JP2011527059A - 機器の動作状態を変更するための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、機器の動作状態を変更するための装置に関し、詳しくは、スタンバイモードまたはパワーダウンモードから活動状態に動作状態を変更するための装置に関する。スタンバイモード中の電力消費を低減するために、さらに、予想外の機器の起動を減らすために、詳しくは、機器の表面に適合する、少なくとも１つの機械的励起を電気信号に変換するための変換手段と、機器の動作状態を変更するために必要な電力の少なくとも一部、詳しくは、全部を供給するための電力供給手段とを備え、この電力は、電気信号から得られる。本発明は、さらに、動作状態を変更するための装置と対応する方法とを備えた機器に関する。

Description

この発明は、機器の動作状態を変更するための装置に関し、詳しくは、機器の動作状態をスタンバイモードまたはパワーダウンモードから活動状態に変更するための装置に関する。

電気的装置は、スタンバイモードやパワーダウンモードに変更された場合でさえも電力を消費していて、エネルギーを不必要に消費している。例えば、メカニックボタンや感応式タッチインターフェースのようなマンマシンインターフェースを有する電気的装置は、スタンバイモードから活動状態に移行するための起動（wake-up）を可能にするために電力を必要とする。例えば、静電容量方式タッチスクリーンに対して、静電容量値のポーリングは、システムの起動のための信号につながる表面上の接触を感知することができる。このようなメカニズムは、専用のマイクロコントローラのような電気的構成素子を必要とする。これらの構成素子は、たとえパワーダウンモードであっても、対応するマンマシンインターフェースの入力を待っているときに、電力を消費している。抵抗膜方式、表面弾性波方式や赤外線方式のような他の感応式接触面装置技術もまた、スタンバイモード時に電力を消費する起動性能を有している。

電力が必要である理由の一つは、これらの装置の起動モジュールが、感知された入力信号の解析後にシステムを起動する決定をするための精緻な信号処理を含むことである。この解析をするために、電力供給装置からもたらされる電力が消費される。遠隔制御された電気的装置について、対応する遠隔制御ユニットから受ける電磁波のエネルギーを用いることが提案されてきたが、遠隔制御されない装置について、この解決法は意味をなさない。加えて、電磁波をもたらすために、遠隔制御ユニット自身が電力を消費する。

その他の遠隔制御装置は、電力消費の少ない要素を起動するために、空気伝播音でもたらされるエネルギーを用いる。マンマシンインターフェースを有する電気的装置に対して、この種の起動もまた、適当ではない。ノイズのある環境においては、ユーザは意図していないのに、電気的装置が活動状態に変更されるだろう。さらに、生成される電力レベルは、通常、大部分のアプリケーションにとって低すぎるものである。

そこで、機器のスタンバイモードまたはパワーダウンモードにおける継続的な電力消費を低減することができ、かつ、環境ノイズに起因する機器の意図しない起動の発生を減らす機器の動作状態を変更するための装置を提供することが、本発明の目的である。

本発明の目的は、請求項１に記載の装置によって達成されている。それにより、機器の動作状態を、詳しくは、ゼロパワーモード、または、スタンバイモード、または、パワーダウンモードから活動状態に変更するための装置は、詳しくは、機器の表面に適合する、少なくとも１つの機械的励起を電気信号に変換するための変換手段と、機器の動作状態を変更するために必要な電力の少なくとも一部、詳しくは、全部を供給するための電力供給手段とを備え、上記電力は、上記電気信号から得られる。

そうすることによって、例えば、機器の表面に物理的に接触する指やタッチペンによってもたらされた運動エネルギーを、電気的信号に変換後に、詳しくは、上述のとおり、ゼロパワーモード、または、スタンバイモード、または、パワーダウンモードから機器の活動状態へ動作状態を変更するために必要なエネルギーを供給するために使用できる。ユーザにより供給されたエネルギーを使用することによって、スタンバイ状態またはパワーダウン状態中の電力消費をかなり減らす、あるいは、ゼロにすることができる。そして、動作状態を変更するにはユーザの物理的な活動を必要とするので、意図していない動作状態の変更を防ぐことができる。

本願明細書において、「スタンバイ」または「スリープモード」または「パワーダウンモード」は、コンピュータやテレビや遠隔制御装置のような電気的装置に対する低パワーモードである。これらのモードは、装置を完全につけっ放しにしていることと比べて電力消費を抑えるけれども、スリープモード状態の装置は、それでも十分な量のエネルギーを消費する。スタンバイモードは、「起動（power up）待機」状態コマンドに電気装置を置くために想定されている。本願明細書ではそれに加え、「ゼロパワーモード」状態では、電気装置はエネルギーを消費せず、そして完全に電源が切られない。

本願明細書において、機械的励起は、機器の表面上、例えば、ハウジング上、より詳しくは、機器のマンマシンインターフェース上で、直接ユーザの体の一部や道具によって実行される静的励起（例えば、押す）、動的励起（例えば、叩く）、あるいは運動（moving）励起（例えば、表面での指の滑り）にすることもできる。

