DE102011112089A1 - Control device for controlling different functions by user, particularly in motor vehicle, has sensor surface surrounded by aperture, which is transparent for infrared radiation, where another sensor device is assigned to aperture - Google Patents

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Abstract

The control device (1) has a sensor surface (3) and a capacitively operated sensor device, where a signal is generated in contact with the sensor surface or in the immediate vicinity of the sensor surface. The sensor surface is partially surrounded by an aperture (4), which is transparent for infrared radiation. Another sensor device is assigned to the aperture, and is operated with the infrared radiation. The latter sensor device detects the position of the sensor surface, particularly under generation of another signal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an operating device according to the preamble of patent claim 1.

Solche Bedienvorrichtungen werden in Kraftfahrzeugen zur Bedienung unterschiedlichster Funktionen durch einen Benutzer eingesetzt.Such operating devices are used in motor vehicles for operating a wide variety of functions by a user.

Eine derartige Bedienvorrichtung mit einer Sensorfläche und mit einer kapazitiv arbeitenden, ersten Sensoreinrichtung ist an sich bekannt. Bei Berührung der Sensorfläche mittels eines Bedienelementes, beispielsweise eines Fingers des Benutzers, und/oder in unmittelbarer Nähe des Bedienelementes zur Sensorfläche ist mittels der ersten Sensoreinrichtung ein Signal erzeugbar. Das Signal kann im Hinblick auf die Bedienung durch den Benutzer ausgewertet werden. Allerdings ist hierzu eine besondere Ausgestaltung der Sensorfläche notwendig, beispielsweise kann zur Positionserkennung des Bedienelementes eine Segmentierung der Sensorfläche notwendig sein. Designelemente für die Sensorfläche sind daher im allgemeinen nur bedingt nutzbar zur Erfassung von Nutzereingaben bedingt durch Materialauswahl, Ästhetik oder technischer Machbarkeit.Such an operating device with a sensor surface and with a capacitively operating, first sensor device is known per se. When the sensor surface is touched by means of an operating element, for example a user's finger, and / or in the immediate vicinity of the operating element to the sensor surface, a signal can be generated by means of the first sensor device. The signal can be evaluated with regard to the operation by the user. However, a special embodiment of the sensor surface is necessary for this purpose, for example, segmentation of the sensor surface may be necessary for detecting the position of the operating element. Design elements for the sensor surface are therefore generally only of limited use for the detection of user input due to material selection, aesthetics or technical feasibility.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bedienvorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass die Sensorfläche vielfältiger ausgestaltbar ist. Insbesondere ist es Ziel der Erfindung, Materialien, mit welchen eine Positionsauswertung mit Berührungserkennung bisher nicht möglich war, nutzbar zu machen.The invention has the object of further developing the operating device such that the sensor surface can be configured in a variety of ways. In particular, it is an object of the invention, materials with which a position evaluation with touch detection was previously not possible to make usable.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Bedienvorrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved in a generic operating device by the characterizing features of claim 1.

Bei der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung ist die Sensorfläche von einer Blende, die für Infrarot-Strahlung durchlässig ist, mindestens teilweise umgeben. Eine mit Infrarot-Strahlung arbeitende, zweite Sensoreinrichtung ist der Blende zugeordnet. Die zweite Sensoreinrichtung detektiert die Positionierung des Bedienelements auf der Sensorfläche, insbesondere unter Erzeugung eines zweiten Signals. Das zweite Signal lässt sich dann im Hinblick auf die augenblickliche Position des Bedienelements auswerten, ohne dass die bisherigen Einschränkungen für die Sensorfläche auftreten. Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung leistet somit insbesondere eine Berührungserkennung auf nicht segmentierten Oberflächen Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.In the operating device according to the invention, the sensor surface is at least partially surrounded by a diaphragm which is transparent to infrared radiation. A working with infrared radiation, the second sensor device is associated with the diaphragm. The second sensor device detects the positioning of the operating element on the sensor surface, in particular generating a second signal. The second signal can then be evaluated with regard to the instantaneous position of the operating element, without the previous restrictions on the sensor surface occurring. The operating device according to the invention thus provides in particular a touch detection on non-segmented surfaces. Further embodiments of the invention are the subject matter of the subclaims.

