンド143に押し付けられるように位置調整される。 導電体109は、一番外側のバンド143とベース部分31
gの間のガラス28gを覆うように接着される。 これ以外の点では、図28と図29の制御装置は、図27の制御装置に類似している。

【００５４】 ノブの回転位置などは、他の方法でも検知することができる。 図30と図31の両方において、特殊な形のコンデンサ144をこの目的に使用できる。 図30および図3
1の制御装置llhは、前述の実施例の対応する部品に類似した部品を有し、フラットパネルディスプレイ16hの透明カバープレート28h前面に接合された環状ベース部分31にはめこまれた回転式ノブ12hを持っている。 発振器146の回路基板は、ベース部分31h内のカバープレート28h表面に接合されている。 発振器146の共振回 路の誘導部品は、導電性金属のらせん状コイル147がベース部分31h内のカバープレート28h表面に接着されたものである。 コンデンサ144は、共振回路の容量性部品で、2つの不連続な導電性物質の円形トレース148と149で形成され、このトレ ースは、カバープレート28hの前面に接合されている。 トレース148と149は、そ れぞれノブ12hの回転軸を中心にし、相互に間をあけるために、異なる直径を有 している。 トレース148と149はそれぞれトレースの一端が一番広く、トレースの長さ方向に従って徐々に幅が狭くなる。 トレース148と149の一番広い端はそれぞれ隣接している。

【００５５】 導電プレート151が、回転式ノブ12hのベースに固定され、間を離してトレース
148と149を橋渡しするが、このプレートはその移動方向の幅が、トレースの長さより大幅に小さくなっている。

【００５６】 トレース148,149およびプレート151は、3枚の平板コンデンサを形成するが、 この容量はノブ12hが回転され、プレートがトレースに沿って移動するに応じて 、徐々に減少または増加する。 これは発振器146の共振周波数を徐々に変化させ 、回転位置を識別し、ノブ12hの回転を追跡するために使用される異なった特定 の周波数によってノブ12hの各回転位置が特徴付けられる。

【００５７】 図32において、コンデンサ144とインダクタンスコイル147の間の回路接合部15
2は、発振器の回路基板上に配置することの可能な緩衝増幅器154を通して、周波数カウンタ153に結合される。 図32と図33の両方において、フラットパネルディ スプレイの周縁内に置くことの可能なマイクロプロセッサ111が、発振器146の現在の共振周波数を検知するために、カウンタ153に累積されたカウントを循環的 に読み取って、リセットする。 マイクロプロセッサ111は、回転式ノブの角度変 化によって生じる周波数変化に応答して、値が変化するようなデジタル制御信号を出力する。 この制御信号は、制御対象の電気回路が電圧変動としての制御信号に応答するならば、D/Aコンバータ156を通して送られる。 マイクロプロセッサ11
1、カウンタ153および発振器146用のDC電源157は、フラットパネルディスプレイの周縁部分に配置される。

【００５８】 この例の発振器146は、コンデンサ144とコイル147による共振回路を持つ調波 発生型のものである。 発振器には、コイル147の代りに抵抗を使用する緩和回路 型を使ってもよい。

【００５９】 容量型の制御装置の変更形態では、コンデンサ144の導電トレースのひとつの 代りに、図34に示すように、均一な幅の導電体でできた、比較的薄い円形のバンド155を使用できる。 移動可能なコンデンサプレート151が、ワイパー接点158を 運び、ワイパー接点はバンド157に接しながらこれに沿って移動する。 これ以外 の点では、図34の制御装置は図30から図32の制御装置に類似している。

【００６０】 制御装置ノブの回転を追跡することも可能で、その設定は光電的に判別できる。 図35、図36、図37を合わせて参照すると、このような制御装置lljでは、回転 式ノブ12jが、前述の実施例と同様の部品を持つフラットパネルディスプレイ16j
の表面の環状ベース部分3ljにはめこまれている。 ノブ12jには、ノブのベース部分で開いている内部チャンバー159と、チャンバー内でノブに固定されている鏡1
61が付いている。 鏡161は、ベース部分3ljから外向きに離して取り付けられており、ベース部分から受け取った光をその領域に戻すような向きに向けられている。

【００６１】 不透明な材料でできた層162が、ベース部分3lj内の透明カバープレート28jの 前面に接合されており、外の光がチャンバー159に入るのを防ぐ。 これは、他の 場所に何が表示されているかにかかわらず、ベース部分3ljの位置に常に真っ黒 な像が表示されるようにフラットパネルディスプレイ16jが設定されていれば、 不透明層162がなくても達成できる。

【００６２】 LED(発光ダイオード)163などの光源が、鏡161に向けて光を出すように、層162
の中心に固定される。 戻された光は、LED163の反対側で層162に固定されている ２つのフォトトランジスタ164Aと164Bなどの光センサーによって検出されるが、
このときフォトダイオードはノブ12jの回転軸から等距離にある。 フォトトラン ジスタ164Aと164Bのノブの回転軸に対する相対的な角度の差は、180°未満であ る。 LED163からフォトトランジスタ164に到達する光は、鏡161とフォトトランジスタ164の間でチャンバー159を横切っている不透明なディスク166によって変調 される。 ディスク166にはその中央に開口部167または透明な領域があってLED163
から鏡への光の経路を形成する。 このディスクには、均等に間を置いたスロット
168の環状アレイ、または、透明な領域があり、この部分を通して、フォトトラ ンジスタ164が反射光を受け取る。 スロット168は、デジタルデータプロセッサが一連の角度設定中でのノブの回転を追跡し、現在の設定を示すための信号を出力できるようにするための、直角離角コードを生成するような形状と位置を取る。

【００６３】 この例では、4つのスロット168があり、それぞれが回転軸に対して45°の円弧に沿っており、同程度の弓形の長さを持ったディスク166の不透明領域によって それぞれが分離されている。 図38に示すような、デジタルデータプロセッサがノブ12jの16の異なる位置を識別できるような応答パターンを生成するように、フ ォトトランジスタ164Aと164Bが位置付けられる。 図37に示すように、最初の位置では、フォトトランジスタ164Aと164Bの両方が点灯する。 ノブを時計回りに22.5
°回転すると、フォトトランジスタ164Bだけが点灯する。 ノブをさらに同じだけ回すと、フォトトランジスタ164Aと164B両方からの光が遮られる。 さらに、同じだけ回すと、フォトトランジスタ164Aだけが点灯する。 ノブ12jを時計回りに回 転していくと、このパターンが連続的に繰り返される。 ノブ12jを反対に回すと 、逆のパターンでフォトトランジスタが点灯する。

【００６４】 図39と図40において、各フォトトランジスタ164がマイクロプロセッサ111の個別のポートとシステムのグラウンドの間に個別の抵抗165を通して直列に接続さ れている。 これによって、ポートに接続されているフォトトランジスタが光のパルスを受け取るごとに、マイクロプロセッサの各ポートが、HステータスからLステータスに変わる。 図40に示すように、マイクロプロセッサは、このようなステータスの変化を10の加算減算を使ってカウントすることによって、ノブの回転を追跡する。 カウントを１増加する前に、プログラムは図41に示すように、方向サブルーチンを実行してノブが時計方向か反時計方向のどちらに回転したかを判定する。 図38と図41の両方において、2個のフォトトランジスタ164Aと164B(センサーAとセンサーB)の考えられる4つのステータスの組み合わせは、00、01、10、11
として表される。 ステータスの組み合わせが00から01へ、または、01から11へ、
または、10から00へ、または、11から10へ変化すると、ノブの動きは反時計方向で、プログラムは減算的にカウントを進める。 これ以外のステータスの組み合わせは、時計方向のノブの動きを意味し、カウントは加算的に進められる。

【００６５】 再び図35から図37において、制御装置12jの精度は、スロット168の数を増やしたディスク166を使用することによって向上させることができる。

【００６６】 LED163の電力を供給するDC電源169は、フラットパネルディスプレイの周縁に 配置することができる。

【００６７】 図44と図45では、不透明層162から光変調ディスク166のスロット174に伸びて いる不透明の円柱型光障壁173でLED163を囲むことによって、2個のフォトトランジスタ164を互いに光学的に隔離できる。 図46と図47に示すように、フォトトラ ンジスタ164の周囲に不透明なハウジング176を取り付けることによって同様の効果が得られる。 ハウジング176にはそれぞれ光変調ディスク166に面した細いスロット177があり、ハウジング内に光パルスを進入させる。 スロット付きハウジン グ176は、フォトトランジスタ164が一時にひとつだけのスロット168から光を受 け取るという、さらなる利点がある。

