感知系统的制作方法

专利名称：感知系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种识别装置，更具体地，本发明涉及一种感知系统
(sensation system),该感知系统包括作为触觉识别装置的用于使使用者 能够感觉到振动和旋转阻力的致动器，以及除触觉识别之外还使得能进 行感知识别的装置。
背景技术：
由于技术的发展，执行多种功能的多个装置可以结合在一个单独的
装置中。
通过这种结合作用，单个装置可以执行多种功能，由于单个装置的 使用比较复杂并且是多级的(multi-staged),由此产生了一个问题，艮口， 本来为了方便使用者而发展的技术却使使用者难于使用该单个装置。为 了研究并解决这个困难，进行了许多研究和开发，以改进使用者的认知 功能。
特别地，在使用者需要注意力集中于驾驶的车辆驾驶操作期间操作 单独设备的情况下，会产生这样的问题，S卩，由于使用者的驾驶注意力 降低等原因，可能会发生安全事故。即在被驾驶的车辆的待操作装置中 配备有复杂功能(例如将包括导航控制、座椅温度控制、通风控制等以 及音量控制的复杂功能集成到单个触觉装置中)的情况下，就不可避免 地在触觉装置中设置分级界面结构。在这种情况下，为了使使用者感知 到是否很好地执行了对应操作模式的操作，他或她需要观察显示装置等， 这导致他或她向前的注意力降低，从而可能导致发生安全事故。
背景技术：
部分公开的信息仅用于增强对发明背景的理解，而并不应 当被认为是承认或以任何形式暗示这一信息形成本领域技术人员已知的 现有技术。

发明内容
因此，本发明致力于解决发生在现有技术中的上述问题，并且本发 明的目的在于提供一种感知系统，该感知系统能够基于视觉识别进行状 态显示，从而使得使用者可针对对应操作模式更容易迅速地感知用于该 对应操作模式的状态显示的识别范围。
为了实现上述目的，本发明在一方面提供一种感知系统，所述感知 系统包括系统外壳；触觉转换单元，所述触觉转换单元安装在所述系
统外壳处，并具有用于响应输入的电信号而执行触觉功能的触觉致动器;
系统控制部分，所述系统控制部分与所述触觉转换单元电连接，用于从
其产生控制信号以控制所述触觉转换单元；以及发光部分，所述发光部 分与所述系统控制部分电连接，用于响应所述系统控制部分与所述触觉 转换单元相配合而产生的控制信号发出对应于所述触觉转换单元的每一 操作的光。
在所述感知系统中，所述发光部分可包括用于响应所述系统控制部 分的所述控制信号而产生光的发光源，并且所述发光源可包括发光二极 管(LED)、有机电致发光(EL)器件和无机电致发光器件中的至少一种。 而且所述发光部分还可以包括系统光学单元，所述系统光学单元以靠近 所述发光源设置的方式安装在所述触觉转换单元的外壳处，以允许从所 述发光源发出的光出射到外部。所述系统光学单元可以包括环式系统光 学单元，所述环式系统光学单元具有形成在其中的通孔，以允许所述触 觉致动器从中穿过。
所述发光源可以设置在具有所述环式系统光学单元的最大穿透长度 的线上。
此外，所述环式系统光学单元具有形成在它的一个表面上的光学单 元安装突出部，并具有形成在包括在所述触觉转换单元中的单元外壳的 内表面上的光学单元安装突出部接收部分，该光学单元安装突出部接收 部分对应于所述光学单元安装突出部，从而与所述光学单元安装突出部 接合。在所述感知系统中，所述系统光学单元可以包括靠近所述单元外壳 内部的所述触觉致动器的外周设置的线式系统光学单元。可以设置有多 个所述发光源，以发出具有不同颜色的光。
而且，所述感知系统还可以包括安装在所述系统外壳处并与所述触 觉转换单元电连接的显示单元，用于显示所述触觉转换单元的操作状态。 所述发光部分还包括设置在所述显示单元处的发光源；以及以靠近所 述发光源设置的方式安装在所述显示单元处的系统光学单元，以允许从 发光源发出的光出射到外部。从所述系统控制部分到所述发光部分的所 述控制信号可以包括用于控制从所述发光部分发出的光的闪光信号。所 述感知系统还包括与所述系统控制部分电连接的声学部分，用于响应所 述系统控制部分与所述触觉转换单元相配合所产生的所述控制信号产生 对应于所述触觉转换单元的每一操作的声学信号。
为了实现上述目的，本发明在另一方面提供一种感知系统，所述感 知系统包括模式单元，所述模式单元用于响应输入的电信号执行预设 模式功能；系统控制部分，所述系统控制部分与所述模式单元电连接， 用于从其产生控制信号，以控制所述模式单元；以及发光部分，所述发 光部分与所述系统控制部分电连接，用于响应所述系统控制部分与所述 模式单元相配合而产生的所述控制信号发出对应于所述模式单元的每一 操作的光。
而且，所述发光部分包括用于响应所述系统控制部分的所述控制信 号而产生光的发光源。
此外，所述发光源包括发光二极管(LED)、电致发光(EL)器件中 的至少一种，而且所述发光部分还可包括系统光学单元，所述系统光学 单元以靠近所述发光源设置的方式安装在所述触觉转换单元的单元外壳 处，以允许从所述发光源发出的光出射到外部。
而且，可以设置有多个所述发光源，以发出具有不同颜色的光，并 且从所述系统控制部分到所述发光部分的所述控制信号包括用于控制从 所述发光部分发出的光的闪光信号。
此外，所述感知系统还可包括与所述模式单元电连接的显示单元，用于显示所述模式单元的操作状态。而且，所述模式单元还可包括触摸板。
而且，所述发光部分还可以包括发光源，所述发光源用于响应所
述系统控制部分的所述控制信号而产生光；以及检测部分，所述检测部
分用于检测所述系统控制部分的周围环境。所述检测部分还可以包括用 于对所述发光源的周围区域的照明进行检测的照明传感器。所述检测部 分还可以包括用于检测是否施加压力的压力传感器。
应当理解这里使用的术语"车辆"或"车辆的"或其他类似术语一
般而言包括机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、公共汽车、卡 车、各种商业车辆的客车、包括各种艇和船的船只、飞机等的乘用车。


通过下面结合附图对本发明的优选实施方式的详细描述，本发明的
上述和其他目的、特征和优点将变得显而易见，其中
图1是示意性立体图，示出了根据本发明的一个实施方式的感知系
l图2是示意性装配立体图，示出了根据本发明的一个实施方式的触 觉转换单元；
图3是示意性分解立体图，示出了图2的触觉转换单元；
图4是示意性分解立体图，从另一个角度示出了图3的触觉转换单
元；
图5是示意性局部放大立体图，示出了触觉转换单元的外壳主体； 图6是示意性局部剖视图，示出了根据本发明的一个实施方式的触
觉转换单元的电容式转换器部分的操作过程；
图7是示意性分解立体图，示出了根据本发明的一个实施方式的触
觉致动器；
图8是示意性局部分解立体图，从另一个角度示出了图7的触觉致
动器；
图9是示出了用于表示作用在本发明的旋转盘的一个表面上的相关力的自由体受力图(FBD)的示意图10是示出了本发明的旋转吸引部分和旋转芯之间的接触表面的 状态的示意图11是示出了旋转芯、芯线圈和旋转盘之间的磁路的等效模型的示
意图12是示出了图7的等效模型的示意性立体图13是示出了根据本发明的一个实施方式的触觉致动器在操作之 前的状态的示意性剖视图14是示出了其中根据本发明的一个实施方式的触觉致动器被操 作的状态的示意性剖视图15至图18为示意性图表，示出了根据本发明的一个实施方式的 感知系统的存储部分中存储的磁吸引力的预设模式和使用者在预设模式 的基础上通过旋转钮检测到的力的灵敏性；
图19是示意性局部剖视图，示出了根据本发明的一个实施方式的感 知系统的发光部分布置在其中的区域；
图20是示意性局部剖视图，示出了根据本发明的一个实施方式的感 知系统的发光部分的另一个实施例；
图21是示意性局部仰视图，示出了根据本发明的一个实施方式的触 觉转换单元的印刷电路板；
图22是示意性框图，示出了本发明的感知系统的构造；
图23是外壳主体的示意性俯视图，示出了本发明的触觉转换单元的 电容式转换按钮的一个实施例；
图24和图25是示意性显示图片，示出了本发明的感知系统的用户 界面的实施例；
图26至图34是示意性显示图片，示出了本发明的感知系统的用户 界面的HVAC模式和声频音量模式；
图35是示意性分解立体图，示出了本发明的感知系统的发光部分的
改型；
图36是示意性局部剖视图，示出了图35的发光部分的发光源；图37是示意性立体图，示出了根据本发明的另一个实施方式的感知
系统；
图38是示意性立体图，示出了根据本发明的另一个实施方式的作为 感知系统的模式单元的另一个改型的触觉转换单元；
图39是示意性框图，示出了根据本发明的另一个实施方式的感知系 统的构造；
图40是示意性图表，示出了根据本发明的另一个实施方式的感知系 统的发光源的负荷比和照明之间的关系；
图41是流程图，示出了根据本发明的另一个实施方式的感知系统的 示意性控制过程；
图42是流程图，示出了根据本发明的另一个实施方式的感知系统的 示意性控制过程中的空调单元控制准备步骤；
图43是示意性图表，示出了根据本发明的另一个实施方式的感知系 统的示意性控制过程中的用于空调单元控制输入步骤的用户界面的显示 屏；
图44是流程图，示出了根据本发明的另一个实施方式的感知系统的 示意性控制过程中的空调单元控制输入步骤；
图45是示意性图表，示出了根据本发明的另一个实施方式的感知系 统的示意性控制过程中通过空调单元控制执行步骤从发光源发出的光的 颜色和传递到发光源驱动部分的用于每一发光源的PWM控制的负荷比 之间的比较；
图46是示意性流程图，示出了根据本发明的另一个实施方式的感知 系统的自动变速单元的手动变速模式的控制过程；以及
图47是示意性图表，示出了根据本发明的另一个实施方式的感知系 统的发光源的布置位置的变化。
具体实施例方式
下面详细说明根据本发明的优选实施方式的感知系统，以下所附附 图中示出了其多个实施例，全部附图中用相同的标号指代相同的元件。下面将参考附图描述实施方式以说明本发明。
图1是示意性立体图，示出了根据本发明的一个实施方式的感知系
统2。根据本发明的一个实施方式的感知系统2包括作为模式单元(mode unit)的实施例的转换单元(switchingunit)。在这个实施方式中，转换单 元由触觉转换单元5构成。图2是示意性组装立体图，示出了作为根据 本发明一个实施方式的转换单元的一个实施例的触觉转换单元5。图3是 示意性分解立体图，示出了图2的触觉转换单元5，图4是示意性分解立 体图，从另一角度示出了图3的触觉转换单元5。
根据本发明的一个实施方式的感知系统2包括系统外壳4、触觉转 换单元5和系统控制部分6。触觉转换单元5包括用于响应输入的电信号 而执行触觉功能的触觉致动器(haptic actuator) 1。触觉转换单元5安装 在系统外壳4上，并由设置在系统外壳4内部的系统控制部分6控制。
而且，在系统外壳4上安装有显示单元3，该显示单元3将触觉转 换单元5响应于由系统控制部分6产生的控制信号而所处的操作状态显 示为图像。在这种情况下，虽然在附图中没有详细示出，但是显示单元3 可以安装在位置可变结构中，这可使使用者能够改变相对于系统外壳4 的视角。在这个实施方式中，显示单元3靠近触觉转换单元5设置，但 显示单元3和触觉转换单元5可以根据诸如两者相互间隔开相当大距离 之类的设计要求而以不同的方式布置。
