CN113972903A - 压力按钮 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种压力按钮(10)，包括遮盖装置(12)，所述遮盖装置限定按钮区(14)并且在按钮区内至少部分地弹性变形，其中，遮盖装置(12)在按钮区(14)内还具有红外透射区域(15)和红外反射区域(16)，在红外透射区域中遮盖装置对红外光是可透射的，在红外反射区域中遮盖装置对红外光是反射性的。压力按钮还具有布置在遮盖装置(12)的内侧(12b)的一侧上的光学传感器设备(18)，用于基于在红外透射区域(15)和红外反射区域(16)中的红外光反射(r1、r2)检测按钮区(14)的各种操纵状态，并且可以在遮盖装置中包括光导元件(124、126)，所述光导元件具有处于其中的一个或多个光耦出元件(28)以用于符号照明。

Description

压力按钮

技术领域

本发明涉及一种压力按钮、尤其是多功能压力按钮，例如用于电子家用设备的压力按钮。

背景技术

对于操作装置已知具有不同工作方式的不同类型的操作元件。在被构造为压力按钮的操作元件中，人们可以在触碰敏感和/或接近敏感的压力按钮(所谓的“触碰控制”)和通过力作用可操纵的压力按钮之间区分。为了检测这种压力按钮的操纵状态，在实践中大多使用光学的或电容的传感器设备。

WO 2017/174097 A1公开了一种具有光学传感器设备的多功能压力按钮，在所述多功能压力按钮中光学传感器设备能够根据反射的辐射的检测位置在以不同的压力对按钮区的操纵之间进行区分。在这种结构中，由传感器设备的发送器发射的辐射被遮盖板的背侧反射，并且然后被传感器设备的接收器检测，其中，评估由所述遮盖板反射的辐射的检测位置，以便由此推断出遮盖板相应于作用到按钮区上的不同力作用的变形度。

发明内容

本发明的任务是，提供一种改善的多功能压力按钮，所述多功能压力按钮尤其是也能够实现整个操作装置的构造的更高的可变性。

所述任务通过具有权利要求1的特征的压力按钮来解决。本发明的特别有利的构造方案和改进方案是从属权利要求的技术方案。

根据本发明的压力按钮具有遮盖装置，所述遮盖装置具有面向用户的用户侧和背离用户的内侧，其中，所述遮盖装置限定按钮区，其中，所述遮盖装置在所述按钮区内至少部分地可弹性变形，并且所述遮盖装置在所述按钮区中具有红外透射区域以及红外反射区域，在该红外透射区域中遮盖装置构造成对红外光是可透射的，在该红外反射区域中遮盖装置构造成对红外光是反射性的。根据本发明的压力按钮还包括布置在遮盖装置的内侧的一侧上的光学传感器设备，用于检测按钮区的操纵状态，其中，所述传感器设备具有：发送器，用于向遮盖装置的红外透射区域的方向发射红外光并且用于向遮盖装置的红外反射区域的方向发射红外光；第一接收器，用于检测由在遮盖装置的红外透射区域的用户侧上的对象反射的红外光；以及第二接收器，用于检测由所述遮盖装置的红外反射区域反射的红外光。

压力按钮的具有经过遮盖装置的在其按钮区中的红外透射区域或红外反射区域的两个不同的红外反射路径的这种构造能实现：利用相对简单构造的光学传感器设备检测压力按钮的按钮区的多个不同的操纵状态，即一方面触碰或接近按钮区，并且另一方面按压按钮区。此外，压力按钮的根据本发明的结构允许使用透光的遮盖装置或覆盖板，这又实现压力按钮的简单且可变的符号照明，其中，即使传感器设备的红外光和符号照明的可见光彼此交叉，传感器设备的红外光和符号照明的可见光也不彼此干扰。此外，光学传感器设备或其部件可以相对灵活地布置，从而该压力按钮可以非常灵活地适配于整个操作装置的不同的所希望的设计。也就是说，根据本发明的结构提供了具有多个不同的可检测的操纵状态的多功能压力按钮，所述压力按钮还实现了符号照明的可变配置和与所期望的设计的灵活适配。

