WO2023274608A1 - Operating element with holographic function display for visualizing the switch function paired with the operating element and/or the respective switch state thereof, and corresponding assembly - Google Patents

Operating element with holographic function display for visualizing the switch function paired with the operating element and/or the respective switch state thereof, and corresponding assembly Download PDF

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WO2023274608A1
WO2023274608A1 PCT/EP2022/062151 EP2022062151W WO2023274608A1 WO 2023274608 A1 WO2023274608 A1 WO 2023274608A1 EP 2022062151 W EP2022062151 W EP 2022062151W WO 2023274608 A1 WO2023274608 A1 WO 2023274608A1
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WO
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light guide
image carrier
holographic image
operating element
input
Prior art date
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PCT/