WO2006050818A1 - Optischer schieberegler - Google Patents

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WO2006050818A1
WO2006050818A1 PCT/EP2005/011509 EP2005011509W WO2006050818A1 WO 2006050818 A1 WO2006050818 A1 WO 2006050818A1 EP 2005011509 W EP2005011509 W EP 2005011509W WO 2006050818 A1 WO2006050818 A1 WO 2006050818A1
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WO
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optical
plane
sensor
slider
actuating
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PCT/EP2005/011509
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French (fr)
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WO2006050818B1 (de
Inventor
Mathias Stadelmann
Kurt Mayer
Original Assignee
Demmel Ag
Dyna Systems Gmbh
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Publication date
Application filed by Demmel Ag, Dyna Systems Gmbh filed Critical Demmel Ag
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    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR 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 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
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    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/26—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light
    • G01D5/28—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication
    • G01D5/30—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable characterised by optical transfer means, i.e. using infrared, visible, or ultraviolet light with deflection of beams of light, e.g. for direct optical indication the beams of light being detected by photocells
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    • 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
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
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    • G06F2203/033—Indexing scheme relating to G06F3/033
    • G06F2203/0338—Fingerprint track pad, i.e. fingerprint sensor used as pointing device tracking the fingertip image
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/94—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00 characterised by the way in which the control signal is generated
    • H03K2217/96—Touch switches
    • H03K2217/96066—Thumbwheel, potentiometer, scrollbar or slider simulation by touch switch

Definitions

  • the invention relates to an optical slider according to the preamble of claim 1.
  • Sliders of the type mentioned are known only in the form of so-called mechanical sliders and potentiometers.
  • the respective value of the manipulated variable is displayed via the relative position of the control knob along the controlled system or decentrally via externally arranged measuring and indicating instruments.
  • optical light elements adjacent to the operation plane may be illuminated in synchronization with the regulator knob moved by a finger over the operation plane.
  • sliders have the disadvantage that they can be adjusted only with effort and the operating level must be opened.
  • the position of the actuator does not necessarily lead to a display electrically.
  • Another disadvantage is the susceptibility to interference, in particular the susceptibility to penetrating liquids, humidity, pollution, against interference and against the action of electrical extraneous signals, and their low life.
  • the invention is therefore based on the object, a slider of the type mentioned in such a way that it operates less susceptible to failure and with long life, a slider function by a closed operating plane is possible and additionally the display of the position of the actuator directly in the operating plane possible and above In addition, insensitive to interference and against the influence of external fields.
  • the invention is characterized in that below or at least in the region of the actuation plane a plurality of optical sensor elements are arranged, each of which sensor element consists of a transmitter and a receiver and each transmitter a light beam in the visible or non-visible area against sends the actuation plane and the receiver receives the light beam reflected by the actuator in the non-visible or visible range, and further that in the surrounding area to the actuation plane one or more light elements are arranged, the light duration, color or luminous properties are controlled by the signals received by the receivers.
  • control is not limited to optical measuring methods, but can - under the conditions of the respective measurement procedures underlying properties - on other signal sources such.
  • B. capacitive or piezoelectric apply.
  • An actuation level is used to implement an arbitrarily long (here 120 mm) slide consisting of an optical sensor and position indicator.
  • Slider here means the use of a conventional slider.
  • An external light-compensated measuring method is used, for example according to Dome, whereby the sensor works, for example, in the infrared range.
  • the absolute position of an object is detected with a minimal extent along the sensor field and therefore along the optical (IR-translucent) window and displayed by appropriate positioning of a color transition (further referred to as color change) at this point .
  • the shift greed indicates the current state by determining the position of the color gradient and being optically visible on the control panel.
  • the output value of the slider changes according to the new position of the touch point.
  • the output value is constantly redetermined as long as a touch is detected.
  • the output value thus always follows the position of the input.
  • the output value is indicated by the position of the color change, for example, between the colors red and blue in the same window through which the measurement is made.
  • the inventive display of the position of the color change should not be limited to the colors red and blue. Rather, all colors for the display of the position claimed according to the invention.
  • any position can be selected independently of the number of
  • Resolution of the display panel can be extended or reduced according to the requirements.
  • a change in brightness or other conceivable optical effects can be displayed for display, except for a color change
  • the display can also differ from the detection position of the sensor by z.
  • the mechanical slider has the disadvantage that z. As a finger, must be placed directly on the regulator knob in the slotted open actuation level to move it by a change in the conductivity of the underlying resistive elements achieve. This is no longer necessary after the novel optical slider.
  • the actuating element eg a finger
  • touches directly on the operating plane so as to guide the transmission beam of the sensor transmitted through the operating plane back into the operating plane and against the receiving sensor arranged below the operating plane to steer.
  • the invention is not limited thereto.
  • the transmission beam of the sensor extends far through the operating plane and, for example, at a distance of 10 mm to 100 mm
  • the reception signal of the sensor arranged below the actuation plane is also attenuated with the hand's distance from the actuation plane, which is evaluated by appropriate software and converted into a corresponding command on the slide control.
  • the operation on or in the vicinity of the actuation plane by optically colored light sources preferably light emitting diodes
  • optically colored light sources preferably light emitting diodes
  • a number of colored light-emitting diodes are arranged and depending on how the actuating element (eg the finger) is guided over the operating plane, the illegal incidence changes on the operating level, for example, from blue to red.
  • a beam changing from red to blue is generated which, in the manner of a scale, changes synchronously with the movement of the finger over the actuation plane.
  • a multivibrator converts its signal from a lower tone to a higher tone when it is driven with the finger from the left to the right side of the operation field.
  • the operating field on the left side for example, can be dimly lit and brightly illuminated on the right side.
  • the invention is not directed to the representation of an actuating track in the form of a longitudinally directed narrow straight surface (such as in the form of a narrow rectangle).
  • the actuating track is half-round, oval or full-round closed.
  • different curves of actuation paths can be displayed. Important in all embodiments is that the optical
  • Display is carried out directly on the actuating tracks themselves, so as to mark the result of the displacement of the actuating element on the actuating path optically by representation on and in the actuating path itself.
  • the actuating track is designed in a preferred embodiment as a slot having a length of, for example, 120 mm and a width of 3.5 mm on the visible side or actuation side.
  • the slot is, for example, embedded in an actuator plate, which may be made of any material, such. As an aluminum, plastic, wood or the like. In the area of this slot in the actuator plate, a plastic body is embedded with the its narrower approach forms the operating plane and widened into a larger width approach.
  • the plastic body consists for example of a translucent and / or perforated material and has three basic functions:
  • the detection of the position of the currently located on the actuation plane actuator (finger) is performed by an evaluation of the signals of the transceiver elements.
  • the resolution can be increased or made coarser depending on requirements.
  • the position is calculated as a routine of the signal processing in the sensor processor.
  • the output of the display or several downstream devices may vary depending on the operating concept and operation of the slider. This corresponds to only one modified routine for signal processing.
  • the sensor technology is / can be equipped with adaptive functions for non-continuous multiplexing of the Transmitter be equipped.
  • the geometry is chosen so that a maximum of energy of the light pulses above the plastic body can be reflected back into the receiver. This means that the optical elements work without material-bonding contact outside the angle of total reflection.
  • the reflected energy is detected and processed by the system. If the received signal meets different conditions, this is interpreted as approximation and position input.
  • the sensor signal processing is based on a dynamic measuring method. Changes in signal strength relative to a time base and relative to filtering result in data for a verification process. When this process reaches a steady state, output signals are generated as the optical path changes. These can be calculated as control signals for applications. Environmental conditions such as water droplets, fingerprints, ambient light and other signal changes are eliminated by the selected measurement principle.
