EP3857344A1 - Berührungssensor, sensoranordnung und display - Google Patents

Berührungssensor, sensoranordnung und display

Info

Publication number
EP3857344A1
EP3857344A1 EP19786448.1A EP19786448A EP3857344A1 EP 3857344 A1 EP3857344 A1 EP 3857344A1 EP 19786448 A EP19786448 A EP 19786448A EP 3857344 A1 EP3857344 A1 EP 3857344A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
light
touch sensor
main body
sensor
support surface
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP19786448.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Sven Schumacher
Carsten KOLB
Steffen Wildner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP3857344A1 publication Critical patent/EP3857344A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0421—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means by interrupting or reflecting a light beam, e.g. optical touch-screen
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of two-dimensional [2D] relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0362—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of one-dimensional [1D] translations or rotations of an operating part of the device, e.g. scroll wheels, sliders, knobs, rollers or belts
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/0412—Digitisers structurally integrated in a display
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04106—Multi-sensing digitiser, i.e. digitiser using at least two different sensing technologies simultaneously or alternatively, e.g. for detecting pen and finger, for saving power or for improving position detection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2203/00—Indexing scheme relating to G06F3/00 - G06F3/048
    • G06F2203/041—Indexing scheme relating to G06F3/041 - G06F3/045
    • G06F2203/04109—FTIR in optical digitiser, i.e. touch detection by frustrating the total internal reflection within an optical waveguide due to changes of optical properties or deformation at the touch location

