用于提供觸覺反饋的曲面觸摸顯示裝置及其方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用于提供觸覺反饋的曲面觸摸顯示裝置及其方法。該曲面觸摸顯示裝置包括：曲面屏幕，在該曲面屏幕中顯示圖像；投影儀，包括向該曲面屏幕照射紅外線的紅外線輻照器；紅外攝像機(jī)，拍攝從該曲面屏幕反射的紅外圖像；超聲波陣列模塊，包括多個超聲波發(fā)生器，該多個超聲波發(fā)生器產(chǎn)生空氣傳播的超聲波；以及控制器，基于紅外圖像確定該曲面屏幕上的觸點(diǎn)，并控制超聲波陣列模塊的操作以產(chǎn)生朝向該觸點(diǎn)的空氣傳播的超聲波。
【專利說明】用于提供觸覺反饋的曲面觸摸顯示裝置及其方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種曲面顯示裝置。本發(fā)明更特別涉及一種用于提供觸覺反饋的曲面顯示裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]諸如小鍵盤、撥號盤以及觸摸屏等各種輸入裝置，已被用于控制車輛的各種功能。近年來，人們嘗試將觸摸顯示裝置應(yīng)用到儀表群或音頻-視頻導(dǎo)航(AVN)系統(tǒng)中，以改善用戶的操作觸摸和車輛設(shè)計。人們已經(jīng)對將背面投影型的觸摸顯示裝置應(yīng)用到車輛的曲面上進(jìn)行研究。該背面投影型的觸摸顯示裝置利用布置在屏幕背面的投影儀來投射圖像。
[0003]使用紅外線的常規(guī)觸摸顯示裝置包括:用于顯示圖像的顯示裝置、用于向圖像顯示部分照射紅外線的紅外線輻照器、以及用于感測從所述圖像顯示部分反射的紅外線的紅外攝像機(jī)。
[0004]作為被包含在利用紅外線的傳統(tǒng)觸摸顯示裝置中的顯示裝置，已經(jīng)使用了用于通過利用投影儀在屏幕上顯示圖像的屏幕顯示裝置、包括利用液晶來顯示圖像的液晶面板的液晶顯示器(LCD)裝置、以及用于將光照射到液晶面板的背光單元。
[0005]然而，如果當(dāng)用戶操作觸摸顯示裝置時，反饋沒有提供給用戶，則用戶需要用眼睛盯著屏幕。因此，在車輛中安裝觸摸顯示裝置的情況下，如果不提供與觸摸相對應(yīng)的反饋，則駕駛者的視線可能會分散。
[0006]傳統(tǒng)的觸摸顯示裝置利用電動機(jī)或壓電元件提供觸覺反饋。然而，在利用電動機(jī)的情況下，存在一定的問題:隨著電動機(jī)的驅(qū)動會產(chǎn)生噪聲，因此其市售性變差。在利用壓電元件的情況下，壓電元件必須由透明材料制成以便使用投影儀。然而，這種透明材料的成本很高。
[0007]在該【背景技術(shù)】部分公開的上述信息僅用于增強(qiáng)對本公開的【背景技術(shù)】的理解，并且因此它可能包含不構(gòu)成該國的本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供一種用于提供觸覺反饋的曲面觸摸顯示裝置，其具有利用空氣傳播的超聲波來提供觸覺反饋的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例提供一種用于提供觸覺反饋的曲面觸摸顯示裝置，該曲面觸摸顯示裝置包括:曲面屏幕，在該曲面屏幕中顯示圖像；投影儀，包括向曲面屏幕照射紅外線的紅外線輻照器；紅外攝像機(jī)，拍攝從曲面屏幕反射的紅外圖像；超聲波陣列模塊，包括多個超聲波發(fā)生器，該多個超聲波發(fā)生器產(chǎn)生空氣傳播的超聲波；以及控制器，基于紅外圖像確定曲面屏幕上的觸點(diǎn)，并控制超聲波陣列模塊的操作以產(chǎn)生朝向觸點(diǎn)的空氣傳播的超聲波。
[0010]如果該觸點(diǎn)在曲面屏幕上移動，則控制器可以控制超聲波陣列模塊的操作以根據(jù)移動路徑產(chǎn)生超聲波。
[0011]曲面觸摸顯示裝置還可以包括根據(jù)控制器的控制指令執(zhí)行應(yīng)用程序功能的應(yīng)用程序驅(qū)動器。
[0012]顯示在曲面屏幕上的圖像可以包括配置有多個可選擇對象的用戶界面，并且如果該觸點(diǎn)位于所述多個對象之外的區(qū)域內(nèi)，則控制器可以控制超聲波陣列模塊的操作以產(chǎn)生對應(yīng)于第一數(shù)量次數(shù)的空氣傳播的超聲波。
[0013]如果該觸點(diǎn)與多個對象中的任一個對象相對應(yīng)，則控制器可以控制超聲波陣列模塊的操作以產(chǎn)生與第二數(shù)量次數(shù)相對應(yīng)的空氣傳播的超聲波，并產(chǎn)生用于驅(qū)動被映射到所選擇對象的應(yīng)用程序功能的控制指令。
[0014]曲面屏幕可被安裝在車輛的儀表板中。
