CN106464256A - 尤其是用于家用电子设备的操作装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种例如用于家用电子设备的操作装置，其具有盖板(10)，该盖板具有操作区段(12)；至少一个用于发射电磁辐射的发射器(16)和至少一个用于检测电磁辐射的接收器(18)；以及控制电子装置(20)，用于分析由所述至少一个接收器(18)产生的测量信号。操作区段(12)这样设计，使得所述操作区段通过来自盖板(10)的用户侧(10a)的力作用(F)至少部分地可弹性变形和/或可运动并且所述操作区段至少部分地反射由所述至少一个发射器(16)发射的辐射。所述至少一个接收器(18)这样设置和/或设计，使得所述至少一个接收器能够实现对由操作区段(12)反射的辐射进行空间分辨地检测，从而控制电子装置(20)与反射的辐射的检测空间位置有关地探测操作区段(12)的操纵。

Description

尤其是用于家用电子设备的操作装置

技术领域

本发明涉及一种操作装置、尤其是用于家用电子设备的操作装置。

背景技术

对于操作装置而言，已知具有不同工作原理的不同类型的操作元件。在构成为按压按键的操作元件中，例如可以在接触和/或接近敏感的按压按键(所谓的“TouchControl”)和可通过力作用来操纵的按压按键之间进行区分，它们分别能以不同的构造和工作原理实现。

就此而言，在可通过力作用来操纵的按压按键中，除了这样的具有机械操纵元件的按压按键之外尤其是也已知电容性的按压按键(参考例如DE 10 2011 121 897 A1)、感应的按压按键(参考例如EP 2 529 484 B1)和压电的按压按键。这些特别的按压按键通常要求具有小误差范围的高制造和装配精度。

接触和接近敏感的按压按键经常具有传感机构，所述传感机构基于电容性的或感应的工作原理。在金属的操作面板的情况下，这些按压按键必须设有用于电绝缘的附加措施。包括光学传感机构的其它的接触和/或接近敏感的按压按键(参考例如DE 10 2006 004979 B4)原则上需要由透明材料制成或者带有穿通部的操作面板。

发明内容

本发明的任务是，提供一种带有可通过力作用来操纵的按压按键的操作装置，该操作装置具有可靠的工作原理。

该任务通过具有权利要求1的特征的操作装置解决。本发明特别优选的设计方案和进一步构成方案是从属权利要求的主题。

本发明的操作装置具有：盖板，所述盖板包括朝向用户的用户侧，其中，盖板具有操作区段；至少一个用于发射电磁辐射的发射器和至少一个用于检测电磁辐射的接收器；以及控制电子装置，用于分析由所述至少一个接收器产生的测量信号。操作区段这样设计，使得所述操作区段通过来自盖板的用户侧的力作用至少部分地可弹性变形和/或可运动；并且操作区段这样设计，使得所述操作区段至少部分地反射由所述至少一个发射器发射的辐射；另外，所述至少一个接收器这样设置和/或设计，使得所述至少一个接收器能够实现对由操作区段反射的辐射进行空间分辨地检测；控制电子装置可以与反射的辐射的检测空间位置有关地探测操作区段的操纵。

在按照本发明的操作装置中，操作区段的最小的变形或运动行程足以能够检测用户的操纵，这是因为反射空间位置在操作区段上发生非常小的变化时已经引起电磁辐射的非常不同的转向。操作区段的操纵因此可以通过控制电子装置非常可靠地识别。

此外，在这样设计的操作装置中，在构件制造和装配时的公差相比于常规的可通过力作用来操纵的具有电容性的、感应的或压电的工作原理的按压按键可以较大。这通过反射空间位置在操作区段上最小变化时已经引起的在接收器上非常不同的检测空间位置来实现。这也可以减少易出错性并且因此提高操作装置的可靠性。

本发明的操作装置能够实现将控制电子装置随后适应于机械构件如尤其是带有操作区段的盖板。

因为对于探测操作区段的操纵而言足够的是，检测反射的辐射的检测空间位置在接收器上的相对变化(不同于检测绝对值)，所以可以在按照本发明的操作装置中也取消校准过程。

所述盖板就此而言可以由任意材料、以任意的尺寸确定和任意的设计来制成。所述盖板优选是例如家用电子设备的操作面板。

操作区段优选一件式地与盖板构成、作为单独的构件嵌入盖板中或者作为单独的构件与盖板连接。操作区段为用户限定操作装置的操作元件，用户为了操纵必须按压所述操作元件。操作区段优选对于用户是可识别的，优选通过该操作区段的用户侧的特别的成型(触觉的标记)、以颜色和/或符号作的标记、背光、相对于其余盖板的可看出的界定部和类似物是可识别的。