機械的励起を電気信号に変換するための１以上の手段がある場合において、電力は、これらの信号の少なくとも１つから得られるが、エネルギー変換を最適化することができるよう全ての電気信号から電力が得られるのが好ましい。

変換手段は、誘導子を備えることもできるのが好ましい。その結果、誘導子の効果を用いることによって、運動エネルギーを、機器を起動するために用いられ得る電気エネルギーに変換することができる。

有利な変形例によれば、変換手段は、受動変換器、詳しくは、圧電変換器を備えてもよい。この変換器は、例えば、叩くことの運動エネルギーによって生成された物理的情報を電気的信号に変換することができる。自身の電源を持つ必要がない受動変換器として、圧電センサは、高い効率性を有し、標準的な機械的ボタンよりも長寿命であることを保証している。

圧電変換器は、曲げモード（bending mode）において機能するよう構成できるのが好ましい。曲げモードにおいて、最適化されたエネルギー移動は、圧電素子によって達成され、機器のユーザによって提供される相互作用エネルギーからより多くの電力を取り出すことができる。したがって、動作状態を、例えば、ゼロパワーモードから活動状態に変更するために必要な全ての電力を取り出すことが可能になる。

有利なことに、変換手段は、励起を増幅するための手段をさらに備えることもできる。さらに好ましいことは、変換機の特別なマウントによって達成される機械的増幅であり、改良された感知信号が得られ、結果として、より高い電力を取り出せる。

有利なことに、電力供給手段は、ピーク電圧防止手段、詳しくは、バリスタ、または、低ドロップアウト（ＬＤＯ）電圧調整器を備えることもできる。実際には、機器の表面あるいはマンマシンインターフェース上に機械的励起が及ぼす強度と方向によって決まる感知された信号は、安定したエネルギー出力を提供するために再形成される必要がある。圧電センサ上の直接的な衝撃に備えて、出力信号は、比較的高くすることができる。詳しくは、例えば、許容電圧が５ボルトまたは３．３ボルトである電気装置を供給するために、損傷の発生無く用いられ得ない約１０ボルトにすることができる。例えば、キャパシタンス、抵抗あるいは誘電子のような受動素子はまた、サージ電圧を取り除くために用いられ得る一方、高サージ電圧によって作られた電流を機器の感応素子から離れるように分流するバリスタによって、改良された結果を達成できる。一般的に、本発明の実施形態に用いられるバリスタは、電力供給手段の出力を最大値約５ボルトに固定するために選択される。３．３ボルト低ドロップアウト電圧調整器は、電力供給手段の出力を最大値約３．３ボルトに固定することができる。バリスタと比較して、低ドロップアウト電圧調整器は、サージ電圧信号の電力が地面に分流されないという有利な点を持つ。

電力供給手段は、整流器、詳しくは、ブリッジ整流器をさらに備えることもできる。この追加要素とともに、変換器の電気信号から得られるエネルギーをさらに最適化することを可能にする。整流器は、信号のポジティブ部分とネガティブ部分の両方を生かすことができる。よりよい効率性は、ダイオードのオン電圧に対応する固有の微小電位（０．１５ボルトから０．４５ボルト）についての特殊性を有しているショットキーダイオードブリッジ（グレーツ回路）の使用の結果得られる。

好ましい実施形態によれば、電力供給手段は、エネルギー蓄積手段、詳しくは、少なくとも１つのキャパシタをさらに備えることもできる。このような蓄積手段を用いることによって、信号で供給されたエネルギーをさながらバッテリーのように蓄積することができ、電力供給手段の出力で、動作状態の変更を可能にするために適切な出力を提供することができる。蓄積手段の特性は、電力供給手段によって提供された出力を用いるであろう機器の一部の電力消費によって決定される。バランスのとれた選択をする必要があり、例えば、キャパシタンスの場合には、それは、大きくしすぎないようにすべきである。なぜなら、電圧は、システムを起動するために必要とされる最低値よりもおそらく大きくならないためである。もし、反対に、キャパシタンスが小さすぎる場合には、出力はシステムを正しく起動させるのに十分なほどスムーズではないだろう。

さらなる好ましい実施形態によると、上記装置は、少なくとも上記機器のサブシステムの動作状態を変更するための起動信号を作成するよう構成された起動手段を備えることもできる。この起動ユニットは、電力供給手段によって必要な電力を受け取るとすぐに、機器のサブシステムまたは機器全体を起動するための起動信号を生成する。本願明細書において、起動信号は、例えば、単純な立ち上がりまたは立ち下り信号のような、いかなる類推信号（analogical signal）の型でも可能であり、どんな波形でもよい。

上記起動手段は、論理ユニット、詳しくは、マイクロコントローラそして／または論理ゲートを有することもできるのが好ましい。マイクロコントローラは、一般的には、低電力消費であり、機械的励起によって供給されたエネルギーは、例えば、電源を通じて機器に必要な起動信号を供給することができるように、マイクロコントローラを起動するために十分である。加えて、マイクロコントローラは低コストである。論理素子を用いることは、スタンバイモードまたはパワーダウンモードから高速起動を必要とするアプリケーションが代替手段として選択することができるように、準備時間がより短いという点で有利である。双方の素子について、供給電圧は３Ｖ程度で、マイクロアンペア程度の電流が必要である。これらは、ユーザにもたらされる機械的励起によって供給されるエネルギーで満たすことができる要件である。今日では、マイクロコントローラは、ナノパワー技術を実行することもできる。起動するために必要なエネルギーを減らし、その結果、必要な電力供給電圧を減らし、システムの感度を増加させる。