【００６８】 図35および図37の光変調ディスク166を図42に示すような形のディスク171で置き換えると、フォトトランジスタ164（フォトダイオードなど）は1個しか必要ない。 スロットの代りに、ディスク171には回転軸を中心にした環状バンド170があり、1箇所での光の透過度がもっとも大きく、バンド周囲の他の連続した場所で は光の透過度が徐々に低下する。 ここで、1個のフォトトランジスタの出力はノ ブの角度の関数となる。

【００６９】 図35から図47の制御装置は、不透明層162に別々に固定されている個別の部品 であるLED163とフォトトランジスタ164を用いる。 ここで図48と図49では、これ らの図中の制御装置および後述のその他の制御装置は、これらの部品を1個の光 電チップまたはウエハー178中に集積して量産するとより安価に製造できる。 こ の目的で、LED163とフォトトランジスタ164は平坦なベース179に接合され、互いに離れた位置にある。 LED163とフォトトランジスタ164にはどちらも、指定済み の距離にある点にLEDからの光の焦点があり、その点から反射する光をフォトト ランジスタ164に集光するような一対のレンズ181の一方が接着されている。

【００７０】 図50と図51に、画像表示部内のフラットパネルディスプレイ16kの透明カバー プレート28kに固定されている3つの電位差計181、182、183のバンクを持った別 の電気回路制御装置llkを示す。 電位差計181、182、183は、それぞれ回転式ノブ
12k、121、12mを持っており、前述のように、環状ベース部分31k、311、31mそれぞれにはまっている。 べース部分31k、31l、31mは、互いに間を置いて、それぞ れが接着剤でカバープレート28kに接着されている。 電位差計181、182、183のそれぞれは、前述の光電ウエハー178のひとつを使って、電位差計のノブの回転位 置の変化を検知し、制御対象の電気回路に対する変動する制御信号を合成できるようにする。

【００７１】 第1の電位差計181のノブ12kには、内部チャンバー184があり、鏡付きディスク
186はチャンバー内でノブに接着されている。 ディスク186は、カバープレート28
kに平行で、カバープレートから間を置いて、ノブ12kの回転軸を中心とする。 光を反射する物質でできたディスクの回転軸を中心とする円形バンド187が、カバ ープレート28kに面するディスク186の表面にある。 反射物質の密度つまりこの物質の反射率は、バンド周囲の連続した場所で最小から最大まで徐々に変化し、反射率が最小の部分が最大の部分のすぐ隣にくる。

【００７２】 前述のような光電ウエハー178がカバープレート28kの前面の、ウエハーから放射される光線の焦点の位置に埋め込まれており、反射物質のバンド187にある。 このように、光がウエハー178に反射して戻され、反射光の強度は、ノブ12kを一方向に回すと増加し、反対方向に回すと減少する。 これによって、ノブの位置を示す制御信号を生成するための、ノブの回転方向の検出、および、ノブの現在の角度の検出が可能になる。 この目的のために、ウエハー178に結合されている電 気回路は、図40で説明したものに類似していてもよい。

【００７３】 制御装置llkの第2の電位差計182では、ベース部分31lとカバープレート28kの 間に不透明のマスク188が挿入され、フラットパネルディスプレイ16kから発生される光が光電ウエハー178の出力に影響するのを防ぐ。 マスク188には開口部189 があり、ウエハー178に重なって、ウエハーと鏡付きディスク186の間を光が通過できるようになっている。 電位差計182の光電ウエハー178のレンズの焦点距離は、第1の電位差計181の対応する部品の焦点距離より短い。 このように、第2の電 位差計182の鏡付きディスク186は、ウエハー178により接近している。 上記の点 を除いて、第2の電位差計182は第1の電位差計181に類似している。

【００７４】 制御装置llkの第3の電位差計183では、ベース部分31mとノブ12m内でカバープ レート28kから外に向いて伸びいる不透明なチューブ191を通して鏡付きディスク
186が見えるように光電ウエハー178が透明カバープレート28kの背面に埋め込ま れている。 ディスク186がウエハー178のレンズの焦点を超えるような場合は、チューブ191の外側の端に付けた補助レンズ192によってディスクに光の焦点を当てる。 カバープレート28kは、この例のようにガラスでできている場合には、ベー ス部分もガラスで形成し、ソルダーガラスを使ってカバープレートに接合することによって、ベース部分31mをカバープレートと一体化できる。

【００７５】 以上の点を除いて、第3の電位差計183は第1の電位差計181と類似していてもよい。

【００７６】 図52と図53両方において、磁石193および一対のアナログホール効果センサー1
94-1と194-2も、回転式ノブ12pの角度変化を検出するために使用でき、それによってノブの回転に対応する制御信号を発生することができる。 前述の実施例の発振器コイル107と108の代りにホール効果センサーを使い、前述の実施例の導電体
109を磁石193に置き換えることを除いて、制御装置llpは図21と図22で説明した 高周波の実施例と機械的に同じであってもよい。

【００７７】 各ホール効果センサー194の電気抵抗は、ノブ12pを回転しているときに磁石19
3がセンサーに接近すると減少し、磁石がセンサーから離れていくと増加する。 図54において、第1ホール効果センサー194-1は、第1の抵抗197に直列に、DC電圧源196の正と負の端子に接続され、第2のセンサーは直列に接続された第2の抵抗1
98を通して電源に接続されている。 第1のセンサー194-1と抵抗197は第1の電圧分割器を形成し、ここで、センサーと抵抗の間の回路接合部199における電圧が変 わると、センサーの抵抗が変わる。 他方のセンサー194-2と第2の抵抗198は、同 様に、電圧が変わると、センサーの抵抗が変わるような回路接合部201を持つ第2
の電圧分割器を形成する。

【００７８】 図52と図53の両方において、本発明のこの例における2つのホール効果センサ ー194は、ノブ12pの回転軸に対して90°離れた位置にある。 2つのセンサーが離 れた角度にあることは、本発明の別の例にも利点があると考えられる。 この例の第1のセンサー194-1（図中のセンサーI）は、ノブ12pの回転軸の0°の角度にあ る。 第2のセンサー194-2（図中のセンサー2）は、270°の位置にあり、2つのセ ンサーの出力信号は、図56で曲線1Aが第1のセンサーの変動する出力信号を表し 、曲線2Aが第2のセンサーの出力信号を表すとき、90°位相がずれているように 見える。

【００７９】 図52から図56の両方において、回路接合部199および201に存在する2つの電圧 は、ノブ12pの回転方向を判別するために使用される。 回路接合部199と201はそ れぞれ一対の緩衝増幅器202のひとつと、別の一対のA/Dコンバータ203のひとつ を通して、マイクロプロセッサ111のポートに接続される。 マイクロプロセッサ1
11は、第1のセンサー194-1の出力信号1Aを、ノブ12pの角度位置の関数として変 化する制御信号に変換する。 制御信号は、直線的、または、ノブ12pのそれぞれ の角度設定に対する制御信号値を持っているマイクロプロセッサIll中の内部ル ックアップテーブルを設定することにより、別の応答曲線に沿って変化するようにできる。 マイクロプロセッサ111は、回路接合部199で生成される実際の信号値を、指定済みの値に変換するが、必要な応答曲線の作成方法は以下に説明する。

【００８０】 図56に示すように、第1のセンサー194-1の出力信号1Aの大きさは、0°の位置 から180°の位置へのノブの回転にしたがってノブ12pの各位置において異なる。
ノブ12pが同じ方向に180°の位置から360°(0°)の位置へとさらに回転すると、
信号値の同じ範囲で、信号1Aの値に戻る。 マイクロプロセッサ111は、第2のセンサー194-2からの出力信号2Aを使って、特定の大きさの第1出力信号1Aが0°から1
80°の範囲内の位置を示すか、180°より大きい位置を示すかを判断する。 第2のセンサーの出力信号2Aは、図56のKに示すように、ノブ12pが180°の位置にある とき、特定の値を持つ。

