DE102022120625A1 - User interface panel for a vehicle and method of manufacturing such a user interface panel - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Benutzerschnittstellenpanel (10) für ein Fahrzeug, das eine Schnittstellenoberfläche (20) mit zwei Kontaktbereichen (21, 22) umfasst, wobei das Benutzerschnittstellenpanel einen Infrarotemitter (30) und einen Infrarotdetektor (31), die auf beiden Seiten der beiden Kontaktbereiche angeordnet sind, und einen Lichtleiter (40) umfasst, der zwischen dem Infrarotemitter und dem Infrarotdetektor angeordnet ist, wobei jeder der beiden Kontaktbereiche sichtbares Licht durch die Schnittstellenoberfläche hindurchlässt und jeweils mit einer Beleuchtungsquelle (51, 52) ausgestattet ist, und der Lichtleiter zwei Beleuchtungsabschnitte, die jeweils unter den beiden Kontaktbereichen angeordnet sind, und einen zwischenliegenden Führungsabschnitt, der zwischen den beiden Beleuchtungsabschnitten angeordnet ist, umfasst, wobei die Beleuchtungsabschnitte (41, 42) sichtbares und infrarotes Licht hindurchlassen, wobei der zwischenliegende Führungsabschnitt (43) infrarotes Licht hindurchlässt und das von den Beleuchtungsquellen abgegebene sichtbare Licht sperrt.The present disclosure relates to a user interface panel (10) for a vehicle, comprising an interface surface (20) with two contact areas (21, 22), the user interface panel having an infrared emitter (30) and an infrared detector (31) on either side of the two contact areas are arranged, and comprises a light guide (40) arranged between the infrared emitter and the infrared detector, each of the two contact areas transmitting visible light through the interface surface and each being equipped with an illumination source (51, 52), and the light guide two Illumination sections, each arranged under the two contact areas, and an intermediate guide section arranged between the two illumination sections, the illumination sections (41, 42) transmitting visible and infrared light, the intermediate guide section (43) transmitting infrared Allows red light through and blocks visible light emitted by illumination sources.
Description
Technischer BereichTechnical part
Die vorliegende Erfindung gehört zum Bereich der taktilen Benutzerschnittstellen und betrifft insbesondere ein Benutzerschnittstellenpanel, mit dem die Anwesenheit eines Fingers eines Benutzers in der Nähe eines Berührungsbereichs erfasst werden kann, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Benutzerschnittstellenpanels.The present invention belongs to the field of tactile user interfaces and relates in particular to a user interface panel capable of detecting the presence of a user's finger in the vicinity of a touch area, and a method for manufacturing such a user interface panel.
Die vorliegende Erfindung findet eine sehr vorteilhafte, wenn auch keineswegs einschränkende Anwendung in Benutzerschnittstellenpanels für Fahrzeuge, insbesondere für Fahrgasträume von Fahrzeugen zur Personenbeförderung.The present invention finds a very advantageous, though by no means limiting, application in user interface panels for vehicles, particularly for passenger compartments of passenger vehicles.
Stand der TechnikState of the art
In der heutigen Zeit werden Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, zunehmend mit taktilen Benutzeroberflächen ausgestattet, um verschiedene Fahrzeugfunktionen wie zum Beispiel Belüftung / Klimaanlage usw. zu steuern.Nowadays, vehicles, especially automobiles, are increasingly equipped with tactile user interfaces to control various vehicle functions such as ventilation/air conditioning, etc.
In der Regel umfasst ein solches Benutzerschnittstellenpanel mehrere Kontaktbereiche, wobei jeder Kontaktbereich mit einem bestimmten auszuführenden Befehl verbunden ist, der ausgelöst wird, wenn sich ein Finger eines Benutzers in der Nähe des Kontaktbereichs befindet, zum Beispiel in Kontakt mit dem Kontaktbereich. Damit erfasst werden kann, dass sich ein Finger eines Benutzers in der Nähe eines Kontaktbereichs befindet, ist jeder Kontaktbereich mit einem Anwesenheitssensor ausgestattet. Es können verschiedene Arten von Sensoren verwendet werden, zum Beispiel Dehnungsmessstreifen, kapazitive Sensoren, induktive Sensoren, Infrarotsensoren usw.Typically, such a user interface panel comprises a plurality of contact areas, each contact area being associated with a specific command to be executed, which is triggered when a user's finger is near the contact area, for example in contact with the contact area. In order to be able to detect that a user's finger is in the vicinity of a contact area, each contact area is equipped with a presence sensor. Different types of sensors can be used, for example strain gauges, capacitive sensors, inductive sensors, infrared sensors, etc.
In der Regel ist mindestens ein Anwesenheitssensor für jeden Kontaktbereich vorgesehen, so dass unter Umständen eine große Anzahl von Anwesenheitssensoren erforderlich ist, wenn das Benutzerschnittstellenpanel viele Kontaktbereiche umfasst.Typically, at least one occupancy sensor is provided for each contact area, so a large number of occupancy sensors may be required if the user interface panel includes many contact areas.
Des Weiteren ist jeder Kontaktbereich des Benutzerschnittstellenpanels in vorteilhafter Weise hinterleuchtet, um es dem Benutzer insbesondere zu ermöglichen, die Kontaktbereiche im Dunkeln zu sehen. Vorzugsweise wird somit jeder Kontaktbereich unabhängig von den anderen Kontaktbereichen hinterleuchtet, um zum Beispiel die verschiedenen Kontaktbereiche auf selektive Weise zu hinterleuchten und / oder sie mit jeweils unterschiedlichen Farben zu hinterleuchten. Daher kann es in manchen Fällen erforderlich sein, jeden Kontaktbereich mit einer eigenen Beleuchtungsquelle auszustatten, um die Eigenschaften der Hintergrundbeleuchtung der verschiedenen Kontaktbereiche separat steuern zu können.Furthermore, each contact area of the user interface panel is advantageously backlit, particularly to enable the user to see the contact areas in the dark. Each contact area is thus preferably backlit independently of the other contact areas, for example in order to selectively backlight the different contact areas and/or to backlight them with different colors in each case. Therefore, in some cases it may be necessary to equip each contact area with its own lighting source in order to be able to control the backlighting properties of the different contact areas separately.
