KR20150146474A - 차량용 제어 장치 및 차량 - Google Patents

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Abstract

개시된 발명의 일 측면은, 사용자가 편리하게 조작할 수 있는 조작부를 구비한 차량용 제어 장치 및 이를 포함하는 차량을 제공한다.
일 실시예에 따른 차량용 제어 장치는 비접촉식으로 물체를 감지하는 물체 감지부 및 상기 물체 감지부의 상부에 배치되고 탄력성을 갖는 패드를 포함하는 조작부; 및 상기 조작부의 출력 신호에 기초하여 차량을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.

Description

차량용 제어 장치 및 차량{CONTROL APPARATUS FOR VECHICLE AND VEHICLE}
개시된 발명은 사용자의 명령을 입력 받을 수 있는 차량용 제어 장치 및 차량에 관한 것이다.
차량은 기본적인 주행 기능 외에도 오디오 기능, 비디오 기능, 내비게이션 기능, 공조 제어, 시트 제어, 조명 제어 등의 사용자 편의를 위한 부가적인 기능을 더 수행할 수 있다.
이러한 기능을 수행하기 위해 차량에는 메뉴 화면 또는 제어 화면을 표시하는 디스플레이가 구비되고, 하드 키(hard key) 방식, 터치 스크린 방식 또는 제스처 인식 방식에 따라 사용자로부터 원하는 메뉴의 선택을 입력 받거나 선택된 메뉴에 대한 제어 명령을 입력 받는다.
그러나, 하드 키 방식을 이용할 경우에는 다수의 하드 키를 구비하기 위해 물리적으로 넓은 공간이 소모되거나, 소수의 하드 키로 제어 명령을 입력받기 위해 사용자의 조작 부하가 늘어나는 문제가 있다.
또한, 터치 스크린 방식은 운전자가 제어 명령을 입력하기 위해 대시 보드에 마련된 디스플레이를 일일이 터치해야 하기 때문에 안전 운전에 영향을 미칠 수 있고, 제스처 인식 방식은 오동작의 위험이 있다.
개시된 발명의 일 측면은, 사용자가 편리하게 조작할 수 있는 조작부를 구비한 차량용 제어 장치 및 이를 포함하는 차량을 제공한다.
일 실시예에 따른 차량용 제어 장치는 비접촉식으로 물체를 감지하는 물체 감지부 및 상기 물체 감지부의 상부에 배치되고 탄력성을 갖는 패드를 포함하는 조작부; 및 상기 조작부의 출력 신호에 기초하여 차량을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
상기 패드는, 겔 상태의 탄성체로 이루어질 수 있다.
상기 물체 감지부는, 정전 용량형 근접 센서, 초음파 근접 센서 및 광전형 근접 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 물체 감지부는, 2차원으로 배열된 복수의 센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 물체 감지부의 출력 신호에 기초하여 상기 조작부 상에서의 물체의 위치 또는 높이를 연산할 수 있다.
상기 조작부는, 상기 물체 감지부의 하부에 배치되어 압력을 감지하는 압력 감지부를 더 포함할 수 있다
일 실시예에 따른 차량은 비접촉식으로 물체를 감지하는 물체 감지부 및 상기 물체 감지부의 상부에 배치되고 탄력성을 갖는 패드를 포함하는 조작부;
디스플레이를 포함하는 AVN(Audio Video Navigation) 장치; 및 상기 조작부의 출력 신호에 기초하여 상기 AVN 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함한다.
상기 패드는, 겔 상태의 탄성체로 이루어질 수 있다.
상기 물체 감지부는, 정전 용량형 근접 센서, 초음파 근접 센서 및 광전형 근접 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 물체 감지부는, 2차원으로 배열된 복수의 센서를 포함할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 물체 감지부의 출력 신호에 기초하여 상기 조작부 상에서의 물체의 위치 또는 높이를 연산할 수 있다.
상기 조작부는, 상기 물체 감지부의 하부에 배치되어 압력을 감지하는 압력 감지부를 더 포함할 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 조작부 상에서의 물체의 위치에 대응되는 위치에 포인팅 객체를 표시할 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 조작부 상에서의 물체의 높이에 따라 상기 포인팅 객체의 시각적 특성을 다르게 표시할 수 있다.
상기 디스플레이는, 적어도 하나의 메뉴 버튼을 표시하고, 상기 제어부는, 상기 조작부가 가압되면, 상기 복수의 메뉴 버튼 중 상기 포인팅 객체가 위치하는 메뉴 버튼을 선택하기 위한 제어신호를 생성할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 물체 감지부의 출력 신호로부터 사용자의 손을 포함하는 사용자 영상을 획득할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 사용자 영상에 기초하여 상기 조작부의 일부 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가려지는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가려지면, 상기 미리 설정된 영역에 대해 맵핑된 메뉴 목록을 표시할 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 기준 시간 이상 가려지면, 상기 미리 설정된 영역에 대해 맵핑된 메뉴 목록을 표시할 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가려진 시간과 상기 기준 시간의 비율을 나타내는 기준 바(bar)를 표시할 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가압되면, 상기 미리 설정된 영역에 대해 맵핑된 메뉴 목록을 표시할 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가려지면, 오프(off)될 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가압되면, 오프될 수 있다.
상기 AVN 장치는, 상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가압되면, 오프될 수 있다.
상기 디스플레이는, 내비게이션 기능을 수행하기 위한 지도 데이터를 표시할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 사용자 영상에 기초하여 상기 패드에 접촉한 손가락의 각도를 연산할 수 있다.
상기 디스플레이는, 내비게이션 기능을 수행하기 위한 지도 데이터를 표시할 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 연산된 손가락의 각도에 따라 상기 지도 데이터의 뷰(view)각도를 다르게 표시할 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 연산된 손가락의 각도가 기준 각도 이상이면 상기 지도 데이터를 수직 뷰에 따라 표시할 수 있다.
상기 디스플레이는, 상기 연산된 손가락의 각도가 기준 각도 이하이면 상기 연산된 손가락의 각도에 대응되는 버드 뷰(bird view)에 따라 상기 지도 데이터를 표시할 수 있다.
상기 조작부는, 운전석과 보조석 사이에 마련된 암레스트의 단부에 연결될 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따른 차량용 제어 장치 및 이를 포함하는 차량에 의하면, 사용자가 운전 중에도 조작부를 용이하게 조작하여 차량에 구비된 각종 편의 장치에 대한 제어 명령을 입력할 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량용 제어 장치의 제어 블록도이다.
도 2는 압력 감지부를 더 포함하는 차량용 제어 장치의 제어 블록도이다.
도 3은 조작부의 일 예시에 따른 구조를 나타낸 측면도이다.
도 4는 일 예시에 따른 조작부를 위에서 바라본 평면도이다.
도 5는 물체 감지부를 구성하는 LED 매트릭스의 회로도이다.
도 6은 물체 감지부를 구성하는 포토 트랜지스터 어레이의 회로도이다.
도 7은 일 실시예에 따른 차량의 외관도이다.
도 8은 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도이다.
도 9는 차량에 장착된 차량용 제어 장치를 뒷좌석에서 바라본 외관도이다.
도 10은 차량에 장착된 차량용 제어 장치를 조수석에서 바라본 외관도이다.
도 11은 사용자가 조작부를 조작하는 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 12는 사용자가 도 11에 도시된 바와 같이 조작부를 조작하였을 때 물체 감지부의 출력 신호가 형성하는 사용자 영상의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 13은 AVN 장치의 디스플레이에 표시되는 오디오 재생 화면의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 14는 사용자의 조작에 따라 AVN 장치의 디스플레이에 표시되는 화면의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 15는 사용자의 조작 시간 대비 기준 시간의 비율을 시각적으로 표시해주는 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 16은 사용자가 조작부를 조작하는 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 17은 사용자가 도 16에 도시된 바와 같이 조작부를 조작하였을 때 물체 감지부의 출력 신호가 형성하는 사용자 영상의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 18은 사용자의 조작에 따라 AVN 장치의 디스플레이에 표시되는 화면의 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 19는 사용자의 조작 시간 대비 기준 시간의 비율을 시각적으로 표시해주는 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 20은 사용자가 조작부를 조작하는 또 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 21은 사용자가 도 20에 도시된 바와 같이 조작부를 조작하였을 때 물체 감지부의 출력 신호가 형성하는 영상의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 22 및 도 23은 사용자의 조작에 따라 AVN 장치의 디스플레이에 표시되는 화면의 또 다른 예시를 나타낸 도면이다.
도 24는 손가락 위치에 대응되는 포인팅 객체를 표시하는 디스플레이를 나타낸 도면이다.
도 25는 복수의 메뉴 버튼이 연속적으로 나열된 메뉴 목록이 표시된 디스플레이를 나타낸 도면이다.
도 26은 메뉴 목록을 이동시키기 위한 드래그 동작을 나타낸 도면이다.
도 27은 내비게이션 기능을 수행하는 AVN 장치의 구성이 구체화된 제어 블록도이다.
도 28 및 도 29는 내비게이션 기능을 수행할 때에 디스플레이가 표시하는 지도 화면의 예시를 나타낸 도면이다.
도 30 및 도 31은 수직 뷰를 표시하기 위한 조작의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 32는 버드 뷰를 표시하기 위한 조작의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 33은 수직 뷰를 표시하기 위한 조작을 가했을 때 획득되는 사용자 영상의 일 예시이다.
도 34는 버드 뷰를 표시하기 위한 조작을 가했을 때 획득되는 사용자 영상의 일 예시이다.
도 35는 공조장치를 제어하는 차량용 제어 장치를 포함하는 차량의 제어 블록도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 일 측면에 따른 차량용 제어 장치 및 이를 포함하는 차량에 관한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 차량용 제어 장치의 제어 블록도이고, 도 2는 압력 감지부를 더 포함하는 차량용 제어 장치의 제어 블록도이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량용 제어 장치(100)는 사용자로부터 제어 명령을 입력 받는 조작부(110) 및 조작부(110)의 출력 신호에 기초하여 사용자의 제어 명령을 판단하고, 사용자의 제어 명령에 대응되는 제어 신호를 생성하는 제어부(120)를 포함한다.
조작부(110)는 탄력성 있는 패드(111) 및 패드(111)의 하부에 배치되어 조작부(110)에 근접한 물체를 감지하는 물체 감지부(112)를 포함한다.
패드(111)는 사용자가 조작부(110)를 조작할 때 사용자의 손이 접촉되는 부분으로서, 탄력성이 있는 투명한 물질로 이루어질 수 있다. 탄력성이 있는 패드(111)로 인해 사용자의 조작감이 향상되고, 촉각적인 피드백을 제공할 수 있다. 구체적으로, 사용자는 푹신한 표면 상에 이동량을 가지는 조작을 가함으로써 실제 버튼을 누르는 듯한 부드럽고 자연스러운 조작감을 얻을 수 있다.
또한, 사용자가 조작부(110)를 조작하지 않는 경우에도 손을 올려놓을 수 있는 편의성을 제공한다.
예를 들어, 패드(111)는 겔 상태의 실리콘 화합물, 겔 상태의 폴리 우레탄 등의 탄성체로 이루어질 수 있고, 실리콘 화합물로는 PDMS(Polydimethylsiloxane) 등이 사용될 수 있다. 다만, 패드(111)를 구성하는 물질이 상기 물질들에 한정되는 것은 아니며, 상기 물질들 외에도 탄력성이 있는 투명한 물질이라면 어느 것이든 패드(111)를 구성하는 물질이 될 수 있다.