【００８１】 信号2Aはノブ12pが0°と180°の間の位置にあるとき(磁石193は図53の右半分 にくる)K未満で、このノブが180°と360°の間の位置にあるとき(磁石193は図53
の左半分にくる)Kより大きい。 図55のフローチャートに示すように、マイクロプロセッサはルックアップテーブルを照合して、信号1Aの現在の値を0°から180°
の範囲内でのノブの現在の角度を示している指定値（図55中のD）に変換する。 このとき、第2のセンサーの信号2AがKより大きい場合、マイクロプロセッサは、
360°からDを引いた制御信号値を出力する。 これ以外の場合は、出力される制御信号はDに等しい。

【００８２】 図57において、ノブ12pの動きを追跡するときの精度を上げるためには、ホー ル効果センサーの数を増すとよい。 この例では3つのアナログホール効果センサ ー194-1、194-2、194-3が、ノブ12pの回転軸の周囲に120°間隔で配置されてお り、センサー194-1は再びノブ12pの0°の位置、センサー194-2は120°の位置、 センサー194-3は240°の位置にある。 これ以外の点では、制御装置llqの物理的 な構造は、前述の図52および図53のホール効果制御装置119と同様でもよい。

【００８３】 図58において、最初の2つのセンサーと同じ方法で第3のセンサー194-3がDC電 圧源196とマイクロプロセッサ111に接続されていることを除き、制御装置llqの 電気回路は図54で説明したものと同様でもよい。 この第3のセンサー194-3は、第
3の抵抗198-1と直列にDC電圧源196の正負端子に接続される。 第3のセンサー194-
3と第3の抵抗198-1の間の回路接合部199-1は、別の緩衝増幅器202-1と別のA/Dコンバータ203-1を通して、第3のセンサーの出力信号をマイクロプロセッサ111に 伝える。

【００８４】 図59と図53の両方において、この例では、感度の等しいセンサー194-1、194-2
、194-3センサーそれぞれの出力信号の大きさをモニターするようにマイクロプ ロセッサ111がプログラムされている。 １つの信号が最も強く、残りの2つの信号の大きさが等しい場合、磁石193は最も信号の大きいセンサーの位置にくる。 こ れ以外の場合、磁石193は最も強い信号を出している2つのセンサーの間の位置にくる。 マイクロプロセッサ111は、磁石がひとつのセンサーから別のセンサーに 移動するにしたがって徐々に変化する2つの信号の比率を計算し、2つの最も強い信号源の間の正確な位置を検出する。 この比率は通常、直線的には変化しない。
マイクロプロセッサ111は、比の値の元であるノブ12pの実際の角度と相関関係にある比の値を持った内部ルックアップテーブルを参照して、この非線形性を補正する。

【００８５】 3つのセンサー194-1、194-2、194-3のひとつが故障した場合に、図55で説明したようなセンサー2個による動作に戻るようにマイクロプロセッサ111またはその他のデータプロセッサをプログラムできる。

【００８６】 電源投入時に、図52から図54の制御装置llpと図57の制御装置llqはどちらも、
電源がオフになっていた期間に変更されたノブ設定を検知できる。

【００８７】 図60と図61の両方において、前述の制御装置にはフラットパネルディスプレイ
317の透明カバープレート316前面に接合されているベース部分437などのベース 部がある。 ベース部分437に、カバープレート316内へ、または、カバープレートを通って、プレート内の開口部439にかみあう突起438が一つあるいは複数あると有利なことがある。 これによって、制御装置をディスプレイからはずしてしまう可能性のある横向きの力が制御装置にかかるのを防ぐことができる。 突起438に は金属を使い、カバープレート316背面の導体に、前述のように、電気的に接続 できるようにする。 複数の制御装置が同じフラットパネルディスプレイ317に接 合されている場合、ベース437にはそれぞれ異なるパターンや形状の突起438をもたせて、各制御装置がディスプレイ317の対応する正しい位置に確実に接合され るようにできる。

【００８８】 図62において、フラットパネルディスプレイ317の表面に固定された回路制御 装置のノブ441の回転は、ディスプレイ背面に接合された、既存のデザインの磁 気バッド439によって追跡できる。 この実施例の制御装置442は、ノブおよびノブのベース部に、電気部品を必要としないことを除き、前述の回転式ノブ制御装置と同様でもよい。 この実施例では、小型の磁石443が、ノブの回転軸からずれた 位置でノブ441に埋め込まれている。 磁石443の動きは、パッド439によって検知 され、ノブ441の現在の回転方向を表す信号が磁気パッド位置信号発生器444によって発生されるが、この位置信号発生器には既存の任意の回路構成を利用してかまわない。 マイクロプロセッサ111は、前述の方法で制御信号を制御対象回路446
に送るが、この制御信号の大きさはノブ441の回転方向によって決定される。 ま た、マイクロプロセッサ111によって、フラットパネルディスプレイコントロー ラ17はフラットパネルディスプレイ317に制御装置442の現在の設定を示すグラフィックス447を表示させる。

【００８９】 前述の各回路制御装置では、ノブとベース部分がどちらも支持パネルの前面に付いており、装置の電気部品はパネル前面のノブおよびベース内に収納されている。 前述のノブ回転検知手段では、フラットパネルディスプレイの画像表示部内に収められる程度に、装置を小型にできる。 また、制御装置の構造は、ノブをベース部分からはずすだけで、支持パネルの前面からすべての部品にアクセスできるようになっているため、保守や修理がしやすい。 本発明の実施例では、たとえば図27と図28の制御装置のように、電気部品がノブに組み込まれているか、ノブ自体によって運搬されるため、専門の技術者でなくても、ノブをはずして新品に取り替えるだけで簡単に修理ができる。

【００９０】 前述の回路制御装置では、一連の異なる設定の間でのノブの回転が、ノブの回転に伴って連続的に変化する値を持った制御信号を発生する。 このような制御装置の中には、ノブの連続設定位置における元の制御信号の値が、対数関数的であるなど、制御装置用として標準である直線などの応答曲線に沿わないものがある。 これは、新案のノブ回転検知手段の幾何学的構造に起因する。 図21から図23の制御装置、図25と図26の装置、図27と図28の装置、図52から図56の装置は、ノブの回転に応じて発生される元の制御信号が、標準的な形で変化しない制御装置の例である。

【００９１】 この特定の実施例に関して説明してきたように、マイクロプロセッサまたはその他のデジタル信号プロセッサは、制御装置の各設定位置において発生される元の値に対して指定した値を保存しておくことによって、元の制御信号を適正な値に補正できる。 ノブを回してそれぞれの位置に設定し、信号プロセッサ中のルックアップテーブルにその制御信号に対して設定したい値を指定する。 こうすれば、プロセッサが元の信号値をそれに対して指定された値に変換することによって、ノブの動きに応答する。 この変換された値が、制御対象の回路に対する制御信号として使われる。

【００９２】 この信号処理方式は、ノブ回転検知手段の実際の応答曲線に関わらず、制御装置の連続的な望ましい設定を得るために使用できる。

【００９３】 前述の回路制御装置の他の例では、特殊な形状の部品を使用することによって希望の応答曲線が得られる。 例えば、図5と図7の回路制御装置の出力は、長さに沿って連続的に等間隔の電気抵抗を持つように抵抗トレース37を成形することによって線形化できる。 製造上の許容誤差を緩和することにより、このような装置をより経済的に製造できるように、この指定信号値方式をこの種の制御装置に応用できる。 指定信号値を使用することによって、抵抗やその他の部品の製造過程における形状のばらつきを補正できる。

【００９４】 この方式は、さらに、回路制御装置の使用寿命を延長することもできる。 磨耗などが原因で、制御装置の１つあるいは複数の設定点で制御信号が変化した場合、このような設定点の位置を変えて、その設定点に対して新しく指定した値を信号プロセッサのルックアップテーブルに入力できる。

【００９５】 この方法は、画像表示装置の表面に取り付けられた回路制御装置や回転式ノブ型制御装置に限定されるものではない。 たとえば、線形電位差計やフェーダなど、直線的な経路上をスライドするノブのように、別の方法で移動するノブを有する制御装置にも同様に応用できる。

【００９６】 前述のように、装置を支持するパネルの前面に制御装置の電子部品を配置すると、ハウジングを開いてパネルの裏で修理作業を行う代りに、制御装置から回転式ノブを外すだけで部品にアクセスできるため、保守や修理が簡単に行える。 図
64から51に、この点で特に有利な本発明の別の実施例を示す。