有利なことに、上記装置は、補助電源、詳しくは、光電池またはダイオードをさらに備えることもできる。装置の起動に必要な電力が、例えば、マンマシンインターフェース上での叩くことや圧すことのような機械的励起によって一般的に達成され得る電力を超える場合は、さらに必要となるエネルギーを補助電源から供給することができる。この場合、スタンバイモードやパワーダウンモード中に、継続的に電力を供給する必要はまだない。なぜなら、機械的衝撃によって供給されるエネルギーは、動作状態の変更を可能にし、補助電源装置の電源を入れるためにそのときでもまだ十分であるからである。機能しなくなるかもしれないバッテリーのような電源から独立するために、光電池やダイオードの電力を用いることがより好ましい。

本発明の目的はまた、記載されている装置と、少なくとも１つの機械的励起を変換するための手段と結合しているマンマシンインターフェースまたはハウジングとを備える請求項１２による機器を達成することである。この機器によって、高電力を必要としない、あるいは、ゼロ電力であるスタンバイモードまたはパワーダウンモードを実現することができる。加えて、機器上の機械的衝撃が、起動するために必要なエネルギーを供給するために必要なので、機器の思いがけない起動を避けることができる。

好ましい実施形態によれば、上記機器は、少なくとも１つの励起を変換するための手段によって感知された信号に基づいて、衝撃の場所を特定するよう構成された感知信号処理手段をさらに備えることもできる。この場合、実際には、信号は、機器が再び起動させられた後に変換手段によって供給され、マンマシンインターフェース上の衝撃の場所を特定するために全ての必要なデータを送信するので、追加のハードウェアを必要とすることなく、タッチ感応機器を提供することができる。

有利なことに、上記感知信号処理手段は、動作状態を変更するためにエネルギーが使われた衝撃の場所を決定するようさらに構成することもできる。実際には、電気信号特性を解析することができるくらい、機器が十分に早く起動する場合、例えば、エンターテイメントシステムがＤＶＤの再生から、あるいは、ラジオステーションから始めるというように、目的とするモードで最初から機器が起動することができるように、衝撃の場所を特定することが可能になる。

上記機器は、スタンバイモードまたはパワーダウンモードにおいて、エネルギーの消費量が実質的にゼロワットであるように構成できるのが好ましい。上述のとおり、エネルギーを節約できるという有利な可能性を提供する動作状態を変更するための装置であり、ゼロパワーモードを得ることができる。この場合、上記装置は、スタンバイモードまたはパワーダウンモード中と、機器を起動するときのどちらも、どのようなさらなる追加の外部または内部電源をも必要としない。

上記感知信号処理手段は、衝撃の場所に応じて、動作状態を変更する、または、変更しないように構成できるのが好ましい。従って、衝撃のエネルギーを用いて衝撃の場所を特定すると、特定の場所のみを除いては、例えば、機器の表面上のいかなる場所に対しても起動は実現されないだろう。

好ましい実施形態によると、複数の異なった動作の一つ一つが、既定の領域に起因されていて、衝撃の場所を決定するときに、対応する動作状態が変更されるように、上記感知信号処理手段を構成することもできる。従って、上記装置は、ある動作状態と共に起動するであろう。例えば、衝撃の場所に応じて、エンターテイメントシステムは、ＤＶＤ、ＣＤを再生すると共に起動するか、それともラジオと共に起動するだろう。

本発明の目的はまた、請求項２１による方法によって達成される。従って、機器の動作状態を、詳しくは、スタンバイモードまたはパワーダウンモードから活動状態に変更するためのこの方法は、機器の表面上の、詳しくは、機器のマンマシンインターフェース上の機械的な衝撃をもたらすステップと、少なくとも１つの電気信号において現れた機械的励起を変換するステップと、そして、少なくとも１つの電気信号から、機器の動作状態を変更するために必要な電力の少なくとも一部、詳しくは全部を得るステップとを備える。この方法によって、本発明による装置そして／または機器についてすでに上述したすべての有利な効果、詳しくは、スタンバイ中にゼロワット消費であることが達成される。本発明の方法を実行するために、上述の装置そして／または本発明の機器のいずれか１つを用いることができる。

有利な実施形態は、従属請求項による。以下の本発明のいくつかの実施形態は、詳細に、添付された図面と併せて記載されているだろう。

図１は、本発明による装置を備えた機器の第１実施形態である。 図２aは、本発明による圧電変換器の実装である。 図２ｂは、本発明による圧電変換器の実装である。 図３ａは、本発明による装置の一部としての電力供給手段を実現するための可能な方法を概略的に示す回路図である。 図３ｂは、本発明による装置の一部としての電力供給手段を実現するための可能な方法を概略的に示す回路図である。 図４は、本発明による装置を備え、タッチ感応マンマシンインターフェースを有する機器の第２実施形態である。 図５は、さらに補助電源を有する本発明による装置を備えた機器の第３実施形態である。 図６は、本発明の第４実施形態、すなわち、機器の動作状態を変更するための方法を表わしているブロック図である。