물체 감지부(112)는 조작부(110)에 근접한 물체를 비접촉식으로 감지할 수 있다. 다만, 이는 물체가 조작부(110)에 접촉하지 않은 상태에서도 감지할 수 있다는 의미일 뿐, 접촉된 물체는 감지할 수 없다는 의미는 아니다. 즉, 물체 감지부(112)는 패드(111)에 접촉한 물체뿐만 아니라 패드(111)와 이격되어 있는 물체도 감지할 수 있다. 이를 위해, 물체 감지부(112)는 근접 센서를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 정전 용량형 근접 센서, 초음파 근접 센서 및 광전형 근접 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 당해 실시예에서의 근접 센서는 센서와 근접하기만 하면 접촉한 물체뿐만 아니라 이격되어 있는 물체도 감지할 수 있는 모든 센서를 총칭하는 것으로 정의한다.
물체 감지부(112)가 정전 용량형 근접 센서를 포함하는 경우에는 물체가 접근함에 따라 달라지는 정전 용량 변화에 기초하여 물체와 조작부(110) 사이의 거리를 결정할 수 있고, 초음파 근접 센서를 포함하는 경우에는 물체에 반사되어 돌아오는 초음파 신호의 세기에 기초하여 물체와 조작부(110) 사이의 거리를 결정할 수 있으며, 광전형 근접 센서를 포함하는 경우에는 물체에 반사되어 돌아오는 광 신호의 세기에 기초하여 물체와 조작부(110) 사이의 거리를 결정할 수 있다. 한편, 당해 실시예에서 조작부(110)와 물체 사이의 거리는 패드(111)와 물체 사이의 거리 또는 물체 감지부(112)와 물체 사이의 거리를 의미한다.
후술하는 바와 같이, 물체 감지부(112)는 복수의 근접 센서가 2차원으로 배열된 형태를 가질 수 있는바, 물체 감지부(112)의 출력 신호를 이용하면 조작부(110)에 근접한 물체의 영상을 획득할 수 있고, 2차원 평면 상에서의 물체의 위치도 판단할 수 있다.
사용자가 조작부(110)를 조작하는 방식에는 패드(111)를 가압(press)하는 방식이 포함될 수 있다. 물체 감지부(112)가 광전형 근접 센서 또는 초음파 근접 센서를 포함하는 경우, 물체 감지부(112)의 출력 신호만으로도 패드(111)의 가압 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 패드(111)가 가압되면 사용자의 손가락이 물체 감지부(112)와 더 가까워지고, 패드(111)가 눌리면서 광이 분산되는 등의 광학적 특징이 나타난다. 또한, 가압 동작은 빠른 시간 안에 이루어지기 때문에 순간적인 패턴 변화를 활용하면, 압력을 감지하는 별도의 장치 없이도 가압 여부를 판단할 수 있다.
또는, 도 2에 도시된 바와 같이, 조작부(110)가 압력을 감지하는 압력 감지부(113)를 더 포함하는 것도 가능하다.
압력 감지부(113)는 마이크로 스위치처럼 기계적인 접촉으로 압력을 감지하는 기계식 압력 센서를 포함할 수도 있고, 두 전극 사이의 정전 용량 변화로부터 그 사이의 변위를 측정하는 전기식 압력 센서를 포함할 수도 있으며, 압전 효과를 이용하여 압력을 감지하는 반도체식 압력 센서를 포함할 수도 있고, 외부로부터 압력이 가해지면 마주보는 두 전극이 서로 맞닿으면서 발생한 전류 또는 저항의 변화를 측정하여 압력을 감지하는 저항막 방식 압력 센서를 포함할 수도 있다.
다만, 상기 압력 센서들은 압력 감지부(113)에 포함될 수 있는 압력 센서의 예시들에 불과하고, 차량용 제어 장치(100)의 실시예가 상기 예시들에 한정되는 것은 아니다.
앞서, 물체 감지부(112)의 출력 신호로부터 조작부(110) 위에 근접한 물체의 위치를 판단할 수 있다고 하였다. 따라서, 압력 감지부(113)는 압력을 감지하기만 하고, 압력이 감지된 위치는 물체 감지부(112)의 출력 신호로부터 판단하는 것이 가능하다.
또는, 압력 감지부(113) 역시 복수의 압력 센서가 2차원으로 배열된 형태를 갖거나, 압력 센서 자체가 2차원 상에서 정의되는 각각의 위치에서 압력을 감지할 수 있는 구조일 수도 있다. 따라서, 압력 감지부(113)의 출력 신호를 이용하여 물체에 의해 가압된 조작부(110)의 위치를 판단할 수도 있다.
한편, 조작부(110)가 감지하는 물체 또는 조작부(110)를 가압하는 물체는 제어 명령을 입력하는 사용자의 손일 수 있는바, 제어부(120)는 조작부(110)의 출력 신호에 기초하여 사용자의 제어 명령을 판단할 수 있다.
제어부(120)는 물체 감지부(112) 또는 압력 감지부(113)의 동작을 제어하는 센서 제어부(121) 및 조작부(110)의 출력 신호에 기초하여 제어 신호를 생성하는 제어신호 생성부(122)를 포함할 수 있고, 센서 제어부(121)와 제어신호 생성부(122)는 마이크로 프로세서(microprocessor), 마이크로 컨트롤러(micro controller) 등으로 이루어질 수 있다.
한편, 도 1의 제어 블록도에 도시된 구성 요소들은 물리적으로 구분된 것이 아니라 기능적으로 구분된 것이다. 따라서, 센서 제어부(121)와 제어신호 생성부(122)는 물리적으로 하나의 모듈일 수도 있고, 물리적으로 분리된 별개의 모듈일 수도 있다. 또한, 센서 제어부(121)와 제어신호 생성부(122)는 모두 조작부(110)에 마련될 수도 있고, 이들 중 하나만 조작부(110)에 마련될 수도 있으며, 센서 제어부(121)와 제어신호 생성부(122)가 모두 조작부(110)의 외부에 별도로 마련되는 것도 가능하다.
도 3은 조작부의 일 예시에 따른 구조를 나타낸 측면도이고, 도 4는 일 예시에 따른 조작부를 위에서 바라본 평면도이다.
당해 예시에서는 조작부(110)를 구성하는 물체 감지부(112)가 광전형 근접 센서를 포함하는 것으로 한다. 도 3을 참조하면, 물체 감지부(112)는 복수의 발광부(112a)와 복수의 수광부(112b)를 포함할 수 있다. 발광부(112a)는 적외선 LED일 수 있고, 수광부(112b)는 적외선을 감지하는 포토 트랜지스터일 수 있다.
한편, 발광부(112a)가 적외선 LED로 구현되는 경우에는 발광부(112a)에서 발생된 적외선 외에 다른 외부 광원에서 발생된 적외선이 수광부(112b)로 입사되는 것을 방지하기 위한 적외선 필터가 패드(111)와 물체 감지부(112) 사이에 마련될 수 있다.
도 4를 참조하면, 복수의 발광부(112a)와 복수의 수광부(112b)는 기판(112c) 위에 2차원으로 배열될 수 있으며, 복수의 발광부(112a)는 매트릭스 방식으로 연결되어 개별적으로 점멸 가능하고, 포토 트랜지스터(112b)는 병렬로 연결되어 넓은 면을 가진 일종의 광 센서로서 동작할 수 있다.
압력 감지부(113) 역시 기판(113b) 위에 2차원으로 배열된 복수의 압력 센서(113a)를 포함하거나, 서로 마주보는 두 개의 전도막과 전도막 사이의 공간을 2차원으로 구획하는 스페이서(spacer)를 포함할 수도 있다. 다만, 도 4의 구성은 조작부(110)의 일 예시에 불과하고, 전술한 바와 같이 조작부(110)에 압력 감지부(113)가 포함되지 않는 것도 가능하다.
도 5는 물체 감지부를 구성하는 LED 매트릭스의 회로도이며, 도 6은 물체 감지부를 구성하는 포토 트랜지스터 어레이의 회로도이다.
도 5를 참조하면, P1-P5와 Q1-Q7는 센서 제어부(121)의 디지털 출력핀을 나타낸다. 이들 출력을 적절히 조절하여 원하는 LED를 점등할 수 있다. 예를 들어, 세 번째 행, 두 번째 열의 LED를 점등하기 위해 센서 제어부(121)는 P1=P2=P4=P5=0, P3=1, Q1=Q3=Q4=Q5=Q6=Q7=1, Q2=0으로 출력을 조절하면 된다. 이러한 방식으로 한 번에 하나의 LED를 순차적으로 점등할 수 있다.
도 6을 참조하면, 모든 포토 트랜지스터는 병렬로 연결되고, 이들을 통한 전류는 모두 상단의 저항을 통하여 흐르게 된다. 따라서, 포토 트랜지스터 어레이의 출력핀을 통해 출력되는 출력 신호(OUT)는 광이 없을 경우에는 전원 공급 전압 VCC에 가까운 값을 유지하다가 포토 트랜지스터 어레이에 광이 입사되면 그 양에 비례하여 전압이 강하한다.
포토 트랜지스터의 출력 신호는 제어신호 생성부(122)로 입력되고, 제어신호 생성부(122)는 센서 제어부(121)가 점등한 LED의 위치와 포토 트랜지스터의 출력 신호에 기초하여 조작부(110)에 근접한 물체, 예를 들어 사용자의 손 또는 손가락의 위치, 조작부(110)와의 거리, 면적 등을 연산할 수 있다. 이에 관한 구체적인 설명은 후술하도록 한다.
상기 도 5 및 도 6에 도시된 구조는 차량용 제어 장치(100)의 일 실시예에 적용될 수 있는 예시에 불과하며, 차량용 제어 장치(100)의 실시예가 상기 예시에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 상기 도 5 및 도 6에 도시된 구조가 아니더라도 조작부(110)에 근접한 사용자의 손 또는 손가락을 감지하여 그 위치, 거리, 면적 등을 연산할 수 있게 하는 구조이면 조작부(110)에 적용될 수 있다.
이하, 차량용 제어 장치(100)가 장착된 차량의 실시예를 설명하면서 차량용 제어 장치(100)의 동작을 함께 설명하도록 한다.
도 7은 일 실시예에 따른 차량의 외관도이고, 도 8은 일 실시예에 따른 차량의 제어 블록도이다.
도 7을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량(10)은 차량(10)의 외관을 형성하는 본체(1), 차량(100)을 이동시키는 차륜(51, 52), 차륜(51, 52)을 회전시키는 구동 장치(60), 차량(10) 내부를 외부로부터 차폐시키는 도어(71, 72(도 9 참조)), 차량(10) 내부의 운전자에게 차량(10) 전방의 시야를 제공하는 전면 유리(31), 운전자에게 차량(10) 후방의 시야를 제공하는 사이드 미러(81, 82)를 포함한다.
차륜(51, 52)은 차량의 전방에 마련되는 전륜(51), 차량의 후방에 마련되는 후륜(52)을 포함하며, 구동 장치(60)는 본체(1)가 전방 또는 후방으로 이동하도록 전륜(51) 또는 후륜(52)에 회전력을 제공한다. 이와 같은 구동 장치(60)는 화석 연료를 연소시켜 회전력을 생성하는 엔진(engine) 또는 축전기(미도시)로부터 전원을 공급받아 회전력을 생성하는 모터(motor)를 채용할 수 있다.