【００９７】 図64から図67の制御装置448には、フラットパネルディスプレイ452表面に置かれた透明のオーバーレイプレート451に取り付けられた環状ベース部分449があり、前述の方法で、回転式ノブ453がベース部分にはめこまれている。 ベース部分4
49内に収められ、ベース部分から取り外し可能なノブ453を外すだけで容易にア クセスできるような取り外し可能なキャリヤに、制御信号発生部分454が付いて いる。

【００９８】 この例のキャリヤ456は、外側の直径がベース部分449の内側の直径に一致するようなキャップの形をしている。 特に図63と図65においては、キャリヤ456の反 対側にある小突起457が、ベース部分449の内壁にある対応する開口部458にはま る。 この突起457は、突起のそれぞれの側面にスロット461によって形成されるキャリヤ側壁の湾曲可能なタブ459部分の上にある。 このように、突起457は、タブ
459の自由端462を指で押さえて、開口部458から外すことができる。 自由端462は、タブを指で押さえられるように、タブ459の他の部分に対して直角であること が望ましい。

【００９９】 この例の制御信号発生部分454は、従来方式の内部デザインを持った回転式電 位差計である。 電位差計の回転可能なシャフト463は、制御装置448のノブ453内 の対応する経路に沿って入り、止めねじ464がノブ内の軸の半径方向に向かって 挿入され、シャフトがノブとともに回転しないようにシャフトに押し付けられている。 別の方法として、シャフト463を、ノブの表面の中心からノブ453の軸に沿って挿入されたねじでとめてもよい。

【０１００】 本例の従来の電位差計454は、ここで記述した任意のノブ移動検知回路で代用 してもよい。

【０１０１】 図63、図66、図67に注目すると、ベース部分449とオーバーレイプレート451を通って、オーバーレイプレートの裏側に沿っている信号および電力用導線466と 電位差計454はバネ式接点467で電気的に接続されている。 このような導線466の それぞれの場所に、ベース部分449に固定されたバネ式接点467があって、キャリヤ456がべース部分に挿入されたときに互いに接触するように、キャリヤのベー ス部分にもうひとつのバネ式接点が取り付けられている。 図67にもっともよく示されるように、そのような各接点467には、一方のアームが導電パッド469に固定され、押さえられていない状態では、通常U型になっている弾性部分468がある。

【０１０２】 もうひとつのバネ式接点の代りに導電パッドを使う場合は、各導線466にバネ 式接点467を1個のみ使うこともできる。

【０１０３】 図68に、バネ式接点の代りにピンコネクタ471を使うような制御装置の変更形 態を示す。 キャリヤがベース部分に挿入されると、キャリヤ456aのベース部分から伸びているピン472が、ベース部分449の底部に組み込まれた導電性のスリーブ
473に入る。

【０１０４】 図68の実施例のノブ453は、ベース部分449aにはめこまれない。 図68と図69の 両方において、外向きに出ている環状リップ474が、ベース部分449aの外壁を囲 んでいる。 半径方向に向いた通路476が、ノブ453の側壁の対向する点を通過し、
ノブがベース部分449aに挿入されたときに、リップ474の方向を向くようになっ ている。 スライド式クランプ477がそのような各通路476にあり、このクランプには、クランプをノブ453の橋台へと押し込んだときに、リップ474の隣接した部分にかみ合うような溝478が付いている。 各通路476の溝付きの外側部分内にある止めねじ479は、ねじまわしなどの工具を使って回すことができ、クランプがベー ス部分449a上にノブを固定すると同時に、ノブの回転を可能にしているノブ453 の橋台にクランプ477を締め付けることができる。 ノブをベース部分449aから外 すときは、止めねじ479を反対方向に回すと、クランプ477がノブ453からはずれ る。 リップ474から画像表示装置452aに向かって伸びているノブ453の側壁内側の直径は、少なくともリップの直径と同じである。 フラットパネルディスプレイ45
2aの表面が弱く、はめこむときに力をかけると壊れる怖れがある場合に、ノブ45
3とベース部分449aのこのような組み合わせ方法を、前述のはめこみ方式の代り に使用できる。 上記の点を除いて、図67から図69の実施例は、図63から図66の実施例と同様でもよい。

【０１０５】 図70と図71の両方において、回路制御装置502の回転式ノブ型の電子部品の交 換可能なキャリヤ501と、フラットパネルディスプレイ506の透明カバープレート
504に沿っている導線503はキャリヤの側面についており、ベース部分508内の所 定の位置にキャリヤをはめこむためのバネ式接点507を利用して電気的に接続で きる。 この例では、キャリヤ501の側面にキャリヤを囲む環状の溝である凹み509
がある。 ベース部分508に挿入されたキャリヤ501を所定の位置に留めるために、
凹み509内に入る接点507の上端は湾曲している。 接点501は、弾性の導電物質で できており、キャリヤ501の外壁に埋め込まれた導体のインサートに凹み509の部分で押し付けられている。 インサート511は、前述の任意の様式のキャリヤ501内の電子部品512に接続される。

【０１０６】 弾性のバネ式接点507は、キャリヤ501がベース部分508に挿入されると、一時 的に収縮してから、凹み509に収まって、キャリヤを所定の位置に保持する。 ま た、回転式ノブ513がベース部分から外れると、接点507の弾性によって、キャリヤ501がベース部分508から引っ込められる。

【０１０７】 例示の目的で、図70と図71に、図52から図56で前述したホール効果型の制御装置を示す。 このように、磁石193が、キャリヤ501のすぐ横で、回路制御装置502 の回転式ノブ513に固定されている。 ホール効果センサーなど、前述のホール効 果式ノブ位置検知回路の他の電子部品512が交換可能なキャリヤ501内に収められている。 この回路にはバネ式接点507が4つある。 前述のように、他の種類のノブ位置検知回路は、異なる数の接点を持っていてもよい。

【０１０８】 バネ式接点501はベース部分508とカバープレート504の間に伸びて、前述の方 法で、制御対象の回路の制御装置502に接続されたプレートに沿っている導線503
に接続された導電パッド520に接触している。

【０１０９】 図6と図7で前述した通り、この例のノブ513は、弾力式留め金40によって、ベ ース部分508にはめこまれている。 ノブ513の内側表面上のまっすぐのキー構造を持つ突起515が、ベース部分508の外壁の対応する溝にはまって、バネ式接点507 がインサート511に接触する位置にくるようにする。 前述のベース部分へのノブ の取り付け方法のいずれを利用してもよい。

【０１１０】 図72を参照すると、本発明の前述のどの実施例でも、操作者によって指定された大きさの回路制御信号を発生するだけでなく、スイッチとしても応用できる。
例として、図70の制御装置481は、図52から図56で説明したように、磁石193とアナログホール効果センサー194を使ってノブ482の回転を追跡し、図6と図7で説明したように、ノブが弾力式留め金40でベース部分483に留められている。

【０１１１】 制御対象回路をオン・オフにするなどの機能を果たすための切り替え信号を発生するために、この実施例のノブ482は、コアの円筒形の側壁が電気的絶縁物質4
86の層に覆われているような導電性金属コア484を有している。 制御装置481のベース部分483と、ノブをベース部分に固定している留め金40も、導電性の金属で できている。 導体488は、ベース部分から、この導体が接着されている透明カバ ープレート489を通り、カバープレートの裏側に沿って、ノブの導電性のコア484
をタッチセンサー回路487の入力端子に接続している。 タッチセンサー回路487には、たとえば、操作者が導体に触れると、ランプのオン・オフを切り替えるような、切り替え信号を発生する任意の既存の回路を使用できる。

【０１１２】 操作者は、ノブの前面にある導電性のノブのコア484の露出面491に触れることにより、選択的に切り替え信号を発生できる。 絶縁体486は、操作者がノブを回 すためにノブ482の側面を手で持ったときに、誤って切り替え信号が発生される のを防止する。

【０１１３】 前述の回路制御装置の画像表示装置は、フラットパネルディスプレイとして知られているもので、xバスバーとyバスバーの直交行列が、異なる時点に異なるイメージピクセルの組み合わせを発生することによって変化する画像を作成できる。 最新のこのようなディスプレイの中には、フレキシブルで曲面構成にできるものもある。 本文中および追加請求項中に使用されるパネルディスプレイという用語は、平面だけでなく曲面構成を含めた形状を持つディスプレイを意味するものとする。