Aus dem Vorstehenden folgt, dass für jeden Kontaktbereich mehrere elektronische Komponenten (Anwesenheitssensor, Beleuchtungsquelle usw.) erforderlich sein können, was die Größe des für die Installation des Benutzerschnittstellenpanels im Fahrzeuginneren erforderlichen Volumens tendenziell erhöht, obwohl die für die Installation solcher Benutzerschnittstellenpanels verfügbaren Volumina äußerst begrenzt sind.It follows from the above that each contact area may require multiple electronic components (occupancy sensor, lighting source, etc.), which tends to increase the size of the volume required to install the user interface panel inside the vehicle, although the volumes available for installing such user interface panels are extremely limited are.
ZusammenfassungSummary
Die vorliegende Offenbarung zielt darauf ab, einige oder alle Einschränkungen der Lösungen des Stands der Technik, insbesondere die oben dargelegten, zu beheben, durch Bereitstellung einer Lösung, die es ermöglicht, die Menge an elektronischen Komponenten zu reduzieren, die zur Erfassung der Anwesenheit von Fingern in der Nähe von hintergrundbeleuchteten Kontaktbereichen erforderlich ist.The present disclosure aims to overcome some or all of the limitations of the prior art solutions, particularly those set forth above, by providing a solution that makes it possible to reduce the amount of electronic components needed to detect the presence of fingers is required near backlit contact areas.
Zu diesem Zweck betrifft die vorliegende Offenbarung ein Benutzerschnittstellenpanel für ein Fahrzeug, das eine Schnittstellenoberfläche mit mindestens zwei Kontaktbereichen umfasst, wobei die Schnittstellenoberfläche eine Benutzerseite und eine Innenseite des Benutzerschnittstellenpanels begrenzt, wobei das Benutzerschnittstellenpanel einen Sensor für die Anwesenheit eines Fingers eines Benutzers in der Nähe der beiden Kontaktbereiche umfasst, wobei der Anwesenheitssensor auf der Innenseite angeordnet ist und mindestens einen Infrarotemitter und einen Infrarotdetektor, die auf beiden Seiten der beiden Kontaktbereiche angeordnet sind, und einen an die beiden Kontaktbereiche angrenzenden Lichtleiter zwischen dem Infrarotemitter und dem Infrarotdetektor umfasst, so dass von dem Infrarotemitter ausgesendetes infrarotes Licht durch den Lichtleiter geleitet und zumindest teilweise von dem Infrarotdetektor empfangen wird. Des Weiteren lässt jeder der beiden Kontaktbereiche sichtbares Licht durch die Schnittstellenoberfläche hindurch und ist mit einer jeweiligen Beleuchtungsquelle ausgestattet, die dazu geeignet ist, sichtbares Licht zu emittieren und auf der Innenseite angeordnet ist, und der Lichtleiter umfasst mindestens drei verschiedene Abschnitte, davon zwei Beleuchtungsabschnitte, die jeweils an die beiden Kontaktbereiche angrenzen, und einen Zwischenführungsabschnitt, der zwischen den beiden Beleuchtungsabschnitten angeordnet ist, wobei die Beleuchtungsabschnitte sichtbares und infrarotes Licht hindurchlassen und der zwischenliegende Führungsabschnitt infrarotes Licht hindurchlässt und das von den Beleuchtungsquellen ausgestrahlte sichtbare Licht sperrt.To this end, the present disclosure relates to a user interface panel for a vehicle, comprising an interface surface with at least two contact areas, the interface surface defining a user side and an inside of the user interface panel, the user interface panel having a sensor for the presence of a finger of a user in the vicinity of the both contact areas, wherein the presence sensor is arranged on the inside and comprises at least one infrared emitter and one infrared detector, which are arranged on both sides of the two contact areas, and an optical fiber between the infrared emitter and the infrared detector adjacent to the two contact areas, so that from the Infrared emitter emitted infrared light is passed through the light guide and at least partially received by the infrared detector. Furthermore, each of the two contact areas transmits visible light through the interface surface and is equipped with a respective illumination source suitable for emitting visible light and is arranged on the inside, and the light guide comprises at least three different sections, two of which are illumination sections, each adjacent to the two contact areas, and an intermediate guide section disposed between the two illumination sections, the illumination sections transmitting visible and infrared light and the intermediate guide section transmitting infrared light and blocking the visible light emitted by the illumination sources.
Somit wird ein und dasselbe Paar von Infrarotemitter / Infrarotdetektor eingesetzt, um die Anwesenheit eines Fingers eines Benutzers in der Nähe von zwei unterschiedlichen Kontaktbereichen zu erfassen, die des Weiteren einzeln durch entsprechende Lichtquellen hinterleuchtet werden. Der Infrarotemitter und der Infrarotdetektor sind auf beiden Seiten dieser beiden Kontaktbereiche angeordnet und durch einen Lichtleiter, der unter den beiden Kontaktbereichen verläuft, optisch verbunden.Thus, one and the same infrared emitter/infrared detector pair is used to detect the presence of a user's finger in the vicinity of two distinct contact areas, which are further individually backlit by respective light sources. The infrared emitter and the infrared detector are arranged on either side of these two contact areas and are optically connected by an optical fiber which runs under the two contact areas.
An den Kontaktbereichen umfasst der Lichtleiter Beleuchtungsabschnitte, die das infrarote Licht, das von dem Infrarotemitter in Richtung des Infrarotdetektors ausgestrahlt wird, sowie das sichtbare Licht, das von den Beleuchtungsquellen ausgestrahlt wird, zur Hinterleuchtung der Kontaktbereiche hindurchlassen.At the contact areas, the light guide includes lighting sections that allow the infrared light emitted by the infrared emitter in the direction of the infrared detector and the visible light emitted by the lighting sources to pass through to backlight the contact areas.
