手势输入装置和包括该手势输入装置的车辆的制作方法

本公开的实施方式涉及一种基于红外发光二极管的手势输入装置和一种包括该手势输入装置的车辆。

背景技术：

驾驶员可以经由手势识别通过使用手势来控制车辆。对于手势识别，已提出各种技术。例如，可以使用附设于人体的运动传感器、使用人体的生物信号、或者通过使用网络摄像头的图像处理来执行手势识别。

使用运动传感器和生物信号的手势识别技术不方便，因为需要将单独的设备附设于人体，并且通过使用网络摄像头的图像处理的手势识别技术需要用于数据处理的处理芯片和存储器，导致制造成本增加。

技术实现要素：

因此，本公开的一方面是提供一种被配置为通过导光杆的前部均匀地发出光的手势输入装置和一种包括该手势输入装置的车辆。

本公开的其他方面将部分地在下面的描述中进行阐述并且部分地从该描述中是显而易见的或者可以通过对本公开的实践获悉。

根据本公开的一方面，一种手势输入装置，包括：红外发光二极管(IR-LED)；导光杆，被配置为均匀地分布由IR-LED产生的光并通过手 势输入装置的前部发出光；以及光接收传感器，邻近于导光杆安装并且被配置为聚集由设置在手势输入装置的前部之上的物体反射的光。

多个光接收传感器可以分别邻近于多个导光杆以预定间隔布置。

多个光接收传感器和多个导光杆可以交替地布置。

导光杆可以具有圆柱形状或者多边形柱形状。

导光杆可以具有被配置为朝向导光杆的前部发出在导光杆中被全反射的光的光散射图案。

手势输入装置可以进一步包括被配置为控制IR-LED和光接收传感器的驱动时间的控制器。

控制器可以在依次驱动多个IR-LED的同时通过使用关于由光接收传感器接收的光量的信息来检测用户的手势。

手势输入装置可以进一步包括被配置为将从光接收传感器接收的亮度信息转换为数字信号的模拟-数字转换器。

根据本公开的另一方面，一种包括手势输入装置的车辆，其中，该手势输入装置包括：红外发光二极管(IR-LED)；导光杆，被配置为均匀地分布由IR-LED产生的光并通过手势输入装置的前部发出光；以及光接收传感器，邻近于导光杆安装并且被配置为聚集由设置在手势输入装置的前部之上的物体反射的光。

多个光接收传感器可以分别邻近于多个导光杆以预定间隔布置。

多个光接收传感器和多个导光杆可以交替地布置。

导光杆可以具有圆柱形状或者多边形柱形状，并且具有被配置为朝向导光杆的前部发出在导光杆中被全反射的光的光散射图案。

车辆可以进一步包括被配置为控制IR-LED和光接收传感器的驱动时间的控制器。

控制器可以在依次驱动多个IR-LED的同时通过使用关于由光接收传感器接收的光量的信息来检测用户的手势。

车辆可以进一步包括被配置为将从光接收传感器接收的亮度信息转换为数字信号的模拟-数字转换器。

手势输入装置可以安装在选自车辆的影音导航设备周围、车辆的集中控制系统周围、或者车辆的方向盘处构成的组的至少一个位置中。

根据本公开的再一方面，一种手势输入装置，包括：用户输入设备，用于接收用户指令；红外发光二极管(IR-LED)和光传感器，设置在用户输入设备的边缘上；以及控制器，控制IR-LED和光传感器的操作，并且在确定由光传感器感测到的光变化之后将信号传输至用户输入设备。用户输入设备可以在接收来自控制器的信号之后执行预定功能。