【０１１４】 図73において、前述の任意の回路制御装置の回転式ノブ494の近くに可変グラ フィックス493を表示する画像表示装置492は、一般にコンピュータのモニターやテレビ画面などに使用されるブラウン管を使用してもよい。 前述のどの方式のノブおよびベース部分496も、ブラウン管492の画面497または画面上に重ねられた 透明のオーバーレイプレート498に取り付けることができる。

【０１１５】 前述の実施例のフラットパネルディスプレイは、目的の画像を生成するために、ピクセルの行列中の特定の画像ピクセルを発光させるために、バスバーのグリッドを使用する種類のものである。 図74において、フラットパネルディスプレイ
516には、ディスプレイ内の電極517を電気的にオンにすることによって、電極の構成に応じた画像が表示されるような既存の種類のセグメント化した電極方式を使用できる。 このような電極は、たとえば、回転式ノブ519用の変更可能なキャ リブレーション用マークを表示するように構成できる。 当業者間で理解されているように、このようなディスプレイでは、斜めの四角張った数字8の形に配置さ れ、互いに絶縁されている電極518を選択的にオンにして、0から9の任意の数字 を表示することができる。

【０１１６】 磁石とホール効果センサーを使って回転式ノブの回転を追跡する回路制御装置については、図52から図59で説明した。 この種の制御装置は小型であることが望ましい。 場合によっては、磁界をホール効果センサーの位置に集中し、近辺の電子部品が強い磁界の影響を受ける怖れがあるため、制御装置のノブとベースの外に磁界がもれないようにすることが望ましい。 図75と図76に、以上の条件を満足するホール効果式の制御装置521を示す。

【０１１７】 図75と図76を合わせて参照すると、この例の制御装置521には、前述のように 、電子画像表示スクリーン524の透明カバープレート523の表面に接着された円形ベース部分522がある。 図6と図7の制御装置について前述したように、中空の回 転式ノブ526がベース部分522にはまる。 図75と図76をもう一度参照すると、一対の固定ホール効果センサー527Aと527Bが中空のノブ526内のベース部分522に取り付けられ、永久磁石528がノブ内に入っている。 電気回路および制御装置521のプログラムは、図54と図55に示されたものと類似したものを使用できるが、これに関しては、図52から図55の実施例を使って説明済みである。

【０１１８】 再び図75と図76において、制御装置521には小型にできるさまざまな要素が備 わっている。 まず、磁石528がノブの回転軸529の中心にあり、センサー527Aと52
7Bのすぐ上にあるため、ノブ526の直径を最小にできる。 磁石528は、必要に応じてどのような形状にもできるが、円盤形が望ましい。 センサー527Aと527Bは、互いに垂直で、回転軸529と直交関係にあり、一方のセンサー527Aの端が他方のセ ンサー527Bの真中の隣にくる。 このように、2つのセンサーがT形の構成をとる。

【０１１９】 磁石528は、磁石の磁性方向を横から見た図77に示すように、ノブ526の回転軸
529に対して直角に離れたN（北）とS（南）の磁極を持つ。 これによって、ノブ が回転されたときに磁石528がセンサーの中心にとどまるにもかかわらず、セン サー527Aと527Bそれぞれの磁界を検知する面における磁界が、ノブ526の回転に 伴って変化する。

【０１２０】 磁石528は、ノブ526の屋根部分に組み込んで固定してもよいが、ノブの対応する空洞520内でスライドできることが望ましい。 たとえば、テフロン（登録商標 ）などの、摩擦係数の低いプラスチック製の薄いディスク525を磁石528とセンサー527Aおよび527Bの間に挿入し、磁石をセンサーから少し離す。 たとえば、シリコンスポンジなどの弾性の材料でできた圧縮可能物質530を、磁石528の反対側の端にある空洞520内に挿入し、磁石をディスク525に押し付ける。

【０１２１】 より複雑な磁極構成N1、N2、S1、S2を持つ代替の磁石528Aの側面を図78に、上から見た図を図79に示すが、これはノブ526の近くに磁界の影響を受けるような 電気部品がある場合に特に有利である。 特にこの磁石528Aには2つのN極と２つの
S極がある。 第1のN極N1と第1のS極S1は磁石528Aの下半分で、磁石の回転軸529の反対側にある。 もうひとつのN極N2とS極S2は磁石528Aの上半分にあって、N極N2 がS極S1の真上、別のS極S2が第1のN極であるN1の真上にくる。 この4つの極を持 った磁石528Aは、磁石周辺の領域に磁束を集中させ、制御装置の外の磁界強度を減少する。

【０１２２】 再び図75と図76において、たとえば、鉄などの強磁性体でできたいくつかの磁界集中装置531を使って、磁石528からの磁界を曲げて、ノブ526とベース部分522
の外における磁界の大きさを減少し、また、センサー527Aと527Bにおける磁界を強化するようにできる。 この実施例では、磁界集中装置531は、センサー527A、5
27B、ベース部分522の間に挿入される強磁性体のディスクで、磁束を発散させずに集中させる。 制御装置の外の磁束強度を減少するためには、磁界集中装置を磁石528と圧縮可能物質530の間など別の場所に配置してもよい。

【０１２３】 図80と図81に、制御装置521Aを小型にすることのできるような磁石528Aとセンサー527Aおよび527Bの変更された構成を示す。 図80と図81の制御装置521Aは、電子画像表示スクリーン524のカバープレート523に取り付けられたベース部分522 、および、その上にはめこまれた回転式ノブ526Aを具備しているが、その部品は図75と図76の実施例の部品と類似のものでよい。 図80と図81の実施例では、磁石
528Aは、断面が円の棒で、一方の端がノブ526Aに埋め込まれ、ノブの回転軸529 に沿って、ノブのベース部分522に向かって伸びている。 図82と図83において、 磁石528AのN極は磁石528Aの片側に、回転軸529に沿って伸び、S極は磁石の反対 側に沿って伸びている。

【０１２４】 ホール効果センサー527Aと527Bは、ここでもベース部分522の取り付けられて おり、この実施例では、V形の構成になっている。 センサー527Aと527Bの磁界検 知面533は磁石528Aに向いている。 この例では、2つのセンサー527Aと527Bは、互いに垂直になっているが、別の角度にしてもよい。 図56で説明したように、2つ のセンサーの出力信号の位相差を90°にできるため、この角度は直角が望ましい。

【０１２５】 この例のノブ526Aには、強磁性体でできた外側シェル534が付いている。 これ は、磁石528Aの磁界の大部分をノブ内部に閉じ込め、センサー527Aと527Bにおける磁界の強度を高める。

【０１２６】 以上の点を除いて、図80と図81の制御装置521Aは、その電気回路とプログラムを含め、図75と図76の実施例のものと同様でもよい。

【０１２７】 図84と図85に、小型にできる、ホール効果を利用した別の制御装置521Bを示す。 回転式ノブ526、ベース部分522、磁石528、電子画像表示スクリーン524は、前述の図75から図79に示す実施例と同様である。 ディスク形の強磁性体の磁束集中装置531がここでもベース部分522の磁石528に向いた面に接着されている。 この 例では、ホール効果センサー527Aと527Bは、磁束集中装置531と磁石528の間に重なるように配置され、センサー527Aがセンサー527Bに直角になる。 センサー527A
と527Bはどちらも、磁石528に向いている。 第1のセンサー527Aは、磁束集中装置
531に接着または固定され、第2のセンサー527Bは第1のセンサーに接着される。 上記の点を除き、制御装置521Bは、前述の図76から図79の制御装置521と同様で あってもよい。

【０１２８】 図52から図59および図75から図85のホール効果を利用した前述の制御装置には、制御装置のノブの回転に伴って移動する磁石が付いており、これによって、ノブの現在の回転角を検出するためのホール効果センサーの出力信号が変化する。
図86、図87、図88に、別のホール効果を利用した制御装置521Cで、ホール効果センサーに対して磁石が移動しないものを示す。

