CN102023757B

CN102023757B - 用于车辆的远程触摸垫板装置及其控制方法

Info

Publication number: CN102023757B
Application number: CN200910246885.2A
Authority: CN
Inventors: 姜声贤; 白盛皓
Original assignee: Hyundai Motor Co
Current assignee: Le Star Automotive Technology Co Ltd; Hyundai Motor Co
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-12-03
Publication date: 2015-06-03
Anticipated expiration: 2029-12-03
Also published as: US8441443B2; JP2011060260A; KR20110028873A; KR101091515B1; US20110063213A1; DE102009047406A1; CN102023757A

Abstract

本发明涉及一种用于车辆的远程触摸垫板装置，其包括：具有多个以预定间隔沿着圆的圆周安装以照射光的发光元件和至少一个接收来自发光元件的光的光接收元件的电路板，设置在电路板的上部以使多个发光元件发射的光通过接近或接触的物体反射并且入射到光接收元件的垫板，基于入射到光接收元件的光的量，通过用3D坐标计算物体的位置来控制用户界面的控制器；和形成电路板，垫板和控制器的外部的壳体。本发明也涉及控制用于车辆的远程触摸垫板装置的方法。

Description

用于车辆的远程触摸垫板装置及其控制方法

相关申请的交叉参考

本申请基于2009年9月14在韩国专利局申请的专利申请号为10-2009-0086502的申请并要求其为优先权，其所有公开的内容全部合并于此作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及用于车辆的远程触摸垫板装置及其控制方法，特别地，涉及一种用于车辆的远程触摸垫板装置及其控制方法，其中所述远程触摸垫板能够通过识别三维坐标值远程地操控用户界面。

背景技术

近来，在车辆的内部式样和设计中浮凸设计已经变得很重要了，此外，按照朝向监控器变得更加中空并且中心仪表板向前凸出的设计的趋势，是驾驶员和车辆之间重要的界面的中心仪表板和前部监控器之间的距离变得更长，其中该中心仪表板是可被操控的一部分。

因此，随着设计趋势的变化，是代表性的界面的触摸屏型的导航仪已变得如此远以致触摸区域不能得到保障，故需要有一种远程触摸垫板装置。

已被广泛地用于笔记本电脑的传统的触摸垫板装置大部分采用了电阻薄膜型，电容类型和类似类型。因为在驾驶车辆时这些触摸垫板装置使用很不方便，并且也很昂贵，因此，在应用到各种不同界面时有某种局限。特别地，难以开发一种用于控制提供三维(3D)交互作用的界面的装置，并且制造这样的装置也是很昂贵的。

上述背景部分中公开的信息仅用于增强对本发明的背景技术的理解，并且因此其可以包含不形成已为本国本领域普通技术人员所知的信息。

发明内容

优选地，本发明提供了一种用于车辆的远程触摸垫板装置及其控制方法，其能够二维(2D)识别和三维(3D)识别，并且具有高的坐标值识别率。此外，本发明的远程触摸垫板装置能够更好地使用简单的元件来制造以节省制造成本。

在优选实施方式中，本发明提供了一种用于车辆的远程触摸垫板装置，其包括：具有多个发光元件和至少一个光接收元件的电路板，该发光元件以预定间距沿着一个圆的圆周安装在电路板上以照射光，该至少一个光接收元件适当地安装在电路板上以接收从多个发光元件照射的光；一个垫板，其设置在电路板的上部以使从多个发光元件照射的光通过一接近或接触的物体被适当地反射并入射到光接收元件；控制器，其基于射入到光接收元件的光的量，通过用三维(3D)坐标(即，X轴，Y轴，和Z轴坐标)计算物体的位置来控制用户界面；和适当地形成电路板，垫板和控制器的外部的壳体。

在特定的优选实施方式中，用于车辆的远程触摸垫板装置还包括补偿元件，其设置在远程触摸垫板装置上以发射具有与入射到光接收元件的光反相的光。优选地，多个发光元件和补偿元件可以是红外线发光二极管(LED)。