Zwischen den Beleuchtungsabschnitten weist der Lichtleiter jedoch einen zwischenliegenden Führungsabschnitt auf, der nur das vom Infrarotemitter abgegebene infrarote Licht in Richtung des Infrarotdetektors hindurchlässt.Between the lighting sections, however, the light guide has an intermediate guide section that only allows the infrared light emitted by the infrared emitter to pass in the direction of the infrared detector.
Daher kann sichtbares Licht, das von der Beleuchtungsquelle eines Kontaktbereichs ausgesendet wird, nicht durch den Lichtleiter zum anderen Kontaktbereich geleitet werden. Somit ist es auch bei Verwendung desselben Paares von Infrarotemitter / Infrarotdetektor für beide Kontaktbereiche noch immer möglich, eine separate Steuerung der Eigenschaften der Hintergrundbeleuchtung dieser beiden Kontaktbereiche zu haben.Therefore, visible light emitted by the illumination source of one contact area cannot be guided through the light guide to the other contact area. Thus, even when using the same infrared emitter/infrared detector pair for both contact areas, it is still possible to have separate control of the backlight characteristics of these two contact areas.
Des Weiteren ermöglicht eine solche Anordnung des Paares von Infrarotemitter / Infrarotdetektor auf beiden Seiten der beiden Kontaktbereiche anstatt gegenüber den beiden Kontaktbereichen eine Verringerung der für das Benutzerschnittstellenpanel erforderlichen Dicke. Eine solche Anordnung ermöglicht es des Weiteren, das Volumen für den Einbau des Benutzerschnittstellenpanels in den Fahrgastraum eines Kraftfahrzeugs zu begrenzen.Furthermore, such an arrangement of the infrared emitter/infrared detector pair on either side of the two contact areas instead of opposite to the two contact areas enables a reduction in the thickness required for the user interface panel. Such an arrangement also makes it possible to limit the volume for installing the user interface panel in the passenger compartment of a motor vehicle.
In besonderen Ausführungsformen kann das Benutzerschnittstellenpanel optional zusätzlich eines oder mehrere der folgenden Eigenschaften umfassen, die entweder für sich genommen oder in allen technisch möglichen Kombinationen vorliegen.In particular embodiments, the user interface panel can optionally additionally comprise one or more of the following properties, either individually or in all technically possible combinations.
In besonderen Ausführungsformen ist jede Beleuchtungsquelle quer zu einer Führungsrichtung des Lichtleiters zwischen dem Infrarotemitter und dem Infrarotdetektor ausgerichtet, wobei jeder Beleuchtungsabschnitt eine reflektierende Oberfläche umfasst, die der dem Beleuchtungsabschnitt zugeordneten Beleuchtungsquelle zugewandt ist, wobei die reflektierende Oberfläche so beschaffen ist, dass sie von der Beleuchtungsquelle abgegebenes sichtbares Licht in Richtung des dem Beleuchtungsabschnitt zugeordneten Kontaktbereichs reflektiert.In particular embodiments, each illumination source is aligned transversely to a guiding direction of the light guide between the infrared emitter and the infrared detector, with each illumination section comprising a reflective surface which faces the illumination source associated with the illumination section, the reflective surface being configured such that it faces away from the illumination source emitted visible light is reflected in the direction of the contact area associated with the lighting section.
In besonderen Ausführungsformen umfasst das Benutzerschnittstellenpanel einen Endführungsabschnitt zwischen dem Infrarotemitter und einem Beleuchtungsabschnitt und / oder umfasst einen Endführungsabschnitt zwischen dem Infrarotdetektor und einem Beleuchtungsabschnitt.In particular embodiments, the user interface panel includes an end guide section between the infrared emitter and an illumination section and/or includes an end guide section between the infrared detector and an illumination section.
In besonderen Ausführungsformen ist der Infrarotemitter in das Material eingebettet, das den Endführungsabschnitt zwischen dem Infrarotemitter und einem Beleuchtungsabschnitt bildet, und / oder der Infrarotdetektor ist in das Material eingebettet, das den Endführungsabschnitt zwischen dem Infrarotdetektor und einem Beleuchtungsabschnitt bildet.In particular embodiments, the infrared emitter is embedded in the material that forms the end guide section between the infrared emitter and an illumination section and/or the infrared detector is embedded in the material that forms the end guide section between the infrared detector and an illumination section.
In besonderen Ausführungsformen ist mindestens eine Beleuchtungsquelle in das Material eingebettet, das den Beleuchtungsabschnitt bildet, der von der Beleuchtungsquelle beleuchtet wird.In particular embodiments, at least one illumination source is embedded in the material forming the illumination portion illuminated by the illumination source.
In besonderen Ausführungsformen lässt mindestens einer der Kontaktbereiche das infrarote Licht durch die Grenzfläche hindurch.In particular embodiments, at least one of the contact areas allows the infrared light to pass through the interface.
In besonderen Ausführungsformen ist mindestens einer der Kontaktbereiche für das infrarote Licht undurchdringbar, und der dazugehörige Beleuchtungsabschnitt ist durch das Drücken eines Fingers auf den Kontaktbereich verformbar.In particular embodiments, at least one of the contact areas is impenetrable to infrared light and the associated illumination portion is deformable by pressing a finger on the contact area.
In besonderen Ausführungsformen ist der Lichtleiter zwischen dem Infrarotemitter und dem Infrarotdetektor ganz oder teilweise von infrarotem Licht reflektierendem Material umgeben.In particular embodiments, the light guide between the infrared emitter and the infrared detector is completely or partially surrounded by material that reflects infrared light.