  • the actuation level can not only be formed as a planar element, but it can also be formed as a semicircular, raised dome (convex body) or as a concave body. Also in the area of this body an operation is possible. It is important that these bodies also consist of an at least translucent material, so as to allow an optical irradiation of the actuator and a reflection of the transmission signal through the body to the disposed below the body receiving sensors.
  • Body arranged sensors are detected.
  • Figure 1 schematically an embodiment of an optical slider controller according to the invention
  • FIG. 2 schematically the functional principle of the slide control according to FIG. 1
  • Figure 3 Top view of a circuit board showing the details of an optical slider
  • FIG. 4 side view of the illustration according to FIG. 3
  • FIG. 5 top view of the operating plane of the slide control
  • Figure 6 a comparison with Figure 5 modified form of an actuating track
  • Figure 7 a comparison with Figures 5 and 6 modified, another embodiment of an actuating track
  • FIG. 8 shows a further embodiment of an actuating track
  • Figure 9 the representation of a convex plane of actuation
  • FIG. 10 shows the plan view of the arrangement according to FIG. 10
  • Figure 11 the representation of a concave actuation plane
  • Figure 12 the installation of a slider below a glass plate or other translucent actuator plate
  • FIG. 13 shows a schematic section through a further embodiment of a
  • FIG. 14 top view of the actuating side of FIG. 13
  • FIG. 15 shows schematically the development of a three-dimensional operating field in the air space above the actuating plate according to FIG. 14
  • a slider 1 is generally shown, which consists essentially of a carrier 2, which consists of a preferably non-transparent material. But it can also be translucent.
  • a longitudinally extending longitudinal groove 3 is incorporated, the bottom of which is filled by the surface of a plastic body 5, which engages with a shoulder 4 of narrower width in the longitudinal groove 3 and there as form-fitting as possible fills the longitudinal groove 3.
  • the plastic body 5 widens in the lower area in a projection 6 of greater width and thus forms the light guide for the below the plastic body and at a close distance below arranged sensor elements.
  • Each sensor element 14 consists of a transmitter, which emits visible or invisible light and from a closely arranged next receiver, which receives the emitted light as a reflection signal and converts it into an electrical signal.
  • FIG. 2 shows that the use of conventional sensor elements 14, which are arranged at a close distance below the surface of a plastic body 5, also enlarges the socket area 20. While normally in the free air space, a detection range of 60 degrees is given here 75 degrees are achieved as the detection area 20 due to the arrangement of the plastic body 5.
  • the respective transmitter in the sensor element 14 a light beam in the visible or non-visible area in the direction of arrow 18 through the plastic body 5 radiates upward, while conversely in the opposite direction (arrow 19), the reflected signal through the plastic body 5 on the in Sensor element 14 arranged receiver acts.
  • the actuating plane 7 of the plastic body 5 is thus formed in the region of the upper projection 4 and forms the bottom of the longitudinal groove 3 in the carrier second
  • a number of colored light-emitting diodes or other optical display elements are arranged. These are preferably arranged in the region of the extension 6 enlarged width so as to radiate via light pipe in the plastic body 5. This has the advantage that these display elements 15, 16 are not visually perceptible directly from above through the plastic body 5. They thus generate a scattered light in the plastic body. 5
  • These display elements 15, 16 are shown in more detail in Figures 3 and 4. They are preferably arranged in two mutually parallel rows 12, 13, while in the middle row 11, the sensor elements 14 are arranged.
  • All elements 14-16 are arranged on top of a circuit board 10, which thus forms the basis for the sensors and for the optical display elements.
  • FIG. 5 schematically shows the effect of an optical slide controller when a finger 17 is used as the actuating element.
  • the aforementioned colored display elements 15, 16 are also arranged in the previously mentioned rows 12, 13 parallel to the longitudinal axis of the longitudinal groove 3.
  • the finger 17 is moved in the direction of arrow 9, then it was first on the left in the longitudinal groove 3 sensor elements 14a, 14b, moves and they have already the display elements 16a, 16b brought to extinction, while the display elements 15a, 15b a Light signal 21 have generated in the plastic body 5.
  • the left side of the plastic body 4 is illuminated when driving the finger 17 in the direction of arrow 9, for example, with a blue light, while the finger 17 not yet run over (right in front of the finger elements 16) still produce a red light.
  • Display elements 16 generated. It is thus simulated the effect of an optical slider.
  • Actuator moves because the radiated by the sensor elements 14 up through the operating plane 7 light on one above the
  • Operating level 7 can meet moving fingers, is reflected by this and the reflected signal is evaluated by the plastic body 5 through the sensor elements 14.
  • FIG. 6 shows that instead of a rod-shaped or rectangular actuation plane, a semicircular actuation plane is also possible. Again, appropriate Movements of the finger 17 in the direction of arrow 9 sequentially controlled different display elements, so as to generate with the movement in the direction of arrow 9 progressing light signals 21.
  • an actuation plane can also be designed in the form of a sinusoid or the like.
  • FIG. 8 shows that a completely round element can also be used as the actuation plane. For the sake of simplicity, scale symbols and the like are not shown.
  • FIG. 9 shows that the operating plane 7 does not necessarily have to be flat. It can also be formed as a hemisphere 22, in which case the plastic body 25 has a hemisphere 22 which has a projection 23 of increased width in its lower region.
  • the light-emitting An ⁇ eige sculpture 15, 16 are arranged, while the sensor elements 14 are preferably arranged in a star shape below the hemisphere 22, as shown in Figure 10.
  • the invention is not limited thereto.
  • the irradiation via the colored display elements 15, 16 can also take place via the end faces of the plastic body. So it just has to be any one Light conduction in the plastic body 5, 25, 26, wherein also in a known manner light-guiding elements can be used.
  • FIG. 11 shows a plastic body 26 in the form of a concave depression 24, in the region of which in turn the previously mentioned sensor elements 14 and outside this area the previously mentioned colored display elements 15, 16 are arranged.
  • FIG. 12 shows the arrangement of the actuating path in the region of a translucent actuating plate 27, which can be arranged, for example, as a glass plate in a stove or another domestic appliance. It follows that not necessarily a plastic body can be used for irradiation with the sensor elements 14, but it can be used any translucent body.
  • Such bodies can also assume three-dimensional shapes, as was also illustrated with reference to FIGS. 9 to 11.
  • Figures 13 to 15 show as a further embodiment that not a slider function is realized, but a jog function that can be made in the three-dimensional space above the actuator.
  • an actuating plate 28 is arranged in the region of relief-like openings 29 are provided, which represent, for example, a symbol.
  • the openings 29 are filled with a plastic material, so that through these openings 29, the transmission signals of the sensor elements 14 in the direction of arrow 18 and the received signals of the sensor elements 14 in the direction of arrow 19 can pass. This is shown in FIG.
  • FIG. 15 shows - just as with all other exemplary embodiments - that an actuating movement in three-dimensional space above the actuating plate 28 can also take place.
  • the radiation through the plastic 30, which fills in the apertures 29, only needs to be strong enough to produce a sufficiently strong reflection signal on the actuating element (eg, the finger 17) so as to provide a sufficient evaluable reflection signal in the direction of the arrow 19 to produce the plastic 30 on the sensor elements 14 disposed thereunder.
  • the display elements 15, 16 shown here by way of example only can be designed in any desired manner.
  • the optical display elements and acoustic display elements of any kind can be used.
  • the position display can be done by the control of lighting elements below the translucent 3-dimensional operating plane.
  • the aforementioned blue-red color transition in the slider is used for an air conditioner, while other displays are suitable for speaker setting or power windows, for example.
  • Such sliders can also be used for controlling the seat heating, the seating position and other adjustment elements in the motor vehicle.
  • navigation settings can also be made on a navigation system.