在另一个优选实施方式中，用于车辆的远程触摸垫板装置包括棱镜，其以棱镜面对光接收元件以使来自补偿元件的光直接入射到光接收元件的位置整体地与补偿元件结合。

在其它的优选实施方式中，多个发光元件可以包括四个在光分布适当相互交迭在光接收元件周围的位置，排列成90°的发光元件。

优选地，根据本发明的典型实施方式的远程触摸垫板装置还可以包括具有形成在电路板和垫板之间以将光接收元件与多个发光元件分隔的隔壁的框架。

在特定的优选实施方式中，壳体可以包括具有形成在其上以使垫板暴露的暴露部的上壳体，和整体地与上壳体结合的下壳体；其中照明部优选设置在暴露部的附近以基于控制器计算的坐标，根据物体和垫板之间的高度(即，z轴坐标值)而使亮度不同。

优选地，该光接收元件可以是光电二极管。

在本发明的另一个优选实施方式中，提供了一种控制用于车辆触摸垫板装置的方法，该触摸垫板具有多个发光元件以发发射光；至少一个光接收元件以适当地接收从多个发光元件照射的光和使从多个发光元件照射的光通过一接近或接触的物体被适当地反射并入射到光接收元件的垫板，该方法包括以下步骤：将由接近或接触垫板的物体反射然后入射到光接收元件的从多个发光元件照射的光的量转换成电流的量；由通过具有与入射到光接收元件的光成反相的光的发射使电流成直线来补偿电流；基于补偿的光量用三维(3D)坐标(即，X轴，Y轴，和Z轴坐标)计算物体位置；和根据3D坐标来使用户界面操作。

优选地，根据本发明典型实施方式的控制触摸垫板装置的方法还可以包括基于计算出的3D坐标(即，X轴，Y轴，和Z轴坐标)中的Z轴坐标值来显示物体对垫板的接近距离的步骤。

优选地，随着垫板和物体之间的接近距离越近，光照亮度越高。

如这里所描述的，根据本发明另外的优选实施方式，使用了二维(2D)识别和三维(3D)识别，这样，本发明能够应用于提供3D交互作用的用户界面。在另外的优选实施方式中，根据本发明的远程触摸垫板装置能够用简单元件制造，因此，能够节约制造成本。

应该理解此处使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语包括一般机动车(诸如包括运动型多功能车(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客汽车)，包括多种小船和船只的水运工具，以及飞行器等等，并且包括混合动力车、电动车、插电混合电动车、氢能源车和其他可替换的燃料车(例如从石油以外的资源获得的燃料)。

如此处所述，混合动力车是具有两种或更多动力源，例如汽油能源和电能源的车辆。

本发明的上述特征和优点将从包括在其中并形成本说明书的一部分的附图中以及从以下与附图共同用于以实例的方式解释本发明的原理的详细的说明中变得明显或者被更为详细地阐述。

附图说明

本发明的上述和其它的目的，特征和优点通过结合附图的以下的详细说明将是显而易见的，其中：

图1是根据本发明的组合状态的用于车辆的远程触摸垫板装置的典型透视图；

图2是图1所示远程触摸垫板装置分解状态的典型透视图；

图3是沿图1中A-A线的截面图；

图4是沿图1中B-B线的截面图；

图5是图1所示远程触摸垫板装置的典型俯视图，其中上壳体已经被去除；

图6是表示图2的发光元件的光分布的典型示意图；和

图7a是例示手指接触第四发光元件上的垫板时光通道的典型示意图，

图7b是例示手指接触第二发光元件上的垫板时光通道的典型示意图，

图7c是例示手指离开垫板特定距离时的光通道的典型示意图。

应该理解所附附图不需要成比例绘制，其呈现代表本发明基本构思的各种优选特征的简化形式。这里公开的本发明的具体的设计特征，包括，例如，具体尺寸，方位，位置，和形状，其将部分地由特殊的使用和使用环境确定。