図１は、機器１を概略的に示しており、本発明による機器１の動作状態を変更するための装置３を備える。本実施形態における装置３は、機器１のサブシステム５をスタンバイモードまたはパワーダウンモードから活動状態に切り替えるために用いられる。機器１は、どのような電子装置にもできるのが好ましく、限定するわけではないが、ハンドヘルド電子装置、自動販売機、情報管理、店舗販売時点情報管理（ＰＯＳ）、大型家庭用電気製品と家庭娯楽用電気製品を含む家庭用電気製品、タッチスクリーンを有する機器、発光ダイオード（ＬＥＤ）、コンピュータ、無線トランシーバー、空気清浄機や警報機のような機械を含む。サブシステム５は、装置３の無い機器１、あるいはその一部に対応することができる。

上記機器１は、さらに、マンマシンインターフェース７を備える。このマンマシンインターフェース７は、例えば、革、ラテックス、シリコン、プラスチック、ガラス、木など、硬いまたは柔らかいどのような物質からでも作り出せ、例えば、平板や湾曲した表面など、どのような形状にもできる。マンマシンインターフェース７は、例えば、ディスプレイ上に配置されたタッチ感応パネルや、単に機器１のハウジング１０にすることができる。

さらに、機器１の装置３は、例えば、叩く、滑らす、押すといった指先１３によってもたらされるマンマシンインターフェース７上の機械的励起を電気信号に変換するための手段１１を備える。一般的に、といっても本発明を限定するわけではないが、変換手段は、励起１３がユーザによってもたらされる側とは反対側のマンマシンインターフェース７の側面１５に、変換手段１１が外側から見えないように取り付けられる。ここでいう励起は、機械的励起であり、限定するわけではないが、体の一部、道具、落ちるコインによる接触を含んでいて、限定するわけではないが、動的、静的、運動（moving）励起を含んでいる。この機械的励起は、機器１またはサブシステム５と相互に作用するために、マンマシンインターフェース７あるいはハウジング１０上で、直接的にまたは間接的にユーザによって作られる。

図１において、本発明による機器１の装置３はまた、第２変換手段１７を備える。とは言っても、本発明はこの数字に限定されず、これ以上、あるいはこれ以下の変換手段を備えることができる。

本実施形態において、変換手段１１は、この選択により本発明を限定するものではないが、圧電センサのような受動センサや、ポリビニリデンフルオライドにできる変換器である。しかし、変形例によると、誘導子も使用され得る。この場合、機械的励起は、誘導された電気信号が得られるように、誘導子に関する金属部分を移動させる。

上述のように、変換手段１１，１７は、マンマシンインターフェース７に適用された励起を電気信号に変換するために用いられる。第１実施形態の変形例によると、圧電センサは、変換手段１１，１７として用いられ、励起から変換されたエネルギー量を改良するために用いられ、この圧電センサは、曲げモードに用いられる。機械的力や振動によって圧電センサが曲がるとき、層または電極の一方は圧縮され、他方は引き伸ばされる。掛けられる負荷に対抗するために、各々の層を横切るように電荷が生じる。したがって、圧電センサの曲げが増加することは、変換されたエネルギー量を増加させる。図２ａは、対応する実装を示しており、変換手段１１，１７が、固定励起変換手段２３と円環状の固定支持部２５とに挟まれている圧電センサ２１を備える。円環状の代わりに、中央陥凹部２７に適合する形状は、その使用により見出せる。この構造は、マンマシンインターフェース７とバックプレート２９との間に順に挟まれている。この配置において、圧電センサ２１は、曲げモードにおいて機能している。そして、円環状の固定支持部２５は、圧電センサ２１の曲げを機械的に増幅する増幅器として働き、それ故に、供給された信号の質とエネルギー量を改良する。圧電センサ２１はまた、直接マンマシンインターフェース７に接触していてもよい。

図２ｂは、左側が断面図で右側が平面図である、別の可能性のある配置を示す。図２ａと同じ参照番号を持つ要素は、再び詳細に記載しないが、これらの記載は、この言及によりここに包含される。円環状の固定支持部２５の代わりに、圧電センサ２１に対する支持部として、複数の規則正しい支持柱３０ａ，３０ｂ，３０ｃが用いられる。

装置３は、どんな種類の機器１にも実際に取り付けられる内臓型のモジュールを形成する。

以下において、スタンバイモードから活動状態のように、機器の動作状態を変更するために用いられる装置３の本発明での役割が詳細に記載されている。

ユーザが、機器１と相互作用するためのマンマシンインターフェース７または機器１のハウジング１０を触るとき、装置３は、変換手段１１，１７を通じてこの接触を感知できる。機器の考えられる変形例によれば、ハウジングのレストからマンマシンインターフェース７を遮音する場合、マンマシンインターフェース７の接触だけを感知できる。この感知された信号は、電力供給手段３１によって受信され、電力供給手段３１は、装置３の起動手段３３に電力を供給することができる特定の信号を供給するために、個々に、あるいは、組み合わせて感知された電気信号を再形成する。この特定の信号を受信したとき、起動手段は起動し、サブシステム５を起動するための起動信号を生成し、誰かが機器、例えば機器の電気装置機能を使用したいという意味を含んでいる。

