DE102020209194B4 - push button - Google Patents
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Abstract
Drucktaste (10), aufweisend:eine Abdeckung (12) mit einer einem Benutzer zugewandten Benutzerseite (12a) und einer dem Benutzer abgewandten Innenseite (12b), wobei die Abdeckung (10) ein Tastenfeld (14) definiert,wobei die Abdeckung (12) in dem Tastenfeld (14) zumindest teilweise elastisch verformbar ist, undwobei die Abdeckung (12) in dem Tastenfeld (14) einen IR-Durchlassbereich (15), in dem die Abdeckung (12) für IR-Licht durchlässig ausgestaltet ist, und einen IR-Reflexionsbereich (16), in dem die Abdeckung (12) für IR-Licht reflektierend ausgestaltet ist, aufweist; undeine auf der Seite der Innenseite (12b) der Abdeckung (12) angeordnete Sensorvorrichtung (18) zum Erfassen eines Betätigungszustandes des Tastenfeldes (14),wobei die Sensorvorrichtung (18) aufweist:einen Sender (19) zum Emittieren von IR-Licht (e1) in Richtung zum IR-Durchlassbereich (15) der Abdeckung (12) und von IR-Licht (e2) in Richtung zum IR-Reflexionsbereich (16) der Abdeckung (12);einen ersten Empfänger (20) zum Erfassen eines von einem Objekt (17) auf der Benutzerseite (12a) des IR-Durchlassbereichs (15) der Abdeckung (12) reflektierten IR-Lichts (r1); undeinen zweiten Empfänger (21) zum Erfassen eines vom IR-Reflexionsbereich (16) der Abdeckung (12) reflektierten IR-Lichts (r2), und ferner aufweisend:wenigstens einen auf der Seite der Innenseite (12b) der Abdeckung (12) angeordneten Lichtemitter (26) zum Emittieren von sichtbarem Licht (o1) in die Abdeckung (12);wenigstens einen in der Abdeckung (12) angeordneten Lichtumlenker (30) zum Umlenken (o2) des sichtbaren Lichts (o1) des Lichtemitters (26) in Richtung parallel zur Ebene der Abdeckung (12); undein oder mehrere in der Abdeckung (12) angeordnete Lichtauskopplungselemente (28) zum Auskoppeln (o3) des sichtbaren Lichts (o2) vom Lichtumlenker (30) aus der Benutzerseite (12a) der Abdeckung (12).A push button (10) comprising: a cover (12) having a user side (12a) facing a user and an inner surface (12b) facing away from the user, the cover (10) defining a keypad (14), the cover (12) in the keypad (14) is at least partially elastically deformable, and the cover (12) in the keypad (14) has an IR transmission area (15) in which the cover (12) is designed to be permeable to IR light, and an IR - Reflection area (16) in which the cover (12) is designed to reflect IR light; anda sensor device (18) arranged on the inner side (12b) side of the cover (12) for detecting an actuation state of the keypad (14),wherein the sensor device (18) comprises:a transmitter (19) for emitting IR light (e1 ) towards the IR transmission area (15) of the cover (12) and IR light (e2) towards the IR reflection area (16) of the cover (12);a first receiver (20) for detecting an object (17) IR light (r1) reflected on the user side (12a) of the IR transmission range (15) of the cover (12); anda second receiver (21) for detecting an IR light (r2) reflected from the IR reflection area (16) of the cover (12), and further comprising:at least one light emitter arranged on the side of the inner side (12b) of the cover (12). (26) for emitting visible light (o1) into the cover (12); at least one light deflector (30) arranged in the cover (12) for deflecting (o2) the visible light (o1) of the light emitter (26) in the parallel direction to the plane of the cover (12); andone or more light decoupling elements (28) arranged in the cover (12) for decoupling (o3) the visible light (o2) from the light deflector (30) out of the user side (12a) of the cover (12).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drucktaste, insbesondere eine multifunktionale Drucktaste, beispielsweise zur Verwendung für elektronische Haushaltsgeräte.The present invention relates to a push button, in particular a multifunctional push button, for example for use in electronic household appliances.