Definitions

  • the invention relates to a touch sensor, a sensor arrangement with such a touch sensor and a display with such a sensor arrangement.
  • Push buttons already touched by a user's finger are typically implemented capacitively these days.
  • infrared systems are already known which can recognize an approach to an object such as a display, but are not able to clearly differentiate between a mere proximity and a definite touch.
  • this is achieved by a touch sensor, a sensor arrangement and a display according to the respective
  • the invention relates to a touch sensor.
  • the contact sensor has a main body with at least one bearing surface.
  • the touch sensor has a light source which is designed to introduce light into the main body.
  • the touch sensor has a light detector which is designed to detect the light emerging from the main body.
  • the touch sensor also has a
  • Control device On. This is connected to the light detector and is configured to differentiate between a first state and a second state depending on the detected light. In the first state, at least one object rests on the support surface. In the second state, there is no object on the support surface.
  • the touch sensor By means of the touch sensor according to the invention, light or an associated optical measurement can be used to detect a support of an object, so that a capacitive measurement can be dispensed with. This avoids interference from covering or adjacent electrically conductive surfaces. As a result, the area of application of the inventive touch sensor is significantly increased, since it can be used, for example, adjacent to electrically conductive decorative surfaces.
  • the object can in particular be a finger of a human hand. However, it can also be another object, for example an object specially designed for operation, such as a pen or a glove.
  • the use of the touch sensor according to the invention is not restricted to a specific type of objects.
  • the control device distinguishes the two states as such, in particular on the basis of predetermined criteria.
  • the assignment that the object rests or not is typically a conclusion from the technically recognized states.
  • the light can in particular be an infrared light.
  • the light source can be designed to emit infrared light and / or the light detector can be designed to detect infrared light. This has the advantage that infrared light is not visible to the human eye and does not represent harmful or harmful radiation. However, other types of light can also be used.
  • the main body is preferably transparent to the light introduced by the light source. This can improve the light conduction in the main body.
  • a transparent design can in particular be understood to mean that the light introduced by the light source is conducted in the main body without any appreciable absorption.
  • a complete total reflection of the light can occur in particular on the support surface if no object rests on the support surface. This corresponds to a typical realization of light guides, with all of the light hitting an area from the inside being reflected back into the light guide.
  • the control device can in particular differentiate the states on the basis of a comparison of an intensity of the emerging light with a threshold value.
  • the first Condition can be detected at an intensity that is less than the threshold.
  • the second state can be recognized, for example, at an intensity which is greater than that
  • Threshold is.
  • the total reflection described above or its interference with the object lying on it can advantageously be used to distinguish the states of interest.
  • the detected intensity is lower, a threshold value being able to be predetermined in a simple manner to distinguish it.
  • the main body can extend in particular along a longitudinal direction.
  • this can be a longitudinal direction which is perpendicular to a cross section of the main body.
  • the cross section can in particular be constant.
  • the main body can be realized, for example, in the form of a strip, the design of the touch sensor advantageously being able to detect whether an object is lying on it or not.
  • the main body has a first leg in cross section and a second leg angled to it.
  • the bearing surface can be formed on the first leg or on the second leg.
  • the main body can also have other versions of its cross section, for example a right corner or oval cross section.
  • the light source and the light detector can be arranged in particular at opposite ends of the main body in cross section. This can in particular achieve that the light propagates through the cross section of the main body.
  • Light source and / or light detector can be along a
  • the invention further relates to a sensor arrangement.
  • the sensor arrangement has a touch sensor according to the invention. In this regard, all designs and variants described here can be used.
  • the sensor arrangement also has a proximity sensor.
  • the control device is configured to determine a position in at least one dimension along the support surface by means of the proximity sensor when the first state is recognized.
  • the contact sensor can advantageously be combined with a proximity sensor.
  • the proximity sensor is typically able to determine a position of an object such as a finger, however, with the blurring with respect to the actual contact mentioned above.
  • the touch sensor on the other hand, can reliably detect a touch, which is typically a yes / no decision, i.e. the touch sensor cannot recognize where it was touched.
  • the proximity sensor can provide precisely this missing information, as a result of which the touch sensor and the proximity sensor add up to form a synergistically acting unit.
  • a bar can be realized in this way in a vehicle, which, when a finger or other object is detected, enables a value to be set over a certain range.
  • a volume of media playback can be set.
  • the invention further relates to a display with a display unit for displaying graphic information and a sensor arrangement according to the invention.
  • a sensor arrangement according to the invention, all designs and variants described herein can be used.
  • the main body of the touch sensor is preferably arranged adjacent to the display unit.
  • the main body can be used as a control unit provided adjacent to the display unit, which can be used, for example, in the manner described above to set a parameter.
  • This can preferably be provided directly adjacent to the display unit or particularly preferably below the display unit, since particularly intuitive operation is possible at this point.
  • the proximity sensor can have a number of transmitters and a number of receivers, the transmitters being integrated in the display unit and the receivers being arranged adjacent to the display unit.
  • the transmitters can in particular be designed as a plurality of surfaces which emit light, for example infrared light, with only one of these surfaces being connected in succession in succession.
  • the transmitters can receive reflected light.
  • a position of an object in front of the transmitters can thus be recognized by using a time division multiplex method.
  • a proximity sensor can have the advantageous properties already mentioned above.
  • Far and near field detection of a proximity sensor such as, for example, an infrared system can be implemented, for example, via an optical fiber.
  • This light guide can be covered, for example, by a further, in particular bow-shaped, light guide, which adds an additional function of the finger rest detection.
  • This can be, for example, the main body mentioned above.
  • the light guide or main body just mentioned can, for example, form a surface of the system or can be attached to a transparent surface by means of optical bonds.
  • a seamless design can be used for this.
  • the finger rest detection can be based, for example, on the principle of interrupted total reflection. This can mean that an infrared radiation coupled in by the transmitter is guided in the light guide by means of total reflection and strikes the receiver at the other end. If a finger touches the surface of the light guide, radiation is coupled out at this position, which leads to a reduction in the reception energy. The drop in signal strength can be detected.
  • a known basic system can thereby be expanded, for example, by a transmitter and a receiver, which can be driven by an existing IC or an existing control device.
  • the light guide or the main body can serve as a finger rest, can be infrared-transparent and protect the system from environmental influences.
  • Fig. 1 a touch sensor
  • Fig. 2 a display.
  • Fig. 1 shows a touch sensor 10 according to an exemplary embodiment of the invention in a schematic representation.
  • the touch sensor 10 has a main body 20. This is divided into a first leg 22 and a second leg 24. A support surface 26 is formed on the second leg 24, on which an object such as a finger may or may not rest. At the bottom left of the main body 20 there is a light source 30 which is designed to emit infrared light into the main body 20. A light detector 35 for detecting infrared light is arranged on the right side of the main body 20.
  • the light beam 37 is from the
  • Light source 30 is emitted and, in the example shown, adheres twice to the surface of the main body 20 totally reflected. A total reflection occurs on the contact surface 26.
  • the touch sensor 10 also has a control device 40, which is only shown schematically here and is connected to the light detector 35 in a manner not shown in detail.
  • the light detector 35 thus reports a measured intensity to the control device 40. If this intensity is above a predetermined threshold value, it is assumed that the total reflection is not disturbed and a condition is therefore present in which no object rests on the support surface 26. If, on the other hand, the intensity is below the threshold value, it is assumed that the total reflection is disturbed, which indicates that an object is resting on the bearing surface 26.
  • the control device 40 can thus easily differentiate whether an object rests on the support surface 26 or not.
  • Fig. 2 shows schematically a display 100 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the display 100 has an show unit 110, which is designed in a manner not shown and described as a flat screen.
  • the display 100 also has a sensor arrangement 200 according to an exemplary embodiment of the invention.
  • the sensor arrangement 200 has a proximity sensor 210 and a touch sensor 10 as described above.
  • the main body 20 with its support surface 26 is arranged directly below the display unit 110.
  • the proximity sensor 210 has a total of six transmitters 211, 212, 213, 214, 215, 216, which are designed as areas in the display unit 110. These are designed to emit infrared light. In order to detect this infrared light, the proximity sensor 210 also has a first receiver 217 and a second receiver 218.
  • the transmitters 211, 212, 213, 214, 215, 216 are activated alternately in time, so that only one of the transmitters 211, 212, 213, 214, 215, 216 is in operation at short intervals.
  • the position of the object in front of the display 100 can be recognized in this way on the basis of the time at which the two receivers 217, 218 detect emitted and reflected infrared radiation. In this way, however, it cannot yet be recognized whether the object, such as a finger, is touching part of the display 100.
  • the object touches the bearing surface 26, for example a finger then this contact is recognized in the manner already explained above. However, this alone cannot be used to identify the point at which the object touches the bearing surface 26. However, this can be done by the proximity sensor 210, since it can recognize the position of the object in front of the display 100 in the manner already described.
  • a slider functionality can thus be implemented along the support surface 26, ie in the horizontal direction in FIG.
  • the production sensor 210 can determine one-dimensionally a position along the horizontal extent of the support surface 26. This can be used, for example, to set a parameter such as a volume.
  • control device 40 can be controlled by the control device 40 already described, i.e. this can be used both for the control of the touch sensor 10 and for the control of the proximity sensor 210.
  • the latter includes, in particular, the activation of the transmitters 211, 212, 213, 214, 215, 216 using the time-division multiplex method and the reading out of the receivers 217, 218.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Position Input By Displaying (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Berührungssensor, welcher einen Hauptkörper, eine Lichtquelle, einen Lichtdetektor und eine Steuerungsvorrichtung aufweist, wobei abhängig von einem am Lichtdetektor erfassten Licht eine Auflage eines Objekts erkannt wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Sensoranordnung mit einem solchen Berührungssensor sowie ein Display mit einer solchen Sensoranordnung.