操作区段通过来自盖板的用户侧的力作用至少部分地可弹性变形和/或可运动。弹性的可变形性优选通过特别的材料选择和/或操作区段的特别的尺寸确定来获得。弹性的可运动性优选可以通过在盖板中的穿通部中弹性支撑操作区段来实现。

由所述至少一个发射器发射并且由所述至少一个接收器检测的电磁辐射优选是光学辐射、优选在可见波长范围或红外线波长范围中的光学辐射。所述至少一个接收器在可由其检测的电磁辐射方面与由所述至少一个发射器发射的电磁辐射协调，优选相应的波长范围基本上一致或具有明显的重叠区域。

所述至少一个发射器优选是发光二极管(LED)、激光二极管、白炽灯、卤素灯或类似物。但所述至少一个发射器也可以通过环境光实现，所述环境光通过例如在设备壳体中或在盖板中的相应开口可以到达操作区段的背侧。

所述至少一个接收器能够实现对反射的辐射进行空间分辨地检测。优选的是，所述至少一个接收器是正好一个具有空间分辨的工作原理的接收器，或者所述至少一个接收器通过多个基本上并排设置的接收器形成。所述至少一个接收器与此相应地优选选自CCD芯片、主动的像素传感器、光电二极管、光电晶体管、环境光传感器和类似物。

操作区段这样设计，使得所述操作区段可以至少部分地反射由所述至少一个发射器发射的辐射。操作区段的该反射特性优选通过操作区段的特别的材料选择、通过操作区段背侧的特别的表面结构、通过操作区段背侧的特别的表面处理(优选涂层等)或类似方式来实现。

本发明的操作装置不论它们的光学工作原理仍然可以按有利的方式也使用在(对于相应的电磁辐射)基本上不可透过的盖板中。尤其是，所述操作区段也可以设计成对于由所述至少一个发射器发射的辐射基本上不可透过。

所述操作装置可以除了具有可通过力作用来操纵的并且可光学分析的操作区段之外还具有利用其它工作原理的其它操作元件。在此，尤其是可以使用其它的按压按键和接触和/或接近敏感的按键。

在本发明的一种优选的设计方案中，盖板具有多个操作区段，所述操作区段设计成分别通过来自盖板的用户侧的力作用可弹性变形和/或可运动。操作装置因此具有多个可被用户操纵的操作元件。

在此可以优选为多个(即对于至少两个或甚至所有的)所述多个操作区段设有至少一个共同的发射器和/或至少一个共同的接收器。

在本发明的一种设计方案中此外设有至少一个光导体，以便将由所述至少一个发射器发射的辐射传送至所述操作区段、传送至所述多个操作区段之中的一个操作区段或传送至所述多个操作区段之中的多个操作区段。该设计方案能够在所述一个操作区段或所述多个操作区段的区域中实现紧凑的方式，这是因为所述至少一个发射器可以放置在另一个部位上。所述至少一个光导体可以将辐射优选传送至一个操作区段或通过多个输出耦合部位传送至多个操作区段。

在本发明的一种设计方案中，配置给不同的操作区段的多个接收器和/或配置给不同的操作区段的多个发射器可以由控制电子装置时控地驱动。以这种方式必要时可以将不同的操作区段的操纵尽管存在接收器的共同利用的发射器仍彼此区分。

在本发明的一种设计方案中，所述多个操作区段之中的多个操作区段可以具有至少一个反射器，该反射器用于反射由所述至少一个发射器发射的辐射，其中，配置给不同操作区段的反射器具有不同的反射角。在该设计方案中，发射器或接收器可以按有利的方式共同地用于多个操作区段。

在本发明的一种设计方案中，可以设有至少一个透镜，所述透镜共同配置给所述多个操作区段之中的多个操作区段并且将由不同操作区段反射的辐射不同地转向。在该设计方案中，发射器或接收器也可以按有利的方式共同用于多个操作区段。