Für Bedienvorrichtungen sind verschiedene Arten von Bedienelementen mit unterschiedlichen Funktionsweisen bekannt. Bei den als Drucktasten ausgebildeten Bedienelementen kann man zwischen berührungs- und/oder annäherungsempfindlichen Drucktasten (sog. „Touch Control“) und durch Krafteinwirkung betätigbaren Drucktasten differenzieren. Für die Erfassung des Betätigungszustandes solcher Drucktasten werden in der Praxis meist optische oder kapazitive Sensorvorrichtungen eingesetzt.Various types of operating elements with different functionalities are known for operating devices. In the case of the control elements designed as pushbuttons, a distinction can be made between touch and/or proximity-sensitive pushbuttons (so-called “touch control”) and pushbuttons that can be actuated by the action of force. In practice, mostly optical or capacitive sensor devices are used to detect the actuation state of such pushbuttons.
Die
Aus der
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte multifunktionale Drucktaste zu schaffen, die insbesondere auch eine höhere Variabilität des Designs der gesamten Bedienvorrichtung ermöglicht.It is the object of the invention to create an improved multifunctional pushbutton which, in particular, also enables greater variability in the design of the entire operating device.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Drucktaste mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a push button having the features of claim 1. Particularly advantageous configurations and developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.
Die Drucktaste gemäß der Erfindung weist eine Abdeckung mit einer einem Benutzer zugewandten Benutzerseite und einer dem Benutzer abgewandten Innenseite auf, wobei die Abdeckung ein Tastenfeld definiert, wobei die Abdeckung in dem Tastenfeld zumindest teilweise elastisch verformbar ist, und wobei die Abdeckung in dem Tastenfeld einen IR-Durchlassbereich, in dem die Abdeckung für IR-Licht durchlässig ausgestaltet ist, und einen IR-Reflexionsbereich, in dem die Abdeckung für IR-Licht reflektierend ausgestaltet ist, aufweist. Die Drucktaste gemäß der Erfindung weist außerdem eine auf der Seite der Innenseite der Abdeckung angeordnete optische Sensorvorrichtung zum Erfassen eines Betätigungszustandes des Tastenfeldes auf, wobei die Sensorvorrichtung einen Sender zum Emittieren von IR-Licht in Richtung zum IR-Durchlassbereich der Abdeckung und von IR-Licht in Richtung zum IR-Reflexionsbereich der Abdeckung; einen ersten Empfänger zum Erfassen eines von einem Objekt auf der Benutzerseite des IR-Durchlassbereichs der Abdeckung reflektierten IR-Lichts; und einen zweiten Empfänger zum Erfassen eines vom IR-Reflexionsbereich der Abdeckung reflektierten IR-Lichts aufweist. Ferner weist die Drucktaste wenigstens einen auf der Seite der Innenseite der Abdeckung angeordneten Lichtemitter zum Emittieren von sichtbarem Licht in die Abdeckung, wenigstens einen in der Abdeckung angeordneten Lichtumlenker zum Umlenken des sichtbaren Lichts des Lichtemitters in Richtung parallel zur Ebene der Abdeckung und ein oder mehrere in der Abdeckung angeordnete Lichtauskopplungselemente zum Auskoppeln des sichtbaren Lichts vom Lichtumlenker aus der Benutzerseite der Abdeckung auf.The push button according to the invention has a cover with a user side facing a user and an inner side facing away from the user, the cover defining a keypad, the cover in the keypad being at least partially elastically deformable, and the cover in the keypad having an IR transmission area in which the cover is designed to be permeable to IR light, and an IR reflection area in which the cover is designed to be reflective to IR light. The push button according to the invention also has an optical sensor device arranged on the side of the inside of the cover for detecting an actuation state of the keypad, the sensor device having a transmitter for emitting IR light in the direction of the IR transmission area of the cover and IR light in the direction of the IR reflection area of the cover; a first receiver for detecting an IR light reflected from an object on the user side of the IR transmission range of the cover; and a second receiver for detecting an IR light reflected from the IR reflection area of the cover. Furthermore, the pushbutton has at least one light emitter arranged on the side of the inside of the cover for emitting visible light into the cover, at least one light deflector arranged in the cover for deflecting the visible light of the light emitter in a direction parallel to the plane of the cover, and one or more light decoupling elements arranged in the cover for decoupling the visible light from the light deflector out of the user side of the cover.