도어(71, 72)는 본체(1)의 좌측 및 우측에 회동 가능하게 마련되어 개방 시에 운전자가 차량(10)의 내부에 탑승할 수 있도록 하며, 폐쇄 시에 차량(100)의 내부를 외부로부터 차폐시킨다.
전면 유리(31)는 본체(1)의 전방 상측에 마련되어 차량(10) 내부의 운전자가 차량(10) 전방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 하는 것으로서, 윈드쉴드 글래스(windshield glass)라고도 한다.
또한, 사이드 미러(81, 82)는 본체(1)의 좌측에 마련되는 좌측 사이드 미러(81) 및 우측에 마련되는 우측 사이드 미러(82)를 포함하며, 차량(10) 내부의 운전자가 차량(10) 측면 및 후방의 시각 정보를 획득할 수 있도록 한다.
이외에도 차량(10)은 후방 또는 측방의 장애물 내지 다른 차량을 감지하는 근접 센서, 강수 여부 및 강수량을 감지하는 레인 센서 등의 감지 장치를 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 일 실시예에 따른 차량(10)은 차량용 제어 장치(100) 및 AVN(Audio Video Navigation) 장치(200)를 포함한다. AVN 장치(200)는 오디오 기능, 비디오 기능 및 내비게이션 기능을 통합적으로 수행하는 장치로서, 상기 기능들 외에도 전화 걸기 등의 추가적인 기능들을 더 수행하는 것도 가능하다.
차량용 제어 장치(100)의 구성은 전술한 바와 같고, AVN 장치(200)는 각종 기능을 수행하기 위한 정보를 시각적으로 출력하는 디스플레이(210), 청각적으로 출력하는 스피커(220) 및 AVN 장치(200)를 전반적으로 제어하는 AVN 제어부(230)를 포함한다.
이하, 차량(10)의 내부에 장착된 차량용 제어 장치(100)와 AVN 장치(200)의 외관을 함께 참조하여 구체적인 동작을 설명하도록 한다.
도 9는 차량에 장착된 차량용 제어 장치를 뒷좌석에서 바라본 외관도이며, 도 10은 차량에 장착된 차량용 제어 장치를 조수석에서 바라본 외관도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 디스플레이(210)는 대시보드(32)의 중앙 영역인 센터페시아(33)에 장착될 수 있으며, 오디오 화면, 비디오 화면, 내비게이션 화면, 기타 AVN 장치(200)가 수행하는 각종 기능을 수행하는데 필요한 화면을 표시할 수 있다.
디스플레이(210)는 LCD(Liquid Crystal Display), LED(Light Emitting Diode), PDP(Plasma Display Panel), OLED(Organic Light Emitting Diode), CRT(Cathode Ray Tube) 등으로 구현될 수 있다.
조작부(110)는 운전석(21)과 조수석(22) 사이의 센터 콘솔(40)에 마련될 수 있다. 센터 콘솔(40)은 운전석(21)과 조수석(22) 사이에 기어 레버(41)와 물품을 보관하는 수납 공간인 콘솔 박스(42)가 형성된 영역을 의미한다.
일 예로, 조작부(110)는 콘솔 박스(42)의 상부에 마련된 암레스트(arm rest)(43)의 앞쪽 단부에 연장된 형태로 마련될 수 있다.
일반적으로, AVN 장치(200)를 제어하기 위해 사용자는 디스플레이(210)의 근처에 마련된 하드 키(211), 센터 콘솔(40)에 마련된 조그 셔틀 또는 센터 콘솔(40)에 마련된 하드 키를 조작한다. 이로 인해 운전 중인 사용자의 자세가 흐트러져 안전 운행에 영향을 미칠 수 있고, 다수의 하드 키를 마련하기 위해 많은 공간을 소모하거나, 원하는 제어 명령을 입력하기 위해 하드 키나 조그 셔틀을 수 회 조작해야 한다.
그러나, 일 실시예에 따른 차량(10)에서는 앞좌석(21,22)에 탑승한 사용자가 팔을 암레스트(43)에 올려놓은 상태에서 손(H)을 이용하여 조작부(110)를 안정적으로 조작할 수 있다.
조작부(110)의 최상부에는 패드(111)가 위치하므로 사용자는 패드(111)에 손을 접촉하여 제어 명령을 입력할 수 있다. 전술한 바와 같이, 패드(111)는 탄력성 있는 물질로 이루어지므로 사용자의 조작감이 향상될 수 있고, 제어 명령을 입력하지 않는 경우에도 패드(111) 위에 손을 올려놓은 상태를 편안하게 유지할 수 있다.
또한, 후술하는 바와 같이 간단한 조작에 의해 사용자가 원하는 메뉴 화면을 디스플레이(211)에 표시함으로써 핫 키(hot key) 기능을 실행할 수 있다.
한편, 차량용 제어 장치(100)의 장착 위치가 도 9 및 도 10의 예시에 한정되는 것은 아니며, 차량용 제어 장치(100)는 뒷 좌석의 암레스트에 장착되어 뒷 좌석에 탑승한 동승자로부터 제어 명령을 입력 받을 수도 있고, 차량(10)에 복수의 차량용 제어 장치(100)를 구비하여 하나는 도 9 및 도 10의 예시와 같이 센터 콘솔(40)에 장착하고, 다른 하나는 뒷 좌석의 암레스트에 장착하는 것도 가능하다.
도 11은 사용자가 조작부를 조작하는 일 예시를 나타낸 도면이고, 도 12는 사용자가 도 11에 도시된 바와 같이 조작부를 조작하였을 때 물체 감지부의 출력 신호가 형성하는 사용자 영상의 일 예시를 나타낸 도면이다.
사용자의 손이 조작부(110)의 미리 설정된 영역을 가리거나, 가압하거나, 또는 사용자의 손가락이 조작부(110)를 가압하는 등의 조작 방식이 제어 명령을 입력하는 방식으로 설정될 수 있다. 따라서, 상기 조작 방식 각각에 대응되는 제어 명령이 미리 맵핑되고, 사용자가 제어 명령을 입력하면 제어신호 생성부(122)가 그에 대응되는 제어 신호를 생성할 수 있다.
또는, 조작부(110)의 미리 설정된 각각의 영역마다 그에 대응되는 제어 명령을 맵핑하고, 사용자의 손이 미리 설정된 영역을 가리거나 가압하는 경우에 모두 해당 영역에 맵핑된 제어 명령을 실행하도록 하는 것도 가능하다. 이하, 구체적인 실시예를 설명하도록 한다.
예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이, 사용자의 손(H)이 조작부(110)의 좌측 단부를 가리는 방식으로 제어 명령이 입력될 수 있다. 물체 감지부(112)가 전술한 바와 같이 광전형 근접 센서를 포함하는 경우에는 물체 감지부(112)를 구성하는 복수의 포토 트랜지스터(112b)에서 출력되는 각각의 출력 신호가 하나의 영상을 구성하는 픽셀값이 될 수 있다. 이하 상술할 실시예에서는 물체 감지부(112)의 출력 신호에 의해 형성되는 영상을 사용자 영상이라 하기로 한다.
물체 감지부(112)를 구성하는 포토 트랜지스터 어레이가 상기 도 6에 도시된 바와 같은 회로 구성을 갖는 경우에는 포토 트랜지스터의 컬렉터 전압이 출력이 되므로 포토 트랜지스터에 입사되는 LED 반사 광의 양이 많을수록 포토 트랜지스터 어레이의 출력이 낮아지고, 포토 트랜지스터에 입사되는 LED 반사 광의 양이 적을수록 포토 트랜지스터 어레이의 출력이 높아진다.
포토 트랜지스터의 출력이 최대일 때의 픽셀이 흰색을 나타내도록 하고, 포토 트랜지스터의 출력이 최소일 때의 픽셀이 검은색을 나타내도록 하면, 사용자가 도 11에 도시된 바와 같이 조작부를 조작하였을 때 도 12에 도시된 바와 같은 사용자 영상(I)이 획득될 수 있다.
제어신호 생성부(122)는 도 11에 도시된 바와 같은 사용자 영상(I)이 획득되면, 사용자의 손(H)이 조작부(110)의 좌측 단부를 가리고 있음을 판단할 수 있고, 그에 대응되는 제어신호를 생성할 수 있다. 조작부(110)의 좌측 단부를 가리고 있는 물체가 사용자의 손(H)인지 여부를 판단하기 위해, 영상 인식 알고리즘을 적용할 수 있다. 이를 위해, 제어신호 생성부(122)는 인체의 손이 갖는 형태적 특징을 미리 저장하고 사용자 영상(I)에 나타난 물체가 손인지 여부를 판단한다. 이러한 과정을 통해, 사용자의 팔이나 손목 등 인체의 다른 부위가 조작부(110) 위에 위치하는 경우까지 제어 명령이 입력되는 것으로 오인하는 것을 걸러낼 수 있다.
도 13은 AVN 장치의 디스플레이에 표시되는 오디오 재생 화면의 일 예시를 나타낸 도면이고, 도 14는 사용자의 조작에 따라 AVN 장치의 디스플레이에 표시되는 화면의 일 예시를 나타낸 도면이며, 도 15는 사용자의 조작 시간 대비 기준 시간의 비율을 시각적으로 표시해주는 일 예시를 나타낸 도면이다.
일 예로, 상기 도 11에서 설명한 조작 방식은 메인 메뉴를 불러오기 위한 핫 키 기능에 맵핑될 수 있다. 핫 키 기능은 현재 AVN 장치(200)가 수행 중인 기능에 무관하게 원하는 기능을 바로 호출할 수 있는 기능이다.
일 예로, 도 13에 도시된 바와 같이 디스플레이(210)에 오디오 재생 화면이 표시된 상태에서, 상기 도 11에 도시된 바와 같이 사용자의 손(H)이 조작부(110)의 좌측 단부를 가리면, 도 14에 도시된 바와 같이 디스플레이(210)의 일 영역에 메인 메뉴 목록(213a)이 표시될 수 있다.
구체적으로, 사용자의 손이 조작부(110)의 좌측 단부를 가리면, 물체 감지부(112)의 출력 신호에 의해 상기 도 12에 도시된 바와 같은 사용자 영상(I)이 획득되고, 제어신호 생성부(122)는 사용자 영상(I)에 기초하여 사용자의 손(H)이 조작부(110)의 좌측 단부를 가리고 있음을 판단할 수 있다. 사용자의 손(H)이 조작부(110)의 좌측 단부를 가리는 조작은 메인 메뉴를 호출하라는 제어 명령에 맵핑되어 있고, 제어신호 생성부(122)는 메인 메뉴를 호출하기 위한 제어 신호를 생성하여 AVN 장치(200)의 AVN 제어부(230)에 전송한다. 그리고, AVN 제어부(230)는 도 14에 도시된 바와 같이 디스플레이(210)에 메인 메뉴 목록(213a)이 표시되도록 제어한다.
한편, 제어 명령을 위한 조작 이외의 동작과의 구별을 위해 사용자의 손이 조작부(110)의 좌측 단부를 기준 시간 이상 가리고 있는 경우에만 제어신호 생성부(122)가 메인 메뉴를 호출하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 기준 시간이 미리 설정될 수 있고, 사용자에게 기준 시간에 도달하기까지 얼마나 더 남았는지에 관한 정보를 제공할 수 있다.
