CN111332195B - 用于机动车的操作设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机动车的操作设备，尤其用于操作机动车的功能的操作设备，其中，操作设备包括多个、例如矩阵式相邻布置的LED，其中，设有计算装置，所述计算装置用于检测是否多个LED中的至少一个第一LED的光由于操作处理反射和/或入射至多个LED中的至少一个第二LED中。

Description

用于机动车的操作设备
技术领域
本发明涉及一种用于机动车的操作设备，尤其用于操作功能、尤其操作机动车的功能的操作设备，其中，操作设备包括多个、例如矩阵式相邻布置的LED，其中，设有计算装置，所述计算装置用于检测多个LED中的至少一个第一LED的光是否由于操作处理反射和/或入射至多个LED中的至少一个第二LED中。此外，本发明还涉及一种具有操作设备的机动车。此外，本发明还涉及一种用于运行所述操作设备的方法。
背景技术
文献US 9 207 851 B1公开了一种由多个LED组成的矩阵，所述LED布置在LCD设备的液晶层之后。例如由LED组成的矩阵可以是由白色LED组成的矩阵。这种矩阵可以包含一行或多行以及一列或多列，其中每个行列或多个行列都包含多个LED，所述LED被配置用于发出白光。由白色LED组成的矩阵在光学和机械上进行设计，以便作为LCD设备的背光装置发挥作用，相较而言，所述矩阵也在电学上进行设计，从而使矩阵的LED在发光模式下并且在光识别模式下运行。
文献US2006/0086896 A1公开了一种红绿蓝LED装置，其带有三个呈矩阵行/列形状的芯片。每个LED都可以具有一个共同的阴极和三个独立的阳极。可以为每个行设置三个、而非唯一一个行驱动器，例如为每个红色、绿色和蓝色芯片的阳极都设置三个行驱动器。在给定的列中用于所有LED的共同的阴极能够与驱动器相连。每个行都可以具有行读出放大器，所述行读出放大器可以连接在放大器的红色阳极总线上。可以依次执行扫描程序，例如每次执行一列。所有蓝色的行驱动器都可以被激活，与此同时，所有红色和绿色的行驱动器可以被去激活。这实现的是，在LED中仅有蓝色的芯片发挥发射体的作用并且形成光。红色的芯片可以作为探测器被每行的读出放大器使用。当手指与这种列中的其中一个LED相接触时，光可以被手指反射，并且被红色的芯片接收。在短暂的延时(例如一微秒)之后，进而出现放大器的数值，ADC可以针对每个输入通道实施转换，并且能够存储结果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，简化或者说改进机动车的操作。
上述技术问题通过一种用于机动车的操作设备、尤其用于操作机动车的功能的操作设备解决，其中，操作设备包括多个(尤其基本上、尤其矩阵式、尤其)相邻布置(尤其矩阵式)的LED，其中，设有计算装置，所述计算装置用于检测是否多个LED中的至少一个第一LED的光由于操作处理反射和/或入射至多个LED中的至少一个第二LED中，其中，有利地规定，在多个LED上布置光纤。第一LED由此是处于发光模式下的LED，并且第二LED是处于光识别模式下的LED。两个模式之间快速切换，并且具体而言以肉眼不可见的速度快速切换。类似于文献US 9 207 851 B1或在US2006/0086896A1中所公开的教导，LED以高频率在发光模式与光识别模式之间切换，以至于人眼不可察觉所述切换。在最简单的情况下，LED的作用改变，从而检测多个LED的第二LED的光是否反射和/或入射至多个LED的第一LED中。随后又借助在多个LED中的第一LED将光入射至光纤的纤维中，并且又借助多个LED的第二LED检查该光束是否被反射并且通过光纤的纤维入射至第二LED中。然而还可以规定，利用不同的LED进行切换，从而例如随后多个LED的第三LED或其他LED将光朝第一LED或第二LED的方向辐射。