本发明的主题此外是包括本发明的至少一个上述操作装置的家用电子设备。

所述家用电子设备优选是衣物处理设备(洗衣机、洗涤物干燥器等)、冲洗机、冷却和/或冷冻设备(冰箱、冷冻箱等)、灶台、炉灶、微波炉、烟雾排出装置或类似物。

附图说明

本发明的上述以及其它的特征和优点可以通过借助附图对优选的非限制性的实施例的后续说明来更好地理解。其中，部分示意性地示出：

图1示出按照本发明第一实施方案的操作装置的工作原理的强烈简化的视图；

图2示出按照本发明一种实施例的包括多个操作区段的操作装置的剖视图；

图3示出按照本发明另一个实施例的包括多个操作区段的操作装置的俯视图；

图4示出按照本发明另一个实施例的包括多个操作区段的操作装置的俯视图；

图5示出按照本发明再一个实施例的包括多个操作区段的操作装置的剖视图；

图6示出按照本发明再一个实施例的包括多个操作区段的操作装置的剖视图；以及

图7示出按照本发明第二实施方案的操作装置的工作原理的强烈简化的视图。

具体实施方式

借助图1应该首先详细解释按照第一实施方案的操作装置的基本工作原理。在此，在图1A的部分图像中示出没有被用户操纵的状态，而在图1B的部分图像中示出被用户操纵时的状态。

操作装置具有例如以例如家用电子设备的操作面板形式的盖板10。该盖板10具有朝向用户的用户侧10a(在图1中在上面)，所述用户侧相应于操作面板或设备的外侧，并且具有背离用户的背侧10b(在图1中在下面)，所述背侧相应于操作面板或设备的内侧。盖板10例如由塑料或金属制成。

所述盖板10具有至少一个操作区段12，所述操作区段为用户限定操作元件，用户可以操纵所述操作元件。操作区段12集成到盖板12中或者一件式地与该盖板构成或者作为单独的构件嵌入所述盖板中并可选地与所述盖板连接。如在图1A和1B的部分图像的对照中示出的那样，操作区段12设计为通过来自用户侧10a的(例如利用用户手指进行的)力作用F可弹性变形。即在力作用F结束之后，操作区段12再次返回到其初始状态中，所述初始状态在图1A的部分图像中表示。

操作区段12优选为用户做标记，以便用户可以较容易地发现所述操作区段并且可以识别其功能性。为此，操作区段12或其外侧本身可以被做标记或者在操作区段12附近的盖板10可以被做标记。所述标记例如光学地通过颜色和/或符号、触觉地通过表面结构、电地通过背光或信号灯或类似物进行。

操作装置此外具有至少一个例如以LED形式的发射器16和至少一个例如以CCD芯片形式的接收器18。发射器16发射电磁辐射、优选在可见波长范围内或红外线波长范围内的光，并且接收器18检测相同波长范围的电磁辐射。在此，所述至少一个接收器18设计用于空间分辨地检测辐射。这表示，一个单独的接收器具有这样的能力(例如CCD芯片、传感器阵列等)或者多个接收器(例如光电二极管、光电晶体管等)并排设置并且共同被分析。

所述至少一个发射器16和所述至少一个接收器18与一个控制电子装置20连接。控制电子装置20例如具有微控制器或由这样的微控制器形成。控制电子装置20操控所述至少一个发射器16，即在最简单的情况下只将所述至少一个发射器接通和断开或者例如将其时控地驱动。此外，控制电子装置20分析由所述至少一个接收器18产生的测量信号，以便可以探测用户对操作区段12的操纵。

如在图1A和1B的部分图像中形象说明的那样，由发射器16发射的辐射(E)入射到操作区段12或其背侧上并且在那里被反射。在操作区段12上反射的辐射R1、R2然后入射到接收器18上并且由该接收器检测，所述接收器产生相应的测量信号，所述测量信号由控制电子装置20分析。在部分图像1A的初始状态中，即用户没有操纵操作区段12的情况下，操作区段12处于其未变形的初始状态中并且将辐射R1反射至接收器18。在部分图像1B的操纵状态中，即在用户向操作区段12上施加力作用F时，操作区段12变形并且将辐射R2反射至接收器18。图1A和1B的两个部分图像的对照显示，即使在操作区段12变形相对小时，在反射的辐射R2的检测空间位置中也发生非常清楚的变化。检测空间位置的该相对变化由空间分辨的接收器18检测，从而控制电子装置20可以检测对操作区段12的操纵。

对于通过控制电子装置20进行的分析而言，在接收器18上对检测空间位置的相对变化进行检测就足够。所述变化的绝对测量值不是必需的，但在各个实施形式中可以同样被检测并且分析。仅检测相对变化也降低了对各个构件的尺寸精度和位置精度的要求或者说增大了在制造中和在装配这些构件时的允许的误差范围。

图2示出按照本发明的操作装置的第一实施例，该操作装置按照图1的以上解释的基本原理起作用。

如在图2中表示的那样，发射器16和接收器18设置在例如以电路板形式的支架板14上。支架板14例如基本上平行于盖板10并且间隔开距离地设置在该盖板后面。控制电子装置20同样可以设置在该支架板14上。

