本发明大体上涉及接近传感器输入装置，并且更具体地涉及玻璃上的接近传感器输入板。
背景技术：
机动车辆通常配备有各种用户可致动的输入装置，用于输入对控制装置或功能的输入。例如，通常将键盘设置在车辆车身外部，以使得用户能够输入一系列输入作为代码以在没有机械钥匙或密钥卡的情况下致动车门锁。用在机动车辆上的传统键盘通常包括由用户致动的机械开关。希望提供一种经济的增强键盘总成，并且其提供增强的和可靠的性能。
技术实现要素：
根据本发明的一个方面，提供了一种输入板总成。输入板总成包括透光介质、位于介质上的接近传感器、位于介质上的荧光图案以及位于介质的边缘附近以通过介质照亮图案的光源。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆输入板总成。该车辆输入板总成包括车辆车窗，该车窗包括第一层和第二层、以及位于第一和第二层之间的接近传感器。车辆输入板总成还包括位于第一和第二层之间的可照亮荧光图案、以及定位成通过车窗照亮可照亮图案的光源。
根据本发明的另一方面，提供了一种车辆输入键盘总成。车辆输入键盘总成包括车窗，该车窗包括第一和第二层以及位于第一和第二层之间的接近传感器。车辆输入键盘总成还包括位于第一和第二层之间的荧光可照亮图案、以及靠近车窗的边缘定位以通过车窗照亮荧光可照亮图案的光源。
本领域技术人员在研究以下说明书、权利要求和附图时将理解和领会本发明的这些和其它方面、目的和特征。
附图说明
在附图中：
图1是根据一个实施例的配备有用于控制车辆上的车门锁的电容式输入键盘总成的机动车辆的侧视图；
图2是进一步示出了电容式输入键盘总成的图1的部分ii的放大视图；
图3是进一步示出了透明接近传感器的图2中所示的电容式输入键盘总成的主视图；
图4a是根据一个实施例的通过图3的线iv-iv截取的电容式输入键盘总成的横截面图；
图4b是根据另一个实施例的通过图2的线iv-iv截取的电容式输入键盘总成的横截面图；
图5是图4a中所示的电容式输入键盘总成的分解图；
图6是示出用于处理键盘输入并控制车门锁和照明装置的控制的框图；和
图7是示出用于控制键盘照明的程序的流程图。
具体实施方式
为了本文说明书的目的，术语“上”、“下”、“右”、“左”、“后”、“前”、“垂直”、“水平”及其派生词应与如图1和2中所示的本发明有关。然而，应该理解，本发明可以采取各种替代取向，除非明确相反地指出。还应该理解，附图中示出的和下面的说明书中描述的具体装置和过程仅仅是所附权利要求中限定的发明构思的示例性实施例。因此，与本文公开的实施例相关的具体尺寸和其他物理特性不应被认为是限制性的，除非权利要求明确指出。
参考图1和2，根据一个实施例，轮式机动车辆10通常示出为具有电容式输入板总成20，该电容式输入板总成20被配置为车辆车门进入键盘总成，其使得人能够输入一系列输入来锁定和解锁车辆车门。车辆10包括设置在车辆车身上的乘客车门12和位于车门12上的车门闩锁总成14。车门闩锁总成14可以由人致动以解锁，并由此打开车门12以及锁定和解锁车门12和其他车门以控制对车辆的访问。应该理解，驾驶员可以致动车辆中的车门锁开关并且还可以配备有可以远程地锁定和解锁车辆车门12的车门闩锁总成14的密钥卡。电容式输入板总成20配置有多个用户可选择的输入板22(图2)，以使人能够输入代码作为一系列输入，以通过经由标记有标识符字符的板22输入编程的输入字符(例如，数字)序列来锁定和解锁车辆车门12。
根据一个实施例，在图2中进一步示出的输入板总成20具有多个用户可选择的输入板22，输入板22示出为水平地布置在驾驶员侧车门窗16中。输入板22包括键盘指示字符58形式的荧光图案，其可用特定波长的光照亮，以显示在窗16的外表面上可见的照亮的字符图像。输入板22每一个都限定区域，在该区域上用户可以用手指触摸输入板或者靠近输入板来提供输入选择。照亮的字符58可以由在正常的环境照明条件下基本上透明且不可见的荧光油墨(例如安全油墨)形成。这样，字符58基本上对人不可见，直到用诸如紫外(uv)和/或红外(ir)光之类的特定波长的光进行照明。示出的字符58包括用于第一输入板的数字字符1和2(1·2)、用于第二输入板的数字字符3和4(3·4)、用于第三输入板的数字字符5和6(5·6)、用于第四输入板的数字字符7和8(7·8)以及用于第五输入板的数字字符9和0(9·0)。应该理解，诸如字母或符号的其他字符可以被用作输入板标识符。每个输入板22具有电容式传感器，该电容式传感器感测用户的手指用板22的接触或接近(例如1毫米)，并且定义表明用户对该相应的输入板的选择的二进制开关输出(接通或断开)。