예를 들어, 도 15에 도시된 바와 같이, 사용자의 손이 조작부(110)의 좌측 단부를 가리고 있는 시간 대비 기준 시간의 비율을 나타내는 기준 바(bar)(213b)를 디스플레이(210)에 표시할 수 있다. 기준 바(213b)의 높이는 시간에 따라 변할 수 있으며, 초기에 디스플레이(210)의 하단에서부터 시작하여 높이가 점점 높아질 수 있다. 그리고, 기준 시간에 도달하면 기준 바(213b)의 높이가 디스플레이(210)의 상단까지 도달하고 도 14에 도시된 바와 같이 메인 메뉴 목록(213a)이 표시될 수 있다.
사용자는 도 15에 도시된 기준 바(213b)를 보고 손을 얼마나 더 가리고 있어야 하는지 파악할 수 있으며, 메인 메뉴를 호출하지 않고자 하는 경우에는 기준 시간에 도달하기 전에 조작부(110)를 가리는 동작을 중단하여 메인 메뉴 호출을 위한 제어 명령을 취소할 수 있다.
또한, 기준 시간까지 기다리지 않고 바로 메인 메뉴를 호출하고자 하는 경우에는 조작부(110)의 좌측 단부를 손으로 가린 상태에서 그대로 패드(111)를 가압하여 메인 메뉴를 바로 호출할 수도 있다. 이 경우, 압력 감지부(113)가 이를 감지하고, 제어신호 생성부(122)는 압력 감지부(113)의 출력 신호가 조작부(110)의 가압을 나타내면 기준 시간까지 기다리지 않고 바로 메인 메뉴를 호출하기 위한 제어 신호를 생성하여 AVN 제어부(230)에 전송할 수 있다. 또는, 전술한 바와 같이 조작부(110)가 압력 감지부(113)를 포함하지 않는 경우에는, 물체 감지부(112)의 출력 신호를 이용하여 조작부(111)의 가압 여부를 판단할 수도 있다.
도 16은 사용자가 조작부를 조작하는 다른 예시를 나타낸 도면이고, 도 17은 사용자가 도 16에 도시된 바와 같이 조작부를 조작하였을 때 물체 감지부의 출력 신호가 형성하는 사용자 영상의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 16에 도시된 바와 같이, 사용자의 손(H)이 조작부(110)의 우측 단부를 가리는 방식으로도 제어 명령이 입력될 수 있다. 물체 감지부(112)가 전술한 바와 같이 광전형 근접 센서를 포함하는 경우에는 물체 감지부(112)를 구성하는 복수의 포토 트랜지스터(112b)에서 출력되는 각각의 출력 신호가 하나의 영상을 구성하는 픽셀값이 될 수 있다.
물체 감지부(112)를 구성하는 포토 트랜지스터 어레이가 상기 도 6에 도시된 바와 같은 회로 구성을 갖는 경우에는 포토 트랜지스터의 컬렉터 전압이 출력이 되므로 포토 트랜지스터에 입사되는 LED 반사 광의 양이 많을수록 포토 트랜지스터 어레이의 출력이 낮아지고, 포토 트랜지스터에 입사되는 LED 반사 광의 양이 적을수록 포토 트랜지스터 어레이의 출력이 높아진다.
포토 트랜지스터의 출력이 최대일 때의 픽셀이 흰색을 나타내도록 하고, 포토 트랜지스터의 출력이 최소일 때의 픽셀이 검은색을 나타내도록 하면, 사용자가 도 16에 도시된 바와 같이 조작부(110)를 조작하였을 때 도 17에 도시된 바와 같은 사용자 영상(I)이 획득될 수 있다
제어신호 생성부(122)는 사용자 영상(I)에 영상 인식 알고리즘을 적용하여 조작부(110) 상부에 근접한 물체가 손인지 여부를 판단할 수 있다. 사용자 영상(I)에 나타난 물체가 사용자의 손이고, 사용자의 손이 조작부(110)의 우측 단부를 가리고 있으면, 그에 대응되는 제어신호를 생성할 수 있다.
또한, 상기 도 12 및 도 16의 예시에 있어서, 다른 제어 명령을 입력하기 위한 조작이나 제어 명령과 무관한 사용자의 동작과 구별하기 위해, 사용자의 손이 조작부(110)의 좌측 또는 우측 단부의 기준 면적을 가리고 있는 경우에 한하여, 그에 대응되는 제어신호를 생성할 수도 있는바, 기준 면적은 일정 범위를 갖도록 미리 설정될 수 있다.
더 나아가, 영상에 나타난 물체가 손인 경우에는 손가락의 배열 순서를 이용하여 해당 손이 운전자의 손인지 또는 보조석(22)에 탑승한 동승자의 손인지 여부를 판단할 수 있다. 이 판단 결과는 차량용 제어 장치(100)의 조작 권한에 대한 락(lock) 기능을 수행하는데 사용될 수 있는바, 차량용 제어 장치(100)의 조작 권한을 운전자에게만 부여하는 락 기능이 설정된 경우, 제어신호 생성부(122)는 사용자 영상(I)에 나타난 손이 운전자의 손인 경우에만 제어신호를 생성하여 AVN 장치(200)로 전송할 수 있다.
도 18은 사용자의 조작에 따라 AVN 장치의 디스플레이에 표시되는 화면의 다른 예시를 나타낸 도면이며, 도 19는 사용자의 조작 시간 대비 기준 시간의 비율을 시각적으로 표시해주는 다른 예시를 나타낸 도면이다.
일 예로, 상기 도 16에서 설명한 조작 방식은 도 18에 도시된 바와 같이 컨텍스트(context) 메뉴를 불러오기 위한 핫 키 기능에 맵핑될 수 있다. 도 18의 예시에서는 컨텍스트 메뉴 목록(213c)에 USB, 블루투스(bluetooth) 등의 항목이 표시되었으나, 이는 일 예시에 불과하며 컨텍스트 메뉴 목록(213c)에는 도 18에 도시된 항목 외에 다른 다양한 항목들이 표시되는 것도 가능하다.
한편, 이 경우에도 제어 명령을 위한 조작 이외의 동작과의 구별을 위해 사용자의 손(H)이 조작부(110)의 우측 단부를 기준 시간 이상 가리고 있는 경우에만 제어신호 생성부(122)가 컨텍스트 메뉴를 호출하기 위한 제어 신호를 생성할 수 있다. 이를 위해, 기준 시간이 미리 설정될 수 있고, 사용자에게 기준 시간에 도달하기까지 얼마나 더 남았는지에 관한 정보를 제공할 수 있다. 여기서, 기준 시간은 메인 메뉴를 호출하는데 적용되는 기준 시간과 동일하게 설정될 수도 있고, 다르게 설정될 수도 있다.
예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이, 사용자의 손이 조작부(110)의 우측 단부를 가리고 있는 시간 대비 기준 시간의 비율을 나타내는 기준 바(bar)(213d)를 디스플레이(210)에 표시할 수 있다. 기준 바(213d)의 높이는 시간에 따라 변할 수 있으며, 초기에 디스플레이(210)의 하단에서부터 시작하여 높이가 점점 높아질 수 있다. 그리고, 기준 시간에 도달하면 기준 바(213d)의 높이가 디스플레이(210)의 상단까지 도달하고 도 18에 도시된 바와 같이 컨텍스트 메뉴 목록(213c)이 표시될 수 있다.
사용자는 도 19에 도시된 기준 바(213d)를 보고 손을 얼마나 더 가리고 있어야 하는지 파악할 수 있으며, 컨텍스트 메뉴를 호출하지 않고자 하는 경우에는 기준 시간에 도달하기 전에 조작부(110)를 가리는 동작을 중단하여 컨텍스트 메뉴 호출을 위한 제어 명령을 취소할 수 있다.
또한, 기준 시간까지 기다리지 않고 바로 컨텍스트 메뉴를 호출하고자 하는 경우에는 조작부(110)의 우측 단부를 손으로 가린 상태에서 그대로 패드(111)를 가압하여 컨텍스트 메뉴를 바로 호출할 수도 있다. 이 경우, 압력 감지부(113)가 이를 감지하고, 제어신호 생성부(122)는 압력 감지부(113)의 출력 신호가 조작부(110) 우측 단부의 가압을 나타내면 기준 시간까지 기다리지 않고 바로 컨텍스트 메뉴를 호출하기 위한 제어 신호를 생성하여 AVN 제어부(230)에 전송할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 조작부(110)가 압력 감지부(113)를 포함하지 않는 경우에는, 물체 감지부(112)의 출력 신호를 이용하여 조작부(111)의 가압 여부를 판단할 수도 있다.
도 20은 사용자가 조작부를 조작하는 또 다른 예시를 나타낸 도면이고, 도 21은 사용자가 도 20에 도시된 바와 같이 조작부를 조작하였을 때 물체 감지부의 출력 신호가 형성하는 영상의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 20에 도시된 바와 같이, 사용자의 손이 조작부(110)의 중앙부를 가리는 방식으로도 제어 명령이 입력될 수 있다. 물체 감지부(112)가 광전형 근접 센서를 포함하는 경우에는 전술한 바와 같이 물체 감지부(112)를 구성하는 복수의 포토 트랜지스터(112b)에서 출력되는 각각의 출력 신호가 하나의 영상을 구성하는 픽셀값이 될 수 있다.
물체 감지부(112)를 구성하는 포토 트랜지스터 어레이가 도 5에 도시된 바와 같은 회로 구성을 갖는 경우에는 포토 트랜지스터의 컬렉터 전압이 출력이 되므로 포토 트랜지스터에 입사되는 LED 반사 광의 양이 많을수록 포토 트랜지스터 어레이의 출력이 낮아지고, 포토 트랜지스터에 입사되는 LED 반사 광의 양이 적을수록 포토 트랜지스터 어레이의 출력이 커진다.
포토 트랜지스터의 출력이 최대일 때의 픽셀이 흰색을 나타내도록 하고, 포토 트랜지스터의 출력이 최소일 때의 픽셀이 검은색을 나타내도록 하면, 사용자가 도 20에 도시된 바와 같이 조작부를 조작하였을 때 도 21에 도시된 바와 같은 사용자 영상(I)이 획득될 수 있다.
도 22 및 도 23은 사용자의 조작에 따라 AVN 장치의 디스플레이에 표시되는 화면의 또 다른 예시를 나타낸 도면이다.
일 예로, 상기 도 20에서 설명한 조작 방식은 디스플레이(210)를 오프시키기 위한 핫 키 기능에 맵핑될 수 있다. 이 경우, 사용자 영상(I)에 나타난 사용자의 손이 조작부(110)의 중앙부를 가리고 있으면, 제어신호 생성부(122)는 디스플레이(210)를 오프시키기 위한 제어 신호를 생성하여 AVN 장치(200)로 전송한다.
한편, 디스플레이(210)가 오프되더라도 실행 중이던 기능은 계속 실행될 수 있다. 예를 들어, 오디오 기능이 실행 중이던 경우에는 스피커(220)를 통해 출력되는 음악이 디스플레이(210)의 오프 이후에도 계속 출력될 수 있고, 내비게이션 기능이 실행 중이던 경우에는 스피커(220)를 통해 출력되는 경로 안내 음성이 디스플레이(210)의 오프 이후에도 계속 출력될 수 있다.