符号说明：

1，2，3，4：发光元件 10：电路板

20：光接收元件 25：补偿元件

30：棱镜 40：框架

41：隔壁 50：壳体

60：发光部

具体实施方式

如本文所述，本发明包括用于车辆的远程触摸垫板装置，其包括：包括有多个发光元件的电路板，设置在电路板的上部的垫板，控制用户界面的控制器，和壳体。

在一个实施方式中，发光元件以预定间隔沿着一个圆的圆周安装以照射光。

在另一个实施方式中，电路板还包括至少一个安装在其上的光接收元件以接收从多个发光元件照射的光。

在另一个实施方式中，垫板被用来使从多个发光元件照射的光通过接近或接触的物体反射并且入射到光接收元件。

在另一个实施方式中，所述控制器通过基于入射到光接收元件的光的量用三维(3D)坐标计算物体的位置来控制用户界面。

在一个实施方式中，3D坐标是X轴，Y轴，和Z轴坐标。

在另一个实施方式中，壳体形成电路板，垫板和控制器的外部。

另一方面，本发明的特征是：用于车辆的触摸垫板装置包括将通过接近或接触垫板的物体反射的光的数量转换成电流(current)的量，补偿该电流，基于补偿量用三维(3D)坐标计算物体位置，并根据所述3D坐标值使用户界面操作。

在一个实施方式中，从多个发光元件照射光。

在另一个实施方式中，补偿电流包括通过具有与入射到光接收元件的光相反的相位的光的发射使电流成直线。

在另一个实施方式中，3D坐标是X轴，Y轴，和Z轴坐标。

在下文中，将参照附图对本发明的优选实施方式进行更详细的说明。在下文中，不同附图中相同的元件用相同的附图标记表示。文中所定义的事项例如详细的结构和元件仅仅是用来帮助全面理解本发明的实例。因此，显然地，可以在没有这些定义的事项的情况下实施本发明。而且，众所周知的功能或结构并未被详细的说明，因为它们会在不必要的细节上模糊本发明。

根据本发明的特定的实施方式，图1到5是表示用于车辆的远程触摸垫板装置的视图。优选地，根据本发明用于车辆的远程触摸垫板装置100通过识别3D坐标来远程控制三维(3D)用户界面。

在另外的优选实施方式中，远程触摸垫板装置100优选地包括电路板10，在电路板10上适当地安装有多个发光元件1，2，3和4以及至一个光接收元件20；用于与物体例如手指或指针(下文中称为“手指”)接触的垫板35，通过适当地计算3D坐标来控制用户界面的控制器(未显示)，和形成装置的外部以容纳上述元件10和35的壳体50。

优选地，发光元件1，2，3和4被适当地以预定间隔沿着一个圆的圆周安装，优选地挨个成90°排列。根据另外的典型实施方式并图6所示，发光元件1，2，3和4以光分布围绕光接收元件20相互重叠的位置被适当地排列。因此，发光元件1，2，3和4这样排列以使得从第一发光元件发射光分别与从第二到四发光元件发射的光重叠，因此，进一步的提高了坐标识别性能。优选地，发射红外线的红外线LED被用作发光元件1，2，3和4。

根据本发明的另外的优选实施方式，来自光源的光的量随着与光源的距离越远而被适当地减少。因此，图6中的线(a)是代表第四发光元件的光的量的曲线，线(b)是代表第二发光元件的光的量的曲线。优选地，光以这样的方式分布，即，当来自第四发光元件的光射到第二发光元件时从第四发光元件照射的光的量适当地减少，并且当从第二发光元件照射的光射到第四发光元件时从第二发光元件发射的光的量适当地减少。

优选地，光接收元件20被适当排列在多个发光元件1，2，3和4的中心，使得从发光元件1，2，3和4照射的并通过手指反射的光被有效的入射到光接收元件。在另外的优选实施方式中，入射到光接收元件20的光的量被适当的转换成电流的量，并且把该结果输送到控制器。优选地，所述控制器根据从光接收元件20接收到的电流的量用3D坐标来计算手指的位置以操作用户界面。在本发明的实施方式中，光电二极管被用做光接收元件20。

因此，在特定的典型实施方式中，通过控制器计算手指位置(用3D坐标)的原则如下所述。

优选地，如果电源部依次地将电力以10毫米/秒的速度施加到第一到第四发光元件，则从发光元件1，2，3和4发射的红外线在全部时间(through time)被手指反射，然后入射到光接收元件20。因此，控制器能够抓住已发射红外线的发光元件1，2，3和4的位置。此外，需要使用入射到光接收元件20的各个发光元件1，2，3和4的红外线的分布，通过适当的计算X轴，Y轴，和Z轴坐标来检测手指的位置。优选地，在另外的优选实施方式中，因为各个发光元件1，2，3和4的连续的红外线照射形成一个环，并且从手指反射并入射到光接收元件20的红外线光的量根据垫板35和手指之间的位置而不同，改变产生于光接收元件20的电流的量和光的量，因此，X轴，Y轴，和Z轴坐标就能够被适当地检测。