触觉转换单元5包括单元外壳50、印刷电路板60和触觉致动器1 。 触觉转换单元5可以包括电容式转换器部分70。下面基于具有电容式转 换器部分70的构造说明根据本发明的一个实施方式的触觉转换单元5。 单元外壳50包括外壳主体500和外壳基部510。外壳主体500与外壳基 部510接合，以在外壳主体500和外壳基部510之间限定内部空间。咬 合(snap-fit)构件设置在外壳主体500和外壳基部510中，使得它们可 以相互接合。如果必要，可以在外壳主体500和外壳基部510中设置单 独的紧固装置，例如螺栓，以使外壳主体500和外壳基部510相互连接。
外壳主体500在其中形成有通孔502，以供下面描述的触觉致动器1 从中通过。在这种情况下，通孔502以这样的方式在附图中示出，艮P，通孔502定位在外壳主体500的中心处，但是可以根据设计要求形成在 各种位置上。在外壳主体500的横向侧外伸式地形成有多个主体安装部 分501，使得外壳主体500可通过主体安装部分501固定地安装在系统外 壳4上。
外壳基部510包括形成在其中的容纳部分513，以把触觉致动器1 容纳在其中。容纳部分513具有穿透地形成在其底部的安装孔514，使得 触觉致动器1可以固定地安装到外壳基部510上。
印刷电路板60设置在单元外壳50的内部。印刷电路板60具有设置 在其上的多个电路接线(未示出)和电装置，以与触觉致动器l和/或下 面将描述的电容式转换器部分70电连接。外壳基部510包括形成在其上 的容纳部分511。该容纳部分511具有用于稳定地支撑印刷电路板60的 座部件(seatingpart) 512。
触觉致动器1包括外壳10、旋转转换部分30和印刷电路板40。
图7为示意性分解立体图，示出了根据本发明的一个实施方式的触 觉致动器，图8为示意性局部分解立体图，从另一个角度示出了图7的 触觉致动器。
触觉致动器1包括外壳10、旋转转换部分30和印刷电路板40。印 刷电路板40和旋转转换部分30的至少一部分设置在外壳10; 11， 13的 内部，而且旋转转换部分30的一部分以使外壳10能够轴向旋转的方式 设置在外壳10的内部。
根据这个实施方式的触觉致动器1在附图中示出为外壳IO在其一端 处还包括按钮转换部分20，但是其可以构造成仅包括旋转转换部分，并 且本发明并不局限于此。
触觉致动器的外壳10包括外壳主体11和外壳基部13。外壳主体11 包括限定在其中的内部空间115，以允许旋转转换部分30的至少一部分 设置在其中。外壳主体ll在附图中示出为其在两端都敞开。在这种情况 下，外壳基部13设置在外壳主体11的两端中的至少一端处。外壳主体 11包括形成在它的一端的外周上的基部紧固部分111，并且外壳基部13 包括形成在它的外周上的对应于基部紧固部分111的主体紧固部分130。在这种情况下，基部紧固部分111构造成形成在它的一端的外周上的通
孔的形式，并且主体紧固部分130构造成形成在其外周上的突出部的形 式，这样基部紧固部分111和主体紧固部分130可以相互接合。本发明 并不局限于此，可以作出各种修改，例如基部紧固部分111可以具有突 出结构，而主体紧固部分130可以具有通孔结构。此外，外壳基部13具 有形成在其端面上的伸出部分131。伸出部分131以这样的方式形成在外 壳基部13上，即该伸出部分131插入到形成在外壳基部510的容纳部分 513的底表面上的安装孔514中，使得触觉致动器1可以更加稳定地安装 到单元外壳50上，并且制造者可以容易地掌握组装位置，从而进一步有 利于组装过程。在这种情况下，虽然描述了包括简单结构的伸出部分， 但是可以根据设计要求对伸出部分作出各种改型，例如单独导线(separate wire)穿透地设置在伸出部分中，以输出信号到单元外壳。
旋转转换部分30构造成使得它的至少一部分定位在由外壳10限定 的内部空间中。旋转转换部分30包括旋转钮300、旋转板310、旋转芯 340和旋转吸引部分350。旋转钮300以与外壳基部13相对并轴向转动 的方式安装在外壳主体11的另一端处。即，旋转钮300以与外壳基部13 相对的方式设置在外壳主体ll的一端上。旋转钮300可以具有伸出部分 和多个伸出突出部分，该伸出部分以从旋转钮300的板型环的一个表面 垂直地伸出的方式形成在旋转钮300的外周上，并且所述多个伸出突出 部分形成在伸出部分和板型环之间，以增强抓握感觉，从而防止在使用 者操作旋转钮300期间可能发生的滑动。
旋转板310设置在外壳主体11的内部。旋转板310与旋转钮300接 合，使得它与旋转钮300可一起轴向旋转。多个接合部分311形成在多 个伸出部分上，使得旋转板310可以与旋转钮300接合，所述多个伸出 部分以从旋转板310的一个表面朝向旋转钮300突出地伸出的方式在周 向上等距离地形成在旋转板310的所述一个表面上。旋转钮300具有多 个配合接合部分302，所述多个配合接合部分302形成在旋转钮300的内 表面上，以在位置上对应于旋转板310的接合部分311，使得旋转板310 和旋转钮300可通过接合部分311和配合接合部分302而相互接合。接合部分311和配合接合部分302之间的接合使得旋转钮300的轴向旋转 运动可被传递到旋转板310，以致使旋转板310与旋转钮300 —起进行轴 向旋转运动。旋转钮300和旋转板310之间的接合限定了一个空间，使 得下面将描述的按钮转换部可以部分地容纳在其中。
旋转芯340设置在旋转板310和外壳基部13之间，使得触觉致动器 的轴向旋转受到限制。芯线圈(未示出)设置在旋转芯340的内部。艮P， 旋转芯340具有以在旋转芯内部轴向延伸的方式形成在其中心处的通孔 构件341和在旋转芯340的内周壁和通孔构件341之间限定的容纳部分 343。旋转芯340形成为在被放下的状态下截面具有形的环形。在 这个实施方式中，旋转芯340实施为包括SNC材料，但这个实施仅仅是 示例性的。可以在能够与将在下面描述的旋转吸引部分的旋转盘产生磁 相互作用的范围内对旋转芯340作出各种修改，例如其可由铁磁材料制 成并具有适当的摩擦系数。
芯线圈(未示出)设置在限定于旋转芯340中的容纳部分343内。 线圈可以具有其中它直接绕通孔构件341巻绕的构造，也可以具有其中 它通过线圈架347设置以提高组装简单性的构造。芯线圈绕线圈架347 的外周的一部分巻绕，并且限定旋转芯340的容纳部分343的通孔构件 341插入地接收在于线圈架347的中心处形成的中心通孔中。根据这种情 况，可以在线圈架347的中心通孔的内表面和旋转芯的面对线圈架中心 通孔内表面的内表面之间设置接合构件，使得它与线圈架和旋转芯接合， 从而防止线圈架轴向旋转。
芯线圈具有其中它相对于包括旋转芯340的触觉致动器1的中心轴 巻绕的构造。在这种情况下，为了说明其他构成元件的接合关系，省略 了对芯线圈的说明。应当注意的是本领域的技术人员可以容易地理解芯 线圈的形状等。
此外，如果必要的话，芯线圈可以进一步包括用于限制在下面将描 述的旋转芯的轴向运动或缓和由于轴向运动而产生的冲击的构造。
艮P，如图7和图8所示，触觉致动器1可以具有固定板320进一步 设置在旋转板310和旋转芯340之间并且旋转弹性构件330进一步设置在固定板320和旋转芯340之间的构造。固定板320固定地安装在外壳 主体11的内部，使得设置旋转板310的区域和设置旋转芯340的区域相 互分开。旋转弹性构件330设置在固定板320和旋转芯340之间，以缓 和由于旋转芯340的轴向线性运动产生的冲击剧烈增加。
固定板320具有形成在固定板320中心处的通孔321，以及形成在 固定板320外周上的接合构件323,这样接合部分323与形成在外壳主体 11上的对应于接合部分323的配合接合部分110 (参见图7)相接合。艮P， 在外壳主体11的定位有旋转钮300的另一个端面上，周向地形成有用于 支撑旋转钮300稳定旋转的伸出部分，并且配合接合部分110以朝向固 定板320的方式形成在伸出部分的内侧的至少一个表面上，使得接合部 分323和配合接合部分110相互接合。因而，不同于适于相对外壳10轴 向旋转的旋转钮300和旋转板310，固定板320不相对于外壳10尤其是 不相对于外壳主体110旋转，而是固定适当的位置上，从而限制它的轴 向旋转。固定板320的这一位置固定能够分开定位有旋转板310的区域 和定位有旋转芯340的区域，从而防止在旋转板310和旋转芯340之间 的相互运动期间可能在构成元件之间发生的运动干涉。
此外，旋转弹性构件330插设在固定板320和旋转芯340之间。在 这个实施方式中，旋转弹性构件330由平面辐(spider)式弹性构件构成。 但是，本发明并不局限于这样的平面辐式弹性构件，而可以由简单的盘 簧类型的弹性构件构成。可以在提供减轻由于旋转芯340的轴向线性运 动产生的冲击的弹性缓冲功能的范围内对旋转弹性构件330作出各种修 改。
根据这些情况，平面辐式的旋转弹性构件330具有分别形成在它的 两个表面上的座突出部331和333。而且，固定板320和旋转芯340可以 具有分别形成在它们的一个表面上的座凹槽325和344，座凹槽325和 344在位置上对应于旋转弹性构件330的座突出部331和333，使得座凹 槽325和344分别与座突出部331和333接合。通过这种构造，可以防 止或减轻由疲劳引起的损坏，并可防止由于下面将说明的旋转芯340的 轴向线性运动而由其他相邻构成元件和旋转芯340之间的冲击产生噪音。旋转吸引部分350至少部分地设置在旋转芯340和外壳基部13之 间。旋转吸引部分350响应施加到芯线圈(未示出)上的电信号而执行 相对于旋转芯340的轴向线性运动，该芯线圈绕容纳在形成于旋转芯340 内部的容纳部分343中的线圈架347的外周缠绕。而且，旋转吸引部分 350与旋转板310接合，这样，在旋转板310轴向旋转时，旋转吸引部分 350与旋转板310 —起轴向旋转。旋转吸引部分350构造成包括旋转轴 351和旋转盘355。在这个实施方式中，虽然旋转轴351和旋转盘355在 附图中以相互分开的方式示出，但这仅仅是用于说明本发明的示例性实 施方式，旋转吸引部分350可以构造成使得旋转轴351和旋转盘355彼 此整体地形成。
旋转轴351的外径小于形成在旋转芯340中的通孔构件341的内径， 使得旋转轴351可以通过旋转芯340。旋转盘355固定地安装到旋转轴 351的一端，从而防止在旋转盘355和旋转轴351之间发生相对轴向旋转 运动。旋转盘355具有形成在其中心处的安装通孔356，旋转轴351具有 形成在其一端处的配合部分353，该配合部分353对应于旋转盘355的安 装通孔356，这样旋转盘355和旋转轴351通过安装通孔356和配合部分 353之间的接合相互整体形成。
包括旋转轴351和旋转盘355的旋转吸引部分350优选由铁磁材料 制成。例如，旋转轴351可以由不锈钢(例如SUS)构成，旋转盘355 可以由铁磁材料(例如SNC材料)构成。而且，可以在能够产生与旋转 芯的磁相互作用的范围内对旋转吸引部分350作出各种修改。旋转盘355 优选由与制成旋转芯相同的SNC材料构成，以使得在下面描述的触觉致 动器的操作过程中产生的摩擦而引起的磨损最小化。
旋转轴351具有以朝向旋转板310的方式形成在它的另一端处的接 合部分352。接合部分352紧靠配合接合部分313，该配合接合部分313 以朝向外壳基部13的方式伸出地形成在旋转板310的一个表面上。从而， 旋转钮300的轴向旋转被传递到旋转板310，并且旋转板310的旋转通过 旋转轴351致使旋转吸引部分350轴向旋转。在旋转盘355和旋转芯340 之间形成交叉区域(crossover area)(参见图10)，即，在旋转盘355和旋转芯340之间设置交叉区域，以当旋转吸引部分350的旋转轴351在 由施加到芯线圈(未示出)的电信号产生的磁力作用下而在轴向上线性 移动时在旋转盘355和旋转芯340之间发生相互摩擦，该芯线圈绕容纳 于形成在旋转芯340内部的容纳部分343中的线圈架347的外周缠绕。