또한, 제어신호 생성부(122)는 다른 제어 명령을 입력하기 위한 조작이나 제어 명령과 무관한 사용자의 동작과 구별하기 위해, 사용자의 손이 조작부(110)의 중앙부의 기준 면적 이상을 가리고 있는 경우에 한하여, 디스플레이(210)를 오프시킬 수 있고, 더 나아가 기준 시간 이상 가리고 있는 경우에 한하여 디스플레이(210)를 오프시킬 수도 있다. 여기서, 기준 시간은 메인 메뉴를 호출하는데 적용되는 기준 시간 또는 컨텍스트 메뉴를 호출하는데 적용되는 기준 시간과 동일하게 설정될 수도 있고 다르게 설정될 수도 있다.
또는, 기준 시간까지 도달하지 않더라도 사용자의 손(H)이 조작부(110)의 중앙부를 가린 상태에서 그대로 패드(111)를 가압하면 바로 디스플레이(210)를 오프시키는 것도 가능하다. 이 경우, 압력 감지부(113)가 이를 감지하고, 제어신호 생성부(122)는 압력 감지부(113)의 출력 신호가 조작부(110) 중앙부의 가압을 나타내면 기준 시간까지 기다리지 않고 바로 디스플레이(210)를 오프시키기 위한 제어 신호를 생성하여 AVN 제어부(230)에 전송할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 조작부(110)가 압력 감지부(113)를 포함하지 않는 경우에는, 물체 감지부(112)의 출력 신호를 이용하여 조작부(111)의 가압 여부를 판단할 수도 있다.
또는, 상기 도 20에서 설명한 조작 방식이 AVN 장치(200)의 전원을 오프시키기 위한 핫 키 기능에 맵핑되는 것도 가능하다. 이 경우, 물체 감지부(112)의 출력 신호 즉, 사용자 영상(I)에 나타난 사용자의 손이 조작부(110)의 중앙부를 가리고 있으면, 제어신호 생성부(122)가 AVN 장치(200)의 전원을 오프시키기 위한 제어 신호를 생성하여 AVN 장치(200)로 전송한다. AVN 장치(200)의 전원이 오프되면, 기존에 실행 중이던 기능도 모두 종료된다.
또는, 사용자의 손(H)이 조작부(110)의 중앙부를 가리는 경우에는 도 22에 도시된 바와 같이 디스플레이(210)를 오프시키고, 사용자의 손(H)이 조작부(110)의 중앙부를 가압하면 도 23에 도시된 바와 같이 AVN 장치(200)의 전원을 오프시키는 것도 가능하다.
한편, 차량용 제어 장치(100) 및 차량(10)의 실시예는 상기 도 11 내지 도 23을 참조하여 설명한 예시에 한정되지 않는다. 구체적으로, 사용자가 상기 도 11의 예시와 같이 조작부(110)를 조작하여 상기 도 12의 예시와 같은 사용자 영상(I)이 획득되었을 때, 메인 메뉴가 호출되지 않고 컨텍스트 메뉴의 호출, 디스플레이(210) 오프나 전원 오프 등 다른 핫 키 기능이 실행되는 것이 가능하며, 상기 도 16의 예시와 같이 조작부(110)를 조작하여 상기 도 17의 예시와 같은 사용자 영상이 획득되었을 때에도 마찬가지로 컨텍스트 메뉴가 호출되지 않고 메인 메뉴의 호출, 디스플레이(210) 오프나 전원 오프 등 다른 핫 키 기능이 실행되는 것이 가능하다. 상기 도 20의 예시와 같이 조작부(110)를 조작하여 상기 도 21의 예시와 같은 사용자 영상(I)이 획득되었을 때에도 디스플레이(210)가 오프되거나 전원이 오프되지 않고, 다른 핫 키 기능이 실행되는 것도 가능하다.
또한, 핫 키 기능을 실행하기 위한 조작 방식이 조작부(110)의 좌측 및 우측 단부와 중앙부를 손으로 가리는 방식에 한정되는 것은 아니며, 좌측 단부나 우측 단부 또는 중앙부가 아니더라도 조작부(110)의 다른 영역을 가리는 방식이 핫 키 기능을 실행하기 위한 조작 방식으로 설정될 수 있다. 예를 들어, 조작부(110)의 좌측 단부와 우측 단부를 각각 위아래로 분리한 네 개의 코너(corner)에 해당하는 영역에 각각 다른 핫 키 기능을 맵핑하고, 네 개의 코너 중 하나가 사용자의 손에 의해 가려지면 맵핑된 핫 키 기능을 실행시킬 수 있다.
상술한 바와 같이 조작부(110)의 미리 설정된 영역을 손으로 덮는 동작은 운전자가 주행 중에 수행하기에도 부담이 없는 간단하고 용이한 동작이기 때문에 이러한 동작이 핫 키 기능을 실행하기 위한 조작 방식으로 설정되면, 운전자는 운전에 집중하고 자세를 유지하면서 원하는 제어 명령을 입력할 수 있다.
조작부(110)를 조작하여 입력할 수 있는 제어 명령은 핫 키 기능을 실행하기 위한 것뿐만 아니라, 디스플레이(210)에 표시된 각종 메뉴를 선택하기 위한 것일 수도 있다. 이하, 구체적으로 설명한다.
도 24는 손가락 위치에 대응되는 포인팅 객체를 표시하는 디스플레이를 나타낸 도면이다.
도 24를 참조하면, 디스플레이(210)는 조작부(110)와 근접한 손가락(F)의 위치와 대응되는 위치에 포인팅 객체(213e)를 표시할 수 있다. 이를 위해, 제어신호 생성부(122)는 조작부(110)에 근접한 손가락(F)의 위치를 연산한다. 여기서, 손가락(F)의 위치는 조작부(110)를 위에서 내려다본 2차원 평면 상에서의 위치이다.
제어신호 생성부(122)는 물체 감지부(112)의 출력 신호에 기초하여 손가락(F)의 위치를 연산할 수 있다. 앞서, 물체 감지부(112)의 출력 신호에 의해 사용자 영상(I)을 획득할 수 있다고 하였다. 예를 들어, 영상이 nxm개의 픽셀 어레이로 이루어진 경우, 임의의 픽셀 값 P(i, j)(1≤i≤n인 정수, 1≤j≤m인 정수)는 물체 감지부(112)의 (i, j) 번째 LED를 점등했을 때 포토 트랜지스터 어레이의 출력 신호에 대응되는 값을 갖는다. P(i, j)는 (i, j) 번째 LED에서 조사된 광을 반사시키는 물체가 없을 경우에 최대값을 갖고, 광을 반사시키는 물체가 (i, j) 번째 LED와 가장 근접하였을 때 최소값을 갖는다. 여기서, 조작부(110) 위에 위치하여 광을 반사시키는 물체는 사용자의 손가락인 것으로 할 수 있다.
LED 및 포토 트랜지스터의 개별 소자 차이와 물체 감지부(112) 내에서 LED와 포토 트랜지스터의 분포 차이로 인해 P(i, j)가 모든 (i, j)에 대하여 동일한 최대값과 최소값을 갖지는 않는다. 따라서, 실험 또는 통계를 이용하여 P(i, j)의 최대값 PM(i, j)과 최소값 Pm(i, j)을 결정하고, 이들 값을 이용하여 아래 [수학식 1]에 따라 정규화(normalization)된 영상 g(i, j)을 얻을 수 있다.
[수학식 1]
Figure pat00001
여기서, g(i, j)는 0과 1 사이의 값을 갖는다. 그리고, 제어신호 생성부(122)는 정규화된 영상의 각 픽셀 값을 화상 처리에 필요한 레벨로 변환하고, 변환된 값의 무게 중심 및 편평도(ellipticity)를 연산한다. 연산된 무게 중심 및 편평도를 이용하여 영상의 좌표를 보정하고, 보정된 좌표값을 적응형 저역 통과 필터(LPF)를 통해 필터링하여 물체의 평면상 위치를 연산할 수 있다.
구체적으로, 정규화된 영상 g(i, j)를 단위 구간 간의 함수 h(g)를 이용하여 변환한다. 함수 h(g)는 화상 처리에서 사용하는 감마 보정(gamma correction)과 같이 h(g) = gγ(γ>0)의 형태를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 이 외에도 다양한 형태를 가질 수 있다.
정규화된 영상에 함수 h(g)를 적용하는 것은 사용자 영상(I)에서 손가락(F)의 끝부분에 해당하는 값을 강조하여 결과적으로 얻어질 손가락(F)의 위치가 손가락(F)의 끝부분에 가깝게 하도록 하기 위함이다.
정규화된 영상 g(i, j)에 함수 h(g)를 적용하여 변환된 영상을 h(i, j)라 하고, 조작부(110)의 왼쪽 위 꼭지점을 원점으로 하고 오른쪽 방향을 x축, 아래 방향을 y축이라 하면, 조작부(110) 상의 임의의 한 점의 좌표를 (x, y)로 나타낼 수 있다. 그리고, 아래 [수학식 2] 및 [수학식 3]에 따라 h(i, j)의 무게중심 좌표 (xc, yc)를 획득할 수 있다.
[수학식 2]
Figure pat00002
[수학식 3]
Figure pat00003
조작부(110)를 조작하는 사용자의 손가락(F)이 엄지 손가락인 경우에는, 손가락의 구조적 특성 상 사용자 영상(I)에서는 손가락이 대각선 방향으로 길게 나타나게 된다. 이 경우, 앞서 설명한 바와 같이 무게 중심을 이용하여 손가락(F)의 좌표를 결정하면 결과적으로 얻어지는 좌표는 엄지 손가락의 끝부분에 해당하지 않고 손바닥 쪽으로 상당히 이동된 위치에 해당하는 값을 가질 수 있다. 따라서, 엄지 손가락의 구조적인 특징에 의해 나타나는 오차를 보정하기 위해 무게중심 좌표 (xc, yc)를 보정할 수 있다.
먼저, 엄지 손가락의 길이에 비례하는 여러 가지 가능한 값의 하나인 e를 아래 [수학식 4]에 따라 정의할 수 있다.
[수학식 4]
Figure pat00004
상기 [수학식 4]에 따라 연산되는 e의 값은 영상에 나타나는 물체가 원형이면 0, 내려오는 대각선 방향으로 길어지면 양수, 올라가는 대각선 방향으로 길어지면 음수가 된다. 사용자가 운전자이고 조작부(110)를 오른손 엄지 손가락으로 조작하게 되면 영상에 나타나는 물체는 내려오는 대각선 방향으로 길게 나타나고 이 때 e는 양의 큰 값을 갖는다.
반대로, 사용자가 보조석(22)에 탑승한 동승자이고 조작부(110)를 왼손 엄지 손가락으로 조작하게 되면 영상에 나타나는 물체는 올라가는 대각선 방향으로 길게 나타나고 이 때 e는 음의 큰 값을 갖는다. 이러한 연산 결과를 반영하여 아래 [수학식 5]과 [수학식 6]에 따라 무게중심 좌표를 보정할 수 있다.
[수학식 5]
Figure pat00005
[수학식 6]
Figure pat00006
여기서, β는 보정의 정도를 나타내는 양의 실수이고, 실험에 의하여 결정될 수 있다. 다만, 조작부(110)를 조작하는 사용자의 손가락(F)이 엄지 손가락이 아닌 경우에는 무게중심 좌표 (xc, yc)를 보정하지 않아도 무방하다.