在本申请公开内容的范畴内光纤尤其是指一种光学部件，所述光学部件由多个平行布置的透明纤维、尤其玻璃纤维组成为光导体(TIR)，所述光导体例如作为支承板相互熔接成机械上均匀的板块。在本申请公开内容的范畴内的光纤也可以称为光纤束或熔接光纤。在本申请公开内容的范畴内的光纤可以包括多个光导体，所述光导体至少在光纤的面向多个LED的侧面上(基本上)垂直于或正交于光纤的面向多个LED的侧面或者多个LED所布置其中的平面。在本申请公开内容的范畴内的光纤可以构造为纤维束、构造为具有多个子纤维束的纤维束或者构造为纤维板。在本申请公开内容的范畴内的光纤的设计可以使用这样的光导体，所述光导体不相互熔接，而由松散地相邻布置的易弯曲的多个单纤维组成，所述单纤维仅在输入侧和输出侧上几何严格地整理并固定绑缚。被传输的图像以像素方式分辨，具有两种常用的像点布局：六角形或正交式。各个像点之间的距离为例如4至10μm。例如在光导体的情况中，每个纤维由芯玻璃和包围的低折射率的包层玻璃组成。在芯玻璃与包层玻璃之间还例如额外地布置有由深色(吸收)玻璃组成的绞线，以便抑制杂散的散射光。在本发明公开内容的范畴内的光纤可以具有放大或缩小性质(锥体)。随后，在熔接之后形成的筒状的板块(光纤)被再次加热并且牵拉、在中心处收窄并且会在所形成的腰部断开。通过该方式可以制造锥体、也即光纤，用于与1：1的比例所不同的缩小或增大。在本申请公开内容的范畴内的光纤可以半透明地涂层。
在本申请公开内容的范畴内的机动车的功能可以是信息娱乐系统、导航系统、电话或电话界面、车窗升降器、用于侧向后视镜、可移动车顶的操作元件等。在本申请公开内容的范畴内的操作处理可以尤其是对光纤的设计用于操作的操作面接触、尤其利用手指的接触。在本申请公开内容的范畴内的通过多个LED的布局，尤其表示光纤或光纤的纤维设计为，LED将光入射至光纤的纤维。
在本申请公开内容的范畴内的LED还可以是具有滤色器的LED或者说是包括滤色器的LED。尤其规定，本申请公开内容的范畴内的LED还应理解为OLED(有机发光二极管)。在本申请公开内容范畴内的LED还可以是QDOT(单波段滤光片组)或激光器。尤其规定，颜色借助磷构成为白色。
在本申请公开内容的范畴内的计算装置可以例如包括电路或评估电路，例如在US9 207 851 B1以及US 2006/0086896A1中所公开的。
在本发明的另一种有利的设计方式中，光纤包括一个面向多个LED的侧面和一个背离多个LED的侧面(面向操作设备的用户的侧面)和/或包括面向多个LED的侧面，其中，所述背离多个LED的侧面和/或面向多个LED的侧面包括弯曲的区域。在本发明的另一有利的设计方式中，光纤至少部分弯曲。所述弯曲可以是外凸和/或内凹的。光纤的入射面、也即光纤的面向多个LED的侧面还可以台阶状地设计。在本发明的另一有利的设计方式中光纤可以是弓形的(21/2D)。
在本发明的另一有利的设计方式中，光纤朝背离多个LED的侧面的方向和/或朝面向多个LED的侧面的方向分裂成至少两个子纤维束。在本发明的另一有利的设计方式中，光纤朝背离多个LED的侧面的方向和/或朝面向多个LED的侧面的方向分裂成至少三个子纤维束。在本发明的另一有利的设计方式中，光纤朝背离多个LED的侧面的方向和/或朝面向多个LED的侧面的方向分裂成至少四个子纤维束。
在根据本发明的一种设计方式中可以规定，光纤的纤维具有不同的直径。尤其可以规定，一个光纤中的某个纤维较之同样也是该光纤的一部分的一组纤维中的某个纤维具有明显更大的直径。借助不同的直径可以执行不同的功能性。由此例如可以规定，具有明显更大横截面的纤维配属于开/关功能，相反，具有较小横截面的纤维应探测擦拭。
在本发明的另一有利的设计方式中，第一LED具有第一发射光谱、例如主要处于红外区域，并且第二LED具有第二发射光谱，其中，第一发射光谱与第二放射谱不同。
在本发明的另一有利的设计方式中，操作设备具有至少一个具有第三发射光谱的第三LED和至少一个具有第四发射光谱的第四LED，其中，至少第一发射光谱与至少第三发射光谱不同并且与至少第四发射光谱不同，其中，至少第二发射光谱与至少第三发射光谱不同并且与至少第四发射光谱不同，其中，至少第三发射光谱与至少第四发射光谱不同，其中，计算装置设计用于检测是否至少第一LED的光由于操作处理反射和/或入射至至少第二LED中、至少第三和/或至少第四LED中。