【０１２９】 制御装置521Cのベース部分522と電子画像表示スクリーン524は、前述の図75から図79の制御装置の対応する部品と同様でもよい。 ベース部分522にはまる制御 装置521Cの回転式ノブ526Cも、ノブ内に磁石が入っていないことと、ノブ内部にノブの回転軸529を中心にし、ベース部分522に向いて伸びているチューブ状の突起537があることを除いて、前述の制御装置の対応する部品と同様である。 突起5
37の直径は、その突起に面しているベース部分522の面538の直径より小さい。 少なくとも、ノブ526Cの突起537部分は、非磁性体でできている。

【０１３０】 第1と第2ホール効果センサー527Aと527Bは、ベース部分の面538の周辺から外 に向かい、ノブの突起537から外向きに離れた位置にあって、ノブの回転軸529に対して互いに90°離れている。 センサー527Aと527Bは、回転軸529に面し、接着 剤などでベース部分522に取り付けられている。 軸の周りのセンサー527Aと527B の角度に対応して、第1と第2の磁石539Aと539Bは、回転軸529に対して直角にベ ースの面538に配置され、磁石はノブの突起537内に置かれる。

【０１３１】 ノブの突起537を囲んで回転する円形の磁気シールド541によってノブ526Cを回転すると、ホール効果センサー527Aと527Bの出力信号が変化する。 シールド541 は強磁性体でできており、センサー527Aと527Bおよび磁石539Aと539Bの間に伸びている。 ノブ526Cの回転軸に平行な方向へのシールド541は、最大の端から最小 の端へと漸減する。 図88に、円形に形成される前の平らな状態のシールド541を 示す。 再び図86と図87において、シールド541は、センサー527Aと527Bそれぞれ の表面で、ノブの回転軸529を中心とするシールドの現在の回転に依存する程度 にまで磁界の強度を減少する。 ノブ526Cを一方向に回すと、各磁石539Aと539Bと対応するセンサー527Aまたは527Bの間の遮蔽物質の量が連続的に増え、ノブを反対方向に回すと、各センサーの遮蔽の度合いが連続的に減少する。 このように、
センサー527Aと527Bそれぞれからの出力信号はノブ526Cの角度によって異なるため、ノブの現在の位置を識別し、ノブの回転を追跡できる。

【０１３２】 制御装置の操作に応じて、制御対象回路に対する制御信号を変化させるための制御装置521Cの電気回路は、図54のマイクロプロセッサ111が図89のフローチャ ートに示すように異なる動作をするようにプログラムされていることを除いて、
図54で前述したものと同様でもよい。

【０１３３】 図86と図87の制御装置521Cでは、ノブ526Cの360°に渡る一回転全体を通して 制御装置が出力信号を出す必要がなければ、センサー527Aが1個と磁石539Aが1個必要なだけである。 センサー1個と磁石1個だけしかない場合で、先細のシールド
541の2つの端の隣接点がセンサーと磁石の間にあると、不確定な出力信号が発生する。 センサー527Aと527Bの2個のセンサーと磁石539Aと539Bの2個の磁石を使用すると制御装置はノブ526Cの360°回転を通して動作する。

【０１３４】 図90に、図86から図88の回路制御装置の変更形態を示すが、ここでは、磁気遮蔽用にシールドではなく磁束集中装置538を使っている。 磁束集中装置538は、直径がより大きく、回転式ノブ526Cの側壁541の内面539に接着されていることを除いて、前述の磁気シールドと同じ構成である。 この変更形態では、大きい直径の磁束集中装置が、磁石539Aおよび539Bとセンサー527Aおよび527Bの両方を囲んでいる。 以上の点を除き、図90の制御装置521Dは、電気回路を含み、前述の図86から図88の制御装置と同様であってもよい。 図90において、磁束集中装置538は、 磁束を他に発散させずに、センサー527Aと527Bの場所に集中している。 ノブの異なる回転位置におけるセンサー527Aと527Bのうしろにある強磁性体の拡散状態が異なるため、センサー527Aと527Bの位置における磁束の集中の度合い、つまり、
センサー出力信号の強度は、ノブ526Cの回転位置に依存する。

【０１３５】 本発明の前述の実施例はそれぞれ、ノブの現在の回転位置を識別するか、または、回転位置を外部の回路によって識別できるようにするための出力信号を発生するノブ回転位置検知機能を持ったベース部分および回転式ノブを備えている。
前述の各実施例では、画像表示部内の表示スクリーンの透明カバープレートに沿って伸びている薄い導電体を通って、出力信号が電子式表示スクリーン周縁にある回路またはコネクタに送られる。 ここで図91では、スクリーンの画像表示部内に出力信号伝達用導体がない方法で、ノブ526とベース部分522から、画像表示スクリーン524の周縁543にある回路542に出力信号を送ることができる。 特に、出 力信号は表示スクリーンの周縁543へと、この例では赤外線信号544であるが、電磁気信号の形で送られる。

【０１３６】 例として、図91に示す制御装置521は、ホール効果を利用した制御装置であり 、ここに述べた点を除き、図75から図79で前述した制御装置と同様であってもよい。 制御装置には、前述の、抵抗やコンデンサの変化によるもの、高周波センサー、光電子センサーによるものなど、回転式ノブの回転位置を検出するための方式のどれを利用してもよい。

【０１３７】 制御装置521のベース部分522は、表示スクリーン524上にかぶせられる透明カ バープレート523中の対応する開口部546内に収まる。 赤外発光ダイオードなどの赤外線源547が、ベース部分522に組み込まれ、透明カバープレート523内でカバ ープレートの面に平行な経路に沿って、赤外線544を表示スクリーン524の周縁54
3に向けるように位置付けられている。 赤外線544は、スクリーン524の周縁543に組み込まれている赤外線フォトトランジスタなどの赤外線検出器548に向けられ る。 赤外線源547は、ベース部分522内の送信回路549の一部で、赤外線検出器548
はスクリーンの周縁543内の受信回路551の一部である。

【０１３８】 ここで図92と図93においては、送信回路549はマイクロプロセッサ553によって制御されるマルチプレクサ552を備えている。 マルチプレクサ552は、この例では前述の方法でホール効果センサー527Aと527Bによって発生されるノブ位置信号を受信し、現在のセンサーの信号値をA/Dコンバータ554を経由して、マイクロプロセッサ553に繰り返し送信する。 マイクロプロセッサ553は、デジタル化された信号値を、赤外線源547のドライバ回路であるシリアル送信機556に送る。 このように、赤外線源547は、現在のセンサー信号値をデジタル形式で符号化した赤外線 の連続パルスを放射する。

【０１３９】 赤外線検出器548は符号化された赤外線信号をデジタル電気信号に戻し、ヒス テリシス回路558を経由して信号処理用マイクロプロセッサ557に送る。 信号処理用マイクロプロセッサ557は、図54のマイクロプロセッサ111に関してここで説明する方式で、回路制御信号を発生するようにプログラムされている。 図92に示す代替の構成では、信号処理用マイクロプロセッサ557の機能はやはり送信回路549
のマイクロプロセッサ553によって実行できる。

【０１４０】 再び図91において、ベース部分522とノブ526の部分のアセンブリにある電子部品操作のための電力は、前述のように、透明カバープレート523の面に沿って、 表示スクリーン524の周縁543からベース部分へと延長されている薄い導体または透明な導体を通ってベース部分へと供給される。 代りに、ベース部分522とノブ5
26の部分のアセンブリにバッテリーを入れることも可能である。 図91に示す制御装置521は、この目的のために、導体やバッテリーを必要としないものである。 ベース部分552とノブ526の部分の電子部品に対する電力は、光を電気エネルギーに変換する光電池559によって供給される。 光電池559は、表示スクリーン524に 面するベース部分522の表面に配置され、光電池が重なる部分で表示スクリーン からの光を受け取るような向きになっている。

【０１４１】 本発明における前述の実施例の画像表示スクリーンは、ノブとベース部分のアセンブリが、制御装置の製造時点ですでに決められたスクリーン上の特定位置に配置されることを必要とするような機能を持っている。 例えば、前述のほとんどの実施例では、信号や電力用の導線は、スクリーンのカバープレートに沿って、
ノブとベース部分の指定された場所に伸びている。 図91と図92に示す、信号データを送信するために赤外線ビームを使う実施例には、ディスプレイカバープレート内のベース部分の指定済みの位置に開口部があって、そこにベース部分が伸びている。 図94と図95に示す本発明の実施例では、操作者が表示スクリーンの透明カバープレート523の面上の所望の位置にノブ526とベース部分522を配置し、希 望に応じてノブを外したり、位置を変えることができる。