表面７上の衝撃によって生成されたエネルギーをフィルターにかける電力供給手段３１と共に、圧電センサ２１のような受動変換器１１，１７を用いることによって、外部電力を用いることなく、例えばハウジング１０のようなマンマシンインターフェース７を単に叩くことによって、スタンバイから活動状態に動作状態を変更することが可能になる。それ故に、励起エネルギーは、機器１を起動するために用いられる。加えて、スタンバイ中に、従来技術のように起動可能にするために電力を供給する必要はない。したがって、スタンバイ中あるいはパワーダウン（ゼロワット）中に電力を継続して装置を維持する必要がなく、電気装置を起動することが可能になる。それ故に、本発明にとって重要な省エネルギーを、スタンバイ状態を有するどの種類の機器に対しても達成することができる。

より正確に言うと、マンマシンインターフェース７または機器１のハウジング１０上のどんな機械的励起も、変換器（圧電変換器２１）によって感知され得る機械的振動、機械的エネルギー、または機械的変位を生成する。要するに、変換手段１１，１７は、限定するわけではないが、引っ張り、押圧、振動、加速、変位そして／または速度を含む、どんな物理的パラメータも感知できる。変換手段１１，１７は、その結果、機械的エネルギーを電気的エネルギーに変換し、直接励起に比例する電気信号を生成する。電力供給手段３１は、その後、起動手段３３に電力を供給することができる特定の信号、例えば、３．３ＶＤＣ電圧に変換するために、対応する電気信号または複数の対応する電気信号（複数の変換手段がある場合）をフィルターにかける。それが供給された電力であるとすぐに、起動手段３３は、サブシステムを起動するための起動信号を生成する。この起動信号は、単純な立ち上がりまたは立ち下り論理信号や、特定の複合波形のような、どんなタイプの類推信号でもよい。

サブシステム５は、ピン（ＰＩＮ）を起動手段３３に接続可能である低ドロップアウト電圧調整器、または、ロジックコマンド状態あるいは類推信号で、パワーダウンモードからランニングモードに切り替えることができるその他のサブシステムを備えることもできる。サブシステム５の複雑さは、低度から高度まで可能であり、一般的に、ＬＥＤから電子ボードに基づくマイクロコントローラまで可能である。

図３ａは、概略的に、電力供給手段３１の構造を示す。本実施形態の電力供給手段３１は、少なくとも一の変換手段１１（図示せず）に接続される入力接続部４１，４３を備え、この変換手段１１を通って、感知電気信号が電力供給手段３１によって受信される。

さらに、電力供給手段３１は、入力接続部４１，４３と結合されたブリッジ整流器４５を備える。この結果、変換手段１１，１７によって運ばれた信号の正の部分と負の部分の両方を、機器１の動作状態を変更するために必要な電力を得るために用いることができる。

（例えばショットキータイプの）ブリッジ整流器４５の出力は、サージ電圧に対する保護としての役割を果たすバリスタに接続されている。この場合、変換手段は、下流の要素がサポートできる電圧よりも上位の電圧を有する信号を供給する。一般的に、バリスタは、出力電圧が約５Ｖよりも大きいときに、ブリッジ整流器の出力電圧を固定することに用いられる。

バリスタ４７の代わりに、サージ電圧を防ぐために電圧出力を制限するのに適するどんな素子をも用いることができる。しかし、この素子は、より好ましくは、受動素子であるか、あるいは、少なくとも変換手段によって供給された電力よりも電力を消費しないようすべきである。

最後に、キャパシタンス４９は、変換手段１１からもたらされるエネルギーを貯めるためのエネルギー蓄積装置としての役割を果たす。さらに、このキャパシタンス４９は、電力供給手段３１の出力５１，５３における信号を円滑にするために用いられ得る。適切なキャパシタンスは、１００ｎＦ程度である。サージ電圧から保護する素子の前そして／または後に、キャパシタンスを挿入することもできる。他の型のエネルギー蓄積装置を用いることもでき、本発明は、キャパシタンスに限定されない。１つだけのキャパシタンス用いる代わりに、より多くのキャパシタンスも本発明によるそれらのアプリケーションを示すであろう。

図３ｂは、電力供給手段３１’の構造の変形例を示す。ここでは、バリスタを用いる代わりに、バリスタと同じ機能を持つＬＤＯ電圧調整器５５が用いられる。さらに、１つのキャパシタンス４９の代わりに、２つのキャパシタンス５７ａ，５７ｂがそれらのアプリケーションを示す。図３ａですでに用いた同じ参照番号を用いている他の要素と、電力供給手段３１の一つに対応する電力供給手段３１’の記載は、この言及によってここに包含される。この場合また、サージ電圧における電力を、起動するために用いることができる。