如此，在施加到芯线圈的电信号变大以使旋转芯340和旋转吸引部 分350之间产生的磁力增加时，旋转盘355和旋转芯340的端部的交叉 区域之间的垂直力增加，使得旋转芯340和旋转吸引部分350的交叉区 域之间产生的摩擦力的大小增加，以使抵抗使用者施加到旋转钮300的 旋转力的阻力产生变化。通过这一过程，使用者可以在旋转操作旋转钮 300时感觉到各种感觉(emotion)。
印刷电路板40设置在旋转吸引部分350和外壳基部13之间。印刷 电路板40包括各种电子元件和用于使电子元件相互连接的接线(未示 出)，使得可以传送和/或控制施加到设置在旋转芯340内部的芯线圈的电 信号。感知系统的系统控制部分6 (参见图22)与触觉转换单元电连接， 更具体地与印刷电路板电连接从而产生控制信号以控制触觉转换单元5， 更具体地，与将在下面详细描述的触觉致动器和/或电容式转换器部分70 电连接。S卩，系统控制部分6直接或间接地建立与可以包括在触觉转换 单元的印刷电路板中的单元控制部分(未示出)和触觉致动器的印刷电 路板和/或触觉转换单元的电连接，以把系统控制部分6产生的控制信号 传递到触觉致动器的芯线圈或者从将在下面描述的触觉致动器的旋转检 测部分600 (参见图7)接收检测信号。印刷电路板40可以构造成使得 它固定地安装在外壳基部13上，但在这个实施方式中，印刷电路板可以 以通过另一个构成元件例如将在下面描述的按钮柱(button column) 24 固定在适当位置上的方式构造。印刷电路板40的构造将在下面描述。
同时，触觉致动器1包括用于检测旋转吸引部分350的旋转盘355 的旋转的旋转检测部分600 (参见图7和图8)。旋转检测部分600包括 旋转编码器盘360和编码器传感器403。旋转编码器盘360放置在以朝向 印刷电路板40的方式形成在旋转盘355的一个表面上的座凹部(seating recess) 358中。如果必要的话，旋转检测部分600还可以包括用于防止旋转编码器 盘360旋转的构成元件。即，如图7和图8所示，旋转编码器盘360具 有突出地形成在它的外周上的突出部363，旋转盘355具有形成在它的外 周上的凹槽357，该凹槽357在位置上对应于突出部363，以允许把突出 部363容纳在其中。如图7和图8所示，可以分别设置多个突出部363 和多个凹槽357。在设有多个突出部363和多个凹槽357的情况下，它们 优选以相等的角度地相互间隔开。在这个实施方式中，突出部363形成 为凸出形状，而凹槽357形成为凹进形状，但是突出部363和凹槽357 可以具有彼此相反的形状，并可以设置成单个而不是多个。在本发明中， 可以对突出部363和凹槽357作出各种修改，例如这样一种改型构造， 即它们形成在旋转编码器盘360和旋转盘355相互面对的那些个表面上， 而不是形成在旋转编码器盘360和旋转盘355的外周上。
编码器传感器403以朝向旋转编码器盘360的方式设置在印刷电路 板40的一个表面上。在这种情况下，编码器传感器403由包括光接收部 分和光发出部分的整体传感器构成，并且旋转编码器盘360实施为具有 在其上形成的多个对应于编码器传感器403的狭槽。但是，本发明的旋 转检测部分并不局限于此，可以根据设计要求进行不同的选择。例如， 旋转检测部分的光接收部分和光发出部分的选择性改型可以包括具有相 互分开形成的光接收部分和光发出部分的编码器传感器的实施形式。
包括旋转转换部分的触觉致动器的操作过程如下。
首先，下文将描述包括在旋转转换部分中的旋转吸引部分和旋转芯 的操作状态。
图9是示出了用于描述作用在本发明的旋转盘的一个表面上的相关 力的自由体受力图(FBD: free body diagram)的示意图，图IO是示出了 本发明的旋转芯和旋转吸引部分之间的接触表面的状态的示意图。
将要传递到固定板320的旋转芯340的轴向旋转被旋转弹性构件330 限制，并且使用者施加的扭矩所产生的旋转力通过旋转钮300经由旋转 板310传递到旋转轴351。在电流施加到容纳在旋转芯340的芯线圈的情 况下，与旋转轴351接合的旋转盘355通过由所施加的电流产生的磁吸引力与旋转芯340的端部紧密接触，因而使得从旋转盘355和旋转芯340 之间的接触表面在与使用者的作用力反向的方向上产生由于磁吸引力引 起的摩擦力。
在图9中，Wds表示旋转盘355的重力，We表示旋转芯340的重力， P表示由使用者施加的扭矩产生的作用力，Fd表示由施加到芯线圈的电流 产生的磁吸引力，F2表示从旋转芯340和旋转盘355之间的接触表面产 生的摩擦力。在这种情况下，F2的值小于P，其表达式如下
其中，m表示旋转芯和旋转盘之间的接触表面之间的最大静摩擦力 系数。如果必要的话，可以选择包括动摩擦系数的数学模型，以进行更 精确的分析，但在这个实施方式中，为了清楚地说明分析而采用了简化 的数学模型。
如图10所示，F2和P产生的合成扭矩表达如下。合成扭矩T由使用 者施加，并通过从作用力P产生的作用扭矩中减去旋转芯和旋转盘之间 的摩擦力获得。
<formula>formula see original document page 19</formula>
其中，假设ro表示产生旋转芯的端部和旋转盘之间的摩擦力的区域
的有效半径，P和F2表示施加到产生旋转芯和旋转盘之间的摩擦力的区
域的集中载荷。这意在便于说明本发明的构成元件之间的机械关系，并 且本发明并不局限于此，例如可以选择用于更精确计算的模型。 同时，图ll是示出了用于便于说明旋转芯、芯线圈和旋转盘之间的
磁路的等效模型340eq、 346叫、348eq和355eq的磁路的示意图，图12 是示出了图7的等效模型的示意性立体图。
环形旋转芯可以用具有在垂直于旋转盘的方向上延伸的伸出部分 346eq的方形等效模型替代。在这种情况下，Rc表示垂直伸出部分(芯线 绕其巻绕)的磁阻，Ro表示芯线圈348eq没有绕其巻绕的垂直伸出部分 的磁阻，Rge表示芯线圈348eq绕其巻绕的垂直伸出部分和旋转盘355eq 之间的空隙的磁阻，Rg表示芯线圈348eq没有绕其巻绕的垂直伸出部分 和旋转盘355eq之间的磁阻，b表示等效模型的长度，w表示等效模型的垂直伸出部分的宽度。
等效模型的垂直伸出部分346eq和旋转盘355eq之间的交叉区域， 即，空隙处的区域与旋转芯340的端部和旋转盘355之间的交叉区域相同。
在图l的等效电路中，等效模型的磁阻Rm的表达式如下:
—(Ac+Agc)CR。+i^)
I— 2(d)+(A0+i g)
等效模型产生的磁通量的表达式如下
其中N表示绕垂直伸出部分巻绕的芯线圈的巻绕匝数，I表示施加
到芯线圈的电流，Bg表示空隙的磁通量密度。
d 、Wm ) 2(i人
其中^o表示真空磁导率，F表示旋转芯和旋转盘之间的磁吸引力。 在这种情况下，Fd可以通过电流I表示。
图13是示出了电流I被施加到芯线圈之前的根据本发明一个实施方 式的触觉致动器的示意性剖视图，图14是示出了电流I被施加到芯线圈
之后的根据本发明一个实施方式的触觉致动器的示意性剖视图。
如图13所示，在旋转芯340的端部和旋转盘355的交叉区域之间通 过旋转芯自身的重量而建立接触，但由电流产生的磁吸引力不作用在旋 转芯340的端部和旋转盘355的交叉区域之间，从而在旋转芯340和固 定板320之间存在相当大的空隙山。另一方面，如图14所示，当电流I 施加到芯线圈时，由磁吸引力产生的相当大的力作用在旋转芯340的端 部和旋转盘355的交叉区域之间，从而在插设于旋转芯340和固定板320之间的旋转弹性构件330上引起弹性变形，使得旋转芯340和固定板320 之间存在较小的空隙d2。从而，电流I施加到芯线圈之前和之后的固定 板320和旋转芯340之间的空隙山和4满足下面的关系
从而，在电流I施加到芯线圈并且使用者施加用于从旋转钮产生扭
矩的作用力P的情况下，F2和T的表达式如下
<formula>formula see original document page 21</formula>
根据从预设并存储在触觉致动器的存储部分中的模式中选择的一个 模式将电流i施加到芯线圈。从而，使用者可以通过作用在与使用者施加
的作用力相反的方向上的力F2感测预设模式的阻力。
同时，除了上述的旋转模式之外，根据本发明的触觉致动器还可以 以振动模式操作。换句话说，使用者不施加用于通过旋转钮产生扭矩的 作用力p，而是可根据仅取决于存储在将在下面描述的存储部分中的预设 模式(电流的大小和施加周期)而施加到芯线圈上的电流I的变化，进行 磁吸引力的周期性或非周期性作用，使得触觉致动器能发生轴向振动。 从而，使用者可以通过旋转钮或单元外壳感觉到基于振动模式的振动。
为了便于说明，在简化的特定条件下进行触觉致动器在旋转模式和 振动模式中的操作的分析，但本发明并不局限于此。即，上述实施方式 示出了用于垂直设置并以旋转(扭矩)模式使用的触觉致动器的力的状 态。在触觉致动器以其轴线平行于地面设置的状态下操作的情况下，可
以去除We和Wds，并且使用者不产生扭矩。在触觉致动器由于施加到芯 线圈的磁吸引力而以振动模式操作的情况下，可以消除P和F2，或者如 果必要的话，可以为旋转芯和旋转盘之间的力选择更精确的数学模型，
并通过有限元方法(FEM)为磁路选择更精确的等效模型等。这样，可
以在包括本发明的构造的范围内进行各种分析。
而且，另一方面，除了旋转转换部分之外，根据本发明的一个实施 方式的触觉致动器还可以包括另一个转换部分。如图1至图4、图7和图8所示，触觉致动器l的外壳10还可以包 括按钮转换部分20。不同于能够通过触觉致动器1的轴向旋转运动或转 换控制实现转换操作的旋转转换部分的操作，按钮转换部分20通过轴向 上或相对于外壳的轴线倾斜的方向上的下压动作进行操作。
设置按钮转换部分20，以防止或限制外壳10的轴向旋转。按钮转 换部分20包括输入转换钮200、方向转换钮210和按钮印刷电路板220。 按钮转换部分20还可以包括用于限定一空间的按钮盖21和按钮基部23， 该空间用于稳定地(seatedly)容纳输入转换钮200、方向转换钮210和 按钮印刷电路板220。而且，按钮转换部分20还可以包括用于相互连接 按钮盖21、按钮基部23和印刷电路板40以防止它们之间相对旋转运动 的按钮柱24。在这个实施方式中，将在下面描述其中按钮转换部分20包 括所有上述构成元件的情况。
按钮盖21和按钮基部23从旋转钮300和外壳主体11的轴向中心径 向向内设置。按钮盖21具有形成在它的外周上的紧固部分21，，按钮基 部23具有形成在它的外周上的配合紧固部分231，该配合紧固部分231 在位置上对应于紧固部分21'，使得配合紧固部分231与紧固部分21，分 离地接合。
按钮盖21具有形成在其中的通孔，以允许方向转换钮210和输入转 换钮200安装在其中。
按钮柱24还以穿过固定板320、旋转弹性构件330、旋转芯340和 旋转盘355的中心的方式设置在旋转板310和印刷电路板40之间，使得 可以引导包括旋转轴和旋转盘的旋转吸引部分的稳定的轴向运动。