In besonderen Ausführungsformen umfasst das Material, das einen Beleuchtungsabschnitt bildet, eines aus: MAKROLONO Ai2217, ALCOM® LG PC 1000 UV 14094 CC1323-08, PLEXIGLAS® LED 8N LD12, PLEXIGLAS® Satinice df23 8N, usw.In particular embodiments, the material forming a lighting portion includes one of: MAKROLONO Ai2217, ALCOM® LG PC 1000 UV 14094 CC1323-08, PLEXIGLAS® LED 8N LD12, PLEXIGLAS® Satinice df23 8N, etc.
In besonderen Ausführungsformen umfasst das Material, das den zwischenliegenden Führungsabschnitt bildet, eines aus: MAKROLONO Ai2295, MAKROLONO Ai2497, MAKROLONO Ai2497 ST, MAKROLONO Ai2695 ST, MAKROLONO Ai2697, ALCOM® LIR PC 1000 UV 14099 BK1203-14, ALCOM® LIR PC 1000 18155 BK1191-18, ALCOM® LIR PC 1000 19005 BK1009-19, ALCOM® LIR PC 1000 UV BK1226-19, usw.In particular embodiments, the material that forms the intermediate guide portion includes one of: MAKROLONO Ai2295, MAKROLONO Ai2497, MAKROLONO Ai2497 ST, MAKROLONO Ai2695 ST, MAKROLONO Ai2697, ALCOM® LIR PC 1000 UV 14099 BK1203-14, ALCOM® LIR PC 1000 18155 BK1191-18, ALCOM® LIR PC 1000 19005 BK1009-19, ALCOM® LIR PC 1000 UV BK1226-19, etc.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Fahrzeug zur Beförderung von Passagieren, wie zum Beispiel ein Kraftfahrzeug, mit mindestens einem Benutzerschnittstellenpanel gemäß einer beliebigen Ausführungsform der Erfindung.According to a second aspect, the present disclosure relates to a vehicle for transporting passengers, such as a motor vehicle, having at least one user interface panel according to any embodiment of the invention.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung eines Benutzerschnittstellenpanels gemäß einer beliebigen Ausführungsform der Erfindung, das die folgenden Schritte umfasst:
- - Bereitstellung eines Substrats, das die Schnittstellenoberfläche bildet, aus einem Material, das zumindest sichtbares Licht hindurchlässt,
- - Bildung einer reflektierenden Schicht auf der Innenseite des Substrats aus einem Material, das sichtbares Licht reflektiert,
- - Bildung einer elektronischen Schicht mit elektrischen Leiterbahnen zur Verbindung mit elektronischen Komponenten, die mindestens die Beleuchtungsquellen, den Infrarotemitter und den Infrarotdetektor enthalten,
- - Verbindung der elektronischen Bauteile mit den elektrischen Leiterbahnen der elektronischen Schicht,
- - Bildung des Lichtleiters durch Verwenden eines Materials, das für infrarotes Licht und sichtbares Licht durchlässig ist, für die Beleuchtungsabschnitte und durch Verwenden eines Materials, das für infrarotes Licht durchlässig ist und sichtbares Licht, das von den Beleuchtungsquellen abgegeben wird, sperrt, für den zwischenliegenden Führungsabschnitt,
- - Bildung einer reflektierenden Schicht auf dem Lichtleiter aus einem Material, das infrarotes Licht reflektiert.
- - providing a substrate forming the interface surface, made of a material that transmits at least visible light,
- - formation of a reflective layer on the inside of the substrate from a material that reflects visible light,
- - formation of an electronic layer with electrical conductor tracks for connection to electronic components containing at least the illumination sources, the infrared emitter and the infrared detector,
- - connection of the electronic components with the electrical conductor tracks of the electronic layer,
- - Formation of the light guide by using a material that transmits infrared light and visible light for the lighting sections and by using a material that transmits infrared light and blocks visible light emitted from the lighting sources for the intermediate one guide section,
- - formation of a reflective layer on the light guide from a material that reflects infrared light.
Figurenlistecharacter list
Die Erfindung wird besser verstanden, wenn man die folgende Beschreibung liest, die als nicht einschränkendes Beispiel dient und unter Bezugnahme auf die Abbildungen erfolgt, die Folgendes darstellen:
- [
1 ]1 : eine schematische Darstellung, in einer Schnittebene A-A, eines Ausführungsbeispiels eines Benutzerschnittstellenpanels; - [
2 ]2 : eine nähere Darstellung eines Lichtleiters des Benutzerschnittstellenpanels von1 in der Schnittebene A-A; - [
3 ]3 : eine schematische Darstellung, in einer Schnittebene B-B, des Benutzerschnittstellenpanels von1 ; - [
4 ]4 : eine schematische Darstellung, in einer Schnittebene C-C, des Benutzerschnittstellenpanels von1 ; - [
5 ]5 : eine schematische Darstellung, in der Schnittebene A-A, eines ersten Ausführungsbeispiels für die Kontaktbereiche des Benutzerschnittstellenpanels; - [
6 ]6 : eine schematische Darstellung in der Schnittebene A-A, eines zweiten Ausführungsbeispiels für die Kontaktbereiche des Benutzerschnittstellenpanels; - [
7 ]7 : ein Diagramm, das die wesentlichen Schritte eines Beispiels für die Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Benutzerschnittstellenpanels veranschaulicht.
- [
1 ]1 1: a schematic representation, in a section plane AA, of an embodiment of a user interface panel; - [
2 ]2 : a closer representation of a light pipe of the user interface panel of1 in the cutting plane AA; - [
3 ]3 : a schematic representation, in a section plane BB, of the user interface panel of FIG1 ; - [
4 ]4 : a schematic representation, in a section plane CC, of the user interface panel of FIG1 ; - [
5 ]5 1: a schematic representation, in section plane AA, of a first exemplary embodiment for the contact areas of the user interface panel; - [
6 ]6 1: a schematic representation in section plane AA of a second exemplary embodiment for the contact areas of the user interface panel; - [
7 ]7 : a diagram illustrating the essential steps of an example of providing a method for manufacturing a user interface panel.