Diese Konstruktion der Drucktaste mit zwei unterschiedlichen IR-Reflexionswegen über den IR-Durchlassbereich oder den IR-Reflexionsbereich der Abdeckung in ihrem Tastenfeld ermöglicht das Erfassen mehrerer unterschiedlicher Betätigungszustände des Tastenfeldes der Drucktaste, nämlich einerseits ein Berühren oder eine Annäherung an das Tastenfeld und andererseits ein Drücken auf das Tastenfeld, mit einer relativ einfach aufgebauten optischen Sensorvorrichtung. Die erfindungsgemäße Konstruktion der Drucktaste erlaubt zudem die Verwendung von lichtdurchlässigen Abdeckungen bzw. Deckplatten, was wiederum eine einfache und variable Symbolbeleuchtung der Drucktaste ermöglicht, wobei das IR-Licht der Sensorvorrichtung und das sichtbare Licht der Symbolbeleuchtung einander nicht stören, selbst wenn sie sich kreuzen. Die optische Sensorvorrichtung bzw. deren Komponenten können außerdem relativ flexibel angeordnet werden, sodass die Drucktaste sehr flexibel an verschiedene gewünschte Designs der gesamten Bedienvorrichtung angepasst werden kann. D.h. die erfindungsgemäße Konstruktion schafft eine multifunktionale Drucktaste mit mehreren unterschiedlichen erfassbaren Betätigungszuständen, die außerdem eine variable Konfiguration einer Symbolbeleuchtung und eine flexible Anpassung an gewünschte Designs gestattet.This construction of the pushbutton with two different IR reflection paths via the IR transmission range or the IR reflection range of the cover in its keypad enables the detection of several different actuation states of the keypad of the pushbutton, namely on the one hand touching or approaching the keypad and on the other hand pressing on the keypad, with a relatively simply constructed optical sensor device. The construction of the pushbutton according to the invention also allows the use of translucent covers or cover plates, which in turn enables simple and variable symbol illumination of the pushbutton, the IR light from the sensor device and the visible light from the symbol illumination not interfering with one another, even if they cross one another. The optical sensor device or its components can also be arranged relatively flexibly, so that the push button can be adapted very flexibly to various desired designs of the entire operating device. That is, the construction according to the invention provides a multifunctional push button with several different actuation states that can be detected, which also allows a variable configuration of a symbol illumination and a flexible adaptation to desired designs.
Der Sender der Sensorvorrichtung kann ein oder mehrere Senderelemente zum Emittieren von IR-Licht aufweisen. Der erste und der zweite Empfänger der Sensorvorrichtung sind vorzugsweise zur ortsaufgelösten Erfassung von IR-Licht ausgestattet, d.h. zum Erkennen eines Erfassungsortes innerhalb des jeweiligen Empfängers, an dem das IR-Licht eintrifft. Der erste und der zweite Empfänger können zu diesem Zweck wahlweise jeweils mehrere Empfangselemente enthalten.The transmitter of the sensor device can have one or more transmitter elements for emitting Have IR light. The first and second receivers of the sensor device are preferably equipped for spatially resolved detection of IR light, ie for detecting a detection location within the respective receiver at which the IR light arrives. For this purpose, the first and the second receiver can optionally each contain a plurality of receiving elements.