Description

Beschreibung
Berührungssensor, Sensoranordnung und Display
Die Erfindung betrifft einen Berührungssensor, eine Senso ranordnung mit einem solchen Berührungssensor sowie ein Display mit einer solchen Sensoranordnung.
In Anwendungen wie beispielsweise in Kraftfahrzeugen werden heutzutage zahlreiche Funktionen mittels Sensoren gesteuert. Diese erkennen im Gegensatz zu klassischen beweglichen
Drucktastern bereits eine Berührung durch einen Finger eines Benutzers. Typischerweise werden derartige Systeme heutzutage kapazitiv realisiert.
Ebenso sind bereits Infrarotsysteme bekannt, welche eine An näherung an ein Objekt wie beispielsweise ein Display erkennen können, jedoch nicht zur klaren Unterscheidung zwischen einer bloßen Nähe und einer definitiven Berührung in der Lage sind.
Des Weiteren wurde festgestellt, dass es bei kapazitiven Systemen nicht möglich ist, in Kombination mit einer angrenzenden, elektrisch leitenden Dekoroberfläche zu arbeiten.
Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, einen Berührungssensor bereitzustellen, welcher im Vergleich zum Stand der Technik alternativ, beispielsweise einfacher oder anders anwendbar, ausgeführt ist. Es ist des Weiteren eine Aufgabe der Erfindung, eine Sensoranordnung mit einem solchen Berührungssensor be reitzustellen. Außerdem ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Display mit einer solchen Sensoranordnung bereitzustellen.
Dies wird erfindungsgemäß durch einen Berührungssensor, eine Sensoranordnung sowie ein Display gemäß den jeweiligen
Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht. Die Erfindung betrifft einen Berührungssensor. Der Berüh rungssensor weist einen Hauptkörper mit zumindest einer Auf lagefläche auf. Der Berührungssensor weist eine Lichtquelle auf, welche zum Einleiten von Licht in den Hauptkörper ausgebildet ist. Der Berührungssensor weist einen Lichtdetektor auf, welcher zum Erfassen des aus dem Hauptkörper austretenden Lichts ausgebildet ist. Der Berührungssensor weist ferner eine
Steuerungsvorrichtung auf. Diese ist mit dem Lichtdetektor verbunden und ist dazu konfiguriert, abhängig von dem erfassten Licht einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand zu un terscheiden. In dem ersten Zustand liegt zumindest ein Objekt auf der Auflagefläche auf. In dem zweiten Zustand liegt kein Objekt auf der Auflagefläche auf.
Mittels des erfindungsgemäßen Berührungssensors kann zur De tektion einer Auflage eines Objekts Licht bzw. eine dazugehörige optische Messung verwendet werden, so dass auf eine kapazitive Messung verzichtet werden kann. Dies vermeidet insbesondere Störeinflüsse durch abdeckende oder benachbarte elektrisch leitende Flächen. Dadurch wird der Anwendungsbereich des er findungsgemäßen Berührungssensors deutlich erhöht, da er beispielsweise benachbart zu elektrisch leitenden Dekorober flächen verwendet werden kann.
Bei dem Objekt kann es sich insbesondere um einen Finger einer menschlichen Hand handeln. Es kann sich jedoch auch um ein anderes Objekt handeln, beispielsweise um ein speziell zur Bedienung ausgebildetes Objekt wie einen Stift oder einen Handschuh. Grundsätzlich ist die Verwendung des erfindungsgemäßen Be rührungssensors nicht auf eine bestimmte Art von Objekten eingeschränkt .
Es sei verstanden, dass die Steuerungsvorrichtung die beiden Zustände als solche unterscheidet, und zwar insbesondere anhand von vorgegebenen Kriterien. Die Zuordnung, dass das Objekt aufliegt oder nicht, ist typischerweise eine Schlussfolgerung aus den technisch erkannten Zuständen. Bei dem Licht kann es sich insbesondere um ein Infrarotlicht handeln. Insbesondere kann dazu die Lichtquelle zum Aussenden von Infrarotlicht ausgebildet sein und/oder der Lichtdetektor kann zum Detektieren von Infrarotlicht ausgebildet sein. Dies hat den Vorteil, dass Infrarotlicht für das menschliche Auge nicht sichtbar ist und keine schädliche oder gesundheitsgefährdende Strahlung darstellt. Auch andere Arten von Licht können jedoch verwendet werden.
Der Hauptkörper ist bevorzugt für das von der Lichtquelle eingeleitete Licht transparent. Dadurch kann die Lichtleitung in dem Hauptkörper verbessert werden. Unter einer transparenten Ausführung kann insbesondere verstanden werden, dass das von der Lichtquelle eingeleitete Licht in dem Hauptkörper ohne nen nenswerte Absorption geleitet wird.
An der Auflagefläche kann insbesondere eine vollständige To talreflexion des Lichts auftreten, wenn kein Objekt auf der Auflagefläche aufliegt. Dies entspricht einer typischen Rea lisierung von Lichtleitern, wobei das gesamte auf eine Fläche von innen auftreffende Licht wieder in den Lichtleiter reflektiert wird .