输入板22每个都包括位于玻璃窗内的接近传感器，其用于感测用户(例如用户的手指)相对于输入板的紧密接近。根据一个示例，当用户30(诸如用户的手指32)被检测到靠近输入板中的一个时，所有输入板22可以通过光源照射uv或ir辐射到荧光图案58上被照亮为绿色的第一颜色并因此可被用户观看。所有输入板22的照明可以基于由任何一个或多个接近传感器所生成的信号所超出的第一或更低阈值限。当与输入板中的一个相关联的接近传感器检测到用表示试图激活输入板的较高阈值信号的手指紧密靠近时，可以产生开关输出并且可以产生反馈照亮输出以照亮激活的输入板以表明输入板已被激活。根据一个示例，这可以包括激活输入板或者以红色第二颜色照亮输入板。例如，如果用户30在一个或多个输入板22上执行了错误的触摸，或者如果在输入序列中输入了不正确的代码，则可以以诸如琥珀色的第三颜色照亮一个或多个输入板22。
进一步在图3中更详细示出的输入板总成20，图3示出配置为电容式传感器40的五个接近传感器，其定位成感测接触或接近对应的输入板22的物体。如图3中所示，每个电容式传感器40包括第一电极42和第二电极44。第一和第二电极42和44中的每一个分别包括多个导电电极指52和54。这样，第一电极42具有多个第一电极指52，并且第二电极44具有多个第二电极指54。多个第一和第二电极指52和54中的每一个大体定位成与多个第一和第二电极指52和54中的其他电极指相互交错或交织，以至少在一定程度上产生用于感测诸如用户的手或手指的物体的存在的电容激活场。第一电极42可以被配置为接收电极并且接收感测信号，第二电极44可以被配置为驱动电极以接收驱动信号。
电容传感器40各自提供电容式感测激活场以感测与相应的电容式传感器有关的用户(例如，手指)的接触或接近(例如，在一毫米内)。每个电容式传感器40的电容式感测激活场检测具有电导率和介电特性的用户的手指，这会导致电容式感测激活场中的变化或干扰，这对于本领域技术人员来说应该是显而易见的。每个电容式传感器40为对应的键盘22提供表明用户输入的感测信号。根据一个实施例，用户可以在键盘22上输入与编程的键盘代码相匹配的用户输入序列以锁定或解锁一个或多个车辆车门。
电容传感器40每个大体上具有驱动电极44和接收电极42，每个电极具有用于产生电容场的交叉指状件。应该理解，每个电容式传感器40可以通过印刷导电油墨或通过将预先形成的导电电路组装到基板上来形成。根据一个实施例，驱动电极44接收以电压vi施加的方波驱动信号脉冲。接收电极42具有用于生成输出电压vo的输出。应当理解，根据各种实施例，电极42和44以及电极指52和54可以按照各种配置来布置，以用于生成作为感测激活场的电容场。
驱动电极44在驱动线48上接收驱动输入信号vi。电容传感器40具有用于输出相应电压vo的公共输出线46。应该理解，驱动电极和接收电极可以被另外配置为使得可以使用其他类型的单电极或其他多电极配置。电容式输入板总成20可以有利地由导电油墨形成，或者可以替代地由柔性电路形成。电容式输入板总成20可以应用于各种类型和尺寸的输入盘和字符。
本文示出和描述的实施例中，每个电容式传感器40的驱动电极44被提供输入电压vi作为方波信号脉冲，该方波信号脉冲具有足以将接收电极42充电到期望电压的充电脉冲周期。接收电极42由此用作测量电极。由相邻电容式传感器产生的相邻感测激活场可能会轻微地重叠或可能不存在重叠。当用户或操作员(诸如用户的手指)进入电容式感测激活场时，对应的电容式传感器检测到由手指引起的对激活场的干扰，并确定该干扰是否足以用对应的电容式传感器产生输入。通过处理与该电容式传感器的相应信号通道相关联的充电脉冲信号来检测激活场的干扰。每个电容式传感器40具有其自己的专用信号通道，其产生可以被单独处理的不同的充电脉冲信号。