Durch diese Ausgestaltung ist die Positionierung der Lichtleitung und Lichtauskopplung für mögliche Symbolbeleuchtungen der Drucktaste unabhängig von der Platzierung der Komponenten der Sensorvorrichtung und in einer anderen Ebene als die Komponenten der Sensorvorrichtung sowie die große Variabilität der Symbolbeleuchtung durch die Lichtauskopplungselemente innerhalb der Abdeckung möglich. Die ein oder mehreren Lichtauskopplungselemente können grundsätzlich an beliebigen Stellen in der Abdeckung außerhalb des IR-Durchlassbereichs im Tastenfeld angeordnet werden, d.h. insbesondere außerhalb des Tastenfeldes und auch im Bereich des IR-Reflexionsbereichs des Tastenfeldes.With this configuration, the positioning of the light guide and light decoupling for possible symbol illumination of the pushbutton is possible independently of the placement of the components of the sensor device and in a different plane than the components of the sensor device, as well as the great variability of the symbol illumination through the light decoupling elements within the cover. In principle, the one or more light decoupling elements can be arranged anywhere in the cover outside of the IR transmission area in the keypad, i.e. in particular outside of the keypad and also in the area of the IR reflection area of the keypad.
Vorzugsweise weist die Sensorvorrichtung ferner eine Steuereinrichtung auf, die ausgestaltet ist, um aus dem vom ersten Empfänger erfassten IR-Licht einen Abstand oder eine Abstandsänderung vom Objekt (z.B. Finger des Benutzers) zum ersten Empfänger zu ermitteln und aus dem vom zweiten Empfänger erfassten IR-Licht einen Abstand oder eine Abstandsänderung von der Abdeckung zum zweiten Empfänger zu ermitteln.Preferably, the sensor device also has a control device which is designed to determine a distance or a change in distance from the object (e.g. the user's finger) to the first receiver from the IR light detected by the first receiver and to determine a distance or a change in distance from the cover to the second receiver from the IR light detected by the second receiver.
Diese Steuereinrichtung kann vorzugsweise ausgestaltet sein, um abhängig von dem ermittelten Abstand bzw. der ermittelten Abstandsänderung vom Objekt zum ersten Empfänger eine Berührung des Tastenfeldes durch ein Objekt und/oder eine Annäherung eines Objekts an das Tastenfeld als mögliche Betätigungszustände des Tastenfeldes bzw. der Drucktaste zu erkennen. Die Steuereinrichtung kann vorzugsweise auch ausgestaltet sein, um abhängig von dem ermittelten Abstand bzw. der ermittelten Abstandsänderung von der Abdeckung zum zweiten Empfänger eine Verformung oder einen Verformungsgrad des Tastenfeldes durch eine Druckbeaufschlagung durch ein Objekt auf das Tastenfeld als einen möglichen oder mehrere mögliche Betätigungszustände des Tastenfeldes bzw. der Drucktaste zu erkennen. Im Rahmen der Erfindung kann die multifunktionale Drucktaste je nach Ausgestaltung der Sensorvorrichtung und ihrer Steuereinrichtung mehrere verschiedene Betätigungszustände erkennen, die zum Beispiel ausgewählt sind aus (i) Berührung oder Druckkrafteinwirkung, (ii) Annäherung oder Berührung oder Druckkrafteinwirkung, (iii) Berührung oder geringe Druckkrafteinwirkung oder starke Druckkrafteinwirkung, (iv) Annäherung oder Berührung oder geringe Druckkrafteinwirkung oder starke Druckkrafteinwirkung. Vorzugsweise ist die Sensorvorrichtung mit ihrer Steuereinrichtung so ausgestaltet, dass sie mindestens drei unterschiedliche Betätigungszustände der Drucktaste erkennen kann.This control device can preferably be designed to recognize, depending on the determined distance or the determined change in distance from the object to the first receiver, when an object has touched the keypad and/or an object has approached the keypad as possible actuation states of the keypad or the pushbutton. The control device can preferably also be designed to recognize, depending on the determined distance or the determined change in distance from the cover to the second receiver, a deformation or a degree of deformation of the keypad due to pressure being applied by an object to the keypad as one or more possible operating states of the keypad or the pushbutton. Within the scope of the invention, the multifunctional pushbutton can, depending on the design of the sensor device and its control device, recognize several different actuation states, which are selected, for example, from (i) touch or pressure force, (ii) approach or touch or pressure force, (iii) touch or low pressure force or strong pressure force, (iv) approach or touch or low pressure force or strong pressure force. The sensor device is preferably designed with its control device in such a way that it can detect at least three different actuation states of the push button.