그리고, 제어신호 생성부(122)는 상기 [수학식 1]에 따라 정규화된 영상 g(i, j)을 이용하여 패드(111) 평면 또는 물체 감지부(112)로부터의 손가락(F)의 높이 또는 패드(111) 평면 또는 물체 감지부(112)와 손가락(F)사이의 거리(z)를 추정할 수 있다. 이 때, 아래 [수학식 7]을 이용할 수 있다.
[수학식 7]
Figure pat00007
앞서 정의한 g(i, j)는 0에서 1 사이의 값을 가지며, 손가락(F)이 패드(111)에 접촉하여 (i, j) 번째의 LED 위에서 최대 반사가 일어날 때 최대값 1을 갖게 된다. 따라서, z는 0에서 1 사이의 값을 갖는다. 즉, 손가락(F)이 패드(111)에 접촉하면 z는 0에 가까운 값을 갖게 되고, 손가락(F)이 패드(111)로부터 충분히 멀어지면 z는 1에 가까운 값을 갖게 되므로, 패드(111)와 손가락(F)이 근접한 정도를 근사적으로 나타낼 수 있다. 단, 이러한 값은 정확히 물리적 거리에 비례하는 값을 나타내는 것은 아닐 수 있다.
그리고, 높이(z)의 변화율을 측정하여 적응형 저역 통과 필터(LPF)의 파라미터를 결정할 수 있다. 즉, 높이(z)를 저역 통과 필터를 통해 필터링하고, 필터링된 값을 차분하여 변화율을 측정하고, 이를 이용하여 적응형 저역 통과 필터의 파라미터를 결정하는 것이다.
적응형 저역 통과 필터를 적용하는 것은, 손의 떨림과 노이즈에 대응하기 위한 것으로서, 단순히 저역 통과 필터링을 하게 되면 손의 떨림은 완화가 되지만 동시에 시간적 지연이 발생하여 반응성이 저하될 수 있다. 따라서, 저역 통과 필터의 강도를 손가락(F)의 움직임의 크기에 따라 적응적으로 변화시킬 필요가 있다.
구체적으로, (xc, yc) 또는 (x'c, y'c)의 변화가 클 경우에는 반응성의 유지가 떨림의 완화보다 더 중요하게 되므로 저역 통과 필터링을 약하게 하고, (xc, yc) 또는 (x'c, y'c)의 변화가 적을 경우에는 반응성보다 떨림의 완화가 더 중요하므로 저역 통과 필터링을 더 강하게 한다.
또한, 손가락(F)이 패드(111)를 터치하는 순간에 손가락(F)의 위치 추정치(x, y)를 일정하게 하여 포인팅을 안정화할 필요가 있다. 이를 위해, z의 변화율을 측정하고, z가 급격히 감소하는 순간에는 저역 통과 필터링의 강도를 크게 하여 (x, y)의 변화를 적게 할 수 있다. 정리하면, (xc, yc) 또는 (x'c, y'c)의 분산을 측정하고, z의 변화율을 측정하여 저역 통과 필터의 파라미터를 결정할 수 있다. 먼저, 아래 [수학식 8]에 따라 저역 통과 필터를 이용하여 z를 필터링한다.
[수학식 8]
Figure pat00008
여기서,
Figure pat00009
는 z가 저역 통과 필터에 의해 필터링된 값이고, az는 원폴 필터의 폴의 위치를 나타낸다. 연속하는 두
Figure pat00010
값의 차이로 z의 변화율인 Vz를 연산한다. 그리고, 최근 w샘플 동안의 xc 또는 x'c 의 표준 편차인 σx와 최근 w샘플 동안의 yc 또는 y'c 의 표준 편차인 σy를 연산한다. 마지막으로, (xc, yc) 또는 (x'c, y'c)를 아래 [수학식 9] 및 [수학식 10]에 따른 저역 통과 필터를 이용하여 필터링하여 (
Figure pat00011
,
Figure pat00012
)를 구한다.
[수학식 9]
Figure pat00013
[수학식 10]
Figure pat00014
여기서, ax와 ay는 아래 [수학식 11] 및 [수학식 12]에 따라 결정할 수 있다.
[수학식 11]
ax = min(1,max(0, a0-κσx-ρVz))
[수학식 12]
ay = min(1,max(0, a0-κσy-ρVz))
여기서, a0는 전반적인 저역 통과 필터의 강도를 결정하는 0에서 1사이의 값이고, κ는 (xc, yc) 또는 (x'c, y'c)의 변화율을 반영하는 정도를 나타내는 양의 파라미터이며, ρ는 z의 변화율을 반영하는 정도를 나타내는 양의 파라미터이다.
상술한 바와 같이 제어신호 생성부(122)가 손가락(F)의 위치 (xc, yc), (x'c, y'c) 또는 (
Figure pat00015
,
Figure pat00016
) 와 손가락(F)이 패드(111)와 근접한 정도를 나타내는 높이 z 또는
Figure pat00017
를 연산하면, 디스플레이(210)는 조작부(110) 위에서의 손가락(F)의 위치에 대응되는 위치에 포인팅 객체(213e)를 표시한다.
다만, 상술한 방식은 손가락(F)의 위치나 높이를 연산하는 방식의 예시에 불과하며, 개시된 발명의 실시예가 상술한 예시에 한정되는 것은 아니다.
이를 위해, 제어신호 생성부(122) 또는 AVN 제어부(230)는 아래 [수학식 13]에 따라 조작부(110) 상의 손가락(F)의 위치와 대응되는 디스플레이(210) 상의 위치를 연산할 수 있다. 디스플레이(210)의 왼쪽 위 꼭지점을 원점으로 하고, 오른쪽 방향을 X축, 아래 방향을 Y축으로 하는 좌표계에 따라 디스플레이(210)상의 임의의 한 점의 좌표를 (X, Y)라 하기로 한다.
[수학식 13]
Figure pat00018
여기서, (xM, yM)은 조작부(110)의 오른쪽 아래 꼭지점의 좌표를 나타내고, (XM, YM)은 디스플레이(210)의 오른쪽 아래 꼭지점의 좌표를 나타낸다. 즉, 사각형의 조작부(110)의 네 꼭지점은 디스플레이(210)의 네 꼭지점에 각각 대응되고, 조작부(110) 내부의 점들은 선형적으로 비례하여 디스플레이(210) 내부의 점들에 각각 대응된다. 조작부(110)는 디스플레이(210)의 가로세로 비와 동일한 가로세로 비를 가질 수 있다.
다시 도 24를 참조하면, 포인팅 객체(213e)는 손가락(F)이 위치하는 조작부(110) 상의 위치에 대응하는 디스플레이(210) 상의 위치에 표시될 수 있다. 사용자는 디스플레이(210)에 표시된 포인팅 객체(213e)를 보고 자신이 원하는 제어를 위해 손가락(F)를 어느 위치로 이동해야 하는지 파악할 수 있다. 즉, 자신이 수행하는 동작에 대한 피드백을 받을 수 있다.
포인팅 객체(213e)의 형상은 도 24에 도시된 바와 같이 원형의 형상일 수도 있으나 차량용 제어 장치(100) 및 차량(10)의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 원형 이외에도 사각형, 삼각형 등의 다각형이나 그 외에 어떠한 형상이든지 디스플레이(210)에 표시된 정보와 구별되어 손가락(F)의 위치를 나타낼 수 있는 것이면 된다.
한편, 포인팅 객체(213e)는 손가락(F)이 패드(111)와 접촉한 상태, 접촉하진 않았지만 근접한 상태 및 패드(111)를 가압한 상태에 모두 디스플레이(210)에 표시될 수 있다. 다만, 상기 상태마다 포인팅 객체(213e)가 다르게 표시될 수 있는바, 예를 들어, 포인팅 객체(213e)의 색의 특성이나 형상의 특성과 같은 시각적 특성이 다르게 표시될 수 있다.
이를 위해, 상기 세 가지 상태를 구별해야 하는바, 제어신호 생성부(122)는 물체 감지부(112)의 출력신호를 이용하여 상기 세 가지 상태를 모두 구별할 수도 있고, 물체 감지부(112)와 압력 감지부(113)의 출력신호를 이용하여 상기 세 가지 상태를 구별할 수도 있다.
앞서, 조작부(110)와 손가락(F)이 근접한 정도를 높이 z로 나타낼 수 있다고 하였는바, z와 함께 패드(111)의 두께를 고려하면 손가락(F)이 현재 패드(111)와 접촉한 상태인지 아니면 접촉은 하지 않고 근접한 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
판단 결과, 손가락(F)이 패드(111)에 근접한 상태에서 접촉한 상태로 전이되면 포인팅 객체(213e)의 시각적 특성을 변화시킬 수 있다. 색의 특성을 변화시키는 예로서, 손가락(F)이 패드(111)에 접촉하면 접촉하기 전보다 색을 더 진하게 표시할 수 있다. 즉, 투명도를 감소시킬 수 있다.
손가락(F)이 패드(111)를 가압한 상태는, 압력 감지부(113)의 출력신호를 이용하여 판단할 수도 있으나 물체 감지부(112)의 출력신호를 이용하여 판단하는 것도 가능하다. 패드(111)는 탄력성이 있는 겔 상태의 물질로 이루어지므로, 손가락(F)이 패드(111)를 가압하면 패드(111)의 가압된 부분이 함몰되면서 손가락(F)과 물체 감지부(112) 사이의 거리가 가까워진다. 따라서, 제어신호 생성부(122)는 손가락(F)과 물체 감지부(112) 사이의 거리를 나타내는 z 값만으로도 손가락(F)이 패드(111)를 가압했는지 여부를 판단할 수 있다.
또는, z값의 패턴을 이용하여 손가락(F)이 패드(111)를 가압했는지 여부를 판단하는 것도 가능하다. 손가락(F)이 패드(111)에 단순히 접촉하거나 터치하는 것이 아니라 패드(111)를 가압하는 경우에는 z가 급격하게 변화할 것으로 예상할 수 있다. 따라서, z값이 급격하게 변하는 경우에 손가락(F)이 패드(111)를 가압한 것으로 판단하는 것도 가능하다.
판단 결과, 손가락(F)이 접촉된 상태에서 가압 상태로 전이되면 포인팅 객체(213e)의 시각적 특성을 변화시킬 수 있다. 색의 특성을 변화시키는 예로서, 손가락(F)이 패드(111)를 가압하면 손가락(F)이 패드(111)를 터치한 상태에서보다 더 진하게 포인팅 객체(213e)의 색을 표시할 수 있다.
또는, 형상의 특성을 변화시키는 예로서, 손가락(F)이 패드(111)에 접촉하거나, 패드(111)를 가압하면 포인팅 객체(213e)의 크기를 증가시키거나 감소시킬 수도 있다.
한편, 손가락(F)이 조작부(110)와 접촉하지 않은 경우에는 손가락(F)과 조작부(110)의 근접 정도에 따라 포인팅 객체(213e)의 시각적 특성을 다르게 하여 표시할 수 있다. 예를 들어, 손가락(F)이 조작부(110)와 근접할수록 포인팅 객체(213e)의 색을 더 진하게 표시할 수 있다. 즉, 손가락(F)이 조작부(110)와 멀어질수록 포인팅 객체(213e)의 투명도를 증가시키고, 일정 한계 이상이 되면 표시하지 않을 수 있다.
또는, 포인팅 객체(213e)의 그림자를 반투명하게 하여 포인팅 객체(213e)의 아래에 표시하면서 포인팅 객체(213e)와 그림자 간의 거리를 손가락(F)과 조작부(110) 사이의 거리에 비례하게 표시할 수도 있다.