手势输入装置可以进一步包括均匀地分布从IR-LED发出的光的导光杆。

附图说明

从以下结合附图进行的对实施方式的描述中，本公开的这些方面和/或其他方面将变得更加显而易见并且更易于理解，附图中：

图1是根据本公开的一实施方式的车辆的外部视图；

图2是根据本公开的一实施方式的车辆的内部视图；

图3是示出了安装在影音导航(AVN)设备周围的根据本公开的一实施方式的手势输入装置的示图；

图4是示出了安装在集中控制系统周围的根据本公开的一实施方式的手势输入装置的示图；

图5是示出了安装在方向盘处的根据本公开的一实施方式的手势输入装置的示图；

图6是示出了根据本公开的一实施方式的手势输入装置的结构的示图；

图7是图6的手势输入装置的导光杆的放大图；

图8是示出了根据本公开的另一实施方式的手势输入装置的结构的示图；

图9至图12是用于描述根据本公开的一实施方式的手势输入装置的操作原理的示图；

图13是示出了操纵根据本公开的一实施方式的AVN设备的用户界面的实例的示图；以及

图14A和图14B是示出了建立应用有接近感测技术的用户界面的屏幕的实例的示图。

具体实施方式

现将详细参考本公开的实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出，其中，贯穿全文，相同的参考标号指代相同的元件。

在下文中，将参考附图详细描述车辆和控制车辆的方法。

图1是根据本公开的一实施方式的车辆100的外部视图。

参考图1，车辆100包括：定义车辆100的外观的车身1；被配置为向坐在车辆100中的驾驶员提供车辆100的前方视野的前玻璃2；被配置为使车辆100移动的车轮3和4；被配置为使车轮3和4旋转的驱动设备5；被配置为从外部遮蔽车辆100的内部的车门6；以及被配置为向驾驶员提供车辆100的后方视野的侧视镜7和8。

前玻璃2设置在车身100的前上部，以允许坐在车辆100中的驾驶员获取关于车辆100的前方视野的视觉信息，并且也被称为挡风玻璃。根据一实施方式，挡风玻璃可以用作平视显示器，并且该平视显示器可以提供包括导航信息、逐向导航(TBT)信息等的各种信息。

车轮3和4包括设置在车辆100的前部的前轮3和设置在车辆100的后部的后轮4。驱动设备5可以向前轮3或者后轮4提供旋转力，以使车身1向前或者向后移动。驱动设备5可包括被配置为通过矿物燃料的燃烧产生旋转力的发动机或者被配置为通过接收来自电容器(未示出)的功率产生旋转力的电动机。

车门6在左侧和右侧枢转地接合至车身1，并且驾驶员可以通过打开车门6进入车辆100，并且可以通过关闭车门6将车辆100的内部与外部隔开。车门6可以设置有车窗，通过车窗可以看见车辆100的内部，反之亦然。根据一实施方式，通过车窗仅可以看见车辆100的内部和外部之一，并且可以打开和关闭车窗。

侧视镜7和8包括设置在车身1的左侧的左视镜8和设置在车身1的右侧的右视镜7，并且允许坐在车辆100中的驾驶员获取关于车辆100的侧面视野和后方视野的视觉信息。

图2是根据本公开的一实施方式的车辆100的内部视图。参考图2，车辆100包括驾驶员和乘客坐在上面的座椅10以及设置有变速箱20、中央仪表盘30和方向盘40的仪表板50。

变速箱20可设置有改变车辆100的档位的变速杆21和控制车辆100的功能的性能的触摸板22。而且，在变速箱20中可选择性地安装刻度盘控制单元23。在这种情况下，刻度盘控制单元23可以用作集中控制系统。根据本公开的一实施方式的手势输入装置可以安装在刻度盘控制单元23周围，随后将对此进行描述。

中央仪表盘30可以设置有空调机31、时钟32以及音频设备33、影音导航(AVN)设备34等。

空调机31通过控制温度、湿度、和空气的清洁度来将车辆100的内部保持在清洁状态中，并且空气在车辆100内部流动。空调机31可包括安装在中央仪表盘30中并且被配置为排出空气的至少一个排气口31a。中央仪表盘30可设置有用于控制空调机31的按钮或者刻度盘。诸如驾驶员的用户可以通过使用设置在中央仪表盘30的按钮控制空调机31。

时钟32可以设置在用于控制空调机31的按钮或者刻度盘附近。

音频设备33可包括控制板，在控制板上设置有用于执行音频设备33的功能的多个按钮。音频设备33可以提供用于提供无线电功能的无线电模式和用于复制包括音频文件的各种存储介质的音频文件的介质模式。

