在方向盘和仪表板上的光基触摸控制件的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉参考
[0002] 本申请是美国临时申请No. 61/730, 139的非临时申请，该临时申请的名称为 "LIGHT-BASED TOUCH CONTROLS ON A STEERING WHEEL AND DASHBOARD"（在方向盘和仪表 板上的光基触摸控制件），申请日为2012年11月27日，发明人为Gunnar Martin Frdjdh、 Thomas ErikssoruJohn KarlssoruMaria Hedin 和 Richard Berglind，其内容整体结合在 本文中。
技术领域
[0003] 本发明的领域是用于交通工具的光基用户接口。
【背景技术】
[0004] 参照图1，它是现有技术的方向盘的简化视图。图1所示的现有技术的方向盘400 包括圆形握持元件401、将握持元件401连接至操纵柱407的一个或多个连接件402-404、 以及位于连接件402和403上的用于控制交通工具上的各种装置的按钮405和406。将握 持元件401连接至操纵柱407的连接件402-404也称为辐条。在图1中，使用按钮405来 应答交通工具的BLUETOO丁Hl<:扬声器上进来的电话，并且使用按钮406来挂下电话。 BLUETOOTH是由美国华盛顿州柯克兰的Bluetooth SIG公司拥有的商标。安装在方向盘上 的控制件能被舒适且安全地操作，因为驾驶员能够无需将手从方向盘上离开或者眼睛离开 道路就能控制和操作这些控制件。
[0005] 原来，添加到方向盘上的第一按钮是触发汽车电动喇叭的开关。当巡航控制系统 被引进时，一些汽车厂商也为方向盘上的该特征定位操作开关。如今，通常在方向盘上设置 附加的按钮控制件，用于音响系统、电话和声音控制系统、导航系统、立体声系统以及车载 计算机功能。
[0006] 名称为 "Pressure Sensitive Steering Wheel Controls (压力敏感式方向盘控 制件）"的美国专利公开号No. 2012/0232751A1教导了将压力敏感式控制件添加到方向盘 的圆形握持元件上。压力传感器沿着握持元件的周边位于不同位置上，并且不同的位置与 不同的控制件相对应。响应于传感器位置处压力的施加而致动控制件，例如通过用户加紧 他的握持。
[0007] 许多如今的交通工具仪表盘控制台远远超出仅仅将信息显示给驾驶员看。在很多 情况下需要驾驶员操纵一系列触摸屏菜单和图标以便操作仪表盘控制台。
【发明内容】
[0008] 本发明涉及安装在转向元件和关联的仪表盘用户接口中的按钮和控制件。更宽泛 地，本发明涉及用于车载系统和关联的用户接口的远程控制件。本文中的术语"转向元件" 包括用来操纵交通工具的任何物理元件，诸如方向盘、飞机操纵杆、侧杆和中心杆、轮船的 驾驶盘、自行车或摩托车的手杆。
[0009] 本发明的实施例提供了一种传感器系统，它分别地或者组合地检测位置、接近和 压力，以便允许在转向元件上或者其周围输入复杂的手势。在一些实施例中，与平视显示器 (HUD)或者带有内置图片显示的可戴护目镜相结合，使用本发明的传感器系统。在这个情况 下，HUD或者护目镜使得在用户的视野中具有图标或者栅格。用户伸出他的手以便与提供 的图像元件相互作用。传感器检测在三维空间中的用户手势，并且这些坐标然后被映射到 提供的图像上以解释用户的输入。
[0010] 本发明的实施例也提供了与传感器系统结合的仪表板，所述传感器系统利用仪表 板显示器以用于相关的信息，而无需在仪表板上杂乱地布满按钮。传感器系统检测位置、接 近以及方向，用于在仪表板上输入复杂的手势。在一些实施例中，通过HUD或者具有内置图 片显示的可戴护目镜将仪表板呈现给驾驶员。在这个情况下，通过检测驾驶员手势以及将 它们映射到投射的HUD或者护目镜图像上，传感器系统允许驾驶员与由HUD或者护目镜提 供的图像相互作用。通过消除来自显示器的不相关的信息，本发明的实施例促进了交通工 具仪表板系统的操作。而且，根据本发明的用户接口提供与背景关联的选择，即，与交通工 具的状态和环境相关的选项。例如，当用户停车时，用户接口呈现停车选项，以及当关掉发 动机时，呈现打开各种门的选项，诸如打开后备箱和油箱。
[0011] 本发明涉及机动车辆，其包括位于机动车辆的驾驶员座位的相对侧的方向盘，方 向盘包括：多个包封在方向盘的周界中的接近传感器，用于检测沿着方向盘的外周边的手 滑动手势；容纳在车辆的仪表盘中的娱乐和导航系统；以及处理器，其容纳在车辆中并且 连接至传感器及连接至娱乐和导航系统，用于响应于所检测的手滑动手势而控制娱乐和导 航系统。
[0012] 在一些实施例中，响应于所检测到的向上滑动手势，处理器增加用于娱乐和导航 系统的可调节设置，并且响应于所检测到的向下滑动手势，处理器减少可调节设置。