参考图4a和5，输入板总成20进一步示出为形成在夹在外玻璃层50和内玻璃层60之间的玻璃窗16内。输入板总成20包括透明聚合物或塑料层56，其可以是在外玻璃层50和内玻璃层60之间延伸的片材形状的聚酰胺层56。根据一个示例，聚酰胺层56可以具有大约一毫米或更小的厚度。聚酰胺层56是透明的，并且是透光的，使得它用作光导管以将从光源发射的光传输到荧光图案或字符58。设置在聚酰胺层56和外玻璃层50之间的是uv/ir阻挡层64和接近传感器40。接近传感器40可以由氧化铟锡(ito)膜形成。根据一个实施例，形成接近传感器40的ito可以形成为印刷在聚酰胺层56的前表面上的油墨。ito可以作为薄膜沉积到聚酰胺层56上并且可以具有大约1000到3000埃的厚度以形成透明电导体。uv/ir阻挡层54用于阻挡紫外和红外辐射从车辆外部穿过窗16和到荧光图案58上以防止荧光材料被日光激活。形成接近传感器40的ito层是可用于形成电极和信号线以形成接近传感器的透光介质。这样，接近传感器40对于通过窗16观看的用户将大体上保持不可见。在其他实施例中，可以使用其他透明或半透明或可见的导电油墨或膜来形成接近传感器40。
设置在聚酰胺层56和内玻璃层60之间的是荧光字符58，荧光字符58可以用安全油墨以荧光图案打印以定义字符。荧光图案可以是油墨(例如安全油墨)，当用200至400纳米波长的紫外线辐射激活或700至1400纳米波长的红外线辐射激活时，该油墨照射可见光。应该理解，根据其他实施例，荧光字符58可以另外形成在靠近聚酰胺层56的另一介质上。荧光图案可以由安全油墨形成，安全油墨是透明油墨，除了当被紫外线或红外线辐射照射时，其对人眼通常不可见。安全油墨可以印刷在透明薄膜上，并且然后附接到聚酰胺层56上，或者替代地可以直接印刷到聚酰胺层56上或者以字符形状蚀刻到聚酰胺层56中。荧光字符可以包括上转换磷光剂，其是将不可见红外光波长转换成可见光的微观陶瓷粉末。上转换磷光剂表现出反斯托克斯位移(anti-stokesshift)，其从红外激发源分离发射峰。根据一个实施例，当用红外光照射时，磷光剂发光。当用红外照明照射时，上转换磷光剂可以发出可见的绿色、红色、橙色或蓝色。类似地，可以使用uv油墨来形成荧光字符，并且在用紫外光照射时可以发出可见光颜色。应该理解，ir和uv可照亮的荧光油墨都是可商购的，例如用于安全油墨的类型。
根据一个实施例，荧光字符58位于窗16的下边缘附近。这允许边缘照明led(发光二极管)70位于靠近窗16的底部边缘的车门内。边缘照明led70可以形成在诸如印刷电路板的led板72上。每个边缘照明led70与输入板22中的一个和相关联的荧光字符58对齐。边缘照明led70可以选择性地产生紫外线辐射和红外线辐射，该紫外线辐射和红外线辐射通过聚酰胺层56以照射荧光图案或字符58。这样，边缘照明led70被充分地彼此分开并对齐，以产生照亮对应的荧光字符58的光输出而不干扰其他荧光字符。这样，可以用红外或紫外光中的任一个一次一个地点亮某些选择的led，以从荧光字符58产生期望的颜色输出。
参考图4b，根据另一实施例，输入板总成20被示出为具有荧光字符58和添加用于将光引导到荧光字符58上的光学器件90。在该实施例中，荧光字符58位于聚酰胺层56和外玻璃层50之间的聚酰胺层56的外表面上，并且光学器件90被蚀刻到聚酰胺层56的内表面中。光学器件90被设置为以将由边缘照明led70产生的光向外推进到或重定向朝向相应字符58正后面的外车窗玻璃。由此，从边缘照明led70发射的uv和ir光被光学器件90重定向通过荧光字符58以给予潜在的增强照明。根据一个实施例，光学器件90可以通过激光蚀刻聚酰胺层56的表面而形成。在其他实施例中，光学器件90可以通过使表面变粗糙以形成反射光的凹槽来形成。
另外，输入板总成20可以包括施加到外玻璃层50上的车窗玻璃的外表面上的可选的二氧化钛涂层。二氧化钛涂层可以产生光催化反应以通过允许车窗通过从太阳发射的uv光来清洁，从而自然地腐蚀车窗上积聚的指纹。另外，边缘照亮led70中的uv光源可以被照亮以在键盘输入之后输出uv光一段时间，诸如二十(20)分钟，以激励光催化反应以腐蚀玻璃车窗上积聚的指纹。这样的照明可能在下次车辆未占用时发生，特别是当阳光不足或没有阳光时。应该进一步理解，接近传感器的灵敏度可以被配置为使得手指在输入板22上的实际接触不是必需的，这将进一步消除在玻璃车窗腐蚀指纹的需要。接近传感器的增强的灵敏度可以通过采用例如厚度为1至1.5毫米的薄的外玻璃层来实现。