【０１４２】 例として図94と図95に示す制御装置521は、ここに説明する点を除き、前述の 図75から図79の制御装置に類似した、ホール効果式の制御装置である。 図94と図
95の制御装置には代りに、前述の抵抗やコンデンサの変化によるもの、高周波センサー、光電子センサーによるものなど、回転式ノブの回転位置を検出するための方式のどれを利用してもよい。

【０１４３】 図94と図95を参照すると、この実施例のベース部分522は、この例での両面接 着テープ561などのように、ベース部分に取り付けおよび取り外しが自由な方法 で、透明カバープレート523に取り付けられている。 取り付け方法には、この他 、たとえば、可溶性の接着剤、吸着カップ、Velcroの商標で市販されているマジックテープのような付け外し自由な布製テープ、あるいは、強磁性体でできたバックパネル付きの表示スクリーンを備えている場合は、ベース部分に固定された磁石などがある。 このように、ベース部分522とノブ526のアセンブリは、必要に応じて表示スクリーン524から簡単に取り外せ、別の場所562に取り付けることができる。

【０１４４】 制御装置563の内部回路を動作させるための電力は、ベース部分522内にあるバッテリー564によって供給される。 ノブ526の回転角度を示す位置信号は、ノブ52
6とベース部分522のアセンブリから、表示スクリーンの周縁か他の位置にある信号処理用マイクロプロセッサ111に電波によって送信される。 この目的のために 、高周波送信機567と送信アンテナ568を備えた送信回路566がベース部分522に組み込まれている。 高周波受信機571と受信アンテナ572を備えた受信回路569が表 示スクリーン524の周縁543にある。

【０１４５】 ここで図96において、この例の送信回路566は、マイクロプロセッサ574によって制御されるマルチプレクサ573を持っている。 マルチプレクサ573は、ホール効果センサー527Aと527Bによって発生されるノブ位置信号を、A/Dコンバータ576を通してマイクロプロセッサ574に繰り返し送る。 マイクロプロセッサ574は、デジタル信号値をシリアル形式で高周波送信機567に送り、送信機の出力が送信アン テナ568から送り出される。

【０１４６】 受信回路569の高周波受信機571は、デジタル信号をシリアルデータ検出器577 に出力する。 検出器577は、この信号をバイナリシリアルインタフェース578（この例ではRS-232型）を通して信号処理用マイクロプロセッサ111に送る。 信号処 理用マイクロプロセッサ111は、図54のマイクロプロセッサ111で説明したように、回転式ノブの回転に応じて、回路制御信号を発生するようにプログラムされている。

【０１４７】 再び図94と図95において、表示スクリーンコントローラ回路579は、制御装置 の動作に関係するノブ526の近くにキャリブレーション用マーク581、ラベル、または、その他の可変グラフィックスを表示する。 ノブ526の位置つまりXY座標は 、さまざまな方式のうち任意の方式を使って、表示スクリーンコントローラ回路に伝達することができる。 この情報は、ノブ位置が選択されてから、または、再選択されてから、コントローラ回路579にプログラムすることができる。 表示ス クリーン524が、たとえば、操作者が移動できるカーソルのイメージを持ってお り、さらに、設定済みのカーソル位置検出機能を持ったコンピュータのモニター画面などであれば、カーソルをノブ526の位置へと移動することによって、この 座標情報を入力できる。

【０１４８】 この例では、操作者の指がパネルに触れた位置を検出するために、銀行の自動現金支払機などのタッチパネルに使われている方法で、ノブ526の位置が赤外線 源582と赤外線検出器583によって検出される。 赤外線源582の列584が、表示スクリーン524の周縁543内にあり、スクリーンの一辺に沿って並んでいる。 列584の 個々の赤外線源582は、スクリーンの周縁543で表示スクリーン524の反対側の辺 に沿って並んでいる検出器583の列587の対応する検出器583に赤外線ビーム586を向ける。 赤外線源582の行588と、検出器583の反対側の行589は、赤外線源の列58
4に直角に伸びている。 行588の各赤外線源582は、赤外線ビーム589を検出器の行
589の個々の検出器583に向け、赤外線ビーム589は赤外線ビーム586と直交する。

【０１４９】 赤外線源282と検出器583は、表示スクリーン524のすぐ前に、表示スクリーン に平行な赤外線ビーム586と589の長方形グリッドを構成する。 連続している赤外線源282は、ベース部分が赤外線を通さない物質でできている制御装置のベース 部分522の直径未満の距離分だけ互いに離れている。 したがって、ノブ526とベース部分522を表示スクリーン524上のどこに置いても、交差する赤外線ビーム586 と589の独自の組み合わせを遮ることになる。 検出器583は、タッチスクリーン式制御装置に使用され、本発明ではグラフィックス581の表示場所を指定するため の表示スクリーンコントローラ回路579に信号を送信するために使われる既存の 座標判別回路590に接続されている。

【０１５０】 例示のために、特定の実施例に関して本発明を説明したが、多数のバリエーションや変更が可能であり、以降の請求項に指定したものを除き、本発明の適用範囲を制限するものではない。

【０１５１】 〈関連出願との照合〉 本特許出願は、1996年9月20日に申請された同時係属出願中のアメリカ合衆国 特許出願番号08/725,201の一部継続出願である。 特許出願番号08/725,201は、19
96年5月10日に申請された同時係属出願中のアメリカ合衆国特許出願番号08/644,
888の一部継続出願であり、08/644,888は1996年4月10日に申請された同時係属出願中のアメリカ合衆国特許出願番号08/420,438の一部継続出願である。 同時係属出願中の特許出願番号08/420,438は、1994年4月11日に申請され、現在は出願が 放棄されているアメリカ合衆国特許出願番号08/225,782の継続出願である。 特許出願番号08/225,782は、1993年11月5日に申請された特許出願番号08/147,545の 一部継続出願であり、その後、出願が放棄されている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第1の実施例の透視図である。 この例では、操作者がノ ブを回して制御信号電圧を変更する形式の電位差計における電気回路制御装置を示している。

【図２】 制御装置の第1モードの操作時に表示されるグラフィックスを示 す本発明の第1の実施例の前面図である。

【図３】 第2モードでの操作時に表示される、変化するグラフィックスを 示す本発明の第1の実施例のもうひとつの前面図である。

【図４】 図1を直線3-3に沿って切り取った本発明の第1の実施例の一部を 横から見た断面図である。

【図５】 制御装置の部品であるフラットパネルディスプレイの多層構造を示す第1の実施例の一部を前から見た断面図である。

【図６】 一部の内部部品を示している、第1の実施例の回転ノブ部分を横 から見た断面図である。

【図７】 図6を直線6-6に沿って切り取った断面図である。

【図８】 図6の制御装置の第1の変更形態の回路を図示したものである。

【図９】 図8の回路の一部であるデジタルデータプロセッサによって実行 される動作を示すプログラムフローチャートである。

【図１０】 制御装置の回転式ノブを回したときの、図8の回路における電 圧変動を示している。

【図１１】 図6の制御装置の第2の変更形態である制御装置の回転式ノブ部分を横から見た断面図である。

【図１２】 図6の制御装置の第3の変更形態である回路制御装置の回転式ノブ部分を横から見たもうひとつの断面図である。

【図１３】 図6の制御装置の第4の変更形態である回路制御装置の回転式ノブ部分を横から見たもうひとつの断面図である。

【図１４】 図6の制御装置の第5の変更形態の回路制御装置の回転式ノブ部分を横から見たもうひとつの断面図である。

【図１５】 14の装置にさらに変更を加えた図である。

【図１６】 図14にさらに別の変更を加えた図である。

【図１７】 図16を直線12-12に沿って切り取った場合の立面図である。

【図１８】 回路制御装置のもうひとつの実施例の回転式ノブ部分の軸断面図である。 この実施例は、ノブを一回転以上回転させるに従って出力電圧が連続的に増加または減少するような電位差計である。