An der Auflagefläche kann insbesondere keine vollständige Totalreflexion des Lichts auftreten, wenn ein Objekt auf der Auflagefläche aufliegt. Durch das Aufliegen eines Objekts wie beispielsweise eines Fingers auf der Auflagefläche kann somit die Totalreflexion gestört werden, weshalb in diesem Fall nicht mehr das gesamte auf die Auflagefläche von innen auftreffende Licht reflektiert wird, sondern ein Teil des Lichts aus dem Hauptkörper herausgeleitet wird. Dies eröffnet eine Möglichkeit zur Un terscheidung, ob ein Objekt auf der Auflagefläche aufliegt oder nicht .
Die Steuerungsvorrichtung kann insbesondere die Zustände anhand eines Vergleichs einer Intensität des austretenden Lichts mit einem Schwellenwert unterscheiden. Beispielsweise kann der erste Zustand bei einer Intensität erkannt werden, welche kleiner als der Schwellenwert ist. Der zweite Zustand kann beispielsweise bei einer Intensität erkannt werden, welche größer als der
Schwellenwert ist. Dadurch kann die weiter oben beschriebene Totalreflexion bzw. deren Störung bei aufliegendem Objekt in vorteilhafter Weise dazu genutzt werden, die interessierenden Zustände zu unterscheiden. Insbesondere kann bei einer Störung der Totalreflexion aufgrund eines aufliegenden Objekts davon ausgegangen werden, dass die erkannte Intensität kleiner ist, wobei zur Unterscheidung in einfacher Weise ein Schwellenwert vorgegeben werden kann.
Der Hauptkörper kann sich insbesondere entlang einer Längs richtung erstrecken. Dabei kann es sich insbesondere um eine Längsrichtung handeln, welche senkrecht auf einem Querschnitt des Hauptkörpers steht. Der Querschnitt kann dabei insbesondere konstant sein. Dadurch kann der Hauptkörper beispielsweise in Form einer Leiste realisiert werden, wobei durch die Ausführung des Berührungssensors in vorteilhafter Weise erkannt werden kann, ob ein Objekt aufliegt oder nicht.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung weist der Hauptkörper im Querschnitt einen ersten Schenkel und einen dazu abgewinkelten zweiten Schenkel auf. An dem ersten Schenkel oder an dem zweiten Schenkel kann die Auflagefläche ausgebildet sein.
Eine solche Ausführung mit erstem und zweitem Schenkel hat sich für typische Einbausituationen als vorteilhaft erwiesen. Es sei jedoch erwähnt, dass der Hauptkörper auch andere Ausführungen seines Querschnitts haben kann, beispielsweise einen recht eckförmigen oder ovalen Querschnitt.
Die Lichtquelle und der Lichtdetektor können insbesondere an im Querschnitt gegenüberliegenden Enden des Hauptkörpers ange ordnet sein. Dadurch kann insbesondere erreicht werden, dass sich das Licht durch den Querschnitt des Hauptkörpers ausbreitet. Lichtquelle und/oder Lichtdetektor können entlang einer
Längserstreckung des Hauptkörpers ausgebildet sein. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Sensoranordnung. Die Sensoranordnung weist einen Berührungssensor gemäß der Erfindung auf. Diesbezüglich kann auf alle hierin beschriebenen Aus führungen und Varianten zurückgegriffen werden. Die Senso ranordnung weist ferner einen Annäherungssensor auf. Die Steuerungsvorrichtung ist dazu konfiguriert, bei Erkennen des ersten Zustands eine Position in zumindest einer Dimension entlang der Auflagefläche mittels des Annäherungssensors zu bestimmen .
Durch die erfindungsgemäße Sensoranordnung kann der Berüh rungssensor in vorteilhafter Weise mit einem Annäherungssensor kombiniert werden. Der Annäherungssensor ist dabei typi scherweise dazu in der Lage, eine Position eines Objekts wie beispielsweise eines Fingers zu bestimmen, jedoch mit der bereits weiter oben erwähnten Unschärfe bezüglich der tatsächlichen Kontaktierung. Der Berührungssensor kann demgegenüber eine Berührung zuverlässig erkennen, wobei es sich hierbei typi scherweise um eine Ja/Nein-Entscheidung handelt, d.h. der Berührungssensor kann nicht erkennen, an welcher Stelle er berührt wurde. Der Annäherungssensor kann jedoch genau diese fehlende Information liefern, wodurch sich Berührungssensor und Annäherungssensor zu einer synergetisch wirkenden Einheit ergänzen. Beispielsweise kann auf diese Weise eine Leiste in einem Fahrzeug realisiert werden, welche bei erkannter Auflage eines Fingers oder eines anderen Objekts eine Einstellung eines Werts über einen gewissen Bereich ermöglicht. Beispielsweise kann damit eine Lautstärke einer Medienwiedergabe eingestellt werden .
Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Display mit einer Anzeigeeinheit zum Anzeigen grafischer Informationen und einer erfindungsgemäßen Sensoranordnung. Hinsichtlich der erfin dungsgemäßen Sensoranordnung kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Der Hauptkörper des Berührungssensors ist bevorzugt benachbart zur Anzeigeeinheit angeordnet. Dadurch kann der Hauptkörper als benachbart zur Anzeigeeinheit vorgesehene Bedieneinheit ver wendet werden, welche beispielsweise in der weiter oben be schriebenen Art und Weise zur Einstellung eines Parameters verwendet werden kann. Dies kann bevorzugt direkt benachbart zur Anzeigeeinheit oder besonders bevorzugt unterhalb der Anzei geeinheit vorgesehen sein, da an dieser Stelle eine besonders intuitive Bedienung möglich ist.