  • Positioned next to a display is, for example, a so-called softkey application.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen optischen Schieberegler, welcher durch Regelung eines elektrischen Signals mittels elektrischer und/oder optischer Sensorik diese Regelung ausführt und in der Betätigungsebene zur Anzeige bringt. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb oder mindestens im Bereich einer Betätigungsebene eine Mehrzahl von optischen Sensorelementen angeordnet sind, von denen jedes Sensorelement aus einem Sender und einem Empfänger besteht und jeder Sender einen Lichtstrahl im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich gegen die Betätigungsebene sendet und der Empfänger einen von dem Betätigungselement reflektierten Lichtstrahl im nicht sichtbaren oder sichtbaren Bereich empfängt und dass ferner im Umgebungsbereich zur Betätigungsebene ein oder mehrere Leuchtelemente angeordnet sind, deren Leuchtdauer, Leuchtfarbe oder Leuchteigenschaften durch die von den Empfängern empfangenen Signale gesteuert werden. Als weitere, untergeordnete Aufgabe wird angegeben, dass es im Übrigen nicht erforderlich ist, das Betätigungselement unmittelbar auf der Betätigungsebene aufzusetzen, sondern dass es auch genügen soll, das Betätigungselement im Abstand über der Betätigungsebene hinwegzuführen.

Description

Optischer Schiebereqler
Gegenstand der Erfindung ist ein optischer Schieberegler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Schieberegler der eingangs genannten Art sind nur in Form von sogenannten mechanischen Schiebereglern und Potentiometern bekannt geworden. Bei solchen mechanischen Schiebereglern erfolgt die Veränderung der jeweiligen Stellgröße durch das manuelle Verschieben eines Schleifers über die sich in Längsrichtung erstreckenden Betätigungsbahn einer elektrischen Widerstandsstrecke. Die Anzeige des jeweiligen Wertes der Stellgröße erfolgt über die relative Position des Reglerknopfes entlang der Regelstrecke oder auch dezentral über extern angeordnete Mess- und Anzeigeinstrumente.
Beispielsweise können synchron mit dem durch einen Finger über die Betätigungsebene bewegten Reglerknopf optische Lichtelemente neben der Betätigungsebene zum Aufleuchten gebracht werden.
Derartige Schieberegler haben jedoch den Nachteil, dass sie nur mit Kraftaufwand justiert werden können und die Betätigungsebene geöffnet werden muss. Außerdem führt die Position des Stellgliedes elektrisch nicht zwangsläufig zu einer Anzeige. Ein weiterer Nachteil ist die Störanfälligkeit, insbesondere die Anfälligkeit gegen eindringende Flüssigkeiten, Luftfeuchtigkeit, Verschmutzung, gegen Störstrahlungen und gegen die Einwirkung elektrischer Fremdsignale, sowie deren geringe Lebensdauer.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Schieberegler der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass er weniger störungsanfällig und mit langer Lebensdauer arbeitet, eine Schiebereglerfunktion durch eine geschlossene Betätigungsebene möglich ist und zusätzlich die Anzeige der Position des Stellgliedes direkt in der Betätigungsebene möglich und darüber hinaus unempfindlich gegen Störstrahlungen und gegen Einwirkung von Fremdfeldern ist.
Als weitere, untergeordnete Aufgabe wird angegeben, dass es im Übrigen nicht erforderlich sein soll, das Betätigungselement unmittelbar auf der Betätigungsebene aufzusetzen, sondern dass es auch genügen soll, das Betätigungselement im Abstand über der Betätigungsebene hinwegzuführen.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb oder mindestens im Bereich der Betätigungsebene eine Mehrzahl von optischen Sensorelementen angeordnet sind, von denen jedes Sensorelement aus einem Sender und einem Empfänger besteht und jeder Sender einen Lichtstrahl im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich gegen die Betätigungsebene sendet und der Empfänger den von dem Betätigungselement reflektierten Lichtstrahl im nicht sichtbaren oder sichtbaren Bereich empfängt, und dass ferner im Umgebungsbereich zur Betätigungsebene ein oder mehrere Leuchtelemente angeordnet sind, deren Leuchtdauer, Leuchtfarbe oder Leuchteigenschaften durch die von den Empfängern empfangenen Signale gesteuert werden.
Diese Ansteuerung ist jedoch nicht auf optische Messverfahren beschränkt, sondern lässt sich - unter Maßgabe der den jeweiligen Messverfahren obliegenden Eigenschaften - auch auf andere Signalquellen wie z. B. kapazitive oder piezoelektrische anwenden.
Mit der gegebenen technischen Lehre wird nun ein optischer Schieberegler beschrieben, der wesentliche Vorteile gegenüber den mechanischen und auch bekannten kapazitiven, optischen und piezoelektrischen Schiebereglern aufweist.
Unter eine Betätigungsebene wird ein beliebig langer (hier 120 mm) Schieber, bestehend aus optischem Sensor und Positionsanzeige, realisiert. Schieber bedeutet hier der Einsatz eines herkömmlichen Schiebereglers. Es kommt eine fremdlichtkompensierte Messmethode, zum Beispiel nach Dome, zum Einsatz, wobei der Sensor zum Beispiel im infraroten Bereich arbeitet.
Ohne mechanisch bewegliche Teile wird die absolute Position eines Gegenstandes (Finger etc.) mit einer minimalen Ausdehnung längs des Sensorfeldes und daher längs des optisch (IR-transluzenten) Fensters erfasst und durch entsprechende Positionierung eines Farbüberganges (weiterhin als Farbwechsel bezeichnet) an dieser Stelle angezeigt. In der Ruheposition zeigt der Schieberegier den aktuellen Zustand an, indem die Position des Farbverlaufes bestimmt ist und optisch auf dem Bedienfeld sichtbar ist. Durch Berührung des Schiebereglers an einer beliebigen Stelle ändert sich der Ausgabewert des Schiebereglers entsprechend der neuen Position des Berührungspunktes. Der Ausgangswert wird ständig neu bestimmt, solange eine Berührung erkannt wird. Der Ausgangswert folgt so ständig der Position der Eingabe. Der Ausgangswert wird durch die Position des Farbwechsels zum Beispiel zwischen den Farben rot und blau im gleichen Fenster angezeigt, durch das auch die Messung erfolgt. Das erfindungsgemäße Anzeigen der Position des Farbwechsels soll nicht auf die Farben rot und blau eingeschränkt werden. Vielmehr werden sämtliche Farbgebungen für die Anzeige der Position erfindungsgemäß beansprucht.
Durch die Fähigkeit des Sensors hochauflösend jede Position im Betätigungsfeld zu erfassen, kann jede beliebige Position unabhängig von der Anzahl der
Sensorelemente erfasst werden. Unabhängig von der Anzahl der Anzeige-LEDs kann jeder beliebige Ausgangswert ausgegeben bzw. dargestellt werden. Die
Auflösung des Anzeigefeldes kann entsprechend der Anforderungen erweitert oder verringert werden. Weiter können zur Anzeige, außer einem Farbwechsel, ein Wechsel der Helligkeiten oder andere denkbare optische Effekte dargestellt werden
(z. B. blinken an der Stelle oder überall ausgenommen die aktuelle Position,...).
Die Anzeige kann aber auch von der Erfassungsposition des Sensors abweichen, indem z. B. ein Nachlaufen der Anzeige zur aktuellen Position (Plus-Minus-Funktion, wobei dies auch partiell auf die Oberfläche bezogen sein kann) oder eine relative Veränderung der Erfassungsposition zur relativen Veränderung der Anzeige führt. Dies würde z. B. der Bedienung von handelsüblichen Mauspads von Notebooks entsprechen.