此外，尤其与一个或多个上述技术特征相结合，本发明还涉及一种用于机动车、尤其用于操作机动车的功能的操作设备，其中，所述操作设备包括多个(尤其基本上、尤其矩阵状、尤其)相邻布置的LED，其中，计算装置设计用于检测是否多个LED的至少一个第一LED的光由于操作处理反射和/或入射至多个LED的至少一个第二LED中，其中，第一LED具有主要位于红外区域中的第一发射光谱，并且第二LED具有第二发射光谱，其中尤其规定，第一发射光谱与第二发射光谱不同。在此情况下还可以使用具有四个不同LED的设计，四个LED中的一个LED主要在红外区域中发光或感应。其余三个LED可以例如基本上在可见光范围内发光或感应。所述三个LED例如可以(尤其主要或基本上)以红色、(尤其主要或基本上)以蓝色并且(尤其主要或基本上)以绿色发光或感应。
此外，尤其与一个或多个上述技术特征相结合，本发明还涉及一种用于机动车、尤其用于操作机动车的功能的操作设备，其中，所述操作设备包括多个(尤其基本上、尤其矩阵状、尤其)相邻布置的LED，其中，所述多个(尤其基本上、尤其矩阵状、尤其)相邻布置的LED具有至少一个具备第一发射光谱的第一LED、至少一个具备第二发射光谱的第二LED、至少一个具备第三发射光谱的第三LED和至少一个具备第四发射光谱的第四LED，其中，至少第一发射光谱与至少第二发射光谱不同、与至少第三发射光谱不同并且与至少第四发射光谱不同，其中，至少第二发射光谱与至少第三发射光谱不同并且与至少第四发射光谱不同，其中，至少第三发射光谱与至少第四发射光谱不同，其中，计算装置设计用于检测至少第一LED的光是否由于操作处理反射和/或入射至至少第二LED中、至少第三和/或至少第四LED中。
在本发明的另一有利的设计方式中，第一发射光谱与至少第二发射光谱重叠。在本发明的另一有利的设计方式中，第二发射光谱与至少第三发射光谱重叠。在本发明的另一有利的设计方式中，第三发射光谱与至少第四发射光谱重叠。在本申请公开内容的范畴内的重叠尤其应理解为，发射光谱在其最大值的至少50％处或至少30％处与重叠的发射光谱在其最大值的至少50％处或至少30％处相交。
在本发明的另一有利的设计方式中，所述多个LED的数个LED构成彩色显示器。在本发明的另一种有利的设计方式中，所述多个LED的数个LED设计为彩色显示器(用于显示不同颜色的图像内容)。在本发明的另一有利的设计方式中，所述显示器将操作设备的功能例如以图标或符号的形式示出。在本发明的另一有利的设计方式中，显示器是尤其多点触摸屏、人机界面、例如密封式人机界面的部件，如文献EP 1 764 674 B1中图6、图7和图8所公开的，然而其中省去了触摸屏11并且壳体的透明的部件17被本申请公开内容的范畴内的光纤替代。由此也在密封式的区域中、也即在已经密封的显示器上实现了触摸的位置的确定。通过该方式提供了具备有效且必要时触觉反馈的显示和操作系统的特备牢固的多点触摸屏，所述显示和操作系统还尤其能够良好地应用于外部区域。
此外，本发明还涉及一种用于运行操作设备、尤其用于运行上述操作设备的方法，其中，操作设备包括多个LED，其中，在多个LED上布置了具有多个纤维的光纤，其中，多个LED的第一LED将光辐射至光纤的纤维，光在该纤维中被(多次)反射并且从光纤或者说所述纤维的背离第一LED的表面发出，其中，操作者的手指为对操作设备进行操作而在光纤的背离第一LED的表面上触摸或者近乎或几乎触摸光纤，其中，从光纤的或者第一纤维的背离第一LED的表面上发出的光被手指(漫)反射并且由此入射至光纤的纤维中，所述光从该纤维导引至所述多个LED的恰好未发光的LED中，从而使第二LED发出信号，基于此判断是否已经对操作设备进行了操作。
此外，本发明还涉及一种包括上述操作设备的机动车。在本申请公开内容的范畴内的机动车尤其是指能够单独用于道路交通的陆上交通工具。本申请公开内容的范畴内的机动车尤其不应局限于具有燃烧发动机的陆上交通工具。在本申请的公开内容的范畴内的机动车还可以理解为电动机驱动的交通工具，例如用于3D移动性的交通工具。