Der Annäherungssensor kann eine Anzahl von Sendern und eine Anzahl von Empfängern aufweisen, wobei die Sender in der An zeigeeinheit integriert sind und die Empfänger benachbart zur Anzeigeeinheit angeordnet sind. Die Sender können dabei ins besondere als eine Mehrzahl von Flächen ausgebildet sein, welche Licht, beispielsweise Infrarotlicht, aussenden, wobei zeitlich abfolgend hintereinander jeweils nur eine dieser Flächen an geschaltet ist. Die Sender können reflektiertes Licht empfangen. Somit kann durch Verwendung eines Zeitmultiplexverfahrens eine Position eines Objekts vor den Sendern erkannt werden. Durch die Kombination mit dem Berührungssensor kann ein solcher Annä herungssensor die bereits weiter oben erwähnten vorteilhaften Eigenschaften aufweisen.
Fern- und Nahfelderkennung eines Annäherungssensors wie bei spielsweise eines Infrarotsystems können beispielsweise über einen Lichtleiter realisiert werden. Dieser Lichtleiter kann beispielsweise von einem weiteren, insbesondere bügelförmigen, Lichtleiter überbaut werden, welcher eine zusätzliche Funktion der Fingerauflagenerkennung hinzufügt. Dabei kann es sich beispielsweise um den weiter oben erwähnten Hauptkörper handeln.
Der eben erwähnte Lichtleiter bzw. Hauptkörper kann bei spielsweise eine Oberfläche des Systems bilden oder kann mittels optischen Bondings an einer transparenten Oberfläche angebracht werden. Hierzu kann beispielsweise ein Seamless-Design verwendet werden . Die Fingerauflageerkennung kann beispielsweise auf dem Prinzip der unterbrochenen Totalreflexion basieren. Dies kann bedeuten, dass eine durch den Sender eingekoppelte Infrarotstrahlung mittels Totalreflexion im Lichtleiter geführt wird und am anderen Ende auf den Empfänger auftrifft. Berührt ein Finger die Oberfläche des Lichtleiters, wird Strahlung an dieser Position ausgekoppelt, was zur Reduzierung der Empfangsenergie führt. Der Abfall der Signalstärke kann detektiert werden.
Ein bekanntes Basissystem kann dadurch beispielsweise um einen Sender und einen Empfänger erweitert werden, die von einem bereits vorhandenen IC bzw. einer bereits vorhandenen Steue rungsvorrichtung getrieben werden können.
Zusätzlich kann der Lichtleiter bzw. der Hauptkörper als Fingerauflage dienen, kann infrarottransparent sein und das System vor Umwelteinflüssen schützen.
Es hat sich gezeigt, dass durch die beschriebene Ausführung eine deutliche Erweiterung der bestehenden Funktionalität mit einem geringen Mehraufwand möglich ist. Der Schaltungsaufwand wird dabei minimiert, was auch zu verringerten Risiken und Kosten führt .
Weitere Merkmale und Vorteile wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:
Fig. 1: einen Berührungssensor, und
Fig. 2: ein Display.
Fig. 1 zeigt einen Berührungssensor 10 gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung in einer schematischen Darstellung.
Der Berührungssensor 10 weist einen Hauptkörper 20 auf. Dieser ist in einen ersten Schenkel 22 und einen zweiten Schenkel 24 unterteilt. Auf dem zweiten Schenkel 24 ist eine Auflagefläche 26 ausgebildet, auf welcher ein Objekt wie beispielsweise ein Finger aufliegen kann oder auch nicht. Links unten am Hauptkörper 20 ist eine Lichtquelle 30 angeordnet, welche zum Aussenden von Infrarotlicht in den Hauptkörper 20 ausgebildet ist. An der rechten Seite des Hauptkörpers 20 ist ein Lichtdetektor 35 zum Detektieren von Infrarotlicht angeordnet.
In dem Hauptkörper 20 ist ein typischer Verlauf eines Licht strahls 37 dargestellt. Der Lichtstrahl 37 wird von der
Lichtquelle 30 emittiert und bei dem dargestellten beispiel haften Verlauf zweimal an der Oberfläche des Hauptkörpers 20 totalreflektiert. Eine Totalreflexion tritt dabei an der Auflagefläche 26 auf.
Bei dem dargestellten Verlauf mit zwei Totalreflexionen erreicht nahezu die gesamte von der Lichtquelle 30 ausgesendete Energie des Lichtstrahls 37 den Lichtdetektor 35. Würde jedoch auf der Auflagefläche 26 ein Objekt wie beispielsweise ein Finger aufliegen, so wäre die zweite Totalreflexion gestört. Es würde somit nicht mehr die gesamte Energie beim Lichtdetektor 35 eintreffen, sondern nur noch ein Bruchteil davon.