Mit dieser Ausführungsvariante ist die Positionierung der Lichtleitung und Lichtauskopplung für mögliche Symbolbeleuchtungen der Drucktaste unabhängig von der Platzierung der Komponenten der Sensorvorrichtung und in einer anderen Ebene als die Komponenten der Sensorvorrichtung sowie die große Variabilität der Symbolbeleuchtung durch die Lichtauskopplungselemente innerhalb der Abdeckung möglich. Die ein oder mehreren Lichtauskopplungselemente können grundsätzlich an beliebigen Stellen in der Abdeckung außerhalb des IR-Durchlassbereichs im Tastenfeld angeordnet werden, d.h. insbesondere außerhalb des Tastenfeldes und auch im Bereich des IR-Reflexionsbereichs des Tastenfeldes.With this embodiment variant, the positioning of the light guide and light decoupling for possible symbol lighting of the pushbutton is possible independently of the placement of the components of the sensor device and in a different plane than the components of the sensor device, as well as the great variability of the symbol lighting through the light decoupling elements within the cover. In principle, the one or more light decoupling elements can be arranged anywhere in the cover outside of the IR transmission area in the keypad, i.e. in particular outside of the keypad and also in the area of the IR reflection area of the keypad.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Abdeckung auf ihrer Benutzerseite eine Deckplatte, die zumindest teilweise (d.h. insgesamt oder zumindest in den für die Sensorvorrichtung oder die Symbolbeleuchtung relevanten Bereichen) für IR-Licht und/oder für sichtbares Licht durchlässig ist, und auf der der Benutzerseite abgewandten Seite dieser Deckplatte eine für IR-Licht und für sichtbares Licht durchlässige Schicht auf.In one embodiment of the invention, the cover has a cover plate on its user side, which is at least partially (i.e. in its entirety or at least in the areas relevant to the sensor device or the symbol illumination) transparent to IR light and/or visible light, and on the side of this cover plate facing away from the user side a layer that is transparent to IR light and visible light.
Bei dieser Ausgestaltung der Abdeckung kann die lichtdurchlässige Schicht der Abdeckung vorzugsweise in Form eines Lichtleiters ausgestaltet sein, der im Bereich außerhalb des IR-Durchlassbereichs der Abdeckung auf der Innenseite der Abdeckung mit einem Reflektor zum Reflektieren von IR-Licht und sichtbarem Licht versehen ist. Außerdem können die ein oder mehreren Lichtauskopplungselemente vorzugsweise in der lichtdurchlässigen Schicht bzw. dem Lichtleiter der Abdeckung platziert sein. Und außerdem können vorzugsweise in oder an der Deckplatte der Abdeckung ein oder mehrere Symbolelemente im Bereich oder in den Bereichen der ein oder mehreren Lichtauskopplungselemente vorgesehen sein, die dann durch das vom Lichtemitter emittierte und durch die lichtdurchlässige Schicht bzw. den Lichtleiter geleitete und durch die Lichtauskopplungselemente ausgekoppelte sichtbare Licht hinterleuchtet werden.In this configuration of the cover, the translucent layer of the cover can preferably be designed in the form of a light guide, which is provided with a reflector for reflecting IR light and visible light in the area outside the IR transmission range of the cover on the inside of the cover. In addition, the one or more light decoupling elements can preferably be placed in the light-transmitting layer or the light guide of the cover. In addition, one or more symbol elements can preferably be provided in or on the cover plate of the cover in the area or areas of the one or more light decoupling elements, which are then backlit by the visible light emitted by the light emitter and guided through the transparent layer or the light guide and decoupled by the light decoupling elements.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiels anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:
-
1 eine Draufsicht einer Drucktaste gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
2 eine Schnittansicht der Drucktaste von1 gemäß einer nicht zur Erfindung gehörenden Ausführungsvariante; und -
3 eine Schnittansicht der Drucktaste von1 gemäß einer Ausführungsvariante der Erfindung.
-
1 12 is a top view of a push button according to an embodiment of the present invention; -
2 a sectional view of the pushbutton of FIG1 according to an alternative embodiment not belonging to the invention; and -
3 a sectional view of the pushbutton of FIG1 according to an embodiment variant of the invention.