同时，按钮柱24可以具有以朝向外壳基部的方式形成在它的端面上 的安装突出部245 (参见图和图8),以与形成在印刷电路板40的中心孔 处的安装凹槽401接合。按钮柱24具有形成在它的外周上的配合接合部 分241，以与按钮固定部分250的接合部分253接合。在这种情况下，可 以显然地理解，尽管接合部分253形成为凸的突出形状，而配合接合部 分241形成为凹槽形状，但接合部分253和配合接合部分241的构造可 以以与上述构造相反的方式形成。而且，如果必要的话，按钮柱24具有以朝向旋转钮300的方式在它的另一个端面上形成的突出部243。在这种 情况下，突出部243可以构造成与按钮固定部分250的端部接合。按钮 固定部分250具有形成在它的端部处的一对按钮固定突出部251，以与形 成在按钮印刷电路板220中的一对通孔229接合，从而防止按钮印刷电 路板220相对于其中心轴线旋转。
在这种情况下，设置多个方向转换钮210。每个方向转换钮210可 以设置在预定位置处，以实施为能够选择触觉致动器的操作方向的转换 钮。
如图7和图8所示，方向转换钮210优选等角度地设置在关于输入 转换钮200的中心的同心线上。在这个实施方式中，方向转换钮210相 互间以90度等距设置，这样一共设置有四个方向转换器。这仅仅是示例 性实施方式，根据本发明的按钮转换部分并非要将上述方向转换钮的数 量限制为4个。此外，输入转换钮200设置在方向转换钮210的中心处。
按钮印刷电路板220设置在外壳主体11的内部。更具体地，按钮印 刷电路板220设置在通过按钮盖21和按钮基部23之间的接合而限定的 内部空间的内部，其中按钮盖21和按钮基部23设置在由旋转钮300和 外壳主体ll限定的内部空间的内部。如果必要的话，按钮印刷电路板220 可以通过分离的元件固定地安装到按钮基部23上。
每个方向转换钮210均具有以朝向外壳基部13的方式形成在它的一 个表面上的接合构件215，且输入转换钮200具有形成在它的一个表面上 的接合构件，按钮印刷电路板220具有形成在其中的接合狭缝222和多 个接合狭缝224，以允许接合构件205和215插入到其中。在这种情况下， 接合构件205和接合构件215的端部形成为突出形状，以防止接合构件 205和接合构件215意外地单独脱离接合狭缝222和接合狭缝224。在这 种情况下，虽然没有清晰地示出，但是按钮印刷电路板220可以构造成 固定地安装到按钮柱24上，以防止按钮印刷电路板220相对于触觉致动 器10的轴向旋转。
按钮印刷电路板220包括多个以朝向输入转换钮200和方向转换钮 210的方式安装在它的一个表面上的按钮转换器(button switch)。该按钮转换器包括紧靠包括在输入转换钮中的输入转换柱(enter switch column) (未示出)的输入转换器221和多个紧靠包括在多个方向转换钮210中 的多个方向转换柱(directional switch column)(未示出)的多个方向转 换器225。类似于输入转换钮和方向转换钮的布置构造，输入转换器221 设置在按钮印刷电路板220的中心处，方向转换器225以相等的角度布 置在关于按钮印刷电路板220 (即输入转换器)的中心的同心线上。在这 个实施方式中，方向转换器225彼此间以90度等距地设置，这样一共相 互同心地设置4个方向转换器。在这个实施方式中，虽然输入转换器221 和方向转换器225由接触转换器构成，但本发明并不局限于此，可以在 包括确定是否由下压力产生了 ON/OFF信号的接触转换器功能的范围内， 对其作出更种修改，例如其由金属按键转换器(metal dome switch)构成。 在这种情况下，虽然附图中没有详细地示出，但按钮印刷电路板220 还包括单独的光源如LED，其中根据实施为接触转换器的方向转换器225 和输入转换器221的操作状态对功率加以控制。可以对输入转换钮200 和方向转换钮210作出各种修改，例如它们还包括通过诸如激光蚀刻的 工艺形成的光显示部分(未示出)，以允许从光源如LED产生的光从其 射出到外部。
电容式转换器部分70包括电容式转换按钮71和电容式转换电极73 。 电容式转换按钮71设置在单元外壳50处，更具体地，设置在外壳主体 500处，电容式转换电极73设置在印刷电路板60处。在这个实施方式中， 电容式转换按钮71的一端固定地安装到单元外壳50，更具体地，固定地 安装到外壳主体500，并且电容式转换按钮71的另一端形成为自由端。 电容式转换按钮71以相互交替布置的方式形成有自由端。即，在形成为 电容式转换按钮71的自由端的一部分和外壳主体500之间限定按钮间隙 503。按钮间隙503绕通孔502周向布置，该通孔502以形成为Z字形的 方式形成在外壳主体500的中心，使得相邻的两个电容式转换按钮71的 自由端设置成相互反向地定向。
如图5和图6所示，电容式转换电极73以面对电容式转换按钮71 的方式周向布置在印刷电路板60上。电容式转换电极73与电容式转换按钮71间隔开，以在没有外力施加到电容式转换按钮71上时在位置上 对应于电容式转换按钮71。电容式转换按钮71形成为斜切形式，这样作 为电容式转换按钮71自由端的一端的厚度小于电容式转换按钮71的与 外壳主体500整体形成的另一端的厚度。电容式转换按钮71的一端形成 为斜切结构的自由端，使得电容式转换按钮71可以具有充足的恢复力， 使它即使经过重复操作后也能够返回到它的初始位置。当使用者用他或 她的手指按压电容式转换按钮71时，电容式转换按钮71的一端朝向印 刷电路板60向下移动，然后紧靠设置在印刷电路板60上的对应电容式 转换电极73，以产生电容值的变化，从而操作对应的电容式转换器部分。
根据本发明的一个实施方式的感知系统2包括发光部分80。发光部 分80与系统控制部分6电连接(参见图22)，并响应于与触觉转换单元 5相配合的系统控制部分6产生的控制信号而对应于触觉转换单元5的每 个操作发光。发光部分80包括多个发光源81、 82和87以及系统光学单 元。发光源81、 82和87响应系统控制部分6的控制信号而发光，并且 系统光学单元包括例如棱镜、导光部件等的光学元件。在这个实施方式 中，系统光学单元实施为系统棱镜83和86。棱镜83和86靠近发光源 81、 82和87设置，以使从发光源81、 82和87发出的光射出到外部。
发光源81、 82和87可以实施为多个自发光光源，如LED。发光源 81、 82和87可以由具有相同颜色的LED组成，但也可以由具有多种颜 色如红色、蓝色和白色的LED组成。如果在某些情况下需要多于三种颜 色，发光源还可以包括单独的滤色镜，以允许具有预定颜色的光射出到 外部。
如图3和图4所示，根据本发明的发光部分80的系统棱镜包括环式 系统棱镜86和线式系统棱镜83。环式系统棱镜86具有形成在它的中心 处的通孔86e，以允许触觉致动器1的上端部从中通过并通过外壳主体 500的通孔502暴露于外部。
图19是示意性局部剖视图，示出了包括环式系统棱镜86的发光部 分的区域。环式系统棱镜86的下端部设置在外壳主体500内部。环式系 统棱镜86具有形成在它的顶端部上的支撑延伸部分86d和形成在它的下端部的一个表面上的接触端部86b。支撑延伸部分86d与外壳主体11的 顶端部紧密接触，并且接触端部86b与外壳主体500的内下表面紧密接 触，以支撑环式系统棱镜。环式系统棱镜86包括形成在它的下端部上的 光入射表面86a和形成在它的顶端部上的光出射表面86c。光入射表面 86a和光出射表面86c构造成相互交替布置。
发光源87靠近环式系统棱镜86设置。发光源87可以实施为横向辐 射型的发光源，例如侧视LED，使得绕环式系统棱镜86的外周布置多个 发光源。发光源87设置在具有环式系统棱镜86的最大穿透长度的线上。 即如图19所示，环式系统棱镜86具有多个棱镜穿透长度(1)，而最大棱 镜穿透长度(lmax)在其他棱镜穿透长度(1)中具有最大值。在这种情 况下，棱镜穿透长度指在光穿过环式系统棱镜86的线性线路上的长度。 发光源87发出的光通过垂直于入射光的光入射表面86a入射到环式系统 棱镜86，并从光出射表面86c出射到外部。这种光学结构增加了环式系 统棱镜内的光路，使得从发光源87发出并入射到环式系统棱镜的光可以 更加柔和地发散。
此外，环式系统棱镜86具有形成在它的一个表面上的安装部分86f， 外壳主体500具有形成在它的内下侧部上的配合安装部分506，该配合安 装部分506在位置上对应于安装部分86f，以与安装部分86f接合。艮口， 如图19所示，环式系统棱镜86具有以朝向外壳主体50的内表面的方式 形成在接触端部86b的一个表面上的安装部分86f，外壳主体50具有形 成在它的内下侧部上的配合安装部分506，该配合安装部分506在位置上 对应于安装部分86f。在这种情况下，安装部分86f形成为凹槽形状，而 配合安装部分506形成为凸的突出形状。但是，可以在它们具有相互紧 密接触的结构的范围内对安装部分86f和配合安装部分506作出各种修 改，例如将它们形成为彼此相反的形状。
如果必要的话，发光部分80的系统棱镜还可以包括线式系统棱镜。 线式系统棱镜83设置在单元外壳50的内部，更具体地，设置在由相互 连接的外壳主体500和外壳基部510限定的内部空间中，以把光传递到 电容式转换器部分70，从而使使用者可以更容易地掌握电容式转换器部分70的正确操作位置。发光部分80包括发光源81和82以及线式系统 棱镜83。发光源81和82可以实施为例如LED的发光源，并设置在印刷 电路板60上。
根据包括在感知系统中的系统控制部分6产生的电信号确定是否操 作发光源81和82。由附图标记81和82表示的发光源可以构造成执行与 附图标记87所表示的发光源的操作相同的操作。
如果必要的话，可以根据设计要求对发光源作出各种改型，例如其 包括执行单独操作的构造。
在这个实施方式中，发光源81和82设置在印刷电路板60的下侧。 发光源81和82包括设置在电容式转换电极73的中心处的中央灯81和 靠近电容式转换电极73设置的侧灯82。由顶部LED类型构成的中央灯 81具有光从线式系统棱镜83的顶部向下照射的构造，恻灯82具有光从 线式系统棱镜83的侧部照射的构造。在这个实施方式中，发光源81和 82描述并示出为包括所有两种类型，但如果必要的话，可以根据设计要 求对发光源81和82作出各种改型，例如它们可选择地包括两种类型中 的任意一种或者包括所有两种类型。线式系统棱镜83以靠近中央灯81 的方式设置在构成单元外壳50的外壳基部510和印刷电路板60之间。 即，外壳基部510具有形成在其中的容纳部分511，以允许线式系统棱镜 83接收在其中。容纳部分511具有突出地形成在它的内壁上的座部件 512，以允许印刷电路板60稳定地安放在其上，使得线式系统棱镜83设 置在印刷电路板60和外壳基部510之间。从而，线式系统棱镜83允许 从发光源81发出的光出射到线式系统棱镜83的一部分上，即出射到它 的顶表面上。线式系统棱镜可以实施为具有Z字形样式，并且如果必要 的话，可以具有从Z字形棱镜的主体延伸的伸出部分85，以增加从发光 源81和82引入的光学路径。而且，线式系统棱镜可以构造成使得侧灯 82设置在具有线式系统棱镜83的最大棱镜穿透长度的线上，以使从发光 源81和82发出的光更容易地入射并传送到线式系统棱镜83。如图21所 示，以在Z字形棱镜主体的每个线形部分处布置以确保最大光路长度的 方式设置多个侧灯82。而且，伸出部分85包括与光从发光源82进入到伸出部分85的方向垂直的入射表面85a，以便于把光从发光源82引入到其上。