AVN设备34可以嵌入车辆100的中央仪表盘30中。AVN设备34是根据用户的操纵执行音频功能、视频功能和导航功能的总体操作的设备。AVN设备34可包括用于接收用户的关于AVN设备34的命令的输入单元35和用于显示与音频功能、视频功能或者导航功能相关的屏幕的显示器36。根据本实施方式的手势输入装置可以安装在AVN设备34周围。因此， 如果驾驶员在驾驶车辆100的同时需要操纵AVN设备34，那么该用户可以仅使用手势来操纵AVN设备34，而无需将眼睛从道路上移开，并且随后将对此进行描述。

方向盘40(其是用于控制车辆100的驱动方向的设备)包括由驾驶员抓握的轮缘41和连接至车辆100的转向设备并且通过用于转向的旋转轴的轴毂连接轮缘41的轮辐42。根据一实施方式，轮辐可以包括用于控制车辆100的各种设备(例如，音频设备)的操纵器42a和42b。根据本实施方式的手势输入装置可以安装在方向盘40的轮缘41处。因此，当驾驶员在驾驶车辆100的同时需要操纵平视显示器时，该用户可以仅通过使用手势来控制设置在前玻璃30上的平视显示器，并且随后将对此进行描述。

此外，仪表板50可以进一步包括用于显示各种驱动相关的信息(诸如，车辆100的驱动速度、发动机的每分钟转数(RPM)、油位等)的仪表组和用于杂物存储的贮物箱。

在下文中，将参考图3至图5更详细地描述根据本公开的一实施方式的手势输入装置200和包括该手势输入装置的车辆100。

图3是示出了安装在影音导航(AVN)设备34周围的手势输入装置200的示图。图4是示出了安装在刻度盘控制单元23周围的手势输入装置200的示图。图5是示出了安装在方向盘40处的手势输入装置200的示图。

参考图3，手势输入装置200可以安装在AVN设备34周围，更具体地，沿着AVN设备34的边缘安装。沿着AVN设备34的边缘安装的手势输入装置200可以接收用户的手势输入以操纵AVN设备34。因此，当驾驶员在驾驶车辆100的同时需要操纵AVN设备34时，该用户可以仅通过使用手势来操纵菜单，而无需将眼睛从道路上移开。

参考图4，手势输入装置200可以安装在变速箱20的刻度盘控制单元23周围，更具体地，沿着刻度盘控制单元23的周向安装。沿着刻度盘控制单元23的周向安装的手势输入装置200可以接收用户的手势输入以操纵刻度盘控制单元23。安装在刻度盘控制单元23周围的手势输入装置200还可以接收用户的手势输入以操纵AVN设备34。

参考图5，手势输入装置200安装在方向盘40处以控制在挡风玻璃上示出的平视显示器HD。平视显示器是通过将主要的驱动相关的信息投射在前挡风玻璃上以使驾驶员的目光转变最小化的用于驾驶员的安全和便利驾驶的系统。车辆100可以经由平视显示器向驾驶员提供包括TBT信息的主要的驱动相关的信息。

安装在方向盘40的轮缘41处的手势输入装置200可以接收用户的手势输入以操纵显示在平视显示器上的内容。根据一实施方式，手势输入装置200还可以安装在挡风玻璃的后表面的仪表组周围或者嵌入驾驶员的座椅的顶棚中。

以上描述了根据一实施方式的手势输入装置200的安装位置。然后，将更详细地描述手势输入装置200的配置。在下文中，为了便于描述，将通过实例的方式描述如在图3中示出的沿着AVN设备34的边缘安装的手势输入装置200。