In einer weiteren Ausgestaltung besteht die Sensorfläche aus Metall. Es ist hervorzuheben, dass das Design der Sensorfläche keinen Einschränkungen unterliegt sondern beliebig wählbar ist. Insbesondere ist keine Segmentierung der Sensorfläche notwendig sondern es kann eine ununterbrochene Sensorfläche gewählt werden. Anstelle von Metall kann die Sensorfläche auch aus einem sonstigen, elektrisch leitfähigen Material bestehen. Insbesondere lässt sich ein elektrisch leitfähiger Kunststoff Material für die Sensorfläche verwenden, womit die Bedienvorrichtung besonders kostengünstig ist.In a further embodiment, the sensor surface is made of metal. It should be emphasized that the design of the sensor surface is not limited but can be selected as desired. In particular, no segmentation of the sensor surface is necessary, but an uninterrupted sensor surface can be selected. Instead of metal, the sensor surface can also consist of another, electrically conductive material. In particular, an electrically conductive plastic material can be used for the sensor surface, whereby the operating device is particularly cost-effective.

Die Blende kann aus Kunststoff bestehen, was wiederum zur Kostengünstigkeit der Bedienvorrichtung beiträgt. Falls gewünscht kann das Material für die Blende so gewählt werden, dass die Blende für Lichtstrahlung in dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum im wesentlichen undurchlässig ist. Damit ist die zweite Sensoreinrichtung zwar voll funktionsfähig, jedoch für den Benutzer nicht weiter sichtbar in der Bedienvorrichtung angeordnet.The aperture can be made of plastic, which in turn contributes to the cost-effectiveness of the operating device. If desired, the material for the aperture can be chosen so that the aperture for light radiation is substantially impermeable in the spectrum visible to the human eye. Although the second sensor device is fully functional, but not visible to the user in the operating device.

In einer besonders zweckmäßigen Anordnung ist die Sensorfläche als ein längliches Bauteil ausgestaltet. Die Bedienung der Bedienvorrichtung erfolgt dann durch Entlangfahren an der Sensorfläche mit dem Finger o. dgl. des Benutzers. Dadurch ist eine Art von Sliderfunktion durch die Bewegung eines Fingers o. dgl. des Benutzers entlang der Sensorfläche erzeugbar.In a particularly expedient arrangement, the sensor surface is designed as an elongated component. The operation of the operating device is then carried out by traversing the sensor surface with the finger o. The like. The user. As a result, a type of slider function can be generated by the movement of a finger or the like of the user along the sensor surface.

Für eine besonders bevorzugte Ausgestaltung ist nachfolgendes festzustellen. Die Kombination von Infrarottechnologie zur Erfassung einer Aktuator-Position in Verbindung mit einer kapazitiven Auswertung der Berührung ermöglicht das Erkennen einer Betätigung auf einem Designteil, ohne dass eine Segmentierung notwendig ist. Ferner benötigt die Kombination dieser beiden Technologien keine mechanischen Wege bei der Betätigung durch den Benutzer. Es bestehen keine Einschränkungen bei der Materialauswahl des Designteils, allerdings ist es erforderlich einen IR(Infrarot)-durchlässigen Werkstoff bei der Integration um das Designteil zu verwenden oder das Designteil selbst besteht aus IR-durchlässigem Material. Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung eignet sich auch insbesondere für die Kombination bzw. Anwendung für Touchpads mit IR-Technologie, die beispielsweise der Blende zugeordnet sind. In diesem Fall kann vorteilhafterweise die IR-Sensorik für das Touchpad gleichzeitig als zweite Sensoreinrichtung für die Bedienvorrichtung genutzt werden.For a particularly preferred embodiment is to be determined below. The combination of infrared technology to detect an actuator position in conjunction with a capacitive evaluation of the touch allows the recognition of an operation on a design part, without a segmentation is necessary. Furthermore, the combination of these two technologies does not require any mechanical means of user manipulation. There are no restrictions on the material selection of the design part, however, it is necessary to use an IR (infrared) permeable material in the integration around the design part or the design part itself is made of IR-permeable material. The operating device according to the invention is also particularly suitable for the combination or application of touchpads with IR technology, which are associated with the diaphragm, for example. In this case, the IR sensor system for the touchpad can advantageously also be used as the second sensor device for the operating device.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass neue Designs für unterschiedlichste Funktionsaktivitäten ermöglicht sind. Es ist eine Betätigung der Bedienvorrichtung ohne Weg bei leitfähigen Designteilen ermöglicht. Desweiteren kann eine unsegmentierte Berührungserkennung auf leitfähigen Materialien vorgenommen werden. Es ist ein größeres Spektrum der technischen Machbarkeit für Bedienvorrichtungen gegeben, die mittels Berührung arbeiten. Schließlich liegen vorteilhafterweise auch mehr Freiheitsgrade für die Gestaltung von Designteilen, welche zur Nutzereingabe verwendet werden, vor.The advantages achieved by the invention are in particular that new designs for a variety of functional activities are possible. It is an operation of the operating device without a way in conductive design parts allows. Furthermore, an unsegmented touch detection on conductive materials can be made. There is a wider range of technical feasibility for operating devices that operate by means of touch. Finally, advantageously Also, more degrees of freedom for the design of design parts, which are used for user input ago.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit verschiedenen Weiterbildungen und Ausgestaltungen ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigenAn embodiment of the invention with various developments and refinements is shown in the drawings and will be described in more detail below. Show it