Wie eingangs erläutert wurde, hat der mechanische Schieberegler den Nachteil, dass z. B. ein Finger, direkt auf den Reglerknopf in der geschlitzt geöffneten Betätigungsebene aufgesetzt werden muss, um durch dessen Verschieben eine Veränderung der Leitfähigkeit der darunter liegenden resistiven Elemente zu erzielen. Dies ist nach dem neuartigen optischen Schieberegler nicht mehr erforderlich.
In einer ersten Ausführungsform ist es zwar vorgesehen, dass das Betätigungselement (z. B. ein Finger) unmittelbar auf der Betätigungsebene aufsetzt, um so den durch die Betätigungsebene hindurchgesendeten Sendestrahl des Sensors zurück in die Betätigungsebene zu führen und gegen den unterhalb der Betätigungsebene angeordneten Empfangssensor zu lenken.
Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. In einer Weiterbildung ist es vorgesehen, dass der Sendestrahl des Sensors weit durch die Betätigungsebene hindurchreicht und beispielsweise in einem Abstand von 10 mm bis 100 mm die
Betätigungsebene durchdringt, so dass es ausreicht, in diesem Betätigungsfeld mit der Hand, dem Finger oder einem anderen beliebigen Betätigungselement in dieses
Betätigungsfeld einzudringen, um dort eine Reflektion in Richtung auf die unterhalb der Betätigungsebene angeordneten Empfangssensoren zu erbringen.
Damit ist es erstmals möglich, auch dreidimensionale Betätigungen des optischen Schiebereglers zu erzielen. Wird beispielsweise eine Hand von der Betätigungsebene entfernt, so wird damit auch das Empfangssignal des unterhalb der Betätigungsebene angeordneten Sensors mit laufender Entfernung der Hand von der Betätigungsebene abgeschwächt, was durch eine entsprechende Software ausgewertet wird und in einen entsprechenden Befehl am Schieberegler umgesetzt wird.
Wird beispielsweise die Hand in einer bestimmten Ebene, z. B. 50 mm über die Betätigungsebene nach rechts verschoben, wird dies als anderes Signal gedeutet, als beispielsweise wenn die Hand senkrecht von der Betätigungsebene abgenommen wird.
Auf diese Weise können dreidimensionale Bewegungen über der Betätigungsebene in zugeordnete Signale umgesetzt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Betätigung auf oder in der Nähe der Betätigungsebene durch farbige Lichtquellen, vorzugsweise Leuchtdioden, optisch sichtbar gemacht wird. Zu diesem Zweck ist es vorgesehen, dass unterhalb der Betätigungsebene, jedoch von oben nicht sichtbar, eine Reihe von farbigen Leuchtdioden angeordnet sind und je nach dem wie das Betätigungselement (z. B. der Finger) über die Betätigungsebene geführt wird, verändert sich der üchteinfall auf die Betätigungsebene beispielsweise von blau auf rot. Es wird damit beispielsweise ein von rot in blau übergehender Balken erzeugt, der in der Art einer Skala sich mit der Bewegung des Fingers über der Betätigungsebene synchron verändert.
Statt eines sich ändernden Farbeindruckes aus verschiedenen Leuchtelementen können auch andere Veränderungen auf der Betätigungsebene optisch sichtbar gemacht werden. Es können beispielsweise weiße Lichtpunkte entlang des Schiebereglers wandern, wenn der Finger ebenfalls über die Betätigungsebene in diese Richtung verschoben wird.
Statt einer optischen Signalgabe können auch akustische Signalgeber angesteuert werden, wodurch beispielsweise ein Multivibrator sein Signal von einem tieferen Ton in einen höheren Ton umwandelt, wenn mit dem Finger von der linken auf die rechte Seite des Betätigungsfeldes gefahren wird.
Es könnten bei der optischen Signalgebung auch Dimm-Eigenschaften von Leuchtelementen ausgenutzt werden. Fährt beispielsweise der Finger von der linken auf die rechte Seite des Betätigungsfeldes, dann kann beispielsweise das Betätigungsfeld auf der linken Seiten matt erleuchtet und auf der rechten Seite hell erleuchtet werden.
Gleiches gilt für den akustischen Bereich, wo die Lautstärke eines akustischen Signals entsprechend des Verfahrweges des Betätigungsgliedes auf der Betätigungsebene verändert wird.
Es ist zwar ein optoelektronischer Schalter mit Auswertung von Bewegungsänderungen aus der EP 1 269 629 B1 bekannt geworden. Bei dieser Ausführung besteht jedoch der Nachteil, dass die optischen Anzeigeelemente nicht im Bereich der Betätigungsbahn angeordnet sind, sondern getrennt von dieser in Form von Skalen oder sonstigen Anzeigeelementen vorhanden sind. Damit wird demzufolge nicht die Funktion eines optischen Schiebereglers erzeugt, sondern nur die Funktion eines optischen Sensors, der auf Bewegungsänderungen reagiert, dessen Auswertesignal jedoch getrennt von der Bewegungsbahn dargestellt wird.
Hier setzt die Erfindung ein, die vorsieht, dass das Ergebnis der Verschiebung des Betätigungselementes auf der Betätigungsbahn unmittelbar auf der Betätigungsbahn selbst zur Anzeige gebracht wird. Diese Anzeige ist - wie dargestellt - optisch und/oder akustisch.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die Darstellung einer Betätigungsbahn in Form einer in Längsrichtung gerichteten schmalen geraden Fläche (etwa in der Form eines schmalen Rechtecks) gerichtet.
Es gibt eine Vielzahl von Ausführungen, mit denen andere Formen von Betätigungsbahnen ebenfalls als erfindungswesentlich beansprucht sind.
In einer anderen Ausgestaltung ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Betätigungsbahn halbrund, oval oder vollrund geschlossen ist. Ebenso können verschiedene Kurven von Betätigungsbahnen (Sinuskurven oder andere Kurven) dargestellt werden. Wichtig bei allen Ausführungsbeispielen ist, dass die optische
Anzeige unmittelbar auf die Betätigungsbahnen selbst erfolgt, um so das Ergebnis der Verschiebung des Betätigungselementes auf der Betätigungsbahn optisch durch Darstellung auf und in der Betätigungsbahn selbst zu kennzeichnen.
Die Betätigungsbahn wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Schlitz mit einer Länge von beispielsweise 120 mm und einer Breite von 3,5 mm auf der Sichtseite bzw. Betätigungsseite ausgeführt. Der Schlitz ist beispielsweise in einer Betätigungsplatte eingelassen, die aus einem beliebigen Material sein kann, wie z. B. einem Aluminium, einem Kunststoff, einem Holz oder dergleichen mehr. Im Bereich dieses Schlitzes in der Betätigungsplatte ist ein Kunststoffkörper eingelassen, der mit seinem schmaleren Ansatz die Betätigungsebene bildet und der sich in einen Ansatz größerer Breite verbreitert.
Der Kunststoffkörper besteht beispielsweise aus einem transluzenten und/oder perforierten Material und hat dabei drei grundlegende Funktionen:
1. Schutz des Aufbaus vor Umwelteinflüssen und optisches Verdecken der Sensorik
2. Transmission und Streuung der optischen Sensorsignale zum reflektierenden Gegenstand (Finger) und zurück zu den Empfängern mit gleichzeitiger Aufweitung des sensoraktiven Feldes
3. Transmission und Streuung der optischen Anzeige für den Farbwechsel oder andere optische Effekte, so dass die Anzeigeelemente nicht direkt als Punktquellen geortet werden können
Wesentlich ist, dass unterhalb des genannten Kunststoffkörpers in geringer Einbautiefe (Abstand der optischen Sensorelemente zur rückwärtigen Oberfläche des Kunststoffkörpers, z. B. 0,1 mm) lässt sich, bei gegebener Anzahl von Sendeelementen nur dadurch ermöglichen, dass die optischen Streueigenschaften des Kunststoffes zu einer über den eigentlichen Abstrahlwinkel der Sensorelemente eine Verbreiterung des effektiven Abstrahlwinkels um mehr als 15 Grad je Halbwinkel führen. Dies kann insbesondere auf Strecken, die länger als 12 mm sind, optimal für die Sensorik verwendet werden.