图6是示出了根据本公开的一实施方式的手势输入装置200的结构的示图。图7是图6的手势输入装置200的导光杆220的放大图。

参考图6，根据一实施方式的手势输入装置200可以安装在AVN设备34的外框的后表面上。红外发光二极管(IR-LED)210、被配置为均匀地分布由IR-LED 210产生的光并且通过手势输入装置200的前部发出光的导光杆220、以及邻近于导光杆220安装并且被配置为聚集由设置在手势 输入装置200的前部之上的物体反射的光的光接收传感器230可以沿着AVN设备34的边缘布置在外框的后表面上。

IR-LED 210可以布置在导光杆220的侧面并且发出具有900nm至1000nm的波长的红外光。

IR-LED 210可以经由光源驱动单元240连接至控制器270。控制器270可以根据手势输入装置200的驱动方法同时或者依次驱动IR-LED 210，并且随后将对此进行描述。

通常，由二极管产生的光具有辐射图案。因此，当使用IR-LED 210而未使用单独的设备提供光时，手势输入装置200的前部可以具有光未到达的盲区。当存在如上所述的光未到达的盲区时，在预定角度可能不能检测到用户的手势。因此，为了增加手势感测的精确度，需要朝向手势输入装置200的前部均匀地分布光的设备。在根据一实施方式的手势输入装置200中，导光杆220设置在IR-LED 210的前表面上，以将由IR-LED 210产生的光转换为与由面光源产生的光相同的形式。

IR-LED 210和导光杆220可以彼此接合以形成面光源模块，并且该面光源模块可以和光接收传感器230一起沿着AVN设备34的边缘以预定间隔布置。在下文中，为了便于描述，多个面光源模块可以分别被称为T1、T2、T3和T4，并且多个光接收传感器230可以分别被称为R1、R2、R3和R4。

参考图7，根据一实施方式的导光杆220可以具有光入射到上面的入射表面220a、由此发出入射光的光发射表面220b和面对光发射表面220b的反射表面220c。反射表面220c可以具有用于发出入射光的光发射图案225。同时，导光杆220还可以具有不同于图7中示出的圆柱形状或者其他多边形柱形状。

IR-LED 210可以设置在导光杆220的侧面上，并且由IR-LED 210产生的光可以入射到设置在导光杆220的侧面的入射表面220a上。在入射到入射表面220a上的光束中，到达反射表面220c的光束可以在导光杆220中被全反射。在到达反射表面220c的光束中，到达反射表面220c的光发射图案225的光束可以通过导光杆220的光发射表面220b发出。因此，由IR-LED 210产生的光通过导光杆220转换为与面光源的光相同的形式并且通过手势输入装置200的前部发出。

光接收传感器230可以邻近于相应的导光杆220以预定间隔布置，以聚集由设置在手势输入装置200的前部之上的物体反射的光。在这方面，该物体可以包括诸如用户的手的手势输入单元。

光接收传感器230可以按预定间隔布置，以分别邻近于导光杆220。光接收传感器230和导光杆220可以交替地布置。当光接收传感器230和导光杆220交替地布置时，AVN设备34可以具有更薄的框架，从而获得从审美角度吸引人的设计。

光接收传感器230可以是光电晶体管，更具体地，对红外波长范围内的光表现出相对高的响应的光电晶体管。光电晶体管(其是包含npn结或者pnp结的光电变换设备)可以将光能转换为电能。根据一实施方式的光电晶体管可以基于这样的原理来检测用户的手势，即，其中，当光入射到基极上时，电压和电流与每单位面积的光强成比例地变化。

光接收传感器230可以经由光接收传感器多路复用器250连接至单个输出线。光接收传感器多路复用器250可以用作使用从多个光接收传感器230获取的数据输出单个数据值的数据选择器。

从光接收传感器多路复用器250输出的数据可以由模拟-数字转换器(ADC)260进行处理以传输至控制器270。ADC 260(其是将电模拟信 号转换为数字信号的设备)可以将关于从光接收传感器230接收的光量的信息转换为数字信号并将转换的数字信号输出至控制器270。

控制器270可以控制驱动IR-LED 210和光接收传感器230的时间。特别地，控制器270可以控制IR-LED 210依次操作并且通过收集由光接收传感器230接收的光量的信息来检测用户的手势。