[0015]本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例提供一種用于通過安裝在車輛中的曲面觸摸顯示裝置向用戶提供觸覺反饋的方法，該方法包括:將紅外線照射到曲面屏幕；拍攝從曲面屏幕反射的紅外圖像；基于紅外圖像確定觸點(diǎn)；以及產(chǎn)生朝向該觸點(diǎn)的空氣傳播的超聲波。
[0016]該方法還可以包括:確定該觸點(diǎn)是否在曲面屏幕上移動；以及如果該觸點(diǎn)在曲面屏幕上移動，則根據(jù)移動路徑產(chǎn)生空氣傳播的超聲波。
[0017]將紅外線照射到曲面屏幕可以包括投射圖像。
[0018]該方法還包括:如果圖像包括配置有多個可選擇對象的用戶界面，則確定該觸點(diǎn)是否與多個對象中的任一個對象相對應(yīng)；如果該觸點(diǎn)位于多個對象之外的區(qū)域內(nèi)，則產(chǎn)生與第一數(shù)量次數(shù)相對應(yīng)的空氣傳播的超聲波；以及如果該觸點(diǎn)與多個對象中的任一個對象相對應(yīng)，則產(chǎn)生與第二數(shù)量次數(shù)相對應(yīng)的空氣傳播的超聲波。
[0019]該方法還可包括:如果該觸點(diǎn)與多個對象中的任一個對象相對應(yīng)，則產(chǎn)生用于驅(qū)動被映射到所選擇對象的應(yīng)用程序功能的控制指令。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的用于提供觸覺反饋的曲面觸摸顯示裝置的不意圖；
[0021]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的曲面屏幕的概念圖；
[0022]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的用于提供觸覺反饋的方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0023]在下文中將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明，在附圖中示出本發(fā)明的示例性實(shí)施例。如本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該知道的，在此描述的實(shí)施例還可以各種不同的方式進(jìn)行修改，所有這些都不脫離本發(fā)明的精神或保護(hù)范圍。
[0024]這些附圖和說明實(shí)質(zhì)上應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。在整個說明書中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。
[0025]另外，為了更好地理解和便于描述，附圖中示出的每個配置被任意地顯示，但是本發(fā)明并不限于此。
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的用于提供觸覺反饋的曲面觸摸顯示裝置的示意圖。
[0027]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的用于提供觸覺反饋的曲面觸摸顯示裝置100包括曲面屏幕10，在該曲面屏幕10中顯示圖像:包含紅外線輻照器的投影儀20，其向曲面屏幕10照射紅外線。紅外攝像機(jī)50拍攝從曲面屏幕10反射的紅外圖像。超聲波陣列模塊60包括多個超聲波發(fā)生器62，超聲波發(fā)生器62產(chǎn)生空氣傳播的超聲波(airborneultrasonic wave)?？刂破?0基于紅外圖像確定曲面屏幕10上的觸點(diǎn)，并控制超聲波陣列模塊60的操作以產(chǎn)生朝向觸點(diǎn)的空氣傳播的超聲波。
[0028]根據(jù)車輛的內(nèi)部設(shè)計，可以在車輛的儀表板中安裝曲面屏幕10。
[0029]投影儀20將圖像投射到曲面屏幕10。在曲面屏幕10和投影儀20之間布置非球面鏡30和反射鏡40。從投影儀20投射的圖像經(jīng)非球面鏡30反射到反射鏡40。從反射鏡40反射的圖像被投射到曲面屏幕10并隨后顯示給用戶。
[0030]可以根據(jù)曲面屏幕10的曲率值來制造非球面鏡30。
[0031]投影儀20中包含的紅外線輻照器將紅外線照射到曲面屏幕10。從紅外線輻照器照射出的紅外線經(jīng)非球面鏡30被反射到反射鏡40。從反射鏡40反射的紅外線被照射到曲面屏幕10。
[0032]當(dāng)用戶的手H觸碰曲面屏幕10上的任一點(diǎn)時，紅外攝像機(jī)50拍攝從曲面屏幕10反射的紅外圖像。
[0033]超聲波陣列模塊60包括多個產(chǎn)生空氣傳播的超聲波的超聲波發(fā)生器62。在用戶的手H觸及曲面屏幕10上任一點(diǎn)的狀態(tài)下，當(dāng)空氣傳播的超聲波到達(dá)曲面屏幕10時，用戶可以檢測到壓力的變化。也就是說，通過利用被稱為聲輻射壓力的超聲波現(xiàn)象，為用戶提供觸覺反饋。