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
Wie in
In dem in
Die Schnittstellenoberfläche 20 umfasst zum Beispiel ein Substrat, das aus einem Material hergestellt sein kann, das zumindest sichtbares Licht und vorzugsweise auch infrarotes Licht hindurchlässt. Das Substrat ist zum Beispiel aus Polycarbonat (PC), Polymethylmethacrylat (PMMA), Polyethylenterephthalat (PET) oder einer Kombination dieser Materialien usw. hergestellt. Das Substrat ist zum Beispiel zwischen 150 Mikrometer (µm) und 300 µm dick.For example, the
Nach der Konvention entspricht ein Element, das im Folgenden als über der Schnittstellenoberfläche 20 oder einem Kontaktbereich 21, 22 liegend beschrieben wird, einem Element, das sich auf der Benutzerseite befindet, und ein Element, das im Folgenden als unter der Schnittstellenoberfläche 20 oder einem Kontaktbereich 21, 22 liegend beschrieben wird, entspricht einem Element, das sich auf der Innenseite innerhalb des Benutzerschnittstellenpanels 10 befindet.By convention, an element hereinafter described as overlying the
Das Benutzerschnittstellenpanel 10 umfasst auch einen Anwesenheitssensor, der unter der Schnittstellenoberfläche 20 angeordnet ist. Der Anwesenheitssensor ist so ausgelegt, dass er die Anwesenheit eines Fingers eines Benutzers, der sich in der Nähe eines der Kontaktbereiche 21, 22 befindet und diesen berührt, auf der Benutzerseite erfasst.The
Insbesondere umfasst der Anwesenheitssensor einen Infrarotemitter 30 und einen Infrarotdetektor 31, die auf beiden Seiten der beiden Kontaktbereiche 21, 22 angeordnet sind. Der Infrarotemitter 30 ist dazu geeignet, infrarotes Licht auszusenden, das heißt, er ist dazu geeignet, Strahlung mit Infrarotwellenlängen auszusenden. Auf an sich bekannte Weise erstreckt sich das Spektrum der Infrarotwellenlängen von 780 Nanometer (nm) bis 1 Millimeter (mm) (im Sinne von ISO 20473). Der Infrarotemitter 30 gibt zum Beispiel Strahlung mit Wellenlängen im Nahinfrarotbereich (zwischen 780 nm und 3000 nm) ab. Der Infrarotdetektor 31 ist so ausgelegt, dass er das vom Infrarotemitter 30 abgegebene infrarote Licht misst, das heißt, er ist in denselben Infrarotwellenlängen empfangsfähig, die bei der Abgabe durch den Infrarotemitter 30 verwendet werden. Der Infrarotemitter 30 ist zum Beispiel eine Infrarot-Leuchtdiode (LED) und der Infrarotdetektor 31 ist eine Infrarot-Fotodiode. Die Wahl eines bestimmten Typs des Infrarotemitters 30 oder des Infrarotdetektors 31 stellt nur eine Variante der Implementierung der vorliegenden Offenbarung dar.In particular, the presence sensor comprises an
Wie in
Die Führung des infraroten Lichts innerhalb des Lichtleiters 40 erfolgt durch Reflexion an den Schnittstellen des Lichtleiters 40. In bevorzugten Ausführungsformen ist der Lichtleiter 40 in den Bereichen des Lichtleiters 40, in denen das infrarote Licht durch Reflexion an den Schnittstellen geführt werden soll, von infrarotem Licht reflektierenden Material 60 umgeben. Das reflektierende Material 60 kann zum Beispiel PC oder Polycarbonat / Acrylnitril-Butadien-Styrol (PC / ABS) sein, das vorzugsweise reflektierende Partikel enthält. Die reflektierenden Partikel sind zum Beispiel Titandioxidpartikel (TiO2), die mit einem Anteil von mehr als 2 % in das reflektierende Material 60 eingebracht werden können. Der Reflexionsgrad des reflektierenden Materials 60, gemessen nach DIN 5033, beträgt zum Beispiel mehr als 85 %.The infrared light is guided within the
Dank des Lichtleiters 40 müssen der Infrarotemitter 30 und der Infrarotdetektor 31 nicht auf einen der Kontaktbereiche 21, 22 gerichtet werden. Vielmehr breitet sich das infrarote Licht innerhalb des Lichtleiters 40 in einer Hauptausbreitungsrichtung aus, die weitgehend parallel zur Schnittstellenoberfläche 20 verläuft. Der Infrarotemitter 30 und der Infrarotdetektor 31 können also in unmittelbarer Nähe der Schnittstellenoberfläche 20 angeordnet werden, so dass die für das Benutzerschnittstellenpanel 10 erforderliche Dicke begrenzt werden kann. Der Lichtleiter 40 hat zum Beispiel eine Dicke zwischen 1,2 mm und 3,5 mm. Die Anordnung aus der Schnittstellenoberfläche 20, dem Lichtleiter 40 und dem reflektierenden Material 60, das den Lichtleiter 40 umgibt, hat zum Beispiel eine Dicke zwischen 3,2 mm und 5,5 mm.Thanks to the