사용자는 포인팅 객체(213e)가 자신이 선택하고자 하는 메뉴 버튼 상에 위치할 때까지 손가락(F)을 조작부(110) 상에서 이동시킬 수 있고, 포인팅 객체(213e)가 자신이 선택하고자 하는 메뉴 버튼 상에 위치하면 패드(111)를 가압할 수 있다. 패드(111)가 가압되면, 디스플레이(210) 상의 포인팅 객체(213e)의 위치에 표시된 메뉴 버튼이 선택될 수 있다.
사용자가 패드(111)를 가압하기 전까지는 메뉴 버튼이 선택되지 않는다. 따라서, 사용자는 조작부(110)를 통해 제어를 수행하지 않는 경우에도 패드(111) 위에 손을 올려놓고 휴식을 취하거나 안정적인 자세로 주행을 유지할 수 있다.
도 25는 복수의 메뉴 버튼이 연속적으로 나열된 메뉴 목록이 표시된 디스플레이를 나타낸 도면이고, 도 26은 메뉴 목록을 이동시키기 위한 드래그 동작을 나타낸 도면이다.
도 25에 도시된 바와 같이, 디스플레이(210)는 선택 가능한 메뉴 버튼이 연속적으로 나열된 메뉴 목록(215)을 표시할 수 있다. 도 25의 예시에서는 음악을 선택하기 위한 복수의 메뉴 버튼(215a-215e)이 나열되어 있다. 사용자는 조작부(110) 위에서 손가락(F)을 움직여 포인팅 객체(213e)를 원하는 메뉴 버튼 상에 위치시키고, 손가락(F)으로 패드(111)를 가압함으로써 원하는 메뉴 버튼을 선택할 수 있다.
다만, 메뉴 목록(215)에 포함되는 메뉴 버튼이 한 화면에 모두 표시되지 않는 경우가 있다. 이 경우, 사용자는 도 26에 도시된 바와 같이 손가락(F)이 패드(111)를 드래그(drag)하는 방식으로 메뉴 목록(215)을 이동시킬 수 있다.
드래그를 하기 위해, 먼저 손가락(F)으로 드래그 시작 지점에 대응되는 위치의 패드(111)를 가압하고, 패드(111)를 가압한 상태 또는 패드(111)에 접촉한 상태로 원하는 방향으로 손가락(F)을 움직인다. 도 25에 도시된 바와 같이 메뉴 버튼(215a-215e)이 상하 방향으로 나열된 경우에는 손가락(F)을 위 또는 아래 방향으로 움직임으로써 화면에 보이지 않던 메뉴 버튼이 나타나도록 할 수 있다.
도 26에 도시된 바와 같이, 손가락(F)을 아래 방향으로 움직이는 경우에는 위쪽에 보이지 않던 메뉴 버튼이 나타나고, 반대로 손가락(F)을 위 방향으로 움직이는 경우에는 아래쪽에 보이지 않던 메뉴 버튼이 나타난다. 메뉴 목록이 이동하는 정도는 손가락(F)의 이동 정도에 비례할 수도 있고, 손가락(F)의 이동 속도에 비례할 수도 있다.
원하는 메뉴 버튼이 디스플레이(210)에 표시되면, 사용자는 원하는 메뉴 버튼 상에 포인팅 객체(213e)를 위치시키고, 패드(111)를 가압함으로써 원하는 메뉴 버튼을 선택할 수 있다.
AVN 장치(200)가 수행할 수 있는 기능 중에 내비게이션 기능이 있다. 이하, 조작부(110)를 조작하여 사용자가 내비게이션 기능을 제어하는 구체적인 실시예를 설명하도록 한다.
도 27은 내비게이션 기능을 수행하는 AVN 장치의 구성이 구체화된 제어 블록도이고, 도 28 및 도 29는 내비게이션 기능을 수행할 때에 디스플레이가 표시하는 지도 화면의 예시를 나타낸 도면이다.
도 27을 참조하면, 내비게이션 기능을 수행하는 AVN 장치(200)는 GPS(Global Positioning System) 위성으로부터 차량(10)의 위치 정보를 수신하는 GPS 수신부(241) 및 지도 데이터가 저장되는 저장부(242)를 더 포함할 수 있다.
AVN제어부(230)는 저장부(242)에 저장된 지도 데이터를 이용하여 출발 위치로부터 목적지까지의 주행 경로를 생성하고, 생성된 주행 경로를 저장부(242)에 저장한다. 출발 위치는 GPS 수신부(241)로부터 수신한 차량(10)의 현재 위치일 수도 있고, 사용자가 별도로 설정한 위치일 수도 있다.
그리고, 주행이 시작되면 디스플레이(210)는 차량(10)의 현재 위치에 대응되는 주행 경로를 표시하고, 표시된 주행 경로 상에 차량(10)의 현재 위치도 함께 표시할 수 있다.
한편, 저장부(242)에 저장되는 지도 데이터는 3차원 정보를 포함하는 지도 데이터일 수 있으며, AVN 제어부(230)는 디스플레이(210)가 지도 데이터를 다양한 뷰(view) 각도에 따라 표시하도록 제어할 수 있다.
디스플레이(210)는 도 28에 도시된 바와 같이, 지도 데이터를 수직 상공에서 내려다 본 것과 같은 수직 뷰에 따라 표시할 수도 있고, 도 29에 도시된 바와 같이, 지도 데이터를 수직 뷰가 아닌 일정 각도의 뷰에서 바라본 것과 같은 버드 뷰(bird view)에 따라 표시할 수도 있다. 지도 데이터를 수직 뷰에 따라 표시하는 경우에는 실질적으로 주행 경로에 대한 2차원 정보를 제공하게 되고, 지도 데이터를 버드 뷰에 따라 표시하는 경우에는 주행 경로에 대한 3차원 정보를 제공하게 된다.
상황에 따라, 수직 뷰로 제공되는 정보가 유용할 수도 있고, 버드 뷰로 제공되는 정보가 유용할 수도 있다. 기존에는 사용자가 내비게이션의 설정 메뉴에 들어가서 뷰 각도를 조절하는 과정을 거쳐야 했으나, 차량용 제어 장치(100) 및 차량(10)의 실시예에서는, 디스플레이(210)가 주행 경로를 표시한 상태에서 사용자가 조작부(110)를 조작하여 뷰 각도를 조절할 수 있다.
도 30 및 도 31은 수직 뷰를 표시하기 위한 조작의 일 예시를 나타낸 도면이고, 도 32는 버드 뷰를 표시하기 위한 조작의 일 예시를 나타낸 도면이다.
도 30은 조작부(110)를 조작하는 손(H)을 위에서 내려다 본 도면이고, 도 31은 조작부(110)를 조작하는 손(H)을 옆에서 바라본 도면이다. 도 30및 도 31을 참조하면, 두 개 이상의 손가락(F)으로 조작부(110)를 터치 또는 가압한 상태에서 손가락(F)을 90도로 구부리면 상기 도 28에 도시된 바와 같이 수직 뷰에 따라 지도 데이터가 표시될 수 있다. 여기서, 손가락(F)을 90도로 구부린다는 것은 손가락(F)의 끝부분부터 첫 번째 또는 두 번째 마디(J)까지의 부분을 패드(111)의 표면으로부터 90도로 세우는 것을 의미한다.
지도 데이터가 수직 뷰에 따라 표시되면, 사용자가 좌회전, 우회전 또는 유턴 지점을 정확히 인식할 수 있고, 교차로 확인이나 거리 확인도 더 정확하게 할 수 있다.
한편, 이후의 주행 경로가 어떤 상황인지, 전방에 어떤 도로나 건물이 있는지 확인하고자 하는 경우에는 지도 데이터를 버드 뷰에 따라 표시하는 것이 더 효과적이다. 이 경우, 사용자는 도 32에 도시된 바와 같이 패드(111) 위에서 손가락(F)을 90도보다 낮은 각도로 눕히거나 펼 수 있고, 디스플레이(210)는 도 29에 도시된 바와 같이 손가락(F)의 각도에 대응되는 버드 뷰에 따라 지도 데이터를 표시할 수 있다.
정리하면, 도 28에 도시된 바와 같이 디스플레이(210)가 수직 뷰에 따라 지도 데이터를 표시한 경우, 사용자가 도 32에 도시된 바와 같이 패드(111) 위에서 손가락(F)을 90도보다 낮은 각도로 눕히면 뷰 각도가 손가락(F)의 각도에 대응되는 각도로 변경되어 버드 뷰에 따라 지도 데이터를 표시할 수 있다.
또한, 도 29에 도시된 바와 같이 디스플레이(210)가 버드 뷰에 따라 지도 데이터를 표시한 경우, 사용자가 도 30 및 도 31에 도시된 바와 같이 패드(111) 위에서 손가락(F)을 90도로 구부리면 수직 뷰에 따라 지도 데이터를 표시할 수 있다.
다만, 사용자가 수직 뷰에 따라 지도 데이터를 보고자 한 경우라도, 정확하게 90도로 손가락(F)을 구부리기는 어려울 수 있다. 따라서, 수직 뷰에 대응되는 기준 각도를 미리 설정하고, 사용자의 손가락(F)이 기준 각도 이상으로 구부려진 경우에 지도 데이터가 수직 뷰에 따라 표시될 수 있다. 예를 들어, 기준 각도를 70도로 설정한 경우에는 사용자의 손가락(F) 각도가 70도를 넘으면 수직 뷰에 따라 지도 데이터를 표시하고, 70도를 넘지 않으면 해당 각도에 대응되는 버드 뷰에 따라 지도 데이터를 표시할 수 있다.
전술한 바와 같이 조작부(110) 위의 손가락(F) 각도에 따라 디스플레이(210)에 표시된 지도 데이터의 뷰 각도를 변경하려면 손가락(F) 각도를 연산하는 과정이 필요하다. 이하 도 33 및 도 34를 참조하여 구체적으로 설명한다.
도 33은 수직 뷰를 표시하기 위한 조작을 가했을 때 획득되는 사용자 영상의 일 예시이고, 도 34는 버드 뷰를 표시하기 위한 조작을 가했을 때 획득되는 사용자 영상의 일 예시이다.
앞서, 물체 감지부(112)의 출력 신호로부터 사용자 영상(I)을 획득할 수 있다고 하였는바, 사용자가 수직 뷰를 표시하기 위해 상기 도 30 및 도 31과 같은 조작을 가할 경우, 도 33의 예시와 같은 사용자 영상(I)을 획득할 수 있고, 버드 뷰를 표시하기 위해 상기 도 32와 같은 조작을 가할 경우, 도 34의 예시와 같은 사용자 영상(I)을 획득할 수 있다.
제어신호 생성부(122)는 사용자 영상(I)으로부터 패드(111)에 접촉한 손가락(F) 끝부분과 손가락 마디(J) 사이의 거리를 연산할 수 있다. 사용자 영상(I)에 나타난 손가락(F) 끝부분과 손가락 마디(J) 사이의 거리는 손가락(F)을 구부린 정도에 따라 달라지는바, 손가락을 많이 구부릴수록 그 거리가 짧아진다.
그리고, 제어신호 생성부(122)는 사용자 영상(I)으로부터 손가락 마디(J)와 조작부(110) 사이의 거리를 연산할 수 있다. 조작부(110)와 물체 사이의 거리에 따라 사용자 영상(I)에 나타나는 밝기가 달라지는바, 도 33과 도 34의 예시는 조작부(110)와 물체 사이의 거리가 가까울수록 사용자 영상(I)에 어둡게 나타나는 경우이다.