1 eine Bedienvorrichtung in Draufsicht, 1 an operating device in plan view,

2 einen Detailausschnitt aus der Bedienvorrichtung in einer Prinzipdarstellung, 2 a detailed section of the operating device in a schematic diagram,

3 eine Schnittdarstellung des in 2 gezeigten Detailausschnitts und 3 a sectional view of the in 2 detail shown and

4 einen Detailausschnitt wie in 2 gemäß einer weiteren Ausgestaltung. 4 a detail like in 2 according to a further embodiment.

In 1 ist eine Bedienvorrichtung 1, die beispielsweise in der Mittelkonsole eines Kraftfahrzeugs angeordnet ist, zu sehen. Die Bedienvorrichtung 1 besitzt ein Gehäuse 2, an dessen Oberseite eine Sensorfläche 3 und eine Blende 4 angeordnet sind.In 1 is an operating device 1 , which is arranged for example in the center console of a motor vehicle to see. The operating device 1 has a housing 2 , on the upper side of a sensor surface 3 and a panel 4 are arranged.

Wie weiter anhand der 2 zu sehen ist, ist die Bedienvorrichtung 1 vom Benutzer beispielsweise mittels dessen Finger 5 als Bedienelement entsprechend bedienbar. Zur Bedienung weist die Bedienvorrichtung 1 eine schematisch in 3 gezeigte, kapazitiv arbeitende erste Sensoreinrichtung 6 auf, die mit der Sensorfläche 3 in Verbindung steht. Mit Hilfe der ersten Sensoreinrichtung 6 ist bei Berührung der Sensorfläche 3 durch den Finger 5 und/oder in unmittelbarer Nähe des Fingers 5 zur Sensorfläche 3 ein erstes Signal 7 erzeugbar. Mit anderen Worten detektiert die Sensoreinrichtung 6 den Bedienungswunsch des Benutzers. Das den Bedienungswunsch anzeigende Signal 7 kann dann in einer zugehörigen, nicht weiter gezeigten Steuereinrichtung entsprechend weiterverarbeitet werden.As further on the basis of 2 can be seen, is the control device 1 by the user, for example, by means of his fingers 5 can be operated as an operating element. For operation, the operating device 1 a schematic in 3 shown, capacitive first sensor device 6 on that with the sensor surface 3 communicates. With the help of the first sensor device 6 is when touching the sensor surface 3 through the finger 5 and / or in the immediate vicinity of the finger 5 to the sensor surface 3 a first signal 7 produced. In other words, the sensor device detects 6 the user's request. The signal indicating the operation request 7 can then be further processed accordingly in an associated, not shown control device.

Die Bedienvorrichtung 1 besitzt weiter eine mit Infrarot-Strahlung arbeitende zweite Sensoreinrichtung 8, welche ebenfalls schematisch in 3 gezeigt ist. Die zweite Sensoreinrichtung 8 detektiert die Positionierung des Fingers 5 auf der Sensorfläche 3 und erzeugt ein entsprechendes zweites Signal 9. Das zweite Signal 9 beinhaltet also beispielsweise die Koordinaten der jeweiligen Position des Fingers 5 auf der Sensorfläche 3. Mit anderen Worten detektiert also die Sensoreinrichtung 8 die eigentliche Bedienung durch den Benutzer. Das die Art der Bedienung beinhaltende Signal 9 kann dann wiederum in der zugehörigen Steuereinrichtung dementsprechend weiterverarbeitet werden, wobei die Steuereinrichtung beispielsweise dann die jeweiligen der Bedienung entsprechenden Funktionen im Kraftfahrzeug auslöst.The operating device 1 further has a second sensor device operating with infrared radiation 8th , which also schematically in 3 is shown. The second sensor device 8th detects the positioning of the finger 5 on the sensor surface 3 and generates a corresponding second signal 9 , The second signal 9 So for example, contains the coordinates of the respective position of the finger 5 on the sensor surface 3 , In other words, the sensor device thus detects 8th the actual operation by the user. The signal containing the type of operation 9 can then be further processed accordingly in the associated control device, wherein the control device triggers, for example, the respective operation of the corresponding functions in the motor vehicle.