Der Berührungssensor 10 weist ferner eine Steuerungsvorrichtung 40 auf, welche hier lediglich schematisch dargestellt ist und in nicht näher dargestellter Weise mit dem Lichtdetektor 35 verbunden ist. Der Lichtdetektor 35 meldet somit eine gemessene Intensität an die Steuerungsvorrichtung 40. Liegt diese In tensität über einem vorgegebenen Schwellenwert, so wird davon ausgegangen, dass die Totalreflexion nicht gestört ist und somit ein Zustand vorliegt, in welchem kein Objekt auf der Aufla gefläche 26 aufliegt. Liegt die Intensität dagegen unter dem Schwellenwert, so wird davon ausgegangen, dass die Totalre flexion gestört ist, was auf die Auflage eines Objekts auf der Auflagefläche 26 hinweist. Somit kann die Steuerungsvorrichtung 40 in einfacher Weise unterscheiden, ob ein Objekt auf der Auflagefläche 26 aufliegt oder nicht.
Fig. 2 zeigt schematisch ein Display 100 gemäß einem Ausfüh rungsbeispiel der Erfindung. Das Display 100 weist eine An- zeigeeinheit 110 auf, welche in nicht näher dargestellter und beschriebener Weise als Flachbildschirm ausgeführt ist. Das Display 100 weist ferner eine Sensoranordnung 200 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf.
Die Sensoranordnung 200 weist einen Annäherungssensor 210 sowie einen Berührungssensor 10 wie weiter oben beschrieben auf. Der Hauptkörper 20 mit seiner Auflagefläche 26 ist dabei unmittelbar unterhalb der Anzeigeeinheit 110 angeordnet.
Der Annäherungssensor 210 weist insgesamt sechs Sender 211, 212, 213, 214, 215, 216 auf, welche als Flächen in der Anzeigeeinheit 110 ausgeführt sind. Diese sind dazu ausgebildet, Infrarotlicht auszusenden. Um dieses Infrarotlicht zu detektieren, weist der Annäherungssensor 210 ferner einen ersten Empfänger 217 und einen zweiten Empfänger 218 auf. Die Sender 211, 212, 213, 214, 215, 216 werden zeitlich alternierend angesteuert, so dass in kurzen Abständen hintereinander jeweils nur einer der Sender 211, 212, 213, 214, 215, 216 in Betrieb ist. Nähert sich ein Objekt wie beispielsweise eine Hand dem Display 100, so kann auf diese Weise anhand der Zeit, zu welcher die beiden Empfänger 217, 218 eine ausgesendete und reflektierte Infrarotstrahlung detektieren, die Position des Objekts vor dem Display 100 erkannt werden. Auf diese Weise kann jedoch noch nicht erkannt werden, ob das Objekt wie beispielsweise ein Finger einen Teil des Displays 100 berührt .
Berührt das Objekt wie beispielsweise ein Finger die Aufla gefläche 26, so wird in der weiter oben bereits erläuterten Art und Weise diese Berührung erkannt. Allein damit kann jedoch noch nicht erkannt werden, an welcher Stelle das Objekt die Auf lagefläche 26 berührt. Dies kann jedoch durch den Annähe rungssensor 210 erfolgen, da dieser die Position des Objekts vor dem Display 100 in der bereits beschriebenen Art und Weise erkennen kann. Somit kann eine Slider-Funktionalität entlang der Auflagefläche 26, d.h. in Fig. 2 in horizontaler Richtung, implementiert werden, d.h. es kann mittels des Berührungssensors 10 eine Berührung festgestellt werden und mittels des Annä- herungssensor 210 kann eindimensional eine Position entlang der horizontalen Erstreckung der Auflagefläche 26 ermittelt werden. Dies kann beispielsweise zur Einstellung eines Parameters wie einer Lautstärke verwendet werden.
Die gesamte beschriebene Funktionalität kann von der bereits beschriebenen Steuerungsvorrichtung 40 gesteuert werden, d.h. diese kann sowohl für die Steuerung des Berührungssensors 10 wie auch für die Steuerung des Annäherungssensors 210 verwendet werden. Letzteres beinhaltet insbesondere die Ansteuerung der Sender 211, 212, 213, 214, 215, 216 im Zeitmultiplexverfahren sowie das Auslesen der Empfänger 217, 218.
Die zur Anmeldung gehörigen Ansprüche stellen keinen Verzicht auf die Erzielung weitergehenden Schutzes dar.
Sofern sich im Laufe des Verfahrens herausstellt, dass ein Merkmal oder eine Gruppe von Merkmalen nicht zwingend nötig ist, so wird anmelderseitig bereits jetzt eine Formulierung zumindest eines unabhängigen Anspruchs angestrebt, welcher das Merkmal oder die Gruppe von Merkmalen nicht mehr aufweist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Unterkombination eines am An meldetag vorliegenden Anspruchs oder um eine durch weitere Merkmale eingeschränkte Unterkombination eines am Anmeldetag vorliegenden Anspruchs handeln. Derartige neu zu formulierende Ansprüche oder Merkmalskombinationen sind als von der Offen barung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen.
Es sei ferner darauf hingewiesen, dass Ausgestaltungen, Merkmale und Varianten der Erfindung, welche in den verschiedenen Ausführungen oder Ausführungsbeispielen beschriebenen und/oder in den Figuren gezeigt sind, beliebig untereinander kombinierbar sind. Einzelne oder mehrere Merkmale sind beliebig gegeneinander austauschbar. Hieraus entstehende Merkmalskombinationen sind als von der Offenbarung dieser Anmeldung mit abgedeckt zu verstehen . Rückbezüge in abhängigen Ansprüchen sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmale der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Diese Merkmale können auch beliebig mit anderen Merkmalen kombiniert werden.