따라서, 사용자가 상기 도 30 및 도 31과 같이 손가락(F)을 수직으로 구부린 경우, 도 33의 예시와 같이 패드(111)에 접촉된 손가락(F)의 끝부분은 어둡게 나타나고 손바닥 방향으로 갈수록 급격하게 밝아진다.
또한, 사용자가 상기 도 32와 같이 손가락(F)을 편 경우에는, 도 34의 예시와 같이 패드(111)에 접촉된 손가락(F)의 끝부분부터 손바닥 방향까지 밝기가 균일하거나 점차적으로 밝아진다.
따라서, 제어신호 생성부(122)는 사용자 영상(I)에 나타난 손가락(F)의 밝기 패턴으로부터 손가락(F)과 조작부(110) 사이의 거리를 연산할 수 있고, 손가락(F) 끝부분과 손가락 마디(J) 사이의 거리 및 손가락 마디(J)와 조작부(110) 사이의 거리에 기초하여 손가락(F)의 각도를 연산할 수 있다.
상기 도 30 내지 도 32의 예시에서는 사용자가 네 개의 손가락(F)을 이용하여 조작부(110)를 조작하였으나, 반드시 네 개의 손가락(F)을 모두 이용해야 하는 것은 아니고 두 개 이상의 손가락(F)을 이용하면 조작부(110)를 통해 뷰 각도에 관한 제어 명령을 입력할 수 있다. 줌 동작 등 다른 동작과의 혼동을 방지하기 위해 두 개 이상의 손가락(F)으로 먼저 패드(111)를 가압하는 것도 가능하나, 가압하지 않고 터치만 하더라도 터치 이후에 손가락(F)을 구부리는 동작이 뒤따르면 뷰 각도를 제어하기 위한 조작인 것으로 판단할 수 있다.
손가락(F)의 각도가 연산되면, 제어신호 생성부(122)는 연산된 손가락(F)의 각도에 따라 뷰 각도를 변경하기 위한 제어신호를 생성하여 AVN 장치(200)로 전송하고, AVN 제어부(230)는 전송된 제어신호에 따라 디스플레이(210)를 제어한다.
차량용 제어 장치(100)는 AVN 장치(200) 외에도 차량(10)에 마련된 각종 편의 장치를 제어할 수 있다. 다른 예로, 차량용 제어 장치(100)는 공조 장치(300)를 제어할 수 있는바, 이하 구체적으로 설명한다.
도 35는 공조장치를 제어하는 차량용 제어 장치를 포함하는 차량의 제어 블록도이다.
도 35를 참조하면, 차량(10)은 차량용 제어 장치(100)와 함께 공조 장치(300)를 포함할 수 있고, 차량용 제어 장치(100)는 공조 장치(300)를 제어할 수 있다.
공조 장치(300)는 차량(10) 내부의 난방 및 냉방을 모두 수행할 수 있으며, 구체적인 예로서, 냉각 매체를 응축하여 액화시키는 응축기, 액화된 냉각 매체를 기화시키는 증발기, 냉각 매체를 압축시키는 압축기, 차량(10)의 실내 공기 또는 실외 공기를 선택적으로 배출 또는 유입시키는 내/외기 도어, 내/외기 도어를 통해 유입된 공기를 증발기로 보내주는 송풍기, 차량(10)의 내부로 유입되는 공기의 온도를 조절하는 히터 코어, 히터 코어를 냉각하는 냉각수 라인, 증발기와 히터 코어 사이에 제공되어 증발기를 통과한 공기에 대한 히터 코어의 흐름을 제어하는 온도 조절 도어, 증발기 또는 히터 코어를 통과한 공기를 차량(10)의 내부로 유입시키는 통풍구 등을 포함할 수 있다.
차량(10)에 구비되는 공조 장치는 널리 공지된 기술이므로, 이에 관한 더 구체적인 설명은 생략하도록 한다.
일반적으로는 대시 보드(32)의 센터페시아(33)에 마련된 하드 키를 조작하여 공조 장치(300)에 대한 제어 명령을 입력한다. 그러나, 일 실시예에 따른 차량(10)은 차량용 제어 장치(100)를 이용하여 공조 장치(300)에 대한 제어 명령을 입력 받을 수도 있다.
예를 들어, 디스플레이(210)에 공조 장치(300)의 제어에 관한 메뉴 화면이 표시되고, 전술한 바와 같이 사용자가 손가락(F)으로 조작부(110)를 조작하여 제어 명령을 입력할 수도 있다.
그러나, 디스플레이(210)에 공조 장치(300)의 제어에 관한 메뉴 화면이 표시되지 않는 경우라도 사용자는 조작부(110)를 조작하여 제어 명령을 입력할 수 있다. 구체적으로, 조작부(110)의 일 영역을 공조 장치(300)의 제어에 맵핑하고, 맵핑된 일 영역을 손으로 가리면 차량용 제어 장치(100)가 공조 장치(300)에 대한 제어 명령을 입력 받을 수 있는 상태가 된다.
차량용 제어 장치(100)가 공조 장치(300)에 대한 제어 명령을 입력 받을 수 있는 상태가 되면, 사용자는 조작부(110)를 조작하여 공조 장치(300)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 상기 도 26에 도시된 바와 같이 패드(111)의 일 지점을 손가락(F)으로 가압하고, 가압을 유지하거나 패드(111)를 터치한 상태에서 손가락(F)을 위로 움직여 온도를 상승시키거나 아래로 움직여 온도를 하강시킬 수 있다.
또한, 차량(10)에 장착된 차량용 제어 장치(100)는 좌석의 위치나 각도를 제어하는데 사용될 수도 있으며, 이뿐만 아니라 차량(10)에 마련된 각종 편의 장치는 모두 차량용 제어 장치(100)에 의해 제어되는 것이 가능하다.
지금까지 상술한 차량용 제어 장치를 이용하여 차량을 제어하면, 사용자의 조작감 및 편의성이 향상되고, 사용자에게 시각적 및 촉각적인 피드백을 제공함으로써 조작의 정확도를 향상시킬 수 있다.
또한, 간단한 조작 방식으로 핫 키 기능을 수행함으로써, 다수의 하드 키를 구비하지 않아도 되며 이로 인해 공간 절약 효과를 얻을 수 있고, 주행 중에도 안정적으로 제어 명령을 입력할 수 있다.
10 : 차량 100 : 차량용 제어 장치
110 : 조작부 111 : 패드
112 : 물체 감지부 113 : 압력 감지부
120 : 제어부 121 : 센서 제어부
122 : 제어신호 생성부 200 : AVN 장치
210 : 디스플레이 220 : 스피커
230 : AVN 제어부 241 : GPS 수신부
242 : 저장부

Claims (28)

  1. 2차원으로 배열된 복수의 센서를 포함하여 비접촉식으로 물체의 형태 및 위치를 감지하는 물체 감지부 및 상기 물체 감지부의 상부에 배치되고 겔 상태의 탄성체로 이루어진 탄력성을 갖는 패드를 포함하는 조작부; 및
    상기 조작부의 출력 신호에 기초하여 차량을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 차량용 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 물체 감지부는,
    정전 용량형 근접 센서, 초음파 근접 센서 및 광전형 근접 센서 중 적어도 하나를 포함하는 차량용 제어 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 물체 감지부의 출력 신호에 기초하여 상기 조작부 상에서의 물체의 위치 또는 높이를 연산하는 차량용 제어 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 조작부 상에서의 물체의 높이에 기초하여 상기 조작부가 상기 물체에 의해 가압되었는지 여부를 판단하는 차량용 제어 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 조작부는,
    상기 물체 감지부의 하부에 배치되어 압력을 감지하는 압력 감지부를 더 포함하는 차량용 제어 장치.
  6. 2차원으로 배열된 복수의 센서를 포함하여 비접촉식으로 물체의 형태 및 위치를 감지하는 물체 감지부 및 상기 물체 감지부의 상부에 배치되고 겔 상태의 탄성체로 이루어진 탄력성을 갖는 패드를 포함하는 조작부;
    디스플레이를 포함하는 AVN(Audio Video Navigation) 장치; 및
    상기 조작부의 출력 신호에 기초하여 상기 AVN 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 제어부를 포함하는 차량.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 물체 감지부는,
    정전 용량형 근접 센서, 초음파 근접 센서 및 광전형 근접 센서 중 적어도 하나를 포함하는 차량.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 물체 감지부의 출력 신호에 기초하여 상기 조작부 상에서의 물체의 위치 또는 높이를 연산하는 차량.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 조작부 상에서의 물체의 높이에 기초하여 상기 조작부가 상기 물체에 의해 가압되었는지 여부를 판단하는 차량.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 조작부는,
    상기 물체 감지부의 하부에 배치되어 압력을 감지하는 압력 감지부를 더 포함하는 차량.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 조작부 상에서의 물체의 위치에 대응되는 위치에 포인팅 객체를 표시하는 차량.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 조작부 상에서의 물체의 높이에 따라 상기 포인팅 객체의 시각적 특성을 다르게 표시하는 차량.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    적어도 하나의 메뉴 버튼을 표시하고,
    상기 제어부는,
    상기 조작부가 가압되면, 상기 복수의 메뉴 버튼 중 상기 포인팅 객체가 위치하는 메뉴 버튼을 선택하기 위한 제어신호를 생성하는 차량.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 물체 감지부의 출력 신호로부터 사용자의 손을 포함하는 사용자 영상을 획득하는 차량.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 사용자 영상에 기초하여 상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가려지는지 여부를 판단하는 차량.
  16. 제 15 항에 있어서
    상기 디스플레이는,
    상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가려지면, 상기 미리 설정된 영역에 대해 맵핑된 메뉴 목록을 표시하는 차량.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 기준 시간 이상 가려지면, 상기 미리 설정된 영역에 대해 맵핑된 메뉴 목록을 표시하는 차량.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가려진 시간과 상기 기준 시간의 비율을 나타내는 기준 바(bar)를 표시하는 차량.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가압되면, 상기 미리 설정된 영역에 대해 맵핑된 메뉴 목록을 표시하는 차량.
  20. 제 15 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가려지면, 오프(off)되는 차량.
  21. 제 15 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가압되면, 오프되는 차량.
  22. 제 15 항에 있어서,
    상기 AVN 장치는,
    상기 조작부의 미리 설정된 영역이 상기 사용자의 손에 의해 가압되면, 오프되는 차량.
  23. 제 14 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    내비게이션 기능을 수행하기 위한 지도 데이터를 표시하는 차량.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 사용자 영상에 기초하여 상기 패드에 접촉한 손가락의 각도를 연산하는 차량.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 연산된 손가락의 각도에 따라 상기 지도 데이터의 뷰(view)각도를 다르게 표시하는 차량.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 연산된 손가락의 각도가 기준 각도 이상이면 상기 지도 데이터를 수직 뷰에 따라 표시하는 차량.
  27. 제 25 항에 있어서,
    상기 디스플레이는,
    상기 연산된 손가락의 각도가 기준 각도 이하이면 상기 연산된 손가락의 각도에 대응되는 버드 뷰(bird view)에 따라 상기 지도 데이터를 표시하는 차량.
  28. 제 6 항에 있어서,
    상기 조작부는,
    운전석과 보조석 사이에 마련된 암레스트의 단부에 연결되는 차량.
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