【図１９】 図18を直線14-14に沿って切り取った断面図である。

【図２０】 図18のを直線15-15に沿って切り取った断面図である。

【図２１】 高周波回路を使ってノブの回転を検知・追跡する、回転式ノブ型の電気回路制御装置の断面図である。

【図２２】 図21を直線17-17に沿って切り取った場合の回路制御の横断面 図である。

【図２３】 図21および17の回路制御装置の電子部品を示す回路概略図である。

【図２４】 図23の回路のデジタルデータプロセッサによって実行される動作を示すプログラムフローチャートである。

【図２５】 図21〜図23の回路制御装置の変更したものを横から見た断面図である。

【図２６】 図21〜図23の回路制御装置の別の変更形態を横から見た断面図である。

【図２７】 高周波回路を使ってノブの回転を検知・追跡するための、別の回転式ノブ型の電気回路制御装置を横から見た断面図である。

【図２８】 図27の回路制御装置の変更形態を横から見た断面図である。

【図２９】 図28の回路制御装置の別の断面図で、図28の視角に対して直角に見た図である。

【図３０】 電気容量を利用してノブの回転を検知・追跡する、別の回転式 ノブ型の電気回路制御装置を横から見た断面図である。

【図３１】 図30を直線24-24に沿って切り取った場合の、回路制御装置の 横断面図である。

【図３２】 図30および図31の回路制御装置の電気部品を示す回路概略図である。

【図３３】 図32の回路のデジタルデータプロセッサによって実行される動作を示すプログラムフローチャートである。

【図３４】 図31にほぼ対応する平面図で、その制御装置の変更形態を示している。

【図３５】 光電効果を利用してノブの回転を検知・追跡する、別の回転式 ノブ型の電気回路制御装置を横から見た断面図である。

【図３６】 図35を直線28-28に沿って切り取った断面図である。

【図３７】 図35を直線29-29に沿って切り取った断面図である。

【図３８】 図35〜図37の制御装置の回転式ノブが一連の連続設定を通して回転されるに応じて、一対の光検出器において発生する出力信号の変動を示す。

【図３９】 図35〜図37の回路制御装置の電子部品を示す回路概略図である。

【図４０】 図39の回路のデジタルデータプロセッサによって実行される動作を示すプログラムフローチャートである。

【図４１】 図40のプログラムによって実行されるサブルーチンを示すフローチャートである。

【図４２】 図35〜30の回路制御装置の部品である回転式ディスクを示す。

【図４３】

【図４４】 図35〜31の回路制御の第1の変更形態を示す回転式ノブ型の電 気回路制御部を横から見た断面図である。

【図４５】 図44の制御装置の上面図である。

【図４６】 図35〜図42の制御回路の別の変更形態を示す回転式ノブ型の電気回路制御部を横から見た断面図である。

【図４７】 図46の制御装置の上面図である。

【図４８】 本発明の特定の実施例に使用される、光源および検出器ウエハーの側面図である。

【図４９】 図48のウエハーの前面図である。

【図５０】 光電効果を利用して、ノブの回転を検知・追跡する、回転式ノ ブ型の回路制御装置のバンクを横から見た断面図である。

【図５１】 図50を直線39-39に沿って切り取った断面図である。

【図５２】 ホール効果を利用してノブの回転を検知・追跡する、回転式ノ ブ型の回路制御装置を横から見た断面図である。

【図５３】 図52を直線41-41に沿って切り取った断面図である。

【図５４】 図52および図53の回路制御装置の電子部品を示す回路概略図である。

【図５５】 図54の回路のデジタルデータプロセッサによって実行される動作を示すプログラムフローチャートである。

【図５６】 図52〜図54の回路制御装置の回転式ノブの回転角度の関数として出力信号強度の変動を示す図である。

【図５７】 図52〜図56のホール効果による回路制御装置の変更形態を示す断面図で、図53にほぼ対応している。

【図５８】 図57の回路制御装置の電気部品を示す回路概略図である。

【図５９】 図58の回路のデジタルデータプロセッサによって実行される動作を示すプログラムフローチャートである。

【図６０】 本発明の別の実施例に従う、複数の制御装置を備えたコントロールパネルの前面図である。

【図６１】 図60を直線46-46に沿って切り取った断面図である。

【図６２】 磁気パッドを使ってノブの回転を検知・追跡する、回転式ノブ 型の電気回路制御装置を前から見た断面図で、電子部品のいくつかを概略的に示している。

【図６３】 電子部品が交換可能な挿入部分に収納されている、別の回転式ノブ型の回路制御装置の断面図である。

【図６４】 図63を直線48-48に沿って切り取った断面図である。

【図６５】 図64を直線49-49に沿って切り取った断面図である。

【図６６】 図63の破線の長方形50で囲まれた部分の拡大図である。

【図６７】 図63〜図66の装置のバネ式接点の透視図である。

【図６８】 図63〜図66の装置の変更形態の断面図である。

【図６９】 図68の破線の円53で囲まれた部分の拡大図である。

【図７０】 電子部品が交換可能な挿入部分に収納されている、本発明の別の実施例の断面図である。

【図７１】 図70を直線55-55に沿って切り取った断面図である。

【図７２】 タッチコントロール回路に本発明を取り入れた場合の断面図である。

【図７３】 ブラウン管型のディスプレイに可変グラフィックスが表示される、別の回路制御装置の前面図である。

【図７４】 分割電極型のフラットパネルディスプレイに可変グラフィックスが表示される、別の回路制御装置の前面図である。

【図７５】 ホール効果を利用して回転式ノブの向きを検知する別の回路制御装置の断面図である。

【図７６】 図75を直線60-60に沿って切り取った制御装置の断面図である 。

【図７７】 図75および図76の制御装置の部品である磁石の側面図で、磁石内の磁極の位置を示している。

【図７８】 図77の磁石の代りとして使用可能な磁極の配置が異なる別の磁石の側面図である。

【図７９】 図78の磁石の上面図である。

【図８０】 図75および図76の制御装置の変更形態の断面図である。

【図８１】 図80の制御装置を直線65-65に沿って切り取った断面図である 。

【図８２】 図80および図81の制御装置の部品である磁石の側面図で、磁石中の磁極の位置を示している。

【図８３】 図82の磁石の上面図である。

【図８４】 図75および図76の制御装置の別の変更形態の断面図である。

【図８５】 図84を直線68-68に沿って切り取った断面図である。

【図８６】 ホール効果を利用して回転式ノブの向きを検知する別の回路制御装置の断面図である。

【図８７】 図86を直線70-70に沿って切り取った断面図である。

【図８８】 図86および図87の制御装置の部品である環状磁石シールドの側面図で、シールドは環状にする前の平坦な形状を示している。

【図８９】図86および図87の制御装置のデジタルデータプロセッサによって実行される動作を示すプログラムフローチャートである。

【図９０】 図87にほぼ対応している断面図で、図87の制御装置の変更形態を示している。

【図９１】 制御装置を横から見た断面図で、回転式ノブが電子画像表示スクリーン表面に付いており、スクリーンを横切る導電体を使う必要なしに、ノブの位置信号が伝送され、また、スクリーンを横切る導電体を使う必要なしにノブの位置にある電気部品に電力を提供できる。

【図９２】 図91の制御装置の電気部品を示している回路図である。

【図９３】 図92の回路のデジタルデータプロセッサによって実行される動作を示すプログラムフローチャートである。

【図９４】 回転式ノブが電子画像表示スクリーン表面に取り付けられている制御装置の前面図で、このノブはスクリーン上のどこにでも取り付けることが可能で、必要に応じて取り外し、再配置することができる。

【図９５】 図94の制御装置を横から見た断面図である。

【図９６】 図95の制御装置の電気部品を示す回路図である。

【符号の説明】

１１ａ 制御装置 １２ 回転式ノブ １４ 画像表示部 １６ 画像表示装置 １７ フラットパネルディスプレイコントローラ ２１ 行バスバー ２６ 列バスバー ２８ 透明カバープレート ３１ ベース部分 ３３ 開口部 ３７ 抵抗トレース ３９ 回転軸 ４５ｂ ワイパー接点 ５０ 接点 ６３ フランジ ９９，１０１ 発振器 １０７，１０８ インダクタンスコイル １０９ 導電体 １１３，１１７ コンデンサ １４２，１４３ 環状バンド １５９ 内部チャンバー １６１ 鏡 １６３ ＬＥＤ（光源） １６６ 光変調ディスク １９３，５２８，５３９ 磁石 ４３８ 突起 ４５４ 制御信号発生部分 ４５６ キャリヤ ４８７ タッチセンサー回路 ５２７ａ，５２７Ｂ ホール効果センサー ５３１ 磁束集中装置 ５４３ 周縁