[0034]控制器70可以通過由程序執(zhí)行的一個或多個微處理器來實(shí)現(xiàn)。該程序可以包括用于執(zhí)行包含在根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的用于提供觸覺反饋的方法中的每個步驟的一系列命令，后面將進(jìn)一步描述。
[0035]控制器70基于反射的紅外圖像來確定觸點(diǎn)。當(dāng)用戶的手H觸摸曲面屏幕10上的任一點(diǎn)時，控制器70確定觸點(diǎn)?？刂破?0控制超聲波陣列模塊60的操作，以產(chǎn)生朝向觸點(diǎn)的空氣傳播的超聲波。也就是說，控制器70控制超聲波陣列模塊60的操作，以便可以操作多個超聲波發(fā)生器62中與觸點(diǎn)相對應(yīng)的超聲波發(fā)生器。
[0036]圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的曲面屏幕的概念圖。
[0037]參照圖1和2，曲面屏幕10上所顯示的圖像可包括被配置成顯示多個可選擇的對象15的用戶界面。
[0038]此外，根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的用于提供觸覺反饋的曲面觸摸顯示裝置100還可以包括應(yīng)用程序驅(qū)動器80，根據(jù)控制器70的控制指令執(zhí)行應(yīng)用程序功能。
[0039]用戶可以在包括對象15a、15b和15c的多個對象15中選擇預(yù)期的對象15b。此時，控制器70可生成控制指令以操作映射到選定對象15b的應(yīng)用程序功能，并向應(yīng)用程序驅(qū)動器80輸出控制指令。
[0040]圖3是示出根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例的用于提供觸覺反饋的方法的流程圖。參照圖3，在步驟SlO中，投影儀20將圖像投射到曲面屏幕10，并且在曲面屏幕10上顯示該圖像。包含在投影儀20的紅外線輻照器照射紅外線，紅外攝像機(jī)50拍攝從曲面屏幕10反射出的紅外圖像。
[0041]在步驟S20，控制器70基于經(jīng)反射的紅外圖像確定用戶是否觸摸了曲面屏幕10。如果用戶觸摸曲面屏幕10，則控制器70確定觸點(diǎn)。在步驟S30，當(dāng)曲面屏幕10上顯示的圖像包括被配置為可選擇的多個對象15的用戶界面時，控制器70確定觸點(diǎn)是否與多個對象15中的任一個相對應(yīng)。
[0042]在步驟S40，如果觸點(diǎn)位于多個對象15之外的區(qū)域內(nèi)，則控制器70控制超聲波陣列模塊60的操作，以產(chǎn)生與第一數(shù)量的次數(shù)相對應(yīng)的空氣傳播的超聲波。第一數(shù)量的次數(shù)可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員任意設(shè)定，并且例如可以是三。這使得用戶可以在用戶觸摸錯誤點(diǎn)的情況下接收反饋，因此用戶可以通過觸覺反饋來識別該觸點(diǎn)是否是錯誤的。
[0043]在步驟S50，如果該觸點(diǎn)與多個對象15中的任一個對象相對應(yīng)，則控制器70確定用戶是否在曲面屏幕10上執(zhí)行拖動運(yùn)動。也就是說，控制器70確定該觸點(diǎn)是否在曲面屏幕10上連續(xù)移動。
[0044]在步驟S60，如果該觸點(diǎn)不在曲面屏幕10上移動，則控制器70控制超聲波陣列模塊60的操作以產(chǎn)生與第二數(shù)量次數(shù)相對應(yīng)的空氣傳播的超聲波。第二數(shù)量次數(shù)可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員任意設(shè)定，例如可以是一。在此之后，控制器70驅(qū)動被映射到觸摸對象的應(yīng)用程序功能，并結(jié)束根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于提供觸覺反饋的方法。
[0045]如果在步驟50中觸點(diǎn)在曲面屏幕10上移動，則控制器70控制超聲波陣列模塊60的操作，以便根據(jù)移動路徑連續(xù)地或周期性地產(chǎn)生空氣傳播的超聲波(步驟70)。也就是說，當(dāng)用戶執(zhí)行拖動運(yùn)動來搜索內(nèi)容時，可以根據(jù)拖動路徑(移動路徑)向用戶提供觸覺反饋。此后，控制器70根據(jù)拖動運(yùn)動驅(qū)動應(yīng)用程序功能，并結(jié)束根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的用于提供觸覺反饋的方法。