当从车窗外侧看时，输入板22上的荧光字符58通常对人不可见。当用户移动手指接触或靠近一个或多个输入板22时，通过激活用于每个led70的uv光源，以第一绿色照亮所有输入板22，以照亮每个荧光字符58。当用户进一步接触输入板22中的一个以进行激活时，与对应输入板相关联的led70的ir光源被照亮，以将该输入键盘22处的输入荧光字符58照亮以在该输入板处产生第二红色光。如果两个或多个输入板22同时被错误地激活，则与激活的键盘相关联的uv和irled两者同时被激活，从而为那些输入错误激活的输入板产生第三琥珀色光。这是因为红光和绿光组合在一起将会形成第三琥珀色。
参考图6，根据一个实施例，示出了电容式键盘输入总成20。示出了多个电容式传感器40向控制器80(例如微控制器)提供相应的输入。控制器80可以包括诸如微处理器82和存储器84的电路。控制电路可以包括感测控制电路，其根据控制程序100处理每个电容式传感器的激活场，以通过将激活场信号与一个或多个阈值进行比较来感测用户激活。应当理解，可以采用其他模拟和/或数字控制电路来处理每个电容激活场，以确定用户激活，并启动动作。根据一个实施例，控制器80可以采用由atmel(爱特梅尔公司)提供的q矩阵获取方法。示例性电容式传感器在2009年4月9日
控制器80可以包括集成在微处理器82内或连接到微处理器82的模拟数字(a/d)比较器，其可以从每个电容式传感器接收电压输出vo，将模拟信号转换成数字信号，并且向微处理器82提供数字信号。控制器80可以包括集成在微处理器82内或连接到微处理器82的脉冲计数器，其对施加到每个接近传感器的每个驱动电极的电荷信号脉冲进行计数，执行对电容器充电所需的脉冲计数，直到电压输出vo达到预定的电压，并且将计数提供给微处理器82。脉冲计数表示相应电容式传感器的电容变化。控制器80可以向脉冲宽度调制驱动缓冲器提供脉冲宽度调制信号以产生施加到每个电容式传感器的每个驱动电极的方波脉冲。控制器80可以处理接收的信号并且作出关于电容传感器之一的激活的确定，并且生成一个或多个信号以激活一个或多个边缘照明led70以将uv和/或ir光照射到一个或多个荧光字符58，从而产生期望的颜色照明。控制器80可进一步确定用户输入序列是否匹配编程的代码，并且当代码与输入序列匹配时解锁或锁定车辆车门。
参考图7，根据一个实施例，示出了用于控制输入板总成的照明的控制程序100。控制程序100在步骤102处开始并且进行到判定步骤104以确定是否在键盘附近检测到手部，如果没有，则循环返回并等待手部检测。一旦检测到手部，程序100就进行到步骤106以开启所有字符下的uv边缘照明led，使得字符以绿色照亮。接下来，在判定步骤108处，程序100确定单个输入板是否已经被触摸。如果单个输入板已经被触摸，则程序100在步骤110处关闭被触摸的字符下方的uvled，并且打开与被触摸的输入板相关联的irled，使得字符变成指示良好激活的红色。之后，程序100等待例如三十(30)秒的时间段以便移除触摸，并且然后在返回之前在步骤112处关闭led。如果单个输入板未被触摸，则程序100进行到判定步骤114以确定两个或更多个输入板是否被触摸。如果两个或多个输入板被触摸，则程序100进行到步骤116，以打开被触摸的输入板的字符下方的uv和irled两者，由此使字符变成指示错误激活的琥珀色。此后，程序100进行到步骤112以等待三十(30)秒以移除触摸，并且然后在返回之前关闭led。
因此，输入板总成20有利地在车辆的车窗中提供增强的用户可激活的输入键盘。该总成在不使用时基本上是透明的，并且可以以不同的颜色激活，以实现输入键盘总成的正确操作。
应该理解，在不脱离本发明的构思的情况下，可以对上述结构进行变化和修改，并且应当理解，这些构思旨在被以下权利要求所覆盖，除非这些权利要求由他们的语言另有明确说明。