Merkmale, die lediglich in der Beschreibung offenbart sind oder Merkmale, welche in der Beschreibung oder in einem Anspruch nur in Verbindung mit anderen Merkmalen offenbart sind, können grundsätzlich von eigenständiger erfindungswesentlicher Be deutung sein. Sie können deshalb auch einzeln zur Abgrenzung vom Stand der Technik in Ansprüche aufgenommen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Berührungssensor (10), aufweisend
einen Hauptkörper (20) mit zumindest einer Aufla gefläche (26),
eine Lichtquelle (30), welche zum Einleiten von Licht in den Hauptkörper (20) ausgebildet ist,
einen Lichtdetektor (35) , welcher zum Erfassen des aus dem Hauptkörper (20) austretenden Lichts ausgebildet ist, eine Steuerungsvorrichtung (40), welche mit dem Lichtdetektor (35) verbunden ist und dazu konfiguriert ist, abhängig von dem erfassten Licht einen ersten Zustand und einen zweiten Zustand zu unterscheiden, wobei in dem ersten Zustand zumindest ein Objekt auf der Auflagefläche (26) aufliegt und in dem zweiten Zustand kein Objekt auf der Auflagefläche (26) aufliegt.
2. Berührungssensor (10) nach Anspruch 1,
wobei das Licht ein Infrarotlicht ist.
3. Berührungssensor (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei der Hauptkörper (20) für das von der Lichtquelle (30) eingeleitete Licht transparent ist.
4. Berührungssensor (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei an der Auflagefläche (26) vollständige To talreflexion des Lichts auftritt, wenn kein Objekt auf der Auflagefläche (26) aufliegt.
5. Berührungssensor (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei an der Auflagefläche (26) keine vollständige Totalreflexion des Lichts auftritt, wenn ein Objekt auf der Auflagefläche (26) aufliegt.
6. Berührungssensor (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei die Steuerungsvorrichtung (40) die Zustände anhand eines Vergleichs einer Intensität des austretenden Lichts mit einem Schwellenwert unterscheidet.
7. Berührungssensor (10) nach Anspruch 6,
wobei der erste Zustand bei einer Intensität kleiner als der Schwellenwert erkannt wird, und/oder wobei der zweite Zustand bei einer Intensität größer als der
Schwellenwert erkannt wird.
8. Berührungssensor (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei der Hauptkörper (20) sich entlang einer
Längsrichtung erstreckt.
9. Berührungssensor (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei der Hauptkörper (20) einen konstanten Quer schnitt aufweist.
10. Berührungssensor (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei der Hauptkörper (20) im Querschnitt einen ersten Schenkel (22) und einen dazu abgewinkelten zweiten Schenkel (24) aufweist,
wobei an dem ersten Schenkel (22) oder an dem zweiten Schenkel (24) die Auflagefläche (26) ausgebildet ist.
11. Berührungssensor (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche,
wobei die Auflagefläche (26) in einer Ausbrei tungsrichtung des Lichts zwischen der Lichtquelle (30) und dem Lichtdetektor (35) angeordnet ist.
12. Berührungssensor (10) nach einem der vorhergehenden An sprüche, wobei die Lichtquelle (30) und der Lichtdetektor (35) an im Querschnitt gegenüberliegenden Enden des Hauptkörpers (20) angeordnet sind.
13. Sensoranordnung (200), aufweisend
einen Berührungssensor (10) nach einem der vorher gehenden Ansprüche, und
einen Annäherungssensor (210),
wobei die Steuerungsvorrichtung (40) dazu konfigu riert ist, bei Erkennen des ersten Zustands eine Position in zumindest einer Dimension entlang der Auflagefläche (26) mittels des Annäherungssensors (210) zu bestimmen.
14. Display (100), aufweisend
eine Anzeigeeinheit (110) zum Anzeigen grafischer Informationen, und
eine Sensoranordnung (200) nach Anspruch 13, wobei der Hauptkörper (20) des Berührungssensors (10) benachbart zur Anzeigeeinheit (110) angeordnet ist.
15. Display nach Anspruch 14,
wobei der Annäherungssensor (210) eine Anzahl von Sendern (211, 212, 213, 214, 215, 216) und eine Anzahl von Empfängern (217, 218) aufweist, wobei die Sender (211, 212, 213, 214, 215, 216) in der Anzeigeeinheit (110) integriert sind und die Empfänger (217, 218) benachbart zur Anzei geeinheit (110) angeordnet sind.
EP19786448.1A 2018-09-27 2019-09-23 Berührungssensor, sensoranordnung und display Pending EP3857344A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102018216660.9A DE102018216660A1 (de) 2018-09-27 2018-09-27 Berührungssensor, Sensoranordnung und Display
PCT/EP2019/075529 WO2020064636A1 (de) 2018-09-27 2019-09-23 Berührungssensor, sensoranordnung und display