Die Erfassung der Position des aktuell sich über die Betätigungsebene befindlichen Betätigungselementes (Finger) erfolgt durch eine Auswertung der Signale der Sende- Empfangselemente. Die Auflösung kann je nach Anforderungen erhöht oder gröber eingestellt werden.
Die Berechnung der Position erfolgt als Routine der Signalverarbeitung im Sensorprozessor. Die Ausgabe der Anzeige oder mehrerer nachgeschalteter Geräte kann je nach Bedienkonzept und Funktionsweise des Schiebereglers variieren. Dies entspricht jeweils nur einer abgewandelten Routine zur Signalverarbeitung. Die Sensorik ist/kann mit adaptiven Funktionen zum nichtkontinuierlichen Multiplexen der SendeLED ausgerüstet werden. Die Geometrie ist so gewählt, dass ein Maximum an Energie der Lichtpulse oberhalb des Kunststoffkörpers zurück in den Empfänger reflektiert werden kann. Dies bedeutet, die optischen Elemente arbeiten ohne materialsschlüssigen Kontakt außerhalb des Winkels der Total reflektion.
Partielle Streuungen durch z. B. Feuchtigkeit oberhalb oder unterhalb des Kunststoffkörpers beeinflussen das Messergebnis in keiner Weise. Bei Annäherung an den Sensor wird die reflektierte Energie durch das System erkannt und verarbeitet. Falls das Empfangssignal verschiedene Bedingungen erfüllt, wird dies als Annäherung und Positionseingabe interpretiert.
Die Sensor-Signalverarbeitung basiert auf einer dynamischen Messmethode. Veränderungen der Signalstärke relativ zu einer Zeitbasis und relativ zu filtern resultieren in Daten für einen Verifikationsprozess. Wenn dieser Prozess einen stabilen Zustand erreicht, werden bei Veränderung in der optischen Strecke Ausgangssignale erzeugt. Diese können als Steuersignal für Applikationen verrechnet werden. Umgebungsbedingungen wie Wassertropfen, Fingerabdrücke, Umgebungslicht und andere Signaländerungen werden durch das ausgewählte Messprinzip eliminiert.
Weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass die Betätigungsebene nicht nur als ebenes Element ausgebildet sein kann, sondern sie kann auch als halbrunde, erhabene Kuppe (konvexer Körper) oder als konkaver Körper ausgebildet werden. Auch im Bereich dieses Körpers ist eine Betätigung möglich. Wichtig ist, dass diese Körper ebenfalls aus einem mindestens transluzenten Material bestehen, um so eine optische Anstrahlung des Betätigungsgliedes zu ermöglichen und eine Reflektion des Sendesignals durch den Körper hindurch auf die im unterhalb des Körpers angeordneten Empfangssensoren.
Diesbezüglich ist es auch möglich, die Betätigungsebene unmittelbar in einer Glasfläche unterzubringen und die Sendesignale der unterhalb der Glasfläche angeordneten Sensoren dringen durch die Glasfläche hindurch und erfassen einen sich über oder auf der Glasfläche entlang bewegten Finger oder ein anderes Betätigungselement. Auf diese Weise können derartige Schieberegler auch in Hausgeräten eingebaut werden, insbesondere in die Glasfelder von Kochherden.
Ein weiteres Anwendungsgebiet ergibt sich daraus, dass der Schieberegler nur punktweise vorhanden sein kann, d. h. es erfolgt keine Bewegung entlang einer Betätigungsbahn, sondern nur eine punktweise Betätigung auf einem Betätigungspunkt, der beispielsweise auch als reliefförmiger Körper ausgebildet sein kann.
Nachdem die Betätigungsebene nicht unmittelbar auf dem Körper selbst (in Körperkontakt mit dem Körper) sein muss, gibt es auch bei dieser Anwendung ein dreidimensionales Betätigungsfeld oberhalb des Körpers, weil durch den transluzenten Körper nach oben die Lichtstrahlen im sichtbaren oder nicht sichtbaren
Bereich der Sendesignale hindurchdringen und so ein dreidimensionales Feld erzeugen, welches zugeordnete Reflektionen auf einen im dreidimensionalen Feld bewegten Finger ergibt, welche Reflektionssignale wieder von der unterhalb des
Körpers angeordneten Sensorik erfasst werden.
Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.
Alle in den Unterlagen, einschließlich der Zusammenfassung offenbarten Angaben und Merkmale, insbesondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Ausbildung, werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von mehrere Ausführungswege darstellenden Zeichnungen näher erläutert. Hierbei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere erfindungswesentliche Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
Es zeigen: Figur 1 : schematisiert ein Ausführungsbeispiel für einen optischen Schieberegler nach der Erfindung
Figur 2: schematisiert das Funktionsprinzip des Schiebereglers nach Figur 1
Figur 3: Draufsicht auf eine Schaltplatine mit Darstellung der Einzelheiten eines optischen Schiebereglers
Figur 4: Seitenansicht der Darstellung nach Figur 3
Figur 5: Draufsicht auf die Betätigungsebene des Schiebereglers
Figur 6: eine gegenüber Figur 5 abgewandelte Form einer Betätigungsbahn
Figur 7: eine gegenüber Figur 5 und 6 abgewandelte, weitere Ausführungsform einer Betätigungsbahn
Figur 8: eine weitere Ausführungsform einer Betätigungsbahn
Figur 9: die Darstellung einer konvexen Betätigungsebene
Figur 10: die Draufsicht auf die Anordnung nach Figur 10
Figur 11 : die Darstellung einer konkaven Betätigungsebene
Figur 12: der Einbau eines Schiebereglers unterhalb einer Glasplatte oder einer anderen transluzenten Betätigungsplatte
Figur 13: schematisiert einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines
Schiebereglers mit punktweiser Betätigung
Figur 14: Draufsicht auf die Betätigungsseite der Figur 13 Figur 15: schematisiert die Entstehung eines dreidimensionalen Betätigungsfeldes im Luftraum über der Betätigungsplatte nach Figur 14
In Figuren 1 bis 3 ist allgemein ein Schieberegler 1 dargestellt, der im Wesentlichen aus einem Träger 2 besteht, der aus einem bevorzugt nicht durchsichtigen Material besteht. Er kann jedoch auch tranluzent sein.
Im Bereich des Trägers 2 ist eine sich in Längsrichtung erstreckende Längsnut 3 eingearbeitet, deren Grund von der Oberfläche eines Kunststoffkörpers 5 ausgefüllt ist, der mit einem Ansatz 4 schmalerer Breite in die Längsnut 3 eingreift und dort möglichst formschlüssig die Längsnut 3 ausfüllt.
Der Kunststoffkörper 5 verbreitert sich im unteren Bereich in einen Ansatz 6 größerer Breite und bildet so das Lichtleitelement für die unterhalb des Kunststoffkörpers und im dichten Abstand darunter angeordneten Sensorelemente.
Jedes Sensorelement 14 besteht aus einem Sender, der sichtbares oder nicht sichtbares Licht aussendet und aus einem dicht daneben angeordneten Empfänger, der das ausgesendete Licht als Reflektionssignal empfängt und in ein elektrisches Signal umsetzt.