印刷电路板60具有形成在其中的穿透间隙61，该穿透间隙61在位 置上对应于线式系统棱镜83。从而，通过发光源81和82的操作从发光 源81和82发出的光集中到线式系统棱镜83，并通过线式系统棱镜83的 顶端部出射到外部。然后，出射光又通过印刷电路板60的穿透间隙61 和外壳主体500的按钮间隙503出射到外部。因而，使用者可以更加明 确地辨认绕触觉致动器1周向布置的多个电容式转换按钮71之间的边 界。此外，发光部分响应于系统控制部分产生的控制信号产生并发出与 包括触觉致动器和/或电容式转换器部分的触觉转换单元的操作相对应的 光，使使用者更容易地掌握触觉转换单元的操作状态。在任何情况下， 电容式转换按钮除了它的一端形成为自由端并形成按钮间隙之外，电容 式转换按钮可以这样构造，§卩，由薄膜类型通过诸如激光蚀刻的加工工 艺形成的预定按钮显示部分(未示出)，且将该预定按钮显示部分设置在 电容式转换按钮的周围处，以允许光线从其出射。
而且，另一方面，发光部分可以设置在其他类型的构成元件处。换 句话说，在上述实施方式中，虽然已经针对发光部分设置在触觉转换单 元处的构造描述了发光部分，但是它可以构造成包括在显示单元中。即 显示单元3设置在系统外壳4处，并与触觉转换单元5电连接，以显示 触觉转换单元5的操作状态。
图20是示意性局部剖视图，示出了根据本发明的一个实施方式的感 知系统的发光部分的另一个实施例。
参考图20，显示单元3包括显示面板3a和显示外壳3b。显示面板 3a以图像区域暴露到外部的方式安装到显示外壳3b。矩形系统棱镜88 设置在显示面板3a和显示外壳3b之间。矩形系统棱镜88具有形成在它 的顶端部上以允许将显示外壳安装到其上的第一安装端部88d和形成在 它的底端部上以被安装到显示面板边缘上的第二安装部分88b。从而，矩 形系统棱镜88构造成使得它被支撑地设置在显示外壳3b和显示面板3a 之间。虽然附图中没有示出，但可以根据设计要求对矩形系统棱镜88作出各种改型，例如这样一种其中还包括用于支撑矩形系统棱镜88的单独 构成元件的改型构造。矩形系统棱镜88具有以定位在显示外壳3b内部 的方式形成在它的一侧处的矩形入射表面88a，而且，矩形系统棱镜88 具有以朝向显示单元3外部的方式形成在它的另一侧处的矩形出射表面 88c。发光源89安装在显示单元3处，更具体地，以靠近矩形系统棱镜 88的方式安装在显示外壳3b的内下侧处。印刷电路板3c设置在显示外 壳3b的内下侧，使得发光源89与印刷电路板3c的接线(未示出)电连 接，以建立与系统控制部分6的电连接，从而允许光对应于触觉转换单 元的每个操作而出射，更具体地，对应于触觉致动器和/或电容式转换器 部分的操作而出射。可以设置多个发光源89，发光源89可以由用于发出 具有多于两种颜色的光的LED灯构成。包括在显示单元3中的系统棱镜 88和发光源89可以单独设置和/或可以与由附图标记86表示的环式系统 棱镜和由附图标记87表示的发光源一起设置。
发光源89发出的光入射到矩形系统棱镜88的矩形入射表面88a，然 后通过矩形出射表面88c出射到外部。发光源89设置在形成最大穿透长 度的线上，使得矩形系统棱镜88内的光路可以最大化。
图22是示意性框图，示出了本发明的感知系统2的构造，图23是 示意性俯视图，示出了根据本发明的感知系统2的触觉转换单元5。
感知系统2包括触觉转换单元5，触觉转换单元5包括显示单元3、 系统控制部分6和设置在系统外壳4处的触觉致动器1 。感知系统2还可 以包括存储部分7和运算部分8。在这种情况下，对触觉转换单元5的触 觉致动器1和电容式转换器部分70的描述由上述描述替代。
如果必要的话，系统控制部分6、存储部分7和运算部分8可以设 置在单独的印刷电路板上，该单独的印刷电路板可以一起设置在系统外 壳处，并可以设置在印刷电路板60上。存储部分7中存储有用于在芯线 圈(未示出)/旋转芯340和旋转吸引部分350之间产生的磁吸引力的预 设模式。在任何情况下，存储部分7可以对由以下将描述的运算单元4 计算所得的暂时存储值执行缓存功能。
图15至图18是示出了在旋转芯340和旋转吸引部分350之间产生的磁吸引力的预设模式的实施例的示意图，该预设模式存储在根据本发 明的一个实施方式的感知系统的存储部分2内。
每个附图中的左图表示根据旋转钮300的旋转角度而作用的磁吸引 力Fd的模式，每个附图中的右图示意性地示出了在使用者施加任意的均
匀作用力(PT)后通过旋转钮300作用的合力(-PT-F2-PT卞S(Fd+We-Wd,J)。
图15示出了棘爪(detent)模式，其在预定角度位置处暂时增加以 使使用者在预定角度位置处感觉到棘爪感觉，图16示出了其中在所有角 度位置处施加均匀磁吸引力(Fd)的恒定模式，图17示出了阻挡模式，
其中相对于超过预定角度位置的旋转角度e提供的大于任意均匀作用力
(Pt)的最大磁吸引力(Fdmax)，而图18示出了其中结合了多于两个模 式的混合模式，S卩，在角度位置A和C处提供棘爪模式，而在角度位置 B处提供阻挡模式。
在图15至图18中，示出了一共四种磁吸引力模式，但这仅仅是示 例性实施方式，可以形成更多不同的模式。而且，在图15至图18中， 示出了旋转转换部分的操作。可以针对其中触觉致动器在振动模式中操 作的情况形成各种磁吸引力模式。例如，可以形成冲击模式，其中在较 短的周期内施加多个最大磁吸引力(Fdmax)，使得在旋转芯和旋转盘之间 发生冲击，最终，在旋转吸引部分/旋转芯和固定板之间通过旋转弹性构 件发生冲击。
同时，根据本发明的存储部分2可以存储用于触觉致动器的旋转芯 340和旋转吸引部分350之间的磁吸引力的预设模式以及用于发光部分的 对应于触觉转换单元的触觉致动器和/或电容式转换器部分的每一操作的 预设模式、即操作模式。例如，在触觉致动器形成图15中所示的棘爪模 式的情况下，发光部分的发光源产生蓝色的光。在触觉致动器形成图16 中所示的恒定模式的情况下，发光部分的发光源产生白色的光。在触觉 致动器形成图17中所示的阻挡模式的情况下，发光部分的发光源产生红 色的光。在触觉致动器形成图18中所示的混合模式的情况下，发光部分 的发光源产生紫色的光。这样，发光部分可以发出具有对应于触觉转换 单元的每个操作的颜色的光。而且，存储在存储单元7中的发光部分与触觉转换单元的操作相对 应的操作可以包括闪光或闪烁操作。在图15至图18中所示的每个磁吸 引力模式设定为对应于包括电容式转换器部分的触觉转换单元的操作模 式的情况下，发光部分允许具有对应颜色的发光源在选择每个模式后在 ON状态下运行。在这种情况下，存储部分2可以预先存储闪光的次数、 闪光周期等，以告知在选择对应模式后是否完成了选择操作。闪光操作 可以包括选择对应模式后发生若干次快速闪光，以及在执行每个模式期 间以任意给定的周期进行闪光。例如，如果在声频模式运行期间选择了 电容式转换器部分的将在下面描述的音量转换按钮71-8，则对应的电容 式转换器将输入信号传递到系统控制部分6。然后，系统控制部分6将表 示与预先设定并存储在存储部分7中的相关音量操作模式对应的磁吸引 力的信号传递到触觉致动器，将用于控制发光部分操作的控制信号传递 到发光源，以使发光源响应控制信号而发出绿色的光。在选择音量模式 时，从发光源的发出绿色光伴随有两次快速的闪光，然后保持发光状态。 当使用者转动触觉致动器的旋转钮300时，电信号根据旋转的变化传递 到系统控制部分6，该系统控制部分6又响应电信号的变化以预设周期执 行闪烁操作，以允许使用者掌握音量模式的执行。在通过旋转钮300对 触觉致动器的操作完成后，系统控制部分6维持绿光发光状态。当使用 者在存储于存储部分7中的预定输入时间内不再操作旋转钮时，系统控 制部分6使从发光源发出的绿光熄灭，并使发光源发出对应于现有声频 模式的橙色光，以允许使用者识别声频模式的操作状态。即，在使用者 选择并执行触觉转换单元的预定操作模式的情况下，系统控制部分6向 发光源施加对应于预先设定并存储在存储单元7中的闪光操作的控制信 号，以允许发光源可以发出对应颜色的光，并通过on/off控制执行闪光 操作。
运算部分8与系统控制部分6电连接，并计算待施加到芯线圈的电 信号。即，当触觉致动器在旋转模式下操作时，运算部分8根据存储在 存储单元7中的磁吸引力的预设模式计算施加预定磁吸引力所需的电流 I，该电流从系统控制部分6传递至触觉致动器，并计算旋转钮、尤其是旋转盘355 (参见图7)的旋转量，该旋转量由旋转检测部分600检测(参 见图7和图8)。系统控制部分6与旋转检测部分600、存储部分7、运算 部分4和芯线圈电连接，使得由运算部分8计算的应用电流I施加到芯线 圈。此外，系统控制部分6确定使用者是否针对触觉致动器选择了旋转 模式和振动模式中的哪一种模式。
系统控制部分6可以与电容式转换器部分70电连接。
图23是单元外壳的示意性俯视图，示出了本发明的触觉转换单元的 电容式转换按钮的一个实施例。
参考图23，外壳主体500包括多个电容式转换按钮71-1 、71-2、 71-3、 71-4、 71-5、 71-6、 71-7和71-8。电容式转换按钮可以实施为HVAC转换 按钮71-1、座椅控制转换按钮71-2、输入转换按钮71-3、退出/菜单转换 按钮71-4、导航转换按钮71-5、 DMB转换按钮71-6、声频转换按钮71-7 和音量转换按钮71-8。
当电能施加到感知系统2时，感知系统2的显示单元3显示如图24 和图25所示的示例性用户界面。表示各个电容式转换器的操作模式的图 标以绕设置在触觉致动器的中心处的显示部分周向布置的方式显示在作 为用户界面的显示单元3显示的屏幕上。当使用者操作每个电容式转换 按钮时，由于电容式转换器部分的操作状态的变化而产生的电信号被传 递到系统控制部分6。然后，系统控制部分6允许显示单元3在其上显示 与每个电容式转换按钮的操作模式对应的图像。例如，当使用者操作包 括在触觉转换单元中的电容式转换器部分的HVAC转换按钮71-1、音量 转换按钮71-8、座椅控制转换按钮71-2和导航转换按钮71-5时，系统控 制部分6使显示单元3显示分别如图26至29所示的HVAC用户界面、 声频音量用户界面、座椅控制用户界面和导航用户界面。同时，当系统 控制部分6检测到根据由于同时操作多于两个电容式转换按钮而同时输 入的两个电容变化的电信号时，它可以把控制信号输出到对应于显示单 元3和转换按钮的各种单元的状态转换成备用状态，以防止由于电容式 转换器部分的错误操作引起错误操作对应单元。这里，虽然附图中没有 示出，但感知系统的触觉转换单元还可以包括单独的温度和湿度传感器，以根据感知系统的温度和湿度把关于外部操作环境的信息传递到系统控
制部分6，从而执行以下处理，即，根据预先存储在存储部分7中的温度 和湿度环境校正电容式转换电极的介电常数。此外，存储部分7存储关 于根据各种环境的介电常数的信息，使得可以实施这样的结构，该结构 能够通过根据电容式转换器部分的操作环境的适当介电常数校正处理而 确定电容式转换器部分的更精确操作状态。
之后，当使用者操作触觉致动器l (参见图2)时，旋转信号可以通 过旋转检测部分被传递到系统控制部分6，并且根据按钮转换部分20的 操作的按钮操作信号可以被传递到系统控制部分6。