在该实施例中，操作装置具有两个操作元件，即盖板10装备有两个操作区段12a、12b。为两个操作区段12a、12b设有一个共同的发射器16，所述发射器将辐射朝两个操作区段12a、12b的方向发射。另一方面，对于所述两个操作区段12a、12b之中的每个操作区段设有至少一个(单独的)接收器18a、18b。

在图2中示出的实施例的变型中当然也可以在盖板10中设有多于两个操作区段12a、12b，这些操作区段由一个共同的发射器16照射。另一方面，图2的实施例也可以减少到仅一个唯一的操作区段12。

图3示出按照本发明的操作装置的第二实施例，该操作装置按照上述的基本原理起作用。

在该实施例中，所述至少一个发射器16远离盖板10的多个操作区段12a、12b、...设置。为了将由所述至少一个发射器16发射的辐射传送至各个操作区段12a、12b、...，设有形状和大小合适的光导体22。

由所述至少一个发射器16耦入光导体22中的辐射例如可以在操作区段12a、12b、...的区域中从光导体22耦出。在操作区段12上反射的辐射然后可以通过一个或多个接收器18检测。在操纵操作区段12a、12b、...时检测空间位置的变化例如沿横向于光导体22的纵向延伸方向的方向进行，从而所述一个或多个接收器18a、18b、...在图2的俯视图中可以定位在光导体22旁边。

图4示出按照本发明的操作装置的第三实施例，该操作装置按照上述的基本原理起作用。

在该实施例中，盖板10具有n个操作区段12a、...12n的区，这些操作区段例如阵列状(参考图4)或沿一条线设置。在图4中对于操作区段12n的每个序列(一般的分组)设有至少一个发射器16。用于操作区段12n的不同的序列或分组的多个发射器16可以由控制电子装置20可选地也时控地驱动。

接着借助图5和6说明其它的实施例，在这些实施例中，发射器和接收器的数量尽管存在多个操作区段12n仍可以保持尽可能少。

在图5的实施例中，在所述多个操作区段12a、12b、...的背侧上分别设有一个反射器24a、24b、...。不同的操作区段12a、12b、...的反射器24a、24b、...由一个共同的发射器16照射。

不同操作区段12a、12b、...的反射器24a、24b、...彼此不同地设计和/或定向，从而这些反射器具有不同的反射角。作为结果，由发射器16发射的辐射在反射器24a、24b、...上尽管这些反射器的位置间隔开距离但仍反射到一个共同的空间分辨的接收器18(备选地接收器组)上。在此，不同的操作区段2a、12b、...的反射的辐射在接收器18的不同的检测空间位置区域上游动，所述检测空间位置区域由控制电子装置20可选地时控地操控或分析，从而对不同操作区段12a、12b、...的操纵可以被彼此区分。

在图6的实施例中，在所述多个操作区段12a、12b、...和所述共同的接收器18(备选地接收器组)之间的光路中设有透镜26。该透镜26这样设计和设置，使得由不同的操作区段12a、12b、...反射的辐射不同地转向。作为结果，由操作区段12a、12b、...反射的辐射尽管这些操作区段在盖板10上的位置间隔开距离但仍借助透镜26聚焦到所述共同的接收器18上。在此，由不同的操作区段12a、12b、...反射的辐射在接收器18的不同的检测空间位置区域上游动，所述检测空间位置区域由控制电子装置20可选地时控地操控或分析，从而对不同操作区段12a、12b、...的操纵可以被彼此区分。

现在借助图7应该详细解释按照第二实施方案的操作装置的基本工作原理。在此，在图7A的部分图像中示出用户没有操纵的情况下的状态，而在图7B的部分图像中示出在用户操纵时的状态。

在图7中，相同的或相应的构件以与在图1至6中相同的附图标记表征。图2至6的以上所述实施例也可以由本领域技术人员无问题地转用到图7的实施方案。

图7的第二实施方案与图1的第一实施方案的不同之处在于在盖板10中的操作区段12的设计。操作区段12在图1中设计为通过由用户施加的力作用F可弹性变形，而图7的实施方案的操作区段通过经由用户施加的力作用F可运动。

为此目的，操作区段12优选作为与盖板10分开的构件制造并且可运动地支撑在盖板10中的穿通部中。在操纵操作区段12时，所述操作区段挤压到盖板10中并且向内移动，如在图7B的部分图像中形象地说明的那样。在力作用F结束之后，操作区段12再次返回到其初始位置中，所述初始位置在图7A的部分图像中示出。这例如借助弹性的弹簧元件发生，所述弹簧元件将操作区段预张紧到其初始位置中。