Die zweite Sensoreinrichtung 8 arbeitet mit Infrarot(IR)-Strahlung und weist daher gemäß 2 wenigstens eine IR-Sendediode 10 auf, die einen IR-Strahl 12 emittiert. Der vom Finger 5 gegebenenfalls anteilig reflektierte IR-Strahl 13 wird von wenigstens einer IR-Photodiode 11 empfangen und für das Signal 9 ausgewertet. Die IR-Sendediode 10 sowie die IR-Photodiode 11 sind auf einer Leiterplatte 14 angeordnet. Entsprechend der gewünschten Positionserkennung für den Finger 5 können auch mehrere IR-Sendedioden 10 und/oder IR-Photodiode 11 auf der Leiterplatte 14 befindlich sein. Wie anhand der 1 zu erkennen ist, ist die Sensorfläche 3 von der Blende 4 wenigstens teilweise umgeben. Selbstverständlich kann die Blende 4 die Sensorfläche 3 auch vollständig umgeben, wie in der 3 gezeigt ist. Die zweite Sensoreinrichtung 8 ist der Blende 4 zugeordnet, so dass die Blende 4 für Infrarot-Strahlung 12, 13 durchlässig ausgestaltet ist.The second sensor device 8th works with infrared (IR) radiation and therefore exhibits according to 2 at least one IR transmitting diode 10 on that an IR ray 12 emitted. The one from the finger 5 optionally proportionately reflected IR beam 13 is by at least one IR photodiode 11 received and for the signal 9 evaluated. The IR transmitter diode 10 as well as the IR photodiode 11 are on a circuit board 14 arranged. According to the desired position detection for the finger 5 can also have several IR transmitter diodes 10 and / or IR photodiode 11 on the circuit board 14 be located. As based on the 1 can be seen, is the sensor surface 3 from the aperture 4 at least partially surrounded. Of course, the aperture 4 the sensor surface 3 also completely surrounded, as in the 3 is shown. The second sensor device 8th is the aperture 4 assigned, so that the aperture 4 for infrared radiation 12 . 13 permeable is designed.

Die Sensorfläche 3 kann aus Metall bestehen. Selbstverständlich kann die Sensorfläche 3 auch aus einem sonstigen elektrisch leitfähigen Material, beispielsweise aus elektrisch leitfähigem Kunststoff, bestehen. Die elektrische Kontaktierung der Sensorfläche 3 für die Berührungserkennung ist mittels einer in 2 gezeigten Kontaktfläche 15 auf der Leiterplatte 14 realisiert. Die Blende 4 kann aus Kunststoff bestehen. Wie bereits erwähnt, ist die Blende 4 für Infrarotstrahlung weitgehend durchlässig. Andererseits kann das Material für die Blende 4 auch so gewählt werden, dass die Blende 4 für Lichtstrahlung in dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum im wesentlichen undurchlässig ist. Damit sind die unterhalb der Blende 4 im Gehäuse 2 (siehe 1) befindliche Bauteile, beispielsweise die Leiterplatte 14 mit den IR-Sendedioden 10 und IR-Photodioden 11 für den Benutzer nicht sichtbar.The sensor surface 3 can be made of metal. Of course, the sensor surface 3 also made of another electrically conductive material, for example made of electrically conductive plastic. The electrical contacting of the sensor surface 3 for the touch recognition is by means of an in 2 shown contact surface 15 on the circuit board 14 realized. The aperture 4 can be made of plastic. As already mentioned, the aperture is 4 largely permeable to infrared radiation. On the other hand, the material for the aperture 4 also be chosen so that the aperture 4 is substantially opaque to light radiation in the spectrum visible to the human eye. So that's below the aperture 4 in the case 2 (please refer 1 ) located components, such as the circuit board 14 with the IR transmitter diodes 10 and IR photodiodes 11 not visible to the user.