[0046]因此，根據(jù)本發(fā)明一個示例性實(shí)施例，由于提供了與觸摸相對應(yīng)的觸覺反饋，因此用戶可以確定該觸摸是否被正常識別。
[0047]另外，由于提供了觸覺反饋，因此改善了司機(jī)駕駛時觀測前方的注意力。
[0048]雖然已經(jīng)結(jié)合目前被認(rèn)為是實(shí)用的示例性實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是應(yīng)該理解的是，本發(fā)明并不限于所公開的實(shí)施例，相反地，本發(fā)明意在覆蓋包括在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的各種修改和等同布置。
【權(quán)利要求】
1.一種用于提供觸覺反饋的曲面觸摸顯示裝置，所述曲面觸摸顯示裝置包括: 曲面屏幕，在所述曲面屏幕中顯示圖像； 投影儀，包括向所述曲面屏幕照射紅外線的紅外線輻照器； 紅外攝像機(jī)，拍攝從所述曲面屏幕反射的紅外圖像； 超聲波陣列模塊，包括多個超聲波發(fā)生器，所述多個超聲波發(fā)生器產(chǎn)生空氣傳播的超聲波；以及 控制器，基于所述紅外圖像確定所述曲面屏幕上的觸點(diǎn)，并控制所述超聲波陣列模塊的操作以產(chǎn)生朝向所述觸點(diǎn)的空氣傳播的超聲波。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中如果所述觸點(diǎn)在所述曲面屏幕上移動，則所述控制器控制所述超聲波陣列模塊的操作以便根據(jù)移動路徑產(chǎn)生超聲波。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述曲面觸摸顯示裝置還包括應(yīng)用程序驅(qū)動器，所述應(yīng)用程序驅(qū)動器根據(jù)所述控制器的控制指令執(zhí)行應(yīng)用程序功能。
4.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中顯示在所述曲面屏幕上的圖像包括配置有多個可選擇對象的用戶界面，并且如果所述觸點(diǎn)位于所述多個對象之外的區(qū)域內(nèi)，則所述控制器控制所述超聲波陣列模塊的操作以產(chǎn)生第一數(shù)量的空氣傳播的超聲波。
5.如權(quán)利要求4所述的裝置，其中如果所述觸點(diǎn)與所述多個對象中的任一個對象相對應(yīng)，則所述控制器控制所述超聲波陣列模塊的操作以產(chǎn)生第二數(shù)量的空氣傳播的超聲波，并產(chǎn)生用于驅(qū)動被映射到所選擇對象的應(yīng)用程序功能的控制指令。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述曲面屏幕安裝在車輛的儀表板中。
7.一種用于通過安裝在車輛中的曲面觸摸顯示裝置向用戶提供觸覺反饋的方法，所述方法包括: 將紅外線照射到曲面屏幕； 拍攝從所述曲面屏幕反射的紅外圖像； 基于所述紅外圖像確定觸點(diǎn)；以及 產(chǎn)生朝向所述觸點(diǎn)的空氣傳播的超聲波。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括: 確定所述觸點(diǎn)是否在所述曲面屏幕上移動；以及 如果所述觸點(diǎn)在所述曲面屏幕上移動，則根據(jù)移動路徑產(chǎn)生空氣傳播的超聲波。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中將紅外線照射到曲面屏幕的步驟包括投射圖像，并且 其中所述方法還包括: 如果所述圖像包括配置有多個可選擇對象的用戶界面，則確定所述觸點(diǎn)是否與所述多個可選擇對象中的任一個對象相對應(yīng)； 如果所述觸點(diǎn)位于所述多個對象之外的區(qū)域內(nèi)，則產(chǎn)生第一數(shù)量的空氣傳播的超聲波；以及 如果所述觸點(diǎn)與所述多個對象中的任一個對象相對應(yīng)，則產(chǎn)生第二數(shù)量的空氣傳播的超聲波。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，還包括:如果所述觸點(diǎn)與所述多個對象中的任一個對象相對應(yīng)，則產(chǎn)生用于驅(qū)動被映射到所選擇對象的應(yīng)用程序功能的控制指令。
【文檔編號】G06F3/01GK104460973SQ201310756908
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年12月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】李鐘福 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社