系统控制部分6通过与存储部分7和运算部分8的电连接而把对应 于旋转信号或按钮操作信号的控制信号传递到车辆的空调装置(未示 出)、声频装置(未示出)、座椅马达(未示出)和导航装置(未示出)， 以控制这些装置。在上述处理期间，接收旋转信号的系统控制部分6根 据存储在存储部分7中的预设模式向旋转转换部分30的芯线圈提供作为 用于致动旋转转换部分30的控制信号的电流，以致动旋转转换部分30， 从而给转动旋转钮的使用者提供棘爪感觉。而且，发光部分80的发光源 81、 82、 87和89的on/off操作通过由系统控制部分6产生的控制信号控 制，使得对应模式的预设颜色和/或闪光操作被控制，从而使使用者更容 易迅速地识别正在执行的操作模式和操作状态。此外，每个操作状态被 传递到显示单元3，以允许每个操作状态(例如HVAC的空气量控制、 声频音量调大、座椅倾斜操作和向前/向后运动、导航浏览等)显示在显 示单元3上，如图27、 29、 31、 32和34所示。
在这一系列通过用户界面对每个装置的控制处理期间，系统控制部 分6可以控制声控效果，以输出声学部分(acoustic section) 9 ，从而允 许使用者更容易地识别正在执行的操作模式。声学部分9与系统控制部 分6电连接，并可以响应系统控制部分6与触觉转换单元5配合产生的 控制信号输出对应于触觉转换单元5的每个操作的声学信号。存储部分7 预先存储各种操作模式和对应于各种操作的声学数据。
例如，当在执行声频模式期间选择电容式转换器部分的音量转换按钮71-8时，相关的电容式转换器向系统控制部分6供应输入信号，系统 控制部分6则向触觉致动器施加表示对应于预设并存储在存储部分7中 的相关音量操作模式的磁吸引力的信号，并向发光源施加用于操作发光 部分的控制信号。而且，当系统控制部分6根据对应于相关音量操作模 式的声学数据向声学部分9施加声音控制信号时，声学部分响应于该控 制信号输出相关声学信号。在选择音量模式时，从发光源的发出绿色光 伴随有两次快速的闪光，然后维持发光状态。这时，对应于选择音量操 作模式的信号声音产生两次，然后从声学部分9输出例如"音量控制模 式！"的声学信号。在这个实施方式中，虽然在附图中没有明确示出，但 是在感知系统中可以包括单独的数字信号处理器(SDP)。
当使用者转动触觉致动器的旋转钮300时，电信号根据旋转钮300 的转动的变化传递到系统控制部分6。然后，系统控制部分6控制发光部 分，以在发出绿光的同时以预定周期执行闪烁操作，并周期地产生特定 的信号声音，使得使用者可掌握响应于其执行的音量模式。当然，用于 响应使用者转动旋转钮300而增加/减小音量的电信号被传递到声学输出 部分，例如扬声器(未示出)，以使扬声器的音量增加或减小，从而使特 定信号声音的音量增加或减小。
在结束通过旋转钮300对触觉致动器进行的操作、且在存储于存储 部分7中的预设输入时间内使用者没有进行操作时，系统控制部分6控 制发光源以熄灭绿光并发出对应于之前的声频模式的橙光，并同时控制 声学部分9根据操作模式返回到之前的声频模式输出声学信号，例如"声 频模式！"，以允许使用者识别声频模式的操作状态。
此外，本发明的感知系统2可以通过信号输出部分9a执行与外部装 置的信号传送和接收，以执行各种操作，例如更新存储在存储部分7中 的导航地图信息、通过信号输出部分9a下载当前音乐文件，等等。与此 对应，发光部分和/或声学部分输出执行相关模式的光信号和/或声学信 号，以通过触觉致动器的触觉感知以及视觉和/或声学感知增强使用者的 可察觉范围，从而使使用者更容易地识别感知系统的操作状态。
同时，在上述的实施方式中，虽然描述了其中发光部分包括发光源和系统棱镜并且发光源实施为LED的结构，但它仅仅是本发明的示例性 实施方式，本发明并不局限于此。相反，可以对发光部分作出各种改型， 例如包括非LED的发光源和/或仅包括发光源。
图35是示意性分解立体图，示出了本发明的感知系统的发光部分的改型。
在这个实施方式中，除了发光部分80，之外的与上述实施方式中的相 同的元件用相同的附图标记表示，并且为了避免重复而省略了对它们的 描述。
发光部分80'包括发光源860和保护器860'。作为电致发光(EL) 器件的一个示例的发光源860实施为有机电致发光器件。
保护器860，由透明材料形成，并执行简单地保护发光源860的覆盖 功能，同时传递发光源860发出的光。在任何情况下，发光部分80'可以 具有其中取消了保护器860'从而发光源860直接暴露于外部的结构。
图36是示意性局部剖视图，示出了图35的发光部分的发光源。
发光源860包括玻璃制成的基板867;形成在基板867的一个表 面上的第一电极861;以与第一电极861相对的方式与第一电极861间隔 设置的第二电极866;孔注射/输送层863;顺序设置在第一电极861和第 二电极866之间的发光层864和电子输送/注射部865。但这仅仅是示例 性实施方式，并且可以在包括设置在第一电极和第二电极之间的发光层 的范围内作出改型。
第一电极861和第二电极866通过接线与系统控制部分相互电连接。 第一电极861可以实施为由ITO (氧化铟锡)、IZO (氧化铟锌)、ATO (氧 化铝锡)和ZnO (氧化锌)中的至少一种制成的透明电极。第二电极866 可以实施为由Ag、 Mg、 Al、 Pt、 Pd、 Au、 Ni、 Ir和Cr中的至少一种制 成的反射电极。孔注射/输送层863由诸如CnPc、 NPD之类的材料制成， 电子输送/注射部865可以由诸如Alq(8-羟基喹啉铝，tris(8-quinolinolato) aluminium)、LiF之类的材料制成。发光层864可以由诸如酞菁铜(CnPc)、 Alq3之类的材料制成。这些电极和有机层通过密封剂867密封地封闭， 以防止有机物由于与外部空气接触而劣化。光是否通过发光层从第一电极862和第二电极866发出取决于从系统控制部分施加的电信号，从而 根据决定结果光可以直接朝向使用者出射，使得使用者除了通过触觉转 换单元的触觉功能之外还可通过观察光而直接迅速地识别触觉转换单元 的操作模式。
在上述实施方式中，虽然已经描述了模式单元实施为触觉转换单元， 但根据本发明的模式单元的实施形式并不局限于此。
艮P，图37和图38是示意性局部立体图，示出了包括根据本发明另 一个实施方式的作为模式单元的触摸板单元la的感知系统2a。下面将描 述根据本发明的感知系统2a与空调单元CTa、自动变速单元CTb和导航 单元CTc电连接以控制每个对应功能的结构。与上述实施方式中的相同 的元件用相同的附图标记表示，并且为了避免重复而省略了对它们的描 述。
感知系统2a包括作为模式单元的转换单元5a。转换单元5a包括触 摸板la。包括在发光部分中的系统棱镜86a靠近触摸板la的一侧设置。 系统棱镜86a构造成包围触摸板la的周围。发光源(未示出)设置在系 统棱镜86a的下部。发光源设置在安装在作为模式单元的转换单元内部 的印刷电路板(未示出)上。触摸板la通常可以实施为具有布置在纵向 和横向上的网格单元(grid cell)结构的触摸板。触摸板la的表面可以在 实施为面向触摸的用户界面元件(例如执行巻动操作，以执行每个使用 者通过其任何触摸而期望的预定功能)的范围内形成为触摸屏，并且可 以对触摸板作出各种改型。在触摸板la的外部可以设置触摸按钮lb，其 用于对通过触摸板la的巻动功能所选择的功能进行选定和确认。这个触 摸按钮lb可以由通常的按钮构成。
图39是示出了感知系统2a的构造的示意性框图，该感知系统2a包 括作为模式单元的具有触摸板的转换单元5a。
参考图39，包括在转换单元5a中的触摸板1实施为输入装置。感知 系统2a包括系统控制部分6、存储部分7和/或运算部分8。系统控制部 分6与触摸板la电连接。系统控制部分6向每个构成元件施加控制信号， 以执行根据通过触摸板la输入的输入信号而预先设定、并存储在存储部分7中的预设功能。而且，系统控制部分6与发光部分80电连接。系统 控制部分6根据通过触摸板la输入的信号向发光部分施加由其产生的控 制信号，并且发光部分80响应从系统控制部分6施加到其上的控制信号 执行发出预定光的光输出功能。发光部分80包括发光源81R、81G和81B， 以及发光源驱动部分84。发光源81R、 81G和81B包括具有不同颜色的 多个发光源。具有不同颜色的多个发光源构成一组。即，发光源81R、 81G和81B包括用于产生并发出红基光(red-based light)的红光发出源 81R、用于产生并发出绿基光(green-based light)的绿光发出源81G和用 于产生并发出蓝基光(blue-based light)的蓝光发出源81B。发光源驱动 部分84是用于控制发光源81R、 81G和81B的驱动输出以产生并发出各 种颜色的光的构成元件。在这个实施方式中，发光源驱动部分84实施为 用于控制PWM的PWM驱动器，但这仅仅是示例性实施方式，本发明的 发光源驱动部分并不局限于PWM驱动器。
图40是照明变化图表，示出了发光源81R、 81G和81B的照明随 PWM控制的负荷比的变化。
在图40中，发光源81R、81G和81B的每一个的最大照明是Cdmax。 根据发光源81R、 81G和81B的设计要求，该照明可包括各种值。发光 源81R、 81G和81B中的每一个的照明变化与负荷比成线性关系。同样 地，发光源81R、 81G和81B的负荷比控制通过PWM控制组合起来， 以表示出各种颜色。
图41是示意性流程图，示出了对空调单元CTa的控制过程，该控制 过程是通过根据本发明另一个实施方式的感知系统2a对目标装置进行控 制的控制过程的一个示例。
在图41中，空调单元CTa与系统控制部分6电连接，如图39所示。 感知系统2a还包括检测部分800 (参见图39)。检测部分800包括用于 检测车辆内部温度的温度传感器830。在这个实施方式中，描述了感知系 统2a包括温度传感器830，但如果必要的话，可以作出各种改型，例如 这样一种改型，其中温度传感器可以使用包括在空调单元CTa中的温度 传感器。通过感知系统2a对空调单元CTa进行控制的控制过程包括空调单元 控制准备步骤(S100Ta)、空调单元控制输入步骤(S200Ta)以及空调单 元控制执行步骤(S300Ta)。空调单元控制准备步骤(S100Ta)执行控制 空调单元CTa所必需的准备步骤，空调单元控制输入步骤(S200Ta)执 行允许使用者输入控制空调单元CTa的控制值的步骤，空调单元控制执 行步骤(S300Ta)执行允许系统控制部分对应于使用者输入的控制值而 输出用于控制空调单元CTa的操作的控制信号。更具体地，在图42中， 示出了空调单元控制准备步骤(S100Ta)的控制过程。空调单元控制准 备步骤(S100Ta)执行显示显示单元的步骤(S110Ta)、检测当前车内温 度的步骤(S120Ta)和发出对应于当前车内温度的光的步骤。当使用者 通过触摸板la选择空调单元(CTa)控制模式作为待控制目标时，显示 单元3 (参见图39)在其上显示如图43所示的用户界面(S110Ta)，并 且系统控制部分6向温度传感器83施加控制信号，以控制温度传感器83 检测车辆的当前车内温度，以向它施加检测到的当前车内温度。然后， 系统控制部分6向发光部分80施加控制信号，以控制发光部分80发出 具有对应于检测到的当前车内温度的照明颜色的光。在这种情况下，具 有与检测到的当前车内温度对应的照明颜色的光的相关信息预设并存储 在存储部分7中。施加到发光部分80的控制信号被传递到发光源驱动部 分84。然后，发光源驱动部分84输出对应于发光源(即，红光发出源 (81R)、绿光发出源(81G)和蓝光发出源(81B))的每一负荷比的信 号，以发出具有每种颜色的光，从而得到给定颜色的照明。这时，每个 发光源81R、 81G和81B根据输入的负荷比输出光，以使具有每种颜色 的输出光被混合以发出到外部(S130Ta)。
使用者可以通过发出到外部的光容易地进行识别，并容易地确定是 否需要控制温度。