图8是示出了根据本公开的另一实施方式的手势输入装置200的结构的示图。

参考图8，手势输入装置200还可以安装在AVN设备34的外框的后表面上。IR-LED 210、被配置为均匀地分布由IR-LED 210产生的光并且通过手势输入装置200的前部发出光的导光杆220以及邻近于相应的导光杆220安装并且被配置为聚集由设置在AVN设备34的前部之上的物体反射的光的光接收传感器230可以沿着AVN设备34的边缘布置在外框的后表面上。根据本实施方式的手势输入装置200的IR-LED 210和导光杆220的结构与以上参考图6和图7描述的IR-LED 210和导光杆220的结构相同。在下文中，将基于与图6和图7的结构的差异来描述本实施方式。

根据本实施方式的手势输入装置200在光接收传感器230的布置方面不同于图6的手势输入装置200。参考图8，在根据本实施方式的手势输入装置200中，光接收传感器230可以设置在导光杆220的光发射表面220b上。即，因为光接收传感器230设置在导光杆220的光发射表面上而不是设置在两个导光杆220之间，所以光接收传感器230可以聚集从导光杆220的光发射表面220b发出的光并且由设置在手势输入装置200的前部之上的物体更有效地反射。因此，可以增加手势识别的精确度。

同时，光接收传感器230可以连接至放大器255。放大器255是放大输入信号并输出放大的信号的设备。关于由光接收传感器230收集的光量的信息可以由放大器255放大并传输到ADC 260中。传输至ADC 260的 关于光量的信息可以由ADC 260转换为数字信号，并且转换的数字信号可以传输至控制器270。

控制器270可以控制驱动IR-LED 210和光接收传感器230的时间。特别地，控制器270可以控制IR-LED 210依次或者同时操作并且通过收集由光接收传感器230接收的光量的信息来检测用户的手势。

以上描述了手势输入装置200的结构。在下文中，将详细描述手势输入装置200的操作原则。

手势输入装置200可以通过使用发出并由设置在手势输入装置的前部之上的物体反射的光的特性来检测用户的手势。换言之，当通过用户的手或者物体改变由IR-LED 210产生的红外光的行进方向时，光接收传感器230可以聚集反射光，并且控制器270可以通过处理由光接收传感器230聚集的光来检测用户的手势。

控制器270可以控制驱动IR-LED 210和光接收传感器230的时间。控制器270可以控制驱动多个IR-LED 210和多个光接收传感器230的时间，以使IR-LED 210和光接收传感器230连续或者不连续地操作。图9至图12是用于描述驱动多个IR-LED 210和光接收传感器230的时间的示图。为了便于描述，示出了四个面光源模块T1、T2、T3和T4以及与此对应的四个光接收传感器R1、R2、R3和R4以用于描述IR-LED 210和光接收传感器230的驱动方法。

参考图9，控制器270可以通过依次驱动多个面光源模块T1、T2、T3和T4并且依次收集光接收传感器230的输出值来确定用户的手的位置。换言之，因为不同地设定驱动分别包含在多个面光源模块T1、T2、T3和T4中的IR-LED 210的时间，所以当用户的手位于规定的位置时，光接收传感器230可以检测入射到用户的手上并由用户的手反射的光。

在这种情况下，邻近于用户的手设置的一个光接收传感器230的输出值可以高于其他光接收传感器230的输出值，并且控制器270可以确定用户的手位于输出较高的输出值的光接收传感器230附近。例如，当用户的手位于光接收传感器R1和R2附近时，光接收传感器R1和R2的输出值可以高于光接收传感器R3和R4的输出值。在这种情况下，控制器270可以确定用户的手位于光接收传感器R1和R2附近。

参考图10，控制器270可以通过同时驱动多个面光源模块T1、T2、T3和T4并且依次收集光接收传感器230的输出值来确定用户的手的位置。图10的方法与图9的方法的不同之处在于，同时驱动多个面光源模块T1、T2、T3和T4的多个IR-LED 210。