[0013] 在一些实施例中，娱乐和导航系统包括多个可调节特征，其中响应于手滑动手势 调节用于所选择特征的设置，并且响应于位于方向盘的外周边上的至少一个轻敲，处理器 改变所选择的特征。当处理器改变所选择的特征时，在与娱乐和导航系统连接的显示器上 (诸如安装在仪表板上的显示器或者HUD)提供表示最新选择的特征的图形。在一些实施 例中，该显示器位于由驾驶员戴着的护目镜的里面。可调节设置的例子包括升高或降低音 量、选择收音机频道以及选择乐库中的轨道、低音部、高音部、GPS系统中的图像-例如，二 维图、三维图、卫星图以及图像的缩放。
[0014] 在一些实施例中，包封在面对驾驶员的方向盘中的第二多个接近传感器检测方向 盘与驾驶员之间的手摆动手势，其中处理器响应于所述手摆动手势改变娱乐和导航系统的 模式。所述第二多个接近传感器也操作以便检测进入机动车辆的驾驶员。
[0015] 在一些实施例中，方向盘进一步包括空腔（即，气隙）、连接至穿过所述空腔投射 光束的处理器的光发射器阵列、以及连接至检测所投射光束的处理器的光检测器阵列。这 允许检测到中断光束的空腔内部的摆动手势，从而允许使用者通过这些所检测到的空腔内 的手势控制所述娱乐和导航系统。这些摆动手势通过一个或多个手指或者通过手的手掌而 执行。
[0016] 在具有方向盘空腔的一些实施例中，具有多个光发射器阵列以及多个光检测器阵 列，所述光发射器连接至穿过空腔以不同几何平面投射光束的处理器，所述光检测器连接 至检测所述所投射光束的处理器，用于检测穿过所述空腔内的多个几何平面并中断光束的 摆动手势。这允许对于一个宽范围的摆动手势检测穿过空腔深度的摆动手势。例如，这些 传感器检测手指或手穿透空腔的角度。它们还通过测量手指或手越过每个几何平面的不同 时间而检测接近的速度。在空腔的一些实施例中，光束均被穿过所述空腔竖直地投射。在 其它实施例中，穿过所述腔室投射光束的双向栅格。
[0017] 为了防止在驾驶期间无意地调节娱乐系统控制件，在特定实施例中，只有在方向 盘基本上不转动时（也就是说，在它处于"12点"位置时或者从"12点"位置没有偏离超过 阙值时），手滑动手势才控制娱乐和导航系统。
[0018] 在一些实施例中，娱乐和导航系统包括显示器，并且处理器响应于检测到由两个 或多个手指在空腔中执行的展开手势而放大显示器上的图像，并且响应于由一个或多个手 指在空腔中执行的平移手势而平移所述图像。在本发明的一些实施例中，通过在空腔内部 展开或分离一只手的所有手指的指尖而执行手指展开手势。在本发明的其它实施例中，通 过在空腔内部伸出一只手的所有手指而执行手指展开手势。尤其是，所述图像是与导航系 统相关的地图、后视相机图像、或者是与娱乐系统相关的图片、
[0019] 在一些实施例中，所述交通工具包括无线电话接口，尤其是BLUETOOTH?接 口，它通过在方向盘外周边上应用轻敲手势或者手滑动手势而被控制。例如，单次轻敲应答 电话，而双次轻敲挂掉或者拒绝电话。
[0020] 在一些实施例中，沿着方向盘的外周边的突然且快速的手滑动手势使娱乐和导航 系统无声。
[0021] 在一些实施例中，当处理器改变所选择的特征时，处理器在安装在交通工具中的 显示器上提供方向盘的图像，所述图像表示哪个指令与每个方向盘输入区域相关联。
[0022] 本发明还涉及机动车辆，该车辆具有由接近传感器的框架包围的仪表板显示器， 接近传感器用于检测框架上方的摆动手势。在显示器的拐角呈现表示一组相关功能的图 形。响应于开始于该角部上方的框架上方的对角摆动手势，所述图形穿过显示器平移，从而 揭示用于相关功能的图标。在一些实施例中，在相应显示器的拐角呈现表示不同功能组的 不同图形，并且通过穿过显示器对角地平移相应的图形，开始于拐角的对角摆动手势打开 那个拐角的功能组。
[0023] 因此根据本发明的实施例提供了用于交通工具中的一个系统，包括位于交通工具 中驾驶员座椅相对侧的转向元件，所述转向元件包括包封在转向元件的周边中的多个接近 传感器，所述接近传感器可操作以检测沿着转向元件的外周边的手势；容纳在交通工具中 的交互式平台，用于在交通工具中提供无线电广播、视频播放、音频娱乐、视频娱乐和导航 辅助的至少一种；以及容纳在交通工具中的处理器，其与接近传感器及所述平台结合，并且 可操作以便识别由接近传感器检测的手势，并且响应于如此识别的手势控制所述平台。
[0024] 根据本发明的实施例附加地提供了用于交通工具的仪表板，包括显示器、包括用 于检测框架上方手势的接近传感器的框架、以及与所述显示器及所述框架结合的处理器， 所述处理器可操作以便在显示器的拐角呈现表示一组相关功能的图形并且识别由所述接 近传感器检测的手势，并且其中，响应于位于框架上方并且开始于显示器的拐角上方的对 角摆动手势，所述处理器穿过显示器平移所述图形，从而揭示用于相关功能的图标。
【附图说明】
[0025] 通过下面的详细描述并且结合附图，将更加充分地理解和领会本发明，其中：
[0026] 图1是现有技术的方向盘的简化视图；
[0027] 图2是根据本发明实施例的具有多个检测区域的方向盘的第一实施例的简化视 图；
[0028] 图3是