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3857344A1 true EP3857344A1 (de) 2021-08-04

Family

ID=68210719

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP19786448.1A Pending EP3857344A1 (de) 2018-09-27 2019-09-23 Berührungssensor, sensoranordnung und display

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3857344A1 (de)
DE (1) DE102018216660A1 (de)
WO (1) WO2020064636A1 (de)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19837050A1 (de) * 1998-08-17 2000-02-24 Gardena Kress & Kastner Gmbh Flüssigkeitsmeldeeinrichtung
US7072533B1 (en) * 2005-09-26 2006-07-04 Visteon Global Technologies, Inc. Automotive optical touch sensitive switch method
DE102011018234A1 (de) * 2010-04-21 2012-02-02 Marquardt Gmbh Bedienvorrichtung
EP2749911B1 (de) * 2012-12-27 2020-04-08 Alpine Electronics, Inc. Objektpositionserkennungsvorrichtung für eine Automobil-Eingabevorrichtung in einem Fahrzeug
EP2975768A1 (de) * 2014-07-18 2016-01-20 SMR Patents S.à.r.l. Bedieneinrichtung für Kraftfahrzeuge
DE102016103722A1 (de) * 2015-07-01 2017-01-05 Preh Gmbh Optische Sensorvorrichtung mit zusätzlicher kapazitiver Sensorik

Also Published As

Publication number Publication date
DE102018216660A1 (de) 2020-04-02
WO2020064636A1 (de) 2020-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2016480B1 (de) Optoelektronische vorrichtung zur erfassung der position und/oder bewegung eines objekts sowie zugehöriges verfahren
DE69306228T2 (de) Kompaktes, ergonomisches Kommunikationsendgerät, ausgestattet mit Flächen zur Näherungsdetektion
EP1494048B1 (de) Lichtgitter
EP3143696B1 (de) Bedienvorrichtung, insbesondere für ein elektronisches haushaltsgerät
EP2643746B1 (de) Bedienvorrichtung
DE102017000441A1 (de) Eingabevorrichtung und Verfahren zum Erfassen einer Eingabe
DE102011081487B4 (de) Optoelektronisches Bedienelement sowie Feldgerät der Prozessautomatisierungstechnik mit einem solchen optoelektronischen Bedienelement
WO2014029698A1 (de) Sensorsystem zum erkennen einer bewegung einer infrarotlichtquelle
DE3833680C2 (de)
DE102014106680B4 (de) Schalterbetätigungseinrichtung, mobiles Gerät und Verfahren zum Betätigen eines Schalters durch eine nicht-taktile "Push"-Geste
EP3857344A1 (de) Berührungssensor, sensoranordnung und display
EP2380077A2 (de) Gerät mit einer eingabevorrichtung zur eingabe von steuerbefehlen
DE20317976U1 (de) Sicherheits-Lichtgitter
EP0780981B1 (de) Auswerteelektronik für ein Berührungs-Sensorelement
DE10312884A1 (de) Tastsystem
EP2879896B1 (de) Anzeige- und bedieneinrichtung und verfahren zur ansteuerung einer anzeige- und bedieneinrichtung
EP3943986B1 (de) Lichtvorhang
EP2416336B1 (de) Bedienfeld für ein Messgerät
DE202009000776U1 (de) Sicherheits-Lichtgitter
DE102018005248B4 (de) Kapazitives Sensorsystem zur Berührungserkennung
DE102020000905A1 (de) Anzeige- und Eingabevorrichtung und Kraftfahrzeug
EP3224955B1 (de) Schalterbetätigungseinrichtung, mobiles gerät und verfahren zum betätigen eines schalters durch eine nicht-taktile geste
DE202019006218U1 (de) Bedienvorrichtung
EP2172791B2 (de) Lichtgitter
DE102011112089A1 (de) Bedienvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20210428

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)
RAP1 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: EXAMINATION IS IN PROGRESS

17Q First examination report despatched

Effective date: 20231114

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE TECHNOLOGIES GMBH

RAP3 Party data changed (applicant data changed or rights of an application transferred)

Owner name: AUMOVIO GERMANY GMBH