Im Allgemeinen wird die Anwesenheit eines Fingers eines Benutzers in der Nähe eines der Kontaktbereiche 21, 22 durch Messen der Intensität des infraroten Lichts erfasst, das von dem Infrarotdetektor 31 über den Lichtleiter 40 empfangen wird. Der Anwesenheitssensor umfasst zu diesem Zweck eine (in den Figuren nicht dargestellte) Verarbeitungseinheit, die die vom Infrarotdetektor 31 vorgenommenen Messungen der Infrarotintensität empfängt und die Änderungen der gemessenen Intensität analysiert, um festzustellen, ob sich ein Finger in der Nähe eines der Kontaktbereiche 21, 22 befindet, und um bei Bedarf den entsprechenden Kontaktbereich 21, 22 unter den beiden Kontaktbereichen 21, 22 zu ermitteln. Die Verarbeitungseinheit kann zum Beispiel einen oder mehrere Prozessoren und Speichermedien (magnetische Festplatte, elektronischer Speicher, optische Platte oder jede Art von computerlesbarem Aufzeichnungsträger) umfassen, in denen ein Computerprogrammprodukt in Form eines Satzes von Programmcodeanweisungen gespeichert ist, die ausgeführt werden müssen, um die Vorgänge im Zusammenhang mit der Erkennung der Anwesenheit eines Fingers auf der Grundlage der vom Infrarotdetektor 31 durchgeführten Messungen der Intensität des infraroten Lichts auszuführen. Alternativ oder zusätzlich kann die Verarbeitungseinheit eine oder mehrere programmierbare Logikschaltungen (FPGA, PLD usw.) und / oder eine oder mehrere spezialisierte integrierte Schaltungen (ASIC usw.) und / oder eine Gruppe diskreter elektronischer Komponenten usw. umfassen, die dazu geeignet sind, alle oder einen Teil der genannten Operationen auszuführen.In general, the presence of a user's finger in the vicinity of one of the
In anderen Worten, die Verarbeitungseinheit ist in Software (spezifisches Computerprogrammprodukt) und/oder Hardware (FPGA, PLD, ASIC, diskrete elektronische Komponenten usw.) konfiguriert, um die Anwesenheit eines Fingers in der Nähe eines der Kontaktbereiche 21, 22 der Schnittstellenoberfläche 20 in Abhängigkeit von der Intensität des infraroten Lichts, das durch den Infrarotdetektor 31 gemessen wird, zu erkennen.In other words, the processing unit is configured in software (specific computer program product) and/or hardware (FPGA, PLD, ASIC, discrete electronic components, etc.) to detect the presence of a finger near one of the
Die Erfassung der Anwesenheit eines Fingers eines Benutzers in der Nähe eines der Kontaktbereiche 21, 22 wird im Folgenden mit Bezug auf die
Wie in
Jeder der beiden Kontaktbereiche 21, 22 lässt sichtbares Licht, das von der zugehörigen Beleuchtungsquelle 51, 52 abgegeben wird, durch die Schnittstellenoberfläche 20 hindurchtreten. Somit ist jeder Kontaktbereich 21, 22 in den sichtbaren Wellenlängen, die von der zugehörigen Beleuchtungsquelle 51, 52 verwendet werden, ganz oder teilweise transparent oder lichtdurchlässig. Die Schnittstellenoberfläche 20 kann zum Beispiel ein transparentes oder transluzentes Substrat mit undurchdringbaren dekorativen Tinten umfassen, die die in den Kontaktbereichen 21, 22 zu hinterleuchtenden Symbole abgrenzen.Each of the two
Das Benutzerschnittstellenpanel 10 umfasst außerdem auf konventionelle Weise eine oder mehrere elektronische Schichten (in den Figuren nicht dargestellt) mit elektrischen Leiterbahnen, die mit den verschiedenen elektronischen Komponenten des Benutzerschnittstellenpanels 10 verbunden werden, insbesondere den Beleuchtungsquellen 51, 52, dem Infrarotemitter 30 und dem Infrarotdetektor 31. Das Benutzerschnittstellenpanel 10 umfasst zum Beispiel eine elektronische Schicht, die unmittelbar unter der Schnittstellenoberfläche 20 angeordnet ist.The
Wie in den
Der Lichtleiter 40 hat mindestens drei verschiedene Abschnitte.The
Zuallererst umfasst der Lichtleiter 40 zwei unterschiedliche Abschnitte, die als „Beleuchtungsabschnitte 41, 42“ bezeichnet werden, die jeweils den beiden Kontaktbereichen 21, 22 zugeordnet und unter diesen positioniert sind. Jeder Beleuchtungsabschnitt 41, 42 besteht aus einem Material, das infrarote Licht vom Infrarotemitter 30 zum Infrarotdetektor 31 hindurchlässt und sichtbares Licht von der Beleuchtungsquelle 51, 52 zum Kontaktbereich 21, 22 hindurchlässt, um diesen zu hinterleuchten. Das Material, das zur Herstellung eines Beleuchtungsabschnitts 41, 42 verwendet wird, umfasst zum Beispiel PC oder PMMA, transparent oder transluzent. Beispiele für geeignete Materialien werden zum Beispiel mit den folgenden Artikelnummern vertrieben: MAKROLON® Ai2217 (Hersteller COVESTRO®), ALCOM® LG PC 1000 UV 14094 CC1323-08 (Hersteller ALBIS®), PLEXIGLASO LED 8N LD12 und PLEXIGLASO Satinice df23 8N (Hersteller EVONIK®), usw.First of all, the
Der Lichtleiter 40 umfasst außerdem einen Abschnitt, den „zwischenliegenden Führungsabschnitt 43“, der zwischen den beiden Beleuchtungsabschnitten 41, 42 angeordnet ist und mit diesen in Kontakt steht. So weist der Zwischenführungsabschnitt 43 eine Schnittstelle mit dem Beleuchtungsabschnitt 41 und eine weitere Schnittstelle mit dem Beleuchtungsabschnitt 42 auf. Der zwischenliegende Führungsabschnitt 43 leitet infrarotes Licht zwischen den beiden Beleuchtungsabschnitten 41, 42 von dem Beleuchtungsabschnitt 41, der sich auf der Seite des Infrarotemitters 30 befindet, zu dem Beleuchtungsabschnitt 42, der sich auf der Seite des Infrarotdetektors 31 befindet. Der zwischenliegende Führungsabschnitt 43 besteht aus einem Material, das infrarotes Licht vom Infrarotemitter 30 zum Infrarotdetektor 31 hindurchlässt, aber sichtbares Licht sperrt, das von den Beleuchtungsquellen 51, 52 abgegeben wird. Das Material, das zur Herstellung des zwischenliegenden Führungsabschnitts 43 verwendet wird, enthält zum Beispiel PC. Beispiele für geeignete Materialien werden zum Beispiel mit den folgenden Artikelnummern vertrieben: MAKROLON® Ai2295, MAKROLON® Ai2497, MAKROLON® Ai2497 ST, MAKROLON® Ai2695 ST und MAKROLON® Ai2697 (Hersteller COVESTRO®), ALCOM® LIR PC 1000 UV 14099 BK1203-14, ALCOM® LIR PC 1000 18155 BK1191-18, ALCOM® LIR PC 1000 19005 BK1009-19 und ALCOM® LIR PC 1000 UV BK1226-19 (Hersteller ALBIS®), usw.The