附图说明
由以下实施例的描述得出其他优点和细节。在附图中：
图1示出用于机动车1的实施例的内部视图，
图2示出根据图1的机动车的方向盘的细节图，
图3示出根据图1的机动车的车门的细节图，
图4示出根据图3的车门的操作元件的细节图，
图5以简化图示出根据图3的操作元件的放大横截面，
图6以简化图示出根据图3的备选设计的操作元件的放大横截面，
图7示出在使用根据图3的操作元件的情况下操作设备的实施例，
图8以简化图示出根据图3的备选设计的操作元件，
图9示出用于备选的LED装置的实施例，和
图10示出用于重叠的灵敏度的实施例。
具体实施方式
图1示出用于机动车1的实施例的内部视图。在此，附图标记2表示方向盘，并且附图标记3表示HMI(人机界面)。附图标记4表示车门，并且利用附图标记5表示处于机动车1的中控台中的操作元件。参照文献EP 2 981 446 B1，图2以布置在方向盘2的轮辐25的区域中的操作区域20的放大图示出图1中的方向盘2的局部，该操作区域20具有操作元件21、22、23、24，用于机动车1的操作和功能。在本实施例中，操作元件24和25用于电话的操作。借助操作元件21和23，设计用于改变电话信号的音量。
图3示出车门4的放大图。在车门4中设置有在图4中放大示出的操作面板40，该操作面板带有车窗升降器操作元件41、42、43、44和用于机动车1的侧向后视镜的翻转的操作元件45和46。图5和图6以简化形式示出操作面板40的放大横截面。所述操作面板包括LED装置50和布置在LED装置50上的光纤51，其中，所述LED装置和光纤也能够相互间隔地布置，如图6所示。在车窗升降器41、42的区域中，光纤51凸起地弯曲并具有凹陷的过渡部位，以便模拟操作元的触感。
图7以操作面板40为例示出在本发明范畴内的操作设备500的原理性设计。在此，设计为显示器的LED装置50的LED501发射光，光在光纤51的纤维511中多次反射，从光纤51的背离LED装置50的侧面发出。如果用户的手指F为了对操作设备500进行操作而处于光纤51的背离LED装置50的表面上，则从该表面发出的光被(漫)反射至光纤51的纤维511。漫散地从纤维511射出的光入射至至少与发光的LED501相邻的、恰好未发光的LED502中。在接收式LED502中的光入射被计算装置57获知。计算装置57可以判断，已经对操作设备500的相应的元件采取了触摸操作。操作设备500的计算装置57与机动车1的多种应被操作或控制的功能通信，例如车窗升降器63的控制器61用于相应的车窗的运动，或者侧向后视镜64的控制器62用于侧向后视镜64的翻转。
图8示出操作设备500的光纤的备选的实施例，其中，装置50不被设计为纤维板的光纤补充，而是通过具有多个子纤维束551、552、553、554、555和556的纤维束55补充。相应地，位于子纤维束551、552、553和554的端部上的操作面41’、42’、43’和44’相当于车窗升降器操作元件41、42、43和44，并且在子纤维束555和556的端部上的操作面45’和46’则相当于用于侧向后视镜64的翻转的操作元件45和46。通过纤维束55的设计，实现了在操作面41’、42’、43’和44’中的布局的额外的自由度。其由此无需一定相邻地布置。操作面41’、42’、43’和44’也能够相互远离地布置。操作面41’、42’、43’和44’也能够以更复杂的、非平面的构造性状布置。例如操作面41’、42’、43’和44’能够在立体结构、例如筒状结构或球形结构或自由曲面上布置。操作面41’、42’、43’和44’能够面向立体结构的不同方向。
操作元件5、21、22、23和24能够集成在与上述操作设备500相对应的操作设备中，并且相应地是光纤的一部分。还可以规定，操作元件5、21、22、23和24实施为软键，从而使操作元件5、21、22、23和24根据内容实施不同的功能。在此尤其可以规定，LED装置50形成符号或图标，所述符号或图标能够显示在相应的操作元件5、21、22、23和24上，并且由此示出各操作元件5、21、22、23和24的当前的功能性。以类似方式还可以为HMI3设置设计为纤维板的光纤。