传感器设备的发送器可以具有用于发射红外光的一个或多个发送器元件。传感器设备的第一接收器和第二接收器优选地被装备用于位置分辨地检测红外光，这意味着用于识别在相应的接收器内部的红外光入射的检测位置。第一接收器和第二接收器可以为此目的可选地分别包括多个接收元件。

优选地，传感器设备还具有控制装置，所述控制装置被构造用于从由第一接收器检测的红外光求取从对象(例如用户的手指)到第一接收器的距离或距离变化，并且从由第二接收器检测的红外光求取从遮盖装置到第二接收器的距离或距离变化。

该控制装置优选可以构造成，根据所求取的从对象到第一接收器的距离或所求取的距离变化来识别对象触碰按钮区和/或对象接近按钮区作为按钮区或压力按钮的可能的操纵状态。控制装置也可以优选地构造成，根据所求取的从遮盖装置到第二接收器的距离或所求取的距离变化，将按钮区的由于对象对按钮区施加压力而引起的变形或变形度识别为按钮区或压力按钮的一个可能的或多个可能的操纵状态。在本发明的范围内，多功能压力按钮可以根据传感器设备及其控制装置的构造方案识别多个不同的操纵状态，所述操纵状态例如选自(i)触碰或压力作用，(ii)接近或触碰或压力作用，(iii)触碰或小压力作用或大压力作用，(iv)接近或触碰或小压力作用或大压力作用。优选地，传感器设备及其控制装置这样构造，使得传感器设备可以识别压力按钮的至少三个不同的操纵状态。

在本发明的第一优选实施变型方案中，压力按钮还具有布置在遮盖装置中的用于沿平行于遮盖装置的平面的方向将可见光发射到遮盖装置中的至少一个光发射器，以及布置在遮盖装置中的用于将光发射器的可见光从遮盖装置的用户侧耦出的一个或多个光耦出元件。

在本发明的第二优选实施变型方案中，压力按钮还具有布置在遮盖装置的内侧的一侧上的用于将可见光发射到遮盖装置中的至少一个光发射器、布置在所述遮盖装置中的用于将所述光发射器的可见光沿平行于所述遮盖装置的平面的方向偏转的至少一个光偏转装置、布置在遮盖装置中的用于将光偏转器的可见光从遮盖装置的用户侧耦出的一个或多个光耦出元件。

这两种实施变型方案的共同点是，光导装置和光耦出装置的用于压力按钮的可能的符号照明的与传感器设备的部件的定位无关的并且在与传感器设备的部件不同的平面中的定位、以及符号照明的由在遮盖装置内的光耦出元件造成的大的可变性。所述一个或多个光耦出元件原则上可以布置在遮盖装置中的在按钮区中的红外透射区域外的任意位置上，也就是说尤其布置在按钮区外部和也布置在按钮区的红外反射区域的区域中。

在本发明的构造方案中，遮盖装置在其用户侧上具有覆盖板，该覆盖板至少部分地(也就是说整体地或至少在与传感器设备或符号照明相关的区域中)对于红外光和/或对于可见光是可透射的，并且在该覆盖板的背离用户侧的一侧上具有对于红外光和对于可见光的可透射的层。

在遮盖装置的该构造方案中，遮盖装置的光透射层优选能够以光导体的形式构造，所述光导体在遮盖装置的红外透射区域外的区域中在遮盖装置的内侧上设有用于反射红外光和可见光的反射器。此外，在遮盖装置的光透射层或光导体中优选可以放置有一个或多个光耦出元件。并且此外，优选地在遮盖装置的覆盖板中或在遮盖装置的覆盖板上，在一个或多个光耦出元件的一个区域中或多个区域中设置一个或多个符号元件，所述符号元件然后通过由光发射器发射的并且穿过光透射层或光导体引导的并且通过光耦出元件耦出的可见光来背后照明。

附图说明

本发明的上述的以及另外的特征和优点从借助附图对优选的、非限制性的实施例的以下描述中被更好地理解。

在此，很大程度上示意性地示出：

图1示出根据本发明的实施例的压力按钮的俯视图；

图2示出图1的根据第一实施变型方案的压力按钮的剖视图；以及

图3示出图1的根据第二实施变型方案的压力按钮的剖视图。

具体实施方式

图1至图3示出根据本发明的实施例的多功能压力按钮在不同的实施变型方案中的结构和工作方式。在此，相同的或相应的部件通过相同的附图标记表示。图2和图3的剖视图分别基本上对应于图1中的剖切线A-A。