而且，根据图10的方法，当用户的手位于规定的位置时，光接收传感器R1、R2、R3和R4可以检测入射到用户的手上并且由此反射的光。在这种情况下，用户的手附近的一个光接收传感器230的输出值可以高于其他光接收传感器230的输出值。

在检查图10中示出的光接收传感器230的输出值之后，确认光接收传感器R1和R2的输出值高于光接收传感器R3和R4的输出值。在这种情况下，控制器270可以确定用户的手位于光接收传感器R1和R2附近。

然后，参考图11，控制器270可以通过驱动邻近于特定的光接收传感器230的面光源模块并且在从驱动的面光源模块输出的光被物体反射时收集由物体反射的光来确定用户的手的位置。例如，控制器270可以驱动邻近于光接收传感器R1的面光源模块T1和T2并且可以驱动邻近于光接收传感器R2的面光源模块T2和T3。

因为根据本实施方式相对于单个光接收传感器230驱动多个IR-LED210，所以与以一对一的关系驱动IR-LED 210和光接收传感器230相比，可以改善灵敏度。

在检查图11中示出的光接收传感器230的输出值之后，确认光接收传感器R1和R2的输出值高于光接收传感器R3和R4的输出值。在这种情况下，控制器270可以确定用户的手位于光接收传感器R1和R2附近。

参考图12，控制器270可以通过依次驱动多个面光源模块T1、T2、T3和T4并且同时收集多个光接收传感器R1、R2、R3和R4的输出值来确定用户的手的位置。当用户的手位于特定的光接收传感器230之上时，该光接收传感器230的输出值可以大于预定值。在这种情况下，控制器270可以确定用户的手位于该光接收传感器230之上。

在检查图12中示出的光接收传感器230的输出值之后，确认光接收传感器R2的输出值高于光接收传感器R1、R3和R4的输出值。在这种情况下，控制器270可以确定用户的手位于光接收传感器R2附近。

以上描述了根据一实施方式的手势输入装置200的操作原则。在下文中，将描述手势输入装置200在车辆100中的应用。

图13是示出了操纵根据本公开的一实施方式的AVN设备34的用户界面的实例的示图。图14A和图14B是示出了建立应用有接近感测技术的用户界面的屏幕的实例的示图。

参考图13，当在第一位置P1检测到用户的手并且然后在第二位置P2检测到用户的手时，手势输入装置200可以识别出用户从第一位置P1移动至第二位置P2的手势。

因此，当驾驶员在驾驶车辆100的同时需要操纵AVN设备34时，该用户可以仅通过使用手势来操纵菜单，而无需将眼睛从道路上移开。

虽然在图13中将手势示出为侧向移动，但是竖直移动或轻敲可以按照同样的方式用作手势。通过使用这种手势，驾驶员可以控制频繁使用的功能，诸如空调机或者打开/关闭收音机的功能。

参考图14A和图14B，当在第三位置P3检测到用户的手并且然后在第四位置P4检测到用户的手时，根据一实施方式的手势输入装置200可以识别出用户从第三位置P3移动至第四位置P4的手势。在这方面，第四位置P4可以比第三位置P3更接近手势输入装置200，并且因此手势输入装置200可以识别出用户的接近手势。

根据本公开的一实施方式的车辆100可以根据用户的意图提供包括通过接近感测技术应用于AVN设备34的显示器的手势识别的用户界面。例如，当在AVN设备34的导航地图模式中用户的手靠近AVN设备34以操纵AVN设备34时，车辆100可以控制AVN设备34的显示单元提供触摸操纵用户界面。触摸操纵用户界面可包括路线重新计算用户界面和最近目的地用户界面，而不限于此。

如从以上描述中显而易见的，根据本公开的实施方式的手势输入装置和包括该手势输入装置的车辆可以用于将波束角扩展至导光杆的前部，导致手势检测的盲区减小。

尽管已示出并描述了根据本公开的手势输入装置200和包括该手势输入装置的车辆100的几个实施方式，但是本领域技术人员应当理解的是，在不背离本公开的原理和精神的前提下，可以对这些实施方式做出改变，本公开的范围在权利要求及其等同物中限定。