Die Sensorfläche 3 kann, wie in 2 zu sehen ist, als ein längliches Bauteil ausgestaltet sein. Die zweite Sensoreinrichtung 8 ermittelt dann die Längsposition des Fingers 5 entlang der Sensorfläche 3. Dadurch kann eine Art von Sliderfunktion durch Bewegung des Fingers 5 des Benutzers entlang der Sensorfläche 3 erzeugt werden. Schließlich ist in 4 noch in einer weiteren Ausgestaltung gezeigt, dass die Blende 4 als zusätzliches Touchpad für Bewegungen des Fingers 5 auf und/oder über der Blende 4 dienen kann. Hierfür werden die IR-Sendedioden 10 und IR-Photodioden 11 der zweiten Sensoreinrichtung 8 für die Sensorfläche 3 mitgenutzt. In diesem Fall ist also der Slider mit einem Touchpad kombiniert.The sensor surface 3 can, as in 2 can be seen to be designed as an elongate member. The second sensor device 8th then determines the longitudinal position of the finger 5 along the sensor surface 3 , This can give some sort of slider function by moving the finger 5 of the user along the sensor surface 3 be generated. Finally, in 4 yet shown in another embodiment that the aperture 4 as an additional touchpad for movements of the finger 5 on and / or over the aperture 4 can serve. For this purpose, the IR transmitter diodes 10 and IR photodiodes 11 the second sensor device 8th for the sensor surface 3 shared. In this case, the slider is combined with a touchpad.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So kann die Erfindung nicht nur für eine Bedienvorrichtung im Kraftfahrzeug sondern auch für sonstige Geräte, beispielsweise Hausgeräte, Werkzeugmaschinen, Computersteuerungen o. dgl. Verwendung finden.The invention is not limited to the described and illustrated embodiment. Rather, it also encompasses all expert developments within the scope of the invention defined by the claims. Thus, the invention can not only for an operating device in the vehicle but also for other devices, such as home appliances, machine tools, computer control o. The like. Be used.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Bedienvorrichtungoperating device
22
Gehäusecasing
33
Sensorflächesensor surface
44
Blendecover
55
Fingerfinger
66
(erste) Sensoreinrichtung (kapazitiv)(first) sensor device (capacitive)
77
(erstes) Signal(first) signal
88th
(zweite) Sensoreinrichtung (Infrarot)(second) sensor device (infrared)
99
(zweites) Signal(second) signal
1010
IR-SendediodeIR transmitter diode
1111
IR-PhotodiodeIR photodiode
1212
(emittierter) IR-Strahl(emitted) IR beam
1313
(reflektierter) IR-Strahl(reflected) IR beam
1414
Leiterplattecircuit board
1515
Kontaktfläche (für Sensorfläche)Contact surface (for sensor surface)

Claims (5)

Bedienvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Sensorfläche (3) und mit einer kapazitiv arbeitenden ersten Sensoreinrichtung (6), derart dass bei Berührung der Sensorfläche (3) und/oder in unmittelbarer Nähe der Sensorfläche (3) ein erstes Signal (7) erzeugbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche (3) von einer Blende (4), die für Infrarot-Strahlung durchlässig ist, mindestens teilweise umgeben ist, dass eine mit Infrarot-Strahlung arbeitende zweite Sensoreinrichtung (8) der Blende (4) zugeordnet ist, und dass die zweite Sensoreinrichtung (8) die Positionierung auf der Sensorfläche (3), insbesondere unter Erzeugung eines zweiten Signals (9), detektiert.Operating device, in particular for a motor vehicle, having a sensor surface ( 3 ) and with a capacitively operating first sensor device ( 6 ), such that when touching the sensor surface ( 3 ) and / or in the immediate vicinity of the sensor surface ( 3 ) a first signal ( 7 ), characterized in that the sensor surface ( 3 ) of a diaphragm ( 4 ) which is permeable to infrared radiation, is at least partially surrounded by a second sensor device operating with infrared radiation ( 8th ) the aperture ( 4 ), and that the second sensor device ( 8th ) the positioning on the sensor surface ( 3 ), in particular generating a second signal ( 9 ), detected. Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche (3) aus Metall besteht.Operating device according to claim 1, characterized in that the sensor surface ( 3 ) consists of metal. Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche (3) aus elektrisch leitfähigem Material, insbesondere aus elektrisch leitfähigem Kunststoff besteht.Operating device according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor surface ( 3 ) consists of electrically conductive material, in particular of electrically conductive plastic. Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Blende (4) aus Kunststoff besteht, und dass vorzugsweise die Blende (4) für Lichtstrahlung in dem für das menschliche Auge sichtbaren Spektrum im wesentlichen undurchlässig ist.Operating device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the diaphragm ( 4 ) consists of plastic, and that preferably the diaphragm ( 4 ) is substantially opaque to light radiation in the spectrum visible to the human eye. Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorfläche (3) als längliches Bauteil ausgestaltet ist, derart dass eine Art von Sliderfunktion durch Bewegung eines Fingers (5) o. dgl. des Benutzers entlang der Sensorfläche (3) erzeugbar ist.Operating device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the sensor surface ( 3 ) is designed as an elongate component, such that a type of slider function by movement of a finger ( 5 ) o. The like. The user along the sensor surface ( 3 ) is producible.
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