在其它特定的实施方式中，在依次向各个发光元件1，2，3和4施加电力后，同时向第一到第四发光元件施加电力可以适当地形成一个环来计算手指的X轴，Y轴，和Z轴坐标。

因此，优选地在电路板10上设置补偿元件25，以发射具有与入射到光接收元件20的光相反的相位的光。优选地，与发光元件1，2，3和4类似，红外线LED可以被用作补偿元件25。

在本发明优选的实施方式中，当从发光元件1，2，3和4发射的光(即，红外线)被手指适当地反射并入射到光接收元件20时，补偿元件25适当的发射出具有与入射AC红外光反相位的光(即，红外线)以使得由光接收元件20产生电流成直线状。

因此，因为在从发光元件1，2，3和4发射的光(即红外线)入射到光接收元件20后，所产生的电流相互重叠并作为杂波，因此，不容易区分来自各个发光元件1，2，3和4的数据。因此，补偿元件25发射具有与从发光元件发射的光反相的光，以便只将成直线的电流发送到控制器。

在另外的实施方式中，优选地按棱镜面对光接收元件20以使从补偿元件25发射的光直接入射到光接收元件20的位置将棱镜30整体地与所述补偿元件25结合。因此，来自补偿元件25的光直接入射到光接收元件20而不被外界影响。在另外的优选实施方式中，棱镜30可以用透明材料例如塑料或玻璃制成以使来自补偿元件25的光能很容易的穿过棱镜30。

优选地，垫板35被适当地设置在发光元件1，2，3和4的上侧，用透明材料例如塑料或玻璃制成，以使从发光元件1，2，3和4照射的光(即，红外线)能够穿过垫板35。在本发明更优选的实施方式中，优选垫板35由只有红外线能穿过其中的材料制成以适当地防止其它外部光(来自太阳或照明设备)被入射到光接收元件20。而且，因为垫板35受光的影响很大，因此，优选垫板35具有光滑平坦的表面。但是，为了适合触摸，垫板可以适当地允许弯曲。

优选地，垫板35被安全地放置在框架40的上表面，该框架40设置在垫板35的下侧。

根据本发明另外的优选实施方式，设置在电路板10和垫板35之间的框架40具有隔壁41，该隔壁41被适当地形成在框架40的中心以将光接收元件20与多个发光元件1，2，3和4分隔开，因此，防止了从发光元件1，2，3和4发射的光直接入射到光接收元件20。在另外的相关的实施方式中，优选在框架40和隔壁41之间适当地形成一分隔板42，以使发光元件1，2，3和4彼此不影响。

优选地，壳体50形成远程触摸垫板装置100的外部，并优选包括在其上形成有用于暴露垫板35的暴露部51a的上壳体51，和与上壳体51整体地结合的下壳体52。

因此，在另外的优选实施方式中，上壳体51和下壳体52由塑料或金属材料制成。优选地，上壳体51用于适当地支撑垫板35，并由不透明材料形成以适当地防止来自发光元件1，2，3和4的红外线被照射到其它地方。

在特定的典型实施方式中，优选在暴露部51a的附近，适当地安装用于通过基于控制器计算的3D坐标(即，X轴，Y轴，和Z轴坐标)指示手指与垫板35的接近距离(即Z轴坐标)的发光部60以给用户提供反馈。因此，优选地，当垫板35和手指之间的高度适当地降低时，亮度就越来越高。在另外的实施方式中，发光部60可以根据垫板35与手指之间的高度发射不同颜色的光。优选地，发光部60的特征并不限于此，可以有不同的形式。

参考图7a到7c说明根据具有上述结构的特定实施方式，根据本发明的控制远程触摸垫板装置100的方法。

根据优选实施方式，如图7所示，图7a示出了手指与在第四发光元件正上方的垫板35接触的状态。如图7a所示，从手指正下方的第四发光元件发射的光(即红外线)穿过垫板35，被手指反射，然后入射到光接收元件20。优选地，其上没有放置手指的第二发光元件发射的光(即红外线)穿过垫板35，于是照射到空中。