在使用者确定需要执行温度控制的情况下，可以对根据本实施方式 的作为用户界面的触摸板la和/或触摸按钮lb进行操作，从而执行温度 控制模式。换句话说，使用者操作作为转换单元2a (其为模式单元)的 触摸板la，以把指示指针(由箭头表示)放置在用于空调单元(CTa)的温度控制的温度控制转换钮(图43)处，然后利用触摸按钮lb选择用于
控制空调单元(CTa)的温度控制转换钮(图43)。当使用者在选择温度 控制转换钮(图43)之后在触摸板la上执行巻动操作以转动温度控制转 换钮(图43)时，表示触摸板la上根据巻动运动的位置运动的信号从触 摸板la传递到系统控制部分6，以执行输入空调单元的设定温度的步骤
(S210Ta)。之后，系统控制部分6控制发光部分80，以发出对应于该设 定温度的光，以执行发出对应于设定温度的光的步骤(S220Ta)。在步骤
(S220Ta)中，系统控制部分6通过与存储部分7的电连接选择对应于 触摸板la的位置运动的空调单元(CTa)的设定温度值，并按照选择的 设定温度值向发光部分80施加控制信号，以发出具有预设颜色的光。当 发光部分80响应施加到其上的控制信号向发光源81R、 81G和81B的每 一个施加发光源驱动部分84产生的PWM控制信号时，发光源81R、 81G 和81B根据所施加的PWM控制信号的负荷比产生并发出具有针对每种 颜色的给定照明的光，从而发出对应于由使用者通过用户界面输入的空 调单元CTa设定温度值的光。
之后，系统控制部分6执行确定是否存在通过触摸板la和/或触摸按 钮lb的输入信号的步骤(S230Ta)。在步骤(S230Ta)中，如果存在输 入信号，程序返回到之前的步骤(S220Ta)，其中系统控制部分6保持发 出对应于设定温度的光的状态。另一方面，如果不存在输入信号，程序 进入计时器计数步骤(S240Ta)，其中系统控制部分6致动作为嵌入到其 中的时钟的计时器。在这个实施方式中，已经描述的是计时器嵌入到系 统控制部分6，但如果必要的话，可以对计时器作出各种改型，例如包括 单独的计时器。然后，程序进入时间比较步骤(S250Ta),其中系统控制 部分6决定计数时间(T)是否大于预设的输入信号等待时间(Ts)。如 果在时间比较步骤(S250Ta)中确定计数时间(T)小于预设的输入信号 等待时间(Ts)，则程序返回到之前的步骤(S220Ta)，其中系统控制部 分6重复地执行上述步骤。另一方面，如果计数时间(T)大于预设的输 入信号等待时间(Ts)，则程序进入步骤(S260Ta)，其中系统控制部分6 控制发光部分以对应于设定温度闪光。这种对应于设定温度的光闪烁几次的闪光操作使使用者能够容易迅速地识别使用者设定的温度级别。
随后，通过触摸板la的空调单元控制输入步骤(S200Ta)结束，然 后系统控制部分6向空调单元CTa施加用于在空调单元控制输入步骤 (S200Ta)中设定温度的信号，并控制空调单元CTa以执行空调单元控 制执行步骤(S300Ta)，以将车内温度保持为使用者设定的设定温度。
在这个实施方式中，虽然附图中没有明确示出，但是在空调单元输 入步骤(S200Ta)的步骤(S260Ta)结束后，系统控制部分6可以向发 光部分80供应控制信号，以进一步执行产生并发出对应于当前温度的光 的步骤。S卩，系统控制部分6可以向发光部分80供应控制信号，以在每 个预定周期检测当前车内温度，并发出具有对应于检测到的当前车内温 度的颜色的光。
参考图45，通过上述过程，当每个负荷比的PWM控制信号施加到 发光部分80的发光源81R、 81G和81B时，发光源81R、 81G和81B的
每一个响应所施加的PWM控制信号产生并发出光，使得发出的不同光 可以混合，以最终输出具有对应于相关车内温度的预设颜色的光。在这 个实施方式中，从发光源81R、 81G和81B输出的光通过例如系统棱镜 86a的构成元件出射到外部，但这仅仅是示例性实施方式，本发明并不局 限于此。如图45所示，根据发光源81R、 81G和81B的负荷比的PWM 控制信号使具有对应于每一车内温度的各种颜色的光出射到外部，以允 许使用者容易地识别感知系统的操作状态。S卩，如果车内温度较低，则 绿基光出射到外部，相反如果车内温度较高，则红基光出射到外部，这 样，虽然诸如显示单元的显示装置不显示表示当前车内温度的任何字符， 使用者也可以通过快速感知光的颜色从而判断车内温度的大致温度范 围。此外，在任何情况下，空调单元控制输入步骤(S200Ta)在步骤S260a 之后还可以包括允许系统控制部分产生控制信号的步骤，使得如果当前 车内温度处于预定的车内温度范围(例如设定温度土3。C)内，发光源发 出白基光；如果当前车内温度低于预定的车内温度范围，发光源发出红 基光；并且如果当前车内温度高于预定的车内温度范围，发光源发出蓝 基光，从而从视觉上补充车辆乘员从当前车内温度感觉到感觉温度。对应于该车内温度的光的颜色是用于产生并发出光的每个控制信号
的数据，并存储在存储部分7中。与对应于当前车内温度的光有关的信 息可以由与用于产生对应于使用者设定的当前车内温度值的光的数据相 同的信息构成。此外，在步骤S260Ta中，发光源的闪光操作是用于指示 空调单元(CTa)的温度设定己经完成的操作。在闪光操作中，可以多样 化地选择闪光的次数、闪光周期等。而且，可以在允许使用者容易地识 别感知系统的操作状态的范围内作出各种改型，例如除了闪光操作之外， 发出指示完成温度设定的各种颜色的光。
同时，在上述实施方式中，虽然描述了检测部分800包括用于控制 空调单元CTa的温度传感器830，但是温度检测部分800除了温度传感 器830之外还可以包括其他的传感器，从而可以执行感知系统的各种操 作功能。即，如图39所示，检测部分800还可以包括压力传感器810。 压力传感器810安装在车辆座椅处，使得如果乘客坐在座椅上，则将通 过压力传感器810检测到的信号变化传递到系统控制部分6。压力传感器 可以由应变计、压电型等形成。可以对压力传感器作出各种改型。系统 控制部分6根据从压力传感器810施加到其上的信号变化确定车辆的乘 客厢中是否有任何乘客，并向发光部分的发光源驱动部分施加控制信号， 以根据乘客厢内是否有乘客而调节从发光源发出的光的照明。
例如，在乘客下车并暂时地保持其中车辆正被启动的停放状态的情 况下，安装在乘客座椅处的压力传感器产生施加到系统控制部分6的变 化的检测信号，系统控制部分6则根据该变化的检测信号确定乘客是否 上车或下车。作为确定的结果，如果用于控制PWM控制的驱动信号从 发光源驱动部分84施加到发光部分80的发光源81R、 81G和81B，则系 统控制部分6控制驱动信号执行校正处理，例如中断发出光或降低光的 照明，以防止不必要地放射光，从而改进发光部分的持久性。
而且，检测部分800可以包括照明传感器820。照明传感器820可 以设置在车辆内部，例如设置在车辆的仪表板(未示出)、车内灯(未示 出)等处。表示由照明传感器820检测到的照明的信号也施加到系统控 制部分6，系统控制部分6随之检测从照明传感器820施加到其上的信号变化，并根据检测到的信号变化而控制待施加到发光部分80的控制信号。 即，在车辆内部明亮并且照明较高时，照明传感器820检测到的表示较 高照明的信号被施加到系统控制部分6，系统控制部分6随之比较照明传 感器820检测到的信号和预先设置并存储在存储部分7中的表示基准照 明值的信号。如果检测到的照明值高于基准照明值，系统控制部分6控 制待施加到发光部分80的控制信号，以使较高照明的光发出到车辆内部， 使得使用者可以相对于更明亮的周围环境容易地识别从发光部分发出的 光。另一方面，如果系统控制部分6确定检测到的照明值小于基准照明 值，则它控制待施加到发光部分80的控制信号，以使较低照明的光发出 到车辆内部，从而能防止使用者即驾驶者的驾驶注意力由于发出过量的 光弓I起的驾驶专心程度降低而剧烈下降。
使用者能相对于更明亮的周围环境更容易地识别发光部分发出的光。
在另一个改型实施方式中，根据本发明的感知系统2a可以构造成识 别自动变速单元CTb的变速状态(参见图39)。
图46是示意性流程图，示出了根据本发明另一个实施方式的能够识 别自动变速单元的变速状态的感知系统2a的控制过程。
参考图46，在能够进行手动变速操作的自动变速单元的情况下，当 使用者通过操作变速杆(未示出)把变速模式转换为手动变速模式时， 表示手动变速模式的转换的信号被施加到系统控制部分6。系统控制部分 6确定使用者是否执行手动变速模式(S10Tb)，如果系统控制部分6确 定使用者没有选择手动变速模式，则程序结束。另一方面，如果它在步 骤S10Tb中确定使用者把变速模式转换成手动变速模式，则程序进入步 骤S100Tb，其中系统控制部分6允许使用者输入车辆速度、发动机转度 和当前所选变速范围的信息。车辆速度和发动机转速可以分别通过速度 计和转速计输入。当前变速范围可以从自动变速单元CTb的锁定转换器 (inhibitor switch)传递。系统控制部分6向运算部分8施加控制信号(参 见图39)，以允许运算部分8根据已经全部输入的车辆速度、发动机转速 和当前选择的变速范围计算适合当前车辆情形的变速范围。用于车辆速度、发动机转速和当前选择的变速范围的发动机变速映射数据(map data) 预设并存储在存储部分7中。运算部分8通过与存储部分7的电连接利 用存储的发动机变速映射数据计算对应于当前车辆速度和发动机转速的 最优变速范围信息(S110Tb)。随后，程序进入步骤S120Tb，其中系统 控制部分6比较由运算部分8计算出的对应变速范围和当前变速范围。 如果当前变速范围与对应变速范围相同，则程序返回之前的步骤S10Tb， 从而基于系统控制部分6对实现了适当变速范围作出的确定而重复上述 步骤。另一方面，如果当前变速范围与对应变速范围不相同，则程序进 入步骤S130Tb，其中系统控制部分6确定当前变速范围是否大于对应变 速范围。这时，变速范围的值可以相对于作为驾驶状态的D预设为例如 1、 2、 3、 4、 5等的级别，并且在步骤S130Tb中，如果系统控制部分6 确定当前变速范围大于对应变速范围，则程序进入步骤S140Tb，其中系 统控制部分6减小当前变速范围值，并输出表示当前变速范围值减小的 信号。另一方面，如果在S130Tb确定当前变速范围小于对应变速范围， 则程序进入步骤S150Tb，其中系统控制部分6增加当前变速范围值，并 输出表示当前变速范围值增加的信号。这时，在步骤S140Tb和S150Tb， 信号的输出意味着输出待施加到发光部分80的控制信号。例如，在车辆 以手动变速模式驾驶期间，系统控制部分6可以控制待向发光源驱动部 分84施加的控制信号，以控制用于红光发出源、绿光发出源和蓝光发出 源的每一负荷比，使得在当前变速范围小于对应变速范围时，发出蓝基 光；在当前变速范围大于对应变速范围时，发出红基光。类似地，在手 动变速模式中，使用者可以通过相关的发出光而识别是否设定了适当的 变速范围以及进行变速的时间点，从而在驾驶者通过手动变速而具有驾 驶操作感觉的同时，降低了由于错过变速时机引起的过大发电机噪音以 及施加到发动机/自动变速单元的过量载荷而带来的不舒适感。