図１に示されている実施形態の場合のように、一以上の変換手段が電力供給手段３１または３１’に接続されている場合に、例えば、少なくとも入力接続部４１，４３からブリッジ整流器４５まで構造を複製することによって、構造は、それに応じて適合できる。

本実施形態の電力供給手段３１または３１’は、受動電子素子で構成されているが、その機能はまた、例えば、キャパシタンス、再充電可能なバッテリー、エネルギー収穫装置、光ダイオード、太陽電池等のような外部電源と共に、低電力コンパレータや動作増幅器のような能動素子を用いることによって実現され得る。この場合、装置３の感度を増加させるために、検出レベルは、より正確に、そして、より低くすることができる。例えば、機械的励起が弱い場合でも機器１の起動が要求されるときに、このような状況があるかもしれない。能動素子はまた、変換手段１１，１７によって供給された信号のエネルギーが、起動ユニット電力を供給するために必要とされるエネルギーよりも大きい場合に、それらのアプリケーションを示すことができる。この上回っているエネルギーは、その後、電源を充電するために用いることもできる。

本実施形態の起動手段３３は、供給電流が約１５μＡで低電力消費であり、低コストであるマイクロコントローラを備える。オフコマンドは、直接マイクロコントローラの入力ピンに接続されていて、機器１をパワーダウンモードに、好ましくは、ゼロパワー消費状態にする。そして、オンコマンドもまた、直接マイクロコントローラの入力ピンに接続されていて、動作状態を変更して、活動状態に起動することを機器１またはサブシステム５に強制することができる。

起動手段３３は、さらに、機器１またはサブシステム５の電力供給装置の電源を入れるための電力供給スイッチ、例えば、低ドロップアウト（ＬＤＯ）電圧調整器を備える。例えば、無接点リレーのような、他にとり得るその他の電力スイッチ素子が、電力供給装置の電源を入れるために用いられてもよい。

起動装置３３は次のメカニズムを有する。電力供給手段３１の出力が、既定の閾値、例えば、１．８Ｖよりも高い場合、マイクロコントローラは、電力供給手段３１によって供給されたエネルギーを使用して起動され、そのプログラムが走り始める。

一旦、マイクロコントローラの初期設定がなされれば、電力供給スイッチ、ここではＬＤＯ電圧調整器に起動信号を送る。その結果、ＬＤＯ電圧調整器は起動し、機器１全体、あるいは、その出力ピンに接続されたサブシステム５の電源を入れる。一旦、ＬＤＯ電圧調整器が起動すれば、ＬＤＯ電圧調整器はまた、オフコマンドがマイクロコントローラに送られるまで、出力電圧を維持するためにマイクロコントローラに電力を供給する。

動作状態を変更するためには、電力スイッチが起動するまで持続するために、電力供給手段３１によって供給された信号が十分に長い必要がある。したがって、本実施形態において、マイクロコントローラの起動、マイクロコントローラの実行、そして、ＬＤＯ電圧調整器の起動をカバーする必要がある。もし、外部機械的励起によってもたらされるエネルギーが十分でない場合、機器は起動しないだろう。したがって、装置３は、一種の内部閾値を有する。内部閾値を超えている閾値でのみ機器を起動させたい場合、追加の閾値手段（図示せず）、好ましくは、閾値を適応させるための調節可能手段を使用できる。

２．５ＭＨｚ帯の内部周波数発振器を有する上述のマイクロコントローラに対して、第１指示が実行される前のマイクロコントローラの起動時間は、１．８４ｍｓ（ｔ_wake）である。マイクロコントローラの電源を入れるための最小電圧は１．８Ｖであり、その電流は、５００μＡである。これらの数値に基づいて、バリスタ４７とキャパシタ４９のパラメータを決定することができる。別の構成において、３２ＫＨｚまたは３１ＫＨｚで動作する内部周波数発振器を有するマイクロコントローラを用いることができる。このマイクロコントローラは、より低電流で、電流が１５μＡまで下がるが、起動時間がより早い。

変形例によれば、起動手段はまた、ＡＮＤ，ＯＲ，ＸＯＲゲートのような論理素子だけで実現され得る。この場合、起動ユニットの起動時間は、マイクロコントローラに電源を入れるために必要な時間よりも短く、すなわち、５００ｎｓより小さい範囲でできる。したがって、高速起動を必要とするアプリケーションに対して、論理素子は、それらの使用を示すのが好ましい。電力消費は使用される素子の型次第であるが、数十マイクロアンペアであるマイクロコントローラの一つと同様であろう。この論理素子は、３Ｖ程度の電源電圧が必要である。

図４は、本発明の第２実施形態を示す。第１実施形態と第２実施形態との間の唯一の違いは、変換手段１１，１７が、機器のサブシステム５の一部である感知信号処理手段６１に接続されていることである。したがって、第１実施形態の特性に対応するその他の特性は、同じ参照番号と同じ特性を有している。それ故に、これらの記載を再び繰り返さないが、第１実施形態の記載への言及によってここに包含される。