Die multifunktionale Drucktaste 10 hat eine Abdeckung 12, die in einem Teilabschnitt ein Tastenfeld 14 definiert, das von einem Benutzer bedient werden kann. Die Abdeckung 12 ist im Bereich des Tastenfeldes 14 elastisch verformbar ausgebildet, sodass der Benutzer zum Bedienen der Drucktaste 10 das Tastenfeld 14 berühren kann und mit Druck das Tastenfeld 14 etwas eindrücken kann.The
Wie in
Die Abdeckung 12 hat, die, wie in
Auf der Innenseite 12b der Abdeckung 12 ist eine Sensorvorrichtung 18 angeordnet. Wie in
Wie in
Wie außerdem in
Zusätzlich zu der beschriebenen Sensorvorrichtung 18 weist diese multifunktionale Drucktaste 10 auch ein Symbolbeleuchtungssystem auf, um dem Benutzer auf der Benutzerseite 12a der Abdeckung mit sichtbarem Licht Symbole zu Informationszwecken anzuzeigen. Durch eine solche Symbolbeleuchtung können dem Benutzer zum Beispiel die Position und die Funktion des Tastenfeldes 14 verdeutlicht werden.In addition to the
Wie bereits erwähnt, enthält die Abdeckung 12 einen Lichtleiter, der aus der lichtdurchlässigen Schicht 124 und den Reflektoren 126 gebildet wird. Dieser Lichtleiter befindet sich damit innerhalb der Abdeckung 12 und kann sichtbares Licht in Richtung der Ebene der Abdeckung 12 leiten. In der Ausführungsvariante von
Die besonderen Vorteile dieses Systems der Symbolbeleuchtung liegen darin, dass der Lichtleiter 124, 126 und die Lichtauskopplungselemente 28 in einer anderen Ebene als die Komponenten der Sensorvorrichtung 18 angeordnet sind und sich das IR-Licht e1 und das sichtbare Licht o1, o2 kreuzen können, was zu einer hohen Variabilität der Symbolbeleuchtung führt. Die Symbolbeleuchtung kann zum Beispiel in der Darstellung von
In der zweiten Ausführungsvariante von
BezugszeichenlisteReference List
- 1010
- Drucktastepush button
- 1212
- Abdeckungcover
- 12a12a
- Benutzerseiteuser page
- 12b12b
- Innenseiteinside
- 122122
- Deckplattecover plate
- 124124
- lichtdurchlässige Schichttranslucent layer
- 126126
- Reflektorreflector
- 1414
- Tastenfeldkeypad
- 1515
- IR-DurchlassbereichIR passband
- 1616
- IR-ReflexionsbereichIR reflection range
- 1717
- Objektobject
- 1818
- Sensorvorrichtungsensor device
- 1919
- SenderChannel
- 2020
- erster Empfängerfirst recipient
- 2121
- zweiter Empfängersecond recipient
- 2323
- erste IR-Barrierefirst IR barrier
- 2424
- zweite IR-Barrieresecond IR barrier
- 2525
- Steuereinrichtungcontrol device
- 2626
- Lichtemitterlight emitter
- 2828
- Lichtauskopplungselementlight extraction element
- 2929
- Symbolelementsymbol element
- 3030
- Lichtumlenkerlight deflector
- 3131
- Aussparung recess
- e1e1
- emittiertes IR-Licht in Richtung IR-Durchlassbereichemitted IR light in the direction of the IR transmission range
- e2e2
- emittiertes IR-Licht in Richtung IR-Reflexionsbereichemitted IR light in the direction of the IR reflection area
- r1r1
- von Objekt reflektiertes IR-LichtIR light reflected from object
- r2r2
- von Reflektor reflektiertes IR-LichtIR light reflected by reflector
- o1o1
- emittiertes sichtbares Lichtemitted visible light
- o2o2
- umgelenktes sichtbares Lichtredirected visible light
- o3o3
- ausgekoppeltes sichtbares Lichtextracted visible light
Claims (8)
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- 2021-07-21 CN CN202110822598.2A patent/CN113972903A/en active Pending
Patent Citations (2)
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