多功能压力按钮10具有遮盖装置12，所述遮盖装置在子区段中限定了可以由用户操作的按钮区14。遮盖装置12在按钮区14的区域中可弹性变形地构造，从而用户为了操作压力按钮10可以触碰按钮区14并且可以用压力略微压入按钮区14。

如图1示意所示，遮盖装置12在按钮区14的区域内具有红外透射区域15并且此外具有红外反射区域16，在所述红外透射区域中遮盖装置12对红外光是可透射的，在所述红外反射区域中遮盖装置12对红外光进行反射。

如图2和图3所示，遮盖装置12具有面向用户的用户侧12a和背离用户的内侧12b，并且所述遮盖装置由覆盖板122、光透射层124和反射器126组成。覆盖板122布置在用户侧12a上并且整体地或至少在各个相关的部位上对于红外光和对于可见光是可透射的。覆盖板122例如由玻璃、玻璃陶瓷或塑料形成。光透射层124在覆盖板122的与用户侧12a背离的一侧上布置成与覆盖板122接触。光透射层124对红外光和可见光是可透射的。反射器126在内侧12b上安装在光透射层124上，除了红外透射区域15的区域以外。反射器126反射红外光和可见光。光透射层124与反射器126一起在遮盖装置12中形成用于可见光的光导体。在红外透射区域15中，遮盖装置12的覆盖板122是红外透射的，并且仅存在覆盖板122和光透射层124。在红外反射区域16中，遮盖装置12除了其覆盖板122外还具有光透射层124和反射器126。

传感器设备18布置在遮盖装置12的内侧12b上。如图1至图3所示，传感器设备18具有用于发射红外光的发送器19。发送器19在红外透射区域15与红外反射区域16之间的过渡区域中间隔开距离地定位在遮盖装置16之后，并且既朝向红外透射区域15发射红外光e1又朝向红外反射区域16发射红外光e2，在红外反射区域中，在遮盖装置12的内侧12b上存在反射器126。传感器设备18还具有在遮盖装置12后面的配设给红外透射区域15的区域中的第一接收器20和在遮盖装置12后面的配设给红外反射区域16的区域中的第二接收器21。在发送器19和第一接收器20之间布置有第一红外屏障23，以便阻挡由发送器19发射的红外光e1直接传导至第一接收器20。并且在发送器19和第二接收器21之间布置有第二红外屏障24，以便阻挡由发送器19发射的红外光e2直接传导至第二接收器21。传感器设备18还包括控制装置25，所述控制装置耦联到发送器19以及第一接收器20和第二接收器21。例如，传感器设备18的各部件安装在(未示出的)承载板上，所述承载板以间隔开距离方式布置在遮盖装置之后。

如图2和图3所示，由发送器19朝向红外透射区域15发射的红外光e1穿过遮盖装置12，并且可以在遮盖装置12之外的对象17、诸如用户手指上反射。由对象17反射的红外光r1再次穿过遮盖装置12的红外透射区域15并且射到第一接收器20上，其中，所反射的红外光r1在第一接收器20上的检测位置和/或光强与对象17到遮盖装置12和第一接收器20的距离有关。于是，控制装置25可基于第一接收器20的测量信号求取对象17与第一接收器20之间的距离以及可选地还求取距离变化，以便然后基于该求取结果确定对象17对按钮区14的触碰作为按钮区14的操纵状态。可选地，除了确定对按钮区14的触碰外，控制装置25也可以确定对象17接近按钮区14作为按钮区14的其他操纵状态。