Dank des zwischenliegenden Führungsabschnitts 43 wird das von der Beleuchtungsquelle 51 des Kontaktbereichs 21 abgegebene sichtbare Licht nicht zu dem anderen Kontaktbereich 22 übertragen und das von der Beleuchtungsquelle 52 des Kontaktbereichs 22 abgegebene sichtbare Licht nicht zu dem anderen Kontaktbereich 21 übertragen. Dadurch ist es möglich, selbst bei Verwendung desselben Paares von Infrarotemitter 30 / Infrarotdetektor 31 für die beiden Kontaktbereiche 21, 22 eine getrennte Steuerung der Eigenschaften der Hintergrundbeleuchtung der beiden Kontaktbereiche 21, 22 zu haben.Thanks to the
In dem in den
In dem in den
- - einen ersten
Endabschnitt 44, der zwischendem Infrarotemitter 30und dem Beleuchtungsabschnitt 41,der dem Infrarotemitter 30 am nächsten liegt, angeordnet ist undmit dem Beleuchtungsabschnitt 41 in Kontakt steht, - - einen zweiten
Endabschnitt 45, der zwischendem Infrarotdetektor 31und dem Beleuchtungsabschnitt 42,der dem Infrarotdetektor 31 am nächsten liegt, angeordnet ist undmit dem Beleuchtungsabschnitt 42 in Kontakt steht.
- - a
first end portion 44 located between theinfrared emitter 30 and thelighting portion 41 closest to theinfrared emitter 30 and in contact with thelighting portion 41, - - a
second end portion 45 located between theinfrared detector 31 and theillumination portion 42 closest to theinfrared detector 31 and in contact with theillumination portion 42.
Jeder Endführungsabschnitt 44, 45 ist aus einem Material hergestellt, das infrarotes Licht von dem Infrarotemitter 30 zu dem Infrarotdetektor 31 hindurchlässt. Vorzugsweise sperrt das für einen Endführungsabschnitt 44, 45 verwendete Material sichtbares Licht, das von den Beleuchtungsquellen 51, 52 ausgesendet wird. Allerdings kann dieses Material gemäß anderen Ausführungsbeispielen auch das von den Beleuchtungsquellen 51, 52 abgegebene sichtbare Licht hindurchlassen. Die oben genannten Materialbeispiele für die Beleuchtungsabschnitte 41, 42 und den zwischenliegenden Führungsabschnitt 43 können auch zur Herstellung der Endführungsabschnitte 44, 45 verwendet werden.Each
Es ist anzumerken, dass der Lichtleiter 40 auch frei von Endführungsabschnitten 44, 45 sein kann. Bei Bedarf kann der Infrarotemitter 30 das infrarote Licht direkt in den Beleuchtungsabschnitt 41 emittieren und der Infrarotdetektor 31 das infrarote Licht direkt aus dem Beleuchtungsabschnitt 42 empfangen.It should be noted that the
In dem in den
In analoger Weise sind in dem in den
Dank der reflektierenden Oberfläche 410 muss die Beleuchtungsquelle 51 nicht dem Kontaktbereich 21 zugewandt und auf diesen gerichtet angeordnet werden. Vielmehr breitet sich das sichtbare Licht im Inneren des Beleuchtungsabschnitts 41 in einer Hauptrichtung Dv aus, die weitgehend parallel zur Schnittstellenoberfläche 20 verläuft. Die Beleuchtungsquelle 51 kann daher in unmittelbarer Nähe der Schnittstellenoberfläche 20 angeordnet werden, wodurch die erforderliche Dicke des Benutzerschnittstellenpanels 10 begrenzt werden kann. Es ist jedoch nicht ausgeschlossen, dass eine Beleuchtungsquelle 51 nach anderen, nicht in den Figuren dargestellten Beispielen anders angeordnet ist, einschließlich der Anordnung, die dem Kontaktbereich 21 zugewandt ist, außerhalb der Führungsrichtung DIR des infraroten Lichts in dem Beleuchtungsabschnitt 41, um diesen nicht zu sperren.Thanks to the
Die
In dem in
Somit durchdringen, wie in Teil a) der
In dem in
Somit werden, wie in Teil a) von
In anderen Worten und im Allgemeinen ist die Verarbeitungseinheit so konfiguriert, dass sie die Anwesenheit eines Fingers in der Nähe eines Kontaktbereichs 21, 22 durch Erfassen einer vorherbestimmten Änderung der Intensität des von dem Infrarotdetektor 31 gemessenen infraroten Lichts erfasst.In other words, and in general, the processing unit is configured to detect the presence of a finger in the vicinity of a
Es wird zudem darauf hingewiesen, dass die unter Bezugnahme auf die
Des Weiteren wurden die in den
Wie in
Das Herstellungsverfahren 70 umfasst auch einen Schritt S72 zur Bildung von Mustern auf der Benutzerseite und / oder der Innenseite des Substrats, wobei mindestens zwei Muster den Kontaktbereichen 21, 22 entsprechen. Dieser optionale Schritt S72 zielt hauptsächlich auf eine dekorative Schicht auf und / oder unter dem Substrat ab, um einem Benutzer die Erkennung der Kontaktbereiche 21, 22 auf der Schnittstellenoberfläche 20 zu ermöglichen. Dieser Schritt S72 kann zum Beispiel jede bekannte Methode zum Drucken von dekorativen Mustern auf ein Substrat umsetzen.The