此外，根据本发明的感知系统2a可以是与导航单元配合操作的结构。 感知系统2a可以构造成对来自导航单元CTc (参见图39)的车辆驾驶速 度和驱车进入的前方超速检测区中的驾驶限速进行比较，从而使得使用 者可通过发光部分80从视觉上识别车辆的驾驶速度状态。g卩，系统控制部分6可比较当前车辆速度和从导航单元CTc输入的前方超速检测区的 驾驶限速，并可以向发光部分80的发光源驱动部分84施加控制信号， 使得发光部分80将所述两个速度之间的差划分在给定比率下，以发出对 应速度差比率的颜色的光。例如，在前方超速检测区的驾驶限速为 100km、并且当前车辆驾驶速度为80km的情况下，如果要表达为百分比， 则将当前车辆驾驶速度和驾驶限速之间的差(即，-20km)除以驾驶限速， 从而得到-20。当两个速度之间的差相对于驾驶限速的比率、即驾驶速度 比率是-30时，将发光源发出的光设定为蓝基光；当驾驶速度比率是-30 时，将发光源发出的光设定为红基光。类似地，可将发光源发出的光存 储在存储部分7中，将介于-30到0之间的驾驶速度比率范围划分成几个 级别，然后将对应每个级别的光的颜色数据设定为形成从蓝基光到红基 光的阶跃转换的颜色的光。因此，当系统控制部分从导航单元CTc检测 到将驱车进入任何超速检测区时，导航单元CTc向系统控制部分6施加 表示是否存在检测到的超速检测区和驾驶限速的信号。此外，车辆转速 计(未示出)向系统控制部分6传递表示检测到的车辆速度的信号。系 统控制部分6控制运算部分以根据所施加的信号计算当前车速和驾驶限 速之间的差。而且，运算部分根据计算得到的差和驾驶限速而计算驾驶 速度比率，并比较计算得到的驾驶速度比率和预设的驾驶速度比率。系 统控制部分6向发光部分80施加一控制信号，以用于发出对应于预设驾 驶速度比率(计算得到的驾驶速度比率落在该预设驾驶速度比率内)的 颜色的光。然后，发光部分80使得发光源驱动部分84可响应于所施加 的控制信号而输出特定的PWM控制信号，以使发光源发出给定的光。 可连续和周期性地发出光，直到前方超速检测区终止。例如在当前车速 大于驾驶限速的情况下，计算得到的驾驶速度比率具有正(+)的百分《直， 发光源以连续发光或以给定周期闪光的方式发出红基光，由此驾驶员可 以迅速地识别车辆的驾驶速度状态并降低车速。在这种情况下，预设驾 驶限速和当前车速的差与驾驶限速的比率，即驾驶速度比率可以设定为 逐渐地改变，从而从发光源发出的光的预设颜色从红基色逐渐转换到作 为安全驾驶区颜色的蓝基色，以使使用者迅速地意识到他或她是否超速驾驶车辆以及减速的程度。此外，在这个实施方式中，已经描述了导航 单元实施为与模式单元不同的单独装置并且模式单元实施为转换单元的 实施方式，但如果必要的话，可以作出各种改型，例如将模式单元实施 为导航单元的改型。
而且，在上述实施方式中，已经描述了发光的发光部分的发光源设 置在模式单元或显示单元中，但可以多样化地选择根据本发明的发光部 分的发光源的位置。
艮口，如图47所示，在将感知系统应用到车辆的情况下，它可以设置 在车辆的中央仪表板处。感知系统的发光部分86b可以与布置在车辆中 央仪表板处的感知系统设置在一起，并且另一个发光部分86c可以以靠 近驾驶仪表板并朝向驾驶员的方式设置在车辆仪表板的边缘端部处。另 一个发光部分86d可以设置在方向盘的中心轴处。这样，可根据设计要 求对发光部分的位置作出各种改型。
上述实施方式是用于描述本发明的实施例，而本发明并不局限于此。 可以在包括模式单元和用于对应于模式单元的操作发光的发光部分的范 围内作出各种改型。S卩，在上述实施方式中，己经描述了感知系统实施 为包括触觉转换单元、触摸板等的转换单元并被安装在车辆上，但是它 可以实施为用于控制车辆各种单元(例如无线电接收装置、空调装置、 免提组件(hand-free kit)等)的装置。而且，如果必要的话，感知系统 可以应用到各种技术领域，例如飞机、声频装置、游戏机等，并可以实 施为包括除了触摸板之外的各种用户界面的转换单元。
此外，系统外壳和/或单元外壳由具有内部空间的单壳体结构构成， 但如果必要的话，可以对其作出不同的改型，例如具有可以相互间隔分 隔幵的多个壳体结构。
此外，除了LED和有机电致发光器件之外，发光部分的发光源可以 实施为无机电致发光器件。作为发光源的改型的有机电致发光器件已经 实施为平面光源的形式，但是可以具有其中可利用有源电致发光(EL) 器件发出各种颜色的光的构造。而且，在上述实施方式中已经描述了发 光部分实施为独立于模式单元和待控制的单元(自动变速单元，导航单元，空调单元)的装置，但是可以在包括发出光以允许使用者识别与模 式单元的操作相配合的操作模式的发光源的范围内对发光部分作出各种 改型，例如，包括其中每个待控制单元的控制面板实施为模式单元的构造。
如上所述，根据本发明的感知系统具有下面的有益效果。
第一，根据本发明的感知系统使使用者能够通过从发光部分发出的 简单光学信号更容易迅速地识别其操作状态，从而提高使用者的方便性。
第二，除了能够触觉感知的触觉致动器之外，根据本发明的感知系 统还包括发光部分，这样允许使用者具有触觉感知功能和视觉感知功能， 从而扩展了使用者的识别范围，由此更容易快速地识别其操作状态。
第三，除了能够触觉感知的触觉致动器之外，根据本发明的感知系 统还包括声学部分，这样允许使用者具有触觉感知功能和听觉感知功能， 从而扩展了使用者的识别范围，由此更容易快速地识别其操作状态。
第四，根据本发明的感知系统还另外包括简单的构成元件，以允许 使用者更容易迅速地识别其操作状态，从而确保了最大的操作效率/生产 成本比。
第五，根据本发明的感知系统还增强了使用分级菜单选择结构的用 户界面的操作容易性，从而促进了使用者通过颜色和/或声音快速而容易 地识别其操作状态。
第六，根据本发明的感知系统应用到设置在游戏机和车辆的中央仪 表板处的各种转换器，以给使用者提供优良的操作感觉。
第七，根据本发明的感知系统包括各种应用实施例，这样它可应用 到车辆，以实施为具有多种控制功能的装置，例如导航单元、自动变速 单元、空调单元等。而且，使用者可通过发光部分迅速地识别每个待控 制单元的操作状态，从而确保了平稳的驾驶状态而不会降低驾驶员的驾 驶注意力。
已经结合本发明的优选实施方式对本发明进行了描述。但是，本领 域的技术人员应当理解，可在不背离本发明的原理和精神的前提下对这 些实施方式作出改变，本发明的范围由所附权利要求及它们的等同物限定。
权利要求
1、一种感知系统，所述感知系统包括系统外壳；触觉转换单元，所述触觉转换单元安装在所述系统外壳处，并具有用于响应输入的电信号而执行触觉功能的触觉致动器；系统控制部分，所述系统控制部分与所述触觉转换单元电连接，用于从其产生控制信号以控制所述触觉转换单元；以及发光部分，所述发光部分与所述系统控制部分电连接，用于响应所述系统控制部分与所述触觉转换单元相配合而产生的所述控制信号发出对应于所述触觉转换单元的每一操作的光。
2、 根据权利要求1所述的感知系统，其中，所述发光部分包括用于 响应所述系统控制部分的所述控制信号而产生光的发光源。
3、 根据权利要求2所述的感知系统，其中，所述发光源包括发光二 极管(LED)和电致发光(EL)器件中的至少一种。
4、 根据权利要求2所述的感知系统，其中，所述发光部分还包括系 统光学单元，所述系统光学单元以靠近所述发光源设置的方式安装在所 述触觉转换单元的外壳处，以允许从所述发光源发出的光出射到外部。
5、 根据权利要求2所述的感知系统，其中，所述系统光学单元包括 环式系统光学单元，所述环式系统光学单元具有形成在其中的通孔，以 允许所述触觉致动器从中穿过。
6、 根据权利要求5所述的感知系统，其中，所述发光源设置在具有 所述环式系统光学单元的最大穿透长度的线上。
7、 根据权利要求5所述的感知系统，其中，所述环式系统光学单元 具有形成在它的一个表面上的光学单元安装突出部，并具有形成在包括 在所述触觉转换单元中的单元外壳的内表面上的光学单元安装突出部接 收部分，该光学单元安装突出部接收部分对应于所述光学单元安装突出 部，从而与所述光学单元安装突出部接合。
8、 根据权利要求4所述的感知系统，其中，所述系统光学单元包括靠近所述单元外壳内部的所述触觉致动器的外周设置的线式系统光学单元。
9、 根据权利要求4所述的感知系统，其中，设置有多个所述发光源，以发出具有不同颜色的光。
10、 根据权利要求1所述的感知系统，所述感知系统还包括安装在 所述系统外壳处并与所述触觉转换单元电连接的显示单元，用于显示所 述触觉转换单元的操作状态。
11、 根据权利要求1所述的感知系统，其中，从所述系统控制部分 到所述发光部分的所述控制信号包括用于控制从所述发光部分发出的光 的闪光信号。
12、 根据权利要求1所述的感知系统，所述感知系统还包括与所述 系统控制部分电连接的声学部分，用于响应所述系统控制部分与所述触 觉转换单元相配合所产生的所述控制信号产生对应于所述触觉转换单元 的每一操作的声学信号。
13、 一种感知系统，所述感知系统包括模式单元，所述模式单元用于响应输入的电信号执行预设模式功能;系统控制部分，所述系统控制部分与所述模式单元电连接，用于从 其产生控制信号，以控制所述模式单元；以及发光部分，所述发光部分与所述系统控制部分电连接，用于响应所 述系统控制部分与所述模式单元相配合产生的所述控制信号发出对应于 所述模式单元的每一操作的光。
14、 根据权利要求13所述的感知系统，其中，所述发光部分包括用 于响应所述系统控制部分的所述控制信号而产生光的发光源。
15、 根据权利要求14所述的感知系统，其中，所述发光源包括发光 二极管(LED)和电致发光(EL)器件中的至少一种。
16、 根据权利要求14所述的感知系统，其中，所述发光部分还包括 系统光学单元，所述系统光学单元以靠近所述发光源设置的方式安装在 所述触觉转换单元的单元外壳处，以允许从所述发光源发出的光出射到 外部。
17、 根据权利要求14所述的感知系统，其中，设置有多个所述发光 源，以发出具有不同颜色的光。
18、 根据权利要求13所述的感知系统，其中，从所述系统控制部分到所述发光部分的所述控制信号包括用于控制从所述发光部分发出的光 的闪光信号。
19、 根据权利要求13所述的感知系统，所述感知系统还包括与所述 模式单元电连接的显示单元，用于显示所述模式单元的操作状态。
20、 根据权利要求19所述的感知系统，其中，所述模式单元还包括 触摸板。
21、 根据权利要求13所述的感知系统，其中，所述发光部分还包括发光源，所述发光源用于响应所述系统控制部分的所述控制信号而产生光；以及检测部分，所述检测部分用于检测所述系统控制部分的周围环境。
22、 根据权利要求21所述的感知系统，其中，所述检测部分还包括 用于对所述发光源的周围区域的照明进行检测的照明传感器。
23、 根据权利要求22所述的感知系统，其中，所述检测部分还包括 用于检测是否施加压力的压力传感器。
全文摘要
本发明提供一种感知系统，其包括系统外壳；安装在系统外壳处的触觉转换单元，其具有用于响应输入的电信号执行触觉功能的触觉致动器；与触觉转换单元电连接的系统控制部分，用于从其产生控制信号以控制触觉转换单元；和与系统控制部分电连接的发光部分，用于响应系统控制部分与触觉转换单元相配合产生的控制信号发出对应于触觉转换单元的每一操作的光。此外，本发明提供一种感知系统，其包括用于响应输入的电信号执行预设模式功能的模式单元；与模式单元电连接的系统控制部分，用于从其产生控制信号以控制模式单元；和与系统控制部分电连接的发光部分，用于响应系统控制部分与模式单元相配合产生的控制信号发出对应于模式单元的每一操作的光。
文档编号G05G1/00GK101446839SQ20081021446
公开日2009年6月3日 申请日期2008年8月28日 优先权日2007年11月29日
发明者孔骏镐, 权大雨, 韩昌奎 申请人:大星电机工业株式会社