如图2和图3进一步所示，由发送器19朝向红外反射区域16发射的红外光e2到达遮盖装置12的内侧12b上的反射器126，并且被反射器126反射。由反射器126反射的红外光r2然后到达第二接收器21，其中，所反射的红外光r2在第二接收器21上的检测位置与遮盖装置12或其反射器126到第二接收器21的距离有关。当用户按压按钮区14时，遮盖装置12在按钮区14的区域中略微变形并且向内侧12b的方向被压入。因此，从反射器126到发送器19和第二接收器21的距离也改变，并且作为该改变的结果，所反射的红外光r2在第二接收器21上的检测位置和/或光强也改变。控制装置25可以基于第二接收器21的测量信号求取在遮盖装置12和第二接收器21之间的距离以及可选地也求取距离变化，以便然后基于该求取结果确定对象17对按钮区14的压入作为按钮区14的操纵状态。可选地，控制装置25也可以将按钮区14的不同压入程度确定为按钮区14的不同操纵状态。

除了所描述的传感器设备18外，该多功能压力按钮10还具有符号照明系统，以便在具有可见光的遮盖装置的用户侧12a上向用户显示用于信息目的的符号。通过这种符号照明，例如可以向用户表明按钮区14的位置和功能。

如上所述，遮盖装置12包括由光透射层124和反射器126形成的光导体。因此，该光导体处于遮盖装置12的内部，并且可以将可见光沿遮盖装置12的平面的方向引导。在图2的实施变型方案中，在遮盖装置12中还布置有用于发射可见光的光发射器26。光发射器26也放置在光透射层124内并且在朝向光导体124、126的一个或多个方向上将可见光o1发射到遮盖装置12中。此外，在光透射层124中布置有一个或多个光耦出元件28。当从光发射器26发射并且通过光导体引导的可见光o1到达光耦出元件28时，可见光从光导体在朝向遮盖装置12的用户侧12b的方向上从光透射层124耦出并且穿过覆盖板122在朝向用户的方向上从遮盖装置12射出。光耦出元件28可以可选地定位在遮盖装置的所有区域中，除了按钮区14中的红外透射区域15的区域以外。根据应用情况并且根据符号照明的所希望的构造，可以在遮盖装置12的覆盖板122中/上在光耦出元件28的区域中分别设置符号元件29，该符号元件通过耦出的可见光o3来背后照明。

该符号照明系统的特别的优点在于，光导体124、126和光耦出元件28布置在不同于传感器设备18的各部件的另一个平面中，并且红外光e1和可见光o1、o2能够交叉，这导致符号照明的高度可变性。例如，在图1的示意中，符号照明可以处于遮盖装置12的在按钮区14之外或在按钮区14的红外透射区域15之外的整个面中。

在图3的第二实施变型方案中的符号照明与图2的第一实施变型方案的符号照明不同之处在于光发射器26的布置。在图3的变型方案中，光发射器26在内侧12b的一侧上布置在遮盖装置12之后，并且朝向遮盖装置12发射可见光o1。为了使可见光o1可以进入光导体或遮盖装置12的光透射层124中，在反射器126中的该区域中设置有留空部31。为了使进入光透射层124的可见光o1然后能够被引导穿过遮盖装置12，在进入区域中附加地放置光偏转器30，所述光偏转器使进入的可见光o1朝一个或多个方向偏转到光导体中/朝向所述一侧反射。这样偏转的可见光o2然后如图2的变型方案那样穿流通过所述遮盖装置12的光导体并且到达一个或多个光耦出元件28。在其他方面，图3的变型方案相应于图2的变型方案。

附图标记列表

10 压力按钮

12 遮盖装置

12a 用户侧

12b 内侧

122 覆盖板

124 光透射层

126 反射器

14 按钮区

15 红外透射区域

16 红外反射区域

17 对象

18 传感器设备

19 发送器

20 第一接收器

21 第二接收器

23 第一红外屏障

24 第二红外屏障

25 控制装置

26 光发射器

28 光耦出元件

29 符号元件

30 光偏转器

31 留空部

e1 在红外透射区域的方向上发射的红外光

e2 在红外反射区域的方向上发射的红外光

r1 由对象反射的红外光

r2 由反射器反射的红外光

o1 发射的可见光

o2 偏转的可见光

o3 耦出的可见光

Claims (10)