Die Figur 2 zeigt hierbei, dass durch die Verwendung herkömmlicher Sensorelemente 14, die mit dichtem Abstand unterhalb der Oberfläche eines Kunststoffkörpers 5 angeordnet werden, sich auch der Fassungsbereich 20 vergrößert. Während normalerweise im freien Luftraum ein Erfassungsbereich von 60 Grad gegeben ist, werden hier 75 Grad als Erfassungsbereich 20 aufgrund der Anordnung des Kunststoffkörpers 5 erreicht.
Es ist schematisiert dargestellt, dass der jeweilige Sender im Sensorelement 14 einen Lichtstrahl im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich in Pfeilrichtung 18 durch den Kunststoffkörper 5 nach oben abstrahlt, während umgekehrt in Gegenrichtung (Pfeilrichtung 19) das reflektierte Signal durch den Kunststoffkörper 5 hindurch auf den im Sensorelement 14 angeordneten Empfänger einwirkt. Die Betätigungsebene 7 des Kunststoffkörpers 5 ist also im Bereich des oberen Ansatzes 4 ausgebildet und bildet den Grund der Längsnut 3 im Träger 2.
Zur optischen Anzeige des Schiebevorganges eines Fingers 17, der beispielsweise in den Pfeilrichtungen 8, 9 über die Längsnut 3 bewegt wird, sind eine Reihe von farbigen Leuchtdioden oder anderen optischen Anzeigeelementen angeordnet. Diese sind bevorzugt im Bereich des Ansatzes 6 vergrößerter Breite angeordnet, um so über Lichtleitung in den Kunststoffkörper 5 einzustrahlen. Dies hat den Vorteil, dass diese Anzeigeelemente 15, 16 nicht unmittelbar von oben durch den Kunststoffkörper 5 optisch wahrnehmbar sind. Sie erzeugen somit ein Streulicht im Kunststoffkörper 5.
Die Anordnung dieser Anzeigeelemente 15, 16 ist in den Figuren 3 und 4 näher dargestellt. Sie sind bevorzugt in zwei zueinander parallelen Reihen 12, 13 angeordnet, während in der mittleren Reihe 11 die Sensorelemente 14 angeordnet sind.
Alle Elemente 14-16 sind auf der Oberseite einer Schaltplatine 10 angeordnet, die somit die Basis für die Sensorik und für die optischen Anzeigeelemente bildet.
Die Figur 4 zeigt im Schnitt, dass der Ansatz 4 des Kunststoffkörpers 5 nach oben verlängert ist.
Die Figur 5 zeigt schematisiert die Wirkung eines optischen Schiebereglers, wenn als Betätigungselement ein Finger 17 verwendet wird.
Wie vorhin erläutert, befindet sich im Bereich der Betätigungsebene 7, nämlich am Grund des Ansatzes 4 der Kunststoffkörper 5 senkrecht unter dieser Betätigungsebene 7 darunter die Sensorelemente 14 in Form der Reihe 11 angeordnet. Dies ist durch gestrichelte Darstellung in Figur 5 dargestellt.
Außerhalb der Längsnut 3 und vom Träger 2 optisch abgedeckt sind die vorher erwähnten farbigen Anzeigeelemente 15, 16 ebenfalls in den vorher erwähnten Reihen 12, 13 parallel zur Längsachse der Längsnut 3 angeordnet. Wird nun der Finger 17 in Pfeilrichtung 9 bewegt, dann wurde er zunächst über die links in der Längsnut 3 befindlichen Sensorelemente 14a, 14b, bewegt und diese haben bereits schon die Anzeigeelemente 16a, 16b zum Erlöschen gebracht, während gleichzeitig die Anzeigeelemente 15a, 15b ein Lichtsignal 21 in den Kunststoffkörper 5 erzeugt haben. Auf diese Weise wird beim Fahren des Fingers 17 in Pfeilrichtung 9 die linke Seite des Kunststoffkörpers 4 beispielsweise mit einem blauen Licht angestrahlt, während die vom Finger 17 noch nicht überfahrenen (rechts vorm Finger befindlichen Elemente 16) noch ein rotes Licht erzeugen.
Damit wird ein gleitender Übergang von dem Leuchteindruck der mit rotem Licht strahlenden Anzeigeelemente 15 auf die mit blauem Licht strahlenden
Anzeigeelemente 16 erzeugt. Es wird damit die Wirkung eines optischen Schiebereglers nachgebildet.
Gleichzeitig ist es selbstverständlich möglich, mit dem Finger 17 punktförmig auf eine bestimmte Stelle der Betätigungsebene 7 zu tippen, wodurch dann die stabförmige Anzeige beispielsweise links vom Finger nur in roter Farbe strahlt, während rechts vom Finger nur eine blaue Farbe strahlt.
Gleiches gilt im übrigen, wenn man mit dem Finger 17 oder einem anderen Betätigungselement in einem gewissen Abstand über der Betätigungsebene 7 das
Betätigungselement bewegt, weil das von den Sensorelementen 14 nach oben durch die Betätigungsebene 7 abgestrahlte Licht noch auf einen oberhalb der
Betätigungsebene 7 bewegten Finger treffen kann, von diesem reflektiert wird und das reflektierte Signal durch den Kunststoffkörper 5 hindurch von den Sensorelementen 14 ausgewertet wird.
Es ist im Übrigen einstellbar, ob eine Betätigung oberhalb der Betätigungsebene 7 (in Körperkontakt mit dem Ansatz 4) oder ob auch eine Betätigung im Luftraum oberhalb des Ansatzes 4 möglich sein soll. Dies hängt von der Sendeenergie der sendenden Sensorelemente 14 ab.
Figur 6 zeigt, dass statt einer stabförmigen oder rechteckförmigen Betätigungsebene auch eine halbrunde Betätigungsebene möglich ist. Auch hier werden entsprechende Bewegungen des Fingers 17 in Pfeilrichtung 9 nacheinander folgend unterschiedliche Anzeigeelemente angesteuert, um so mit der Bewegung in Pfeilrichtung 9 fortschreitende Lichtsignale 21 zu erzeugen.
Gleiches gilt für die Darstellung in Figur 7, wo ebenfalls erkennbar ist, dass eine Betätigungsebene auch in Form einer Sinuskurve oder dergleichen ausgebildet sein kann.
Die Figur 8 zeigt, dass als Betätigungsebene auch ein vollrundes Element verwendet werden kann. Der Einfachheit halber sind keine Skalensymbole und dergleichen dargestellt.
Mit umlaufendem Bewegen eines Fingers oder eines anderen Betätigungselementes auf der vollrunden Betätigungsbahn 7 können somit auch mehrfach hintereinander folgende Einstellvorgänge vorgenommen werden. Beispielsweise kann ein dreifaches Überfahren der gesamten runden Betätigungsebene 7 zu einem verstärkten Schaltsignal führen.
Die Figur 9 zeigt, dass die Betätigungsebene 7 nicht notwendigerweise eben ausgebildet sein muss. Sie kann auch als Halbkugel 22 ausgebildet werden, wobei dann der Kunststoffkörper 25 eine Halbkugel 22 aufweist, die in ihrem unteren Bereich einen Ansatz 23 vergrößerter Breite aufweist.
Auch im Bereich dieses Ansatzes 23 sind die lichtaussendenden An∑eigeelemente 15, 16 angeordnet, während die Sensorelemente 14 bevorzugt sternförmig unterhalb der Halbkugel 22 angeordnet sind, wie dies in Figur 10 dargestellt ist.
In der Darstellung nach Figur 10 ist angegeben, dass die farbigen Anzeigeelemente 15, 16 von unten her in den Kunststoffkörper 25 einstrahlen.