图9示出用于备选的LED装置70的实施例，该LED装置具有四个具备不同的发射光谱的LED71、72、73、74。在此规定，LED74主要发射红外范围内的光。通过该方式，例如可以运行、主要2级式地运行操作元件、例如车窗升降器操作元件41，从而首先实现在操作面板40的区域中的触摸，而不调用存储的功能。事实上这导致了操作面板40变为待命并且在此在可见光范围内发光。如果车窗升降器操作元件41在此状态下被触摸，则实施存储的功能、也即车窗的运动。为了特别合适地实施LED71和74交替作为接收式LED和发光式LED的应用，LED71和74的发射光谱重叠，如根据图10中灵敏度81和84所示。
在图5至8中元件和纤维为简洁和清楚起见没有必要符合比例地示出。那么例如一些元件或纤维的尺寸级较之其他元件或纤维明显夸张地示出，以便改进对本发明实施例的理解。

Claims (10)

1.一种操作设备(500)，其用于操作功能，其中，操作设备(500)包括多个相邻布置的LED，其中，设有计算装置(57)，所述计算装置用于检测是否多个LED中的至少一个第一LED的光由于操作处理反射和/或入射至所述多个LED中的至少一个第二LED中，其特征在于，在所述多个LED上布置光纤(51)，其中，第一LED是处于发光模式下的LED，并且第二LED是处于光识别模式下的LED，并且发光模式和光识别模式之间能够切换，其中，光纤是光学部件，所述光学部件由多个平行布置的透明纤维组成为光导体，所述光导体作为支承板相互熔接成机械上均匀的板块。
2.根据权利要求1所述的操作设备(500)，其特征在于，光纤(51)包括面向所述多个LED的侧面和背离所述多个LED的侧面，其中，所述背离多个LED的侧面包括弯曲的区域。
3.根据权利要求1或2所述的操作设备(500)，其特征在于，光纤在背离所述多个LED的侧面的方向上分成至少两个子纤维束。
4.根据权利要求1所述的操作设备(500)，其特征在于，第一LED具有第一发射光谱并且第二LED具有第二发射光谱，其中，所述第一发射光谱与第二发射光谱不同。
5.根据权利要求1所述的操作设备(500)，其特征在于，第一LED(74)具有主要位于红外区域中的第一发射光谱，并且第二LED(71)具有第二发射光谱，其中，第一发射光谱与第二发射光谱不同。
6.根据权利要求5所述的操作设备，其特征在于，第一发射光谱和第二发射光谱重叠。
7.根据权利要求5所述的操作设备(500)，其特征在于，所述多个LED中的数个LED构成彩色显示器(50、3)。
8.一种机动车(1)，其特征在于，所述机动车包括上述权利要求中任一项所述的操作设备(500)。
9.一种用于运行操作设备(500)的方法，其中，操作设备(500)包括多个LED，其中，在多个LED上布置了光纤(51)，其中，多个LED的第一LED(501)将光辐射至光纤(51)的纤维(511)中，光在纤维(511)中被多次反射并且从光纤(51)和/或所述纤维(511)的背离第一LED(501)的表面发出，其中，操作者的手指(F)为对操作设备(500)进行操作而在光纤(51)的背离第一LED(501)的表面上触摸或者近乎触摸光纤(51)，其中，从光纤(51)的或者所述纤维(511)的背离所述第一LED(501)的表面上发出的光被手指(F)反射并且由此入射至光纤(51)的纤维(511)中，所述光从该纤维(511)导引至所述多个LED的与第一LED(501)相邻的、恰好未发光的LED(502)中，从而使第二LED(502)发出信号，基于此判断是否已经对操作设备(500)进行了操作。
10.按照权利要求9所述的方法，其中，所述操作设备是上述权利要求1至7中任一项所述的操作设备(500)。
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