感知信号処理手段６１は、次のように構成されている。スタンバイ（パワーダウン）から活動状態に動作状態を変更するとき、変換手段１１，１７によって感知される信号が、衝撃、すなわち、マンマシンインターフェース７の機械的励起の場所を特定するために用いられ、その結果、起動に必要なエネルギーを供給する変換手段と同じ変換手段を用いて、タッチ感応マンマシンインターフェースを提供する。

本実施形態の一の変形例において、信号処理手段６１は、機器を起動するために用いられていたマンマシンインターフェース７上の衝撃の場所を決定するように構成されている。これは、少なくとも信号処理手段６１が、起動衝撃の感知信号をさらに解析できるように、十分早く電源が入れられる場合に可能である。例えば、起動衝撃のｘｙ座標を決定することによって、信号処理手段６１は、機器の制御ユニットに信号を供給でき、この機器は、特定の条件下で必ず起動するだろう。例えば、エンターテインメントシステムが、起動衝撃のｘｙ座標によって決まる場合、このシステムは、ＤＶＤまたはＣＤを再生することから、あるいは、ラジオをつけることから始まる。この場合、ｘｙ座標は、例えば、特定のアクティビティに結び付けられている衝撃領域に起因すると考えられ得る。

図５は、本発明の第３実施形態を示す。第１実施形態と第３実施形態との間の唯一の違いは、装置３’が、補助電源７１をさらに備えることである。第１実施形態に対応するその他の特性は、したがって、同じ参照番号と同じ特性を有している。それ故に、これらの記載を再び繰り返さないが、第１実施形態の記載への言及によってここに包含される。勿論、第３実施形態はまた、本発明による第２実施形態の追加特性と結合することもできる。

本実施形態において、補助電源７１は、起動手段３３に直接接続されているが、電力供給手段３１に接続することもできる。補助電源は、例えば、キャパシタンス、バッテリー、圧電素子、太陽電池、焦電気性変換器または熱電気変換器、静電気貯留エネルギー源、環境放射エネルギー源のような、どんな種類の電力供給装置にでもでき、そして、機器がスタンバイモードまたはパワーダウンモードであるとき電力を消費しない。

第１実施形態のように、変換手段１１，１７は、タッチ検出機能を実行し、機械的励起によって供給されるエネルギーは、例えば、電力供給手段３１によって供給される起動信号を供給するために用いられる。この起動信号は、起動手段３３に必要な電力を供給するための補助電源のスイッチを入れるために用いられる。したがって、動作モードの変更を実行するために必要なエネルギーは、機械的励起の変換と補助電源７１の組み合わせにより供給される。

本実施形態は、例えば、無接点リレーやＲＦトランシーバーのようなサブシステム５や機器の電源を入れるために、電力スイッチがよりエネルギーを必要とする場合に、そのアプリケーションを示している。このような場合において、機械的励起、例えば、叩くまたは押すことにより供給されるエネルギーは、活動状態に移行するのに十分ではない。

変形例によれば、起動信号を供給するために必要な閾値よりも少ない電力供給手段３１により供給されるエネルギーを、キャパシタまたは補助電源７１のバッテリーを充電するために用いることもできる。

図６は、特に、スタンバイモードまたはパワーダウンモードから活動状態に、第１から第３実施形態のいずれか１つの機器のような、機器の動作状態を変更するための本発明による第４実施形態の方法のブロック図に対応する。

方法の第１ステップ８１は、機器１のマンマシンインターフェース７上のような機器の表面上の機械的衝撃を供給することにある。機械的衝撃は、機械的励起に対応していて、すでに上述したように、機器の表面上で、例えば、指またはその他の体の一部だけでなく、どんな道具でも、押す、叩く、滑らせることに対応することができる。

その次に、ステップ８３は、少なくとも一の電気信号における結果として生じた機械的励起を変換することにある。そうするために、圧電変換器のような上述の受動変換器のように、受動素子を使用するのが好ましい。

次のステップ８５の間に、機器の動作状態を変更するために必要な電力の少なくとも一部、詳しくは、全部が、少なくとも一の信号から得られる。このエネルギーは、上述のように、例えば、キャパシタンス４９に蓄えられ得る。

最後に、ステップ８７によれば、起動信号は、機器の動作状態を変更するために供給される。起動信号を生成するために、そして特に、機器の電力供給のスイッチを入れるために必要なエネルギーは、ステップ８５で得られた電力から取られる。このステップは、例えば、機器の電源をいれることができる継電器を起動するために十分な電圧を供給する起動手段３３の低ドロップアウト電圧調整器により実行される。

そうすることによって、スタンバイモード中に継続的に電力を供給することはもはや必要でなく、重要な省エネルギーを手に入れることができる。さらに、機械的衝撃を検出したときだけに動作状態を変更できることによって、雑音に基づく意図しない起動を防止する方法になる。

Claims (22)