1.一种压力按钮(10)，包括：

遮盖装置(12)，所述遮盖装置具有面向用户的用户侧(12a)和背离用户的内侧(12b)，其中，遮盖装置(10)限定有按钮区(14)，其中，遮盖装置(12)在按钮区(14)中至少部分地可弹性变形，并且遮盖装置(12)在按钮区(14)中包括红外透射区域(15)和红外反射区域(16)，在所述红外透射区域中遮盖装置(12)被构造成对红外光是可透射的，在所述红外反射区域中遮盖装置(12)被构造成对红外光是反射性的；以及

传感器设备(18)，所述传感器设备布置在遮盖装置(12)的内侧(12b)的一侧上，用于检测按钮区(14)的操纵状态，其中，传感器设备(18)包括：发送器(19)，用于向遮盖装置(12)的红外透射区域(15)的方向发射红外光(e1)并且用于向遮盖装置(12)的红外反射区域(16)的方向发射红外光(e2)；第一接收器(20)，用于检测由在遮盖装置(12)的红外透射区域(15)的用户侧(12a)上的对象(17)反射的红外光(r1)；以及第二接收器(21)，用于检测由遮盖装置(12)的红外反射区域(16)反射的红外光(r2)。

2.根据权利要求1所述的压力按钮，其中，所述传感器设备(18)还包括控制装置(25)，所述控制装置被构造用于，从由第一接收器(20)检测的红外光(r1)求取从对象(17)到第一接收器(20)的距离或者距离变化，并且从由第二接收器(21)检测的红外光(r2)求取从遮盖装置(12)到第二接收器(21)的距离或者距离变化。

3.根据权利要求2所述的压力按钮，其中，所述控制装置(25)还被构造用于，根据所求取的从对象(17)到第一接收器(20)的距离或距离变化来识别所述对象(17)触碰按钮区(14)和/或所述对象(17)接近按钮区(14)。

4.根据权利要求2或3所述的压力按钮，其中，所述控制装置(25)还被构造用于，根据所求取的从遮盖装置(12)到第二接收器(21)的距离或距离变化来识别所述按钮区(14)的由于对象(17)向按钮区(14)施加压力而引起的变形或变形度。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的压力按钮，还包括：

布置在所述遮盖装置(12)中的至少一个光发射器(26)，用于沿与遮盖装置(12)的平面平行的方向将可见光(o1)发射到遮盖装置(12)中；以及

布置在所述遮盖装置(12)中的一个或多个光耦出元件(28)，用于将光发射器(26)的可见光(o1)从遮盖装置(12)的用户侧(12a)耦出(o3)。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的压力按钮，还包括：

布置在所述遮盖装置(12)的内侧(12b)的一侧上的至少一个光发射器(26)，用于将可见光(o1)发射到遮盖装置(12)中；

布置在所述遮盖装置(12)中的至少一个光偏转器(30)，用于将光发射器(26)的可见光(o1)朝平行于遮盖装置(12)的平面的方向偏转(o2)；以及

布置在所述遮盖装置(12)中的一个或多个光耦出元件(28)，用于将光偏转器(30)的可见光(o2)从遮盖装置(12)的用户侧(12a)耦出(o3)。

7.根据前述权利要求中任一项所述的压力按钮，其中，

所述遮盖装置(12)在其用户侧(12a)上具有覆盖板(122)，所述覆盖板至少部分地对于红外光和/或对于可见光是可透射的，并且

所述遮盖装置(12)在覆盖板(122)的背离用户侧(12a)的一侧上具有对于红外光和对于可见光的可透射的层(124)。

8.根据与权利要求5或6组合的权利要求7所述的压力按钮，其中，所述遮盖装置(12)的光透射层(124)以光导体的形式构造，所述光导体在遮盖装置(12)的在红外透射区域(15)之外的区域中在遮盖装置(12)的内侧(12b)上设有用于反射红外光(e2)和可见光(o1、o2)的反射器(126)。

9.根据与权利要求5或6组合的权利要求7或8所述的压力按钮，其中，所述一个或多个光耦出元件(28)放置在遮盖装置(12)的光透射层(124)中。

10.根据与权利要求5或6组合的权利要求7至9中任一项所述的压力按钮，其中，在所述遮盖装置(12)的覆盖板(122)中或在所述遮盖装置的覆盖板上，在所述一个或多个光耦出元件(28)的一个区域中或多个区域中设有一个或多个符号元件(29)。

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