Hierauf ist die Erfindung jedoch nicht beschränkt. In allen Ausführungsbeispielen gilt, dass die Einstrahlung über die farbigen Anzeigeelemente 15, 16 auch über die Stirnseiten des Kunststoffkörpers erfolgen kann. Es muss also nur eine beliebige Lichtleitung in den Kunststoffkörper 5, 25, 26 erfolgen, wobei auch in bekannter Weise Lichtleitelemente verwendet werden können.
Die Figur 11 zeigt einen Kunststoffkörper 26 in Form einer konkaven Mulde 24, in deren Bereich wiederum die vorher erwähnten Sensorelemente 14 und außerhalb dieses Bereiches die vorher erwähnten farbigen Anzeigeelemente 15, 16 angeordnet sind.
Die Figur 12 zeigt die Anordnung der Betätigungsbahn im Bereich einer transluzenten Betätigungsplatte 27, die beispielsweise als Glasplatte in einem Herd oder einem anderen Haushaltsgerät angeordnet werden kann. Hieraus ergibt sich, dass nicht notwendigerweise ein Kunststoffkörper zur Durchstrahlung mit den Sensorelementen 14 verwendet werden kann, sondern es kann jeder beliebige transluzente Körper verwendet werden.
Solche Körper können auch dreidimensionale Formgebungen annehmen, wie dies auch anhand der Figuren 9 bis 11 dargestellt wurde.
Figuren 13 bis 15 zeigen als weiteres Ausführungsbeispiel, dass nicht eine Schiebereglerfunktion verwirklicht wird, sondern eine Tipp-Funktion, die auch im dreidimensionalen Raum oberhalb des Betätigungselementes vorgenommen werden kann.
Als Beispiel hierfür ist angegeben, dass oberhalb der Schaltplatine 10 eine Betätigungsplatte 28 angeordnet ist, in deren Bereich reliefartige Durchbrechungen 29 vorgesehen sind, die beispielsweise ein Symbol darstellen. Die Durchbrechungen 29 sind mit einem Kunststoffmaterial gefüllt, so dass durch diese Durchbrechungen 29 die Sendesignale der Sensorelemente 14 in Pfeilrichtung 18 und die Empfangssignale der Sensorelemente 14 in Pfeilrichtung 19 hindurchgehend können. Dies ist in Figur 15 dargestellt.
Tippt man nun mit einem Finger auf das Symbol nach Figur 14, wird eine Veränderung der Empfangssignale in Pfeilrichtung 19 durch den Finger 17 erzeugt und damit wird die zugeordnete Auswerteelektronik angesteuert, verändert irgendein Schaltglied und steuert gleichzeitig die farbigen Anzeigeelemente 15, 16 an.
Die Figur 15 zeigt - genauso wie bei allen anderen Ausführungsbeispielen - dass auch eine Betätigungsbewegung im dreidimensionalen Raum oberhalb der Betätigungsplatte 28 stattfinden kann.
Die Strahlung durch den Kunststoff 30, welcher die Durchbrechungen 29 ausfüllt, muss nur so stark sein, dass ein genügend starkes Reflektionssignal an dem Betätigungselement (z. B. dem Finger 17) erzeugt wird, um so ein ausreichendes, auswertbares Reflektionssignal in Pfeilrichtung 19 durch den Kunststoff 30 hindurch auf die darunter angeordneten Sensorelemente 14 zu erzeugen.
In der allgemeinen Beschreibung wurde noch angegeben, dass die hier nur beispielhaft dargestellten Anzeigeelemente 15, 16 in beliebiger Weise ausgebildet sein können. Statt der optischen Anzeigeelemente können auch akustische Anzeigeelemente beliebiger Art verwendet werden. Es können auch mechanische Anzeigeelemente verwendet werden, wie z. B. Vibratoren oder dergleichen mehr, die ein Vibrationssignal in die Betätigungsebene einleiten.
Gerade in der Ausbildung der Betätigungsebene als dreidimensionaler Körper ergibt sich der Vorteil, dass auf allen Punkten des dreidimensionalen Körpers (wie beispielsweise in Figur 9 bis 11 dargestellt) ein Betätigungssignal erzeugt wird, was sehr feinfühlig entsprechend der Fingerposition auf dem Körper erfasst und ausgewertet wird. Beispielsweise kann mit einem solchen dreidimensionalen Körper wie nach Figur 9 dargestellt, die beiden Außenspiegel eines Kraftfahrzeuges eingestellt werden.
Es genügt in diesem Fall beispielsweise auch, den Finger aufzulegen und nur nach einer bestimmten Richtung abzukippen, um eine bestimmte Veränderung der Auswertesensorik zu ermöglichen und demzufolge einen Stellantrieb anzusteuern. Auch in diesem Anwendungsbeispiel kann die Positionsanzeige durch die Ansteuerung von Beleuchtungselementen unterhalb der transluzenten 3- dimensionalen Betätigungsebene erfolgen. Der vorher erwähnte Blau-Rot-Farbübergang bei dem Schieberegler wird für eine Klimaanlage eingesetzt, während andere Anzeigen beispielsweise für eine Lautsprechereinstellung oder Fensterheber geeignet sind.
Solche Schieberegler können auch für die Ansteuerung der Sitzheizung, der Sitzposition und anderer Einstellelemente im Kraftfahrzeug verwendet werden. Insbesondere können auch Navigationseinstellungen an einem Navigationssystem vorgenommen werden. Neben einem Display positioniert handelt es sich dann beispielsweise um eine so genannte Softkey-Applikation.
Zeichnungslegende
1 Schieberegler
2 Träger
3 Längsnut
4 Ansatz
5 Kunststoffkörper
6 Ansatz
7 Betätigungsebene
8 Pfeilrichtung
9 Pfeilrichtung
10 Schaltplatine
11 Reihe (Mitte)
12 Reihe (außen)
13 Reihe (außen)
14 Sensorelement
15 Anzeigeelement (rot)
16 Anzeigeelement (blau)
17 Finger
18 Pfeilrichtung
19 Pfeilrichtung
20 Erfassungsbereich
21 Lichtsignal
22 Halbkugel
23 Ansatz
24 Mulde
25 Kunststoffkörper
26 Kunststoffkörper
27 transluzente Betätigungsplatte
28 Betätigungsplatte
29 Durchbrechung
30 Kunststoff

Claims

Patentansprüche
1. Optischer Schieberegler, zur Regelung und Anzeige eines elektrischen Signals, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb oder mindestens im Bereich einer Betätigungsebene (7) eine Mehrzahl von optischen Sensorelementen (14) angeordnet sind, von denen jedes Sensorelement (14) aus einem Sender und einem Empfänger besteht und jeder Sender einen Lichtstrahl im sichtbaren oder nicht sichtbaren Bereich gegen die Betätigungsebene (7) sendet und der Empfänger einen von dem Betätigungselement (17) reflektierten Lichtstrahl im nicht sichtbaren oder sichtbaren Bereich empfängt und dass ferner im Umgebungsbereich zur Betätigungsebene (17) ein oder mehrere Leuchtelemente (15, 16) angeordnet sind, deren Leuchtdauer, Leuchtfarbe oder Leuchteigenschaften durch die von den Empfängern empfangenen Signale gesteuert werden.
2. Optischer Schieberegler nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des elektrischen Signals gleichfalls in Abhängigkeit von den Empfängern empfangenen Signalen gesteuert wird.
3. Optischer Schieberegler nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass unter einer Betätigungsebene (7) ein Schieber angeordnet ist, welcher einen optischen Sensor (14) und eine Positionsanzeige aufweist, wobei der Sensor (14) zur Funktion im infraroten oder sichtbaren Bereich ausgebildet ist und eine fremdlichtkompensierte Messmethode eingesetzt wird.
4. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung einer absoluten Position eines Gegenstandes mit einer minimalen Ausdehnung längs des Sensorfeldes und somit längs des optischen Fensters ohne mechanisch bewegliche Teile ausgeführt wird, wobei eine entsprechende Positionierung eines Farbübergangs diese Stelle anzeigt.
5. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber in seiner Ruheposition eine Anzeige des aktuellen Zustandes aufweist, wobei die Position des Farbverlaufs sichtbar auf dem Bedienfeld (7) angeordnet ist und der Schieber seinen Ausgabewert mittels Berührung des Schiebers entsprechend einer neuen Position ändert, wobei der Ausgangswert eine ständige Aktualisierung aufweist, solange eine Berührung erkannt wird und die Position eines Farbwechsels zwischen den Farben rot und blau den Ausgangswert im Fenster, durch welches auch die Messung erfolgt, anzeigt.
6. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14) jede Position in der Bedienebene (7) unabhängig von der Anzahl der Sensoren erfasst.
7. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jeder beliebige Ausgangswert unabhängig von der Anzahl der Anzeige-LEDs darstellbar ist und die Auflösung des Anzeigefeldes entsprechend den Anforderungen anpassbar ist.
8. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswert mittels eines Wechsels der Helligkeiten oder anderer optischen Effekte darstellbar ist.
9. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige eine Abweichung der Erfassungsposition des Sensors aufweist und ein Nachlaufen der Anzeige zur aktuellen Position oder eine relative Veränderung der Erfassungsposition zur relativen Veränderung der Anzeige ausbildet.
10. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungselement (17) unmittelbar auf die
Betätigungsebene (7) aufsetzt und den durch die Betätigungsebene (7) hindurchgesendeten Sendestrahl des Sensors (14) in die Betätigungsebene (7) zurückführt und gegen den unterhalb der Betätigungsebene (7) angeordneten Empfangssensor lenkt.
11. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Sendestrahl des Sensors (14) relativ weit durch die Betätigungsebene (7) hindurchreicht und die Betätigungsebene (7) vorzugsweise im Abstand von 10mm bis 200mm durchdringt und ein in das Betätigungsfeld eingedrungenes Betätigungselement (17) den Sendestrahl in diesem Abstandsbereich auf die unterhalb der Betätigungsebene (7) angeordneten Empfangssensoren reflektiert.
12. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass dieser dreidimensionale Bewegungen über der Betätigungsebene in zugeordnete Signale umsetzt, wobei eine Entfernung des Betätigungselementes (17) senkrecht zur Betätigungsebene (7) eine Abschwächung des Empfangsignals des unterhalb der Betätigungsebene (7) angeordneten Sensors (14) aufweist und dieses mittels Software in einen entsprechenden Befehl am Schieberegler (1 ) umsetzbar ist und eine seitliche Bewegung des Betätigungselementes (17) im Betätigungsfeld ein anderes Signal aufweist.
13. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung auf oder in der Nähe der Betätigungsebene
(7) mittels farbiger Leuchtdioden (15, 16) sichtbar ist, welche unterhalb der Betätigungsebene (7) und von oben nicht sichtbar angeordnet sind, wobei das Führen eines Betätigungselementes (17) über die Betätigungsebene (7) beispielsweise einen von blau nach rot übergehenden Balken erzeugt, welcher eine in der Art einer Skala mit der Bewegung des Betätigungselementes (17) über der Betätigungsebene synchrone Veränderung aufweist.
14. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung der Betätigungsebene (7) mittels weißer Lichtpunkte sichtbar ist.
15. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein akustischer Signalgeber die Bewegungen eines Betätigungselementes (17) im zugeordneten Bereich der Betätigungsebene (7) signalisiert.
16. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Signalgebung Di mm-Ei genschaften von Leuchtelementen ausnutzt.
17. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsebene (7) halbrund, oval oder vollrund geschlossen ist und die optische Signalisierung auf oder in der Betätigungsebene (7) selbst erfolgt.
18. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsebene (7) beispielsweise einen in einer
Betätigungsplatte (28) eingelassenen Schlitz aufweist und in dem Schlitz ein Kunststoffkörper (25, 26) angeordnet ist, welcher mit einem schmaleren Ansatz (23) die Betätigungsebene (7) bildet und sich in einen Ansatz (23) größerer Breite verbreitert, wobei der Kunststoffkörper den Aufbau vor Umwelteinflüssen schützt, die Sensorik optisch verdeckt, die optischen Sensorsignale streut und das sensoraktive Feld aufweitet und darunter angeordnete optische Anzeigen für einen Farbwechsel streut.
19. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungsebene (7) eine transluzente Betätigungsplatte
(27) aufweist, welche in einem dreidimensional erzeugten Feld das reflektierende Signal des Betätigungsmittel (17) auf den unterhalb angeordneten Empfänger des Sensorelementes (14) sendet.
20. Optischer Schieberegler nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigung des Schiebereglers (1 ) mittels einer Punktweisen Bewegung auf einen Betätigungspunkt erfolgt, welcher beispielsweise als reliefförmiger Körper ausgebildet ist, wobei Betätigungsebene (7) Durchbrechungen (29) mit darin eingesetzten Kunststoffkörpern (3) aufweist.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011000771A1 (de) * 2010-04-01 2012-05-10 I Zone Technologies Co., Ltd. Eingabegerät, Maus, Fernsteuerung, Steuerkreis, elektronisches System und Verfahren zur Steuerung
CN109823176A (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 宝沃汽车（中国）有限公司 滑控开关、滑控开关组件、车门及车辆

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8294670B2 (en) 2008-02-05 2012-10-23 Research In Motion Limited Optically based input mechanism for a handheld electronic communication device
EP2088497B1 (de) * 2008-02-05 2020-06-03 BlackBerry Limited Optisch basierter Eingabemechanismus für ein tragbares elektronisches Kommunikationsgerät
DE102011112089A1 (de) * 2011-09-02 2013-03-07 Marquardt Gmbh Bedienvorrichtung
DE102012002650B4 (de) * 2012-02-10 2013-10-31 Demmel Ag Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Dekorblende
DE102014018456B4 (de) 2014-12-11 2018-03-01 Audi Ag Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102019204046B4 (de) * 2019-03-25 2021-07-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zur Ausgabe eines Parameterwerts in einem Fahrzeug

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10146996A1 (de) * 2001-09-25 2003-04-30 Gerd Reime Schaltung mit einer optoeleketronischen Anzeigeeinhalt

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10146996A1 (de) * 2001-09-25 2003-04-30 Gerd Reime Schaltung mit einer optoeleketronischen Anzeigeeinhalt

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
25 October 2004 (2004-10-25), XP002371685, Retrieved from the Internet <URL:http://web.archive.org/web/20041025091410/http://www.mechaless.de/eng/app_opt_schieber_e.htm> [retrieved on 20060310] *
ROTTMANN F ET AL: "ELEKTRONIKKONZEPT ERFUELLT OPTIKSENSORTRAEUME EIN- BIS DREIDIMENSIONALE OPTISCHE EINGABEEINHEITEN REALISIERBAR", ELEKTRONIK, WEKA FACHZEITSCHRIFTENVERLAG, POING, DE, vol. 51, no. 22, 29 October 2002 (2002-10-29), pages 64 - 69, XP001168347, ISSN: 0013-5658 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011000771A1 (de) * 2010-04-01 2012-05-10 I Zone Technologies Co., Ltd. Eingabegerät, Maus, Fernsteuerung, Steuerkreis, elektronisches System und Verfahren zur Steuerung
DE102011000771A8 (de) * 2010-04-01 2012-07-19 I Zone Technologies Co., Ltd. Eingabegerät, Maus, Fernsteuerung, Steuerkreis, elektronisches System und Verfahren zur Steuerung
CN109823176A (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 宝沃汽车（中国）有限公司 滑控开关、滑控开关组件、车门及车辆

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