1. 機器の動作状態を、詳しくは、ゼロパワーモード、または、スタンバイモード、または、パワーダウンモードから活動状態に変更するための装置であって、
   詳しくは、上記機器の表面に適合する、少なくとも１つの機械的励起を電気信号に変換するための変換手段（１１，１７）と、
   上記機器の上記動作状態を変更するために必要な電力の少なくとも一部、詳しくは、全部を供給するための電力供給手段（３１）とを備え、
   上記電力は、上記電気信号から得られることを特徴とする装置。
2. 請求項１に記載の装置において、
   上記変換手段（１１，１７）は、誘導子を有することを特徴とする装置。
3. 請求項１に記載の装置において、
   上記変換手段（１１，１７）は、受動変換器、詳しくは、圧電変換器（２１）を有することを特徴とする装置。
4. 請求項３に記載の装置において、上記圧電変換器（２１）は、曲げモードで機能するよう構成されていることを特徴とする装置。
5. 請求項３または４に記載の装置において、
   上記変換手段（１１，１７）は、上記励起を増幅するための手段（２５）をさらに有することを特徴とする装置。
6. 請求項５に記載の装置において、
   上記変換手段（１１，１７）の上記受動変換器、詳しくは、上記圧電変換器は、固定励起変換手段（２３）と、中央凹部（２７）を有する支持部（２５）との間に挟まれていることを特徴とする装置。
7. 請求項６に記載の装置において、
   上記支持部は、複数の支柱（３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を有することを特徴とする装置。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の装置において、
   上記電力供給手段（３１）は、ピーク電圧防止手段（４７）、詳しくは、低ドロップアウト電圧調整器、または、バリスタを有することを特徴とする装置。
9. 請求項１から８のいずれか１つに記載の装置において、
   上記電力供給手段（３１）は、整流器（４５）、詳しくは、ショットキーブリッジ整流器をさらに有することを特徴とする装置。
10. 請求項１から９のいずれか１つに記載の装置において、
    上記電力供給手段（３１）は、エネルギー蓄積手段（２９）、詳しくは、少なくとも１つのキャパシタをさらに有することを特徴とする装置。
11. 請求項１から１０のいずれか１つに記載の装置において、
    少なくとも上記機器のサブシステム（５）の動作状態を変更するための起動信号を作成するよう構成された起動手段（３３）をさらに備えることを特徴とする装置。
12. 請求項１１に記載の装置において、
    上記起動手段（３３）は、論理ユニット、詳しくは、マイクロコントローラそして／または論理ゲートを有することを特徴とする装置。
13. 請求項１から１２のいずれか１つに記載の装置において、
    詳しくは、光電池、ダイオード、キャパシタンス、バッテリー、圧電素子、焦電気性変換器または熱電気変換器、静電気貯留エネルギー源、環境放射エネルギー源の少なくとも１つである補助電源（７１）をさらに備えることを特徴とする装置。
14. 請求項１３に記載の装置において、
    起動信号をもたらすための閾値よりも下位にある上記電力供給手段（３１）によってもたらされるエネルギーが、上記補助電源（７１）、詳しくは、キャパシタまたはバッテリーを充填するために用いられるように構成されていることを特徴とする装置。
15. 請求項１から１４のいずれか１つに記載の装置と、少なくとも１つの機械的励起を変換するための手段（１１，１７）と結合しているマンマシンインターフェース（７）またはハウジング（１０）とを備えることを特徴とする機器。
16. 請求項１５に記載の機器において、
    機器にタッチ感応マンマシンインターフェース（７）を提供するために、上記少なくとも１つの励起を変換するための手段（１１，１７）によって感知された上記信号に基づいて、衝撃の場所を特定するよう構成された感知信号処理手段（６１）をさらに備えることを特徴とする機器。
17. 請求項１６に記載の機器において、
    上記感知信号処理手段は、上記動作状態を変更するためにエネルギーが使われた上記衝撃の場所を決定するようさらに構成されていることを特徴とする機器。
18. 請求項１５から１７のいずれか１つに記載の機器において、
    スタンバイモードまたはパワーダウンモードにおいて、上記エネルギーの消費量が、実質的にゼロワットであるように構成されていることを特徴とする機器。
19. 請求項１５から１８のいずれか１つに記載の機器において、
    上記感知信号処理手段（６１）は、上記衝撃の場所に応じて、上記動作状態を変更する、または、変更しないように構成されていることを特徴とする機器。
20. 請求項１５から１９のいずれか１つに記載の機器において、
    上記感知信号処理手段（６１）は、複数の異なった動作状態の一つ一つが既定の領域に起因されていて、上記衝撃の場所を決定するときに、対応する動作状態が変更されるように構成されていることを特徴とする機器。
21. 機器の動作状態を、詳しくは、スタンバイモードまたはパワーダウンモードから活動状態に変更するための方法であって、
    上記機器の表面上の、詳しくは、上記機器のマンマシンインターフェース上の機械的な衝撃をもたらすステップと、
    少なくとも１つの電気信号において現れた機械的励起を変換するステップと、
    上記少なくとも１つの電気信号から、上記機器の動作状態を変更するために必要な電力の少なくとも一部、詳しくは全部を得るステップと
    を備えることを特徴とする方法。
22. 請求項２１に記載の方法において、
    上記機器は、請求項１から２０のいずれか１つに記載の装置を備えることを特徴とする方法。

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