在另一优选的实施方式中，如果手指从第四发光元件向第二发光元件移动，如图7b所示，从第四发光元件照射的光优选穿过垫板35，并照射到空中，而从第二发光元件发射的光优选穿过垫板35，被手指反射，然后入射到光接收元件20上。

因此，当手指从第四发光元件移动到第二发光元件时，从第四发光元件照射的，适当地被手指反射，然后入射到光接收元件20的光的量减少。在另外特定的实施方式中，如果手指通过中心接近第二发光元件时，从第四发光元件发射的光就不被手指适当地反射，但进入空中，而只有从第二发光元件发射的光被手指适当地反射，然后入射到光接收元件20上。因此，当由光接收元件20所产生的电流的量根据手指的位置被适当地改变时，X轴，Y轴，和Z轴坐标值被识别出来。

根据其它典型实施方式，即使在如图7c所示的在手指距垫板35有预定距离的状态，电流的量根据被手指反射并然后入射到光接收元件20的光的量适当发改变，因而X轴，Y轴，和Z轴坐标值能够被适当识别出来。

如本文所述，入射到光接收元件20的光的量根据手指的位置发生变化，从而3D坐标被识别出来。

根据本发明另外的优选实施方式，在控制器计算3D坐标前，当光入射到光接收元件20时，补偿元件25发射具有与入射到光接收元件20的光相反的相位的光。因此，被手指反射并然后入射到光接收元件20的光通过从补偿元件25发射的光而成一条直线，并且成直线的电流优选被传送到控制器以用3D坐标(即，X轴，Y轴，和Z轴坐标)计算出手指位置。

优选地，控制器根据3D坐标使户界面操作。

因此，在另外的优选实施方式中，基于在上述处理过程中计算的3D坐标中的Z轴坐标，控制器使发光部60显示手指与垫板35之间的高度(手指向垫板35的接近距离)以向用户提供反馈。例如，如果手指与垫板35之间的高度在20-10厘米的范围时，控制器适当地控制发光部60以显示浅红色，而如果手指与垫板35之间的高度在10-0厘米的范围时，控制器控制发光部60显示中间红色。优选地，如果手指与垫板35之间的高度是0厘米时(即手指接触垫板35的状态)，控制器控制发光部显示深红色，使得用户能容易地识别手指与垫板间的高度。

如本文所述，根据本发明，能够进行二维(2D)识别和三维(3D)识别，因此，本发明能够被用于提供3D交互作用的用户界面。根据本发明的所述远程触摸垫板装置具有高的坐标值识别率，并且还能够用简单的元件制成以节省制造成本。

虽然以例示性的目的描述了本发明的优选实施方式，本领域的技术人员应该明白各种修改，增加和替换是可能的而不超出所附权利要求描述的本发明的的范围和精神。

Claims

1.一种用于车辆的远程触摸垫板装置，包括：

电路板，包括有多个发光元件和至少一个光接收元件，所述发光元件以预定间隔沿着一个圆的圆周被安装在电路板上以照射光，所述光接收元件被安装在电路板上以接收从多个发光元件照射的光；

补偿元件，设置在所述电路板上，以发射具有与入射到光接收元件的光相反相位的光，使得由光接收元件产生的电流成直线；

垫板，设置在电路板的上部，以使从多个发光元件照射的光通过接近或接触的物体反射并入射到光接收元件；

控制器，通过基于入射到光接收元件的光的量，用三维(3D)坐标计算所述物体的位置来控制用户界面；和

壳体，形成所述远程触摸垫板装置的外部。

2.如权利要求1所述的远程触摸垫板装置，其中所述3D坐标是X轴，Y轴，和Z轴坐标。

3.一种控制如权利要求1所述的用于车辆的远程触摸垫板装置的方法，包括：

将由接近或接触垫板的物体反射的光的量转换成电流的量；

补偿所述电流；

基于补偿的量用三维(3D)坐标计算所述物体的位置；和

根据所述的3D坐标使用户界面运行。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述反射的光从多个发光元件照射。

5.如权利要求3所述的方法，其中补偿所述电流包括通过发射具有与入射到光接收元件的光反相的光而使电流成直线。

6.如权利要求3所述的方法，其中所述3D坐标是X轴，Y轴，和Z轴坐标。