Das Herstellungsverfahren 70 umfasst auch einen Schritt S73 zur Bildung einer reflektierenden Schicht auf der Innenseite des Substrats aus einem Material 60, das infrarotes Licht reflektiert. Diese reflektierende Schicht wird zum Beispiel aus PC oder PC/ABS hergestellt und enthält zum Beispiel reflektierende Partikel wie TiO2, wobei der TiO2-Gehalt vorzugsweise mehr als 2 % beträgt. Der nach DIN 5033 gemessene Reflexionsgrad beträgt zum Beispiel mehr als 85 %. Diese reflektierende Schicht hat den Zweck, eine der Seiten des Lichtleiters 40 zu bilden. Wie bereits erwähnt, bedeckt diese reflektierende Schicht auf der Innenseite nicht notwendigerweise das gesamte Substrat, sondern nur die Bereiche, die das infrarote Licht reflektieren sollen. Somit bedeckt die reflektierende Schicht die Kontaktbereiche 21, 22 auf der Innenseite im Beispiel von
In einigen Ausführungsformen bilden die Schritte S72 und S73 nur einen einzigen Schritt, wenn die dekorative Schicht reflektierend ist (das heißt, wenn die dekorative Schicht und die reflektierende Schicht ineinander übergehen).In some embodiments, steps S72 and S73 form only a single step when the decorative layer is reflective (that is, when the decorative layer and the reflective layer are blended).
Das Herstellungsverfahren 70 umfasst auch einen Schritt S74 zur Bildung einer elektronischen Schicht mit elektrischen Leiterbahnen, die mit elektronischen Komponenten des Benutzerschnittstellenpanels 10 verbunden werden sollen, das mindestens die Beleuchtungsquellen 51, 52, den Infrarotemitter 30 und den Infrarotdetektor 31 beinhaltet. Dieser Schritt S74 kann zum Beispiel jede bekannte Methode zum Drucken von elektrischen Leiterbahnen umsetzen.The
Das Herstellungsverfahren 70 umfasst auch einen Schritt S75, in dem die elektronischen Komponenten mit den elektrischen Leiterbahnen der elektronischen Schicht verbunden werden. Insbesondere werden die Beleuchtungsquellen 51, 52, der Infrarotemitter 30 und der Infrarotdetektor 31 mit den verschiedenen elektrischen Leiterbahnen verbunden.The
Das Herstellungsverfahren 70 umfasst auch einen Schritt S76 zur Bildung des Lichtleiters 40 unter Verwendung eines Materials, das für infrarotes Licht und sichtbares Licht durchlässig ist, für die Beleuchtungsabschnitte 41, 42 und unter Verwendung eines Materials, das für infrarotes Licht durchlässig ist und sichtbares Licht sperrt, das von den Beleuchtungsquellen 51, 52 abgegeben wird, für den zwischenliegenden Führungsabschnitt 43 (und, gegebenenfalls, die Endführungsabschnitte 44, 45). Die verschiedenen Abschnitte des Lichtleiters 40 werden zum Beispiel nach einem Spritzgussverfahren gebildet, zum Beispiel durch Einspritzen auf eine Innenseite des zuvor in den Schritten S71 bis S75 gebildeten Komplexes. Die Bildung des Lichtleiters 40 erfolgt zum Beispiel in zwei aufeinanderfolgenden Einspritzschritten, um zuerst die Beleuchtungsabschnitte 41, 42 und danach den zwischenliegenden Führungsabschnitt 43 (und gegebenenfalls die Endführungsabschnitte 44, 45) herzustellen, oder umgekehrt. Die verschiedenen Abschnitte des Lichtleiters 40 werden so eingespritzt, dass sich die benachbarten Abschnitte berühren und so eine Schnittstelle bilden, die die Übertragung von infrarotem Licht zwischen benachbarten Abschnitten ermöglicht. Wie bereits erwähnt, sind vorzugsweise alle oder ein Teil der elektronischen Komponenten in den Lichtleiter 40 integriert. Der Lichtleiter 40 hat zum Beispiel eine Dicke zwischen 1,2 mm und 3,5 mm.The
Das Herstellungsverfahren 70 umfasst auch einen Schritt S77 zur Bildung einer reflektierenden Schicht, die den Lichtleiter 40 bedeckt, aus einem Material 60, das infrarotes Licht und vorzugsweise sichtbares Licht reflektiert (vorzugsweise das gleiche reflektierende Material 60 wie das in Schritt S73 verwendete). Dieser Schritt S77 hat zum Ziel, die anderen Seiten des Lichtleiters 40 zu bedecken, um die Führung des infraroten Lichts vom Infrarotemitter 30 zum Infrarotdetektor 31 zu verbessern. In diesem Schritt S77 kann zum Beispiel eine Methode zum Drucken einer reflektierenden Schicht auf den Lichtleiter 40 oder eine Methode zum Aufspritzen der reflektierenden Schicht auf den Lichtleiter 40 usw. angewendet werden.The
Die Anordnung aus dem Substrat, dem Lichtleiter 40 und den reflektierenden Schichten hat zum Beispiel eine Dicke zwischen 3,2 mm und 5,5 mm.The assembly of the substrate, the
Allgemeiner sei darauf hingewiesen, dass die oben betrachteten Durchführungs- und Ausführungsformen als nicht ausschließliche Beispiele beschrieben wurden und dass folglich auch andere Varianten denkbar sind.More generally, it should be noted that the implementations and embodiments considered above have been described as non-exclusive examples and that consequently other variants are also conceivable.
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