如在图7A和7B的部分图像中形象地说明的那样，由发射器16发射的辐射(E)入射到操作区段12、更确切地说其背侧上并且在那里被反射。在操作区段12上反射的辐射R1、R2然后入射到接收器18上并且由该接收器检测，所述接收器产生相应的测量信号，所述测量信号由控制电子装置20分析。在部分图像7A的初始状态中，即用户没有对操作区段12操纵的情况下，操作区段12处于其初始位置中并且将辐射R1反射至接收器18。在用户向操作区段12施加力作用F时，操作区段12向内滑动并且将辐射R2反射至接收器18。图7A和7B的两个部分图像的对照示出，即使在操作区段12的运动行程相对小的情况下，在反射的辐射R2的检测空间位置中也发生非常清楚的变化。检测空间位置的该相对变化由空间分辨的接收器18检测，从而控制电子装置20可以检测操作区段12的操纵。

可选地，操作区段12的背侧也可以偏离于平坦的结构，以便加强检测空间位置的变化效果。

此外，图7的第二实施方案相应于以上借助图1所述的第一实施方案。

此外，图1和7的两个实施方案可以相互组合。操作区段12于是在用户施加力作用时不仅轻微地变形而且稍微运动。

附图标记列表

10 盖板、例如操作面板

10a 用户侧

10b 背侧

12 操作区段

12n 操作区段

14 支架板、例如电路板

16 发射器

18 接收器

18n 接收器

20 控制电子装置

22 光导体

24n 反射器

26 透镜

E 发射的光束

F 压力

R1 没有按键操纵时反射的光束

R2 有按键操纵时反射的光束

Claims (10)

1.尤其是用于家用电子设备的操作装置，具有：

盖板(10)，所述盖板包括朝向用户的用户侧(10a)，其中，盖板(10)具有操作区段(12)；

至少一个用于发射电磁辐射(E)的发射器(16)和至少一个用于检测电磁辐射(R1、R2)的接收器(18)；以及

控制电子装置(20)，用于分析由所述至少一个接收器(18)产生的测量信号，

其特征在于，

操作区段(12)这样设计，使得所述操作区段通过来自盖板(10)的用户侧(10a)的力作用(F)至少部分地可弹性变形和/或可运动；

操作区段(12)这样设计，使得所述操作区段至少部分地反射由所述至少一个发射器(16)发射的辐射(E)；

所述至少一个接收器(18)这样设置和/或设计，使得所述至少一个接收器能够实现对由操作区段(12)反射的辐射(R1、R2)进行空间分辨地检测；并且

控制电子装置(20)与反射的辐射(R1、R2)的检测空间位置有关地探测操作区段(12)的操纵。

2.按照权利要求1所述的操作装置，

其特征在于，

操作区段(12)设计成对于由所述至少一个发射器(16)发射的辐射(E)基本上不可透过。

3.按照权利要求1或2所述的操作装置，

其特征在于，

盖板(10)具有多个操作区段(12n)，这些操作区段设计成分别通过来自盖板(10)的用户侧(10a)的力作用(F)可弹性变形和/或可运动。

4.按照权利要求3所述的操作装置，

其特征在于，

为所述多个操作区段(12n)之中的多个操作区段设有至少一个共同的发射器(16)。

5.按照权利要求3或4所述的操作装置，

其特征在于，

为所述多个操作区段(12n)之中的多个操作区段设有至少一个共同的接收器(18)。

6.按照上述权利要求之一所述的操作装置，

其特征在于，

设有至少一个光导体(22)，以便将由所述至少一个发射器(16)发射的辐射(E)传送至所述操作区段(12)、传送至所述多个操作区段(12n)之中的一个操作区段或者传送至所述多个操作区段(12n)之中的多个操作区段。

7.按照权利要求3至6之一所述的操作装置，

其特征在于，

配置给不同的操作区段(12n)的多个接收器(18n)和/或配置给不同的操作区段(12n)的多个发射器(16n)由控制电子装置(20)时控地驱动。

8.按照权利要求3至7之一所述的操作装置，

其特征在于，

所述多个操作区段(12n)之中的多个操作区段具有至少一个反射器(24n)，该反射器用于反射由所述至少一个发射器发射的辐射(E)，其中，配置给不同的操作区段(12n)的反射器(24n)具有不同的反射角。

9.按照权利要求3至8之一所述的操作装置，

其特征在于，

设有至少一个透镜(26)，该透镜共同配置给所述多个操作区段(12n)之中的多个操作区段并且将由不同操作区段(12n)反射的辐射不同地转向。

10.家用电子设备，包括至少一个按照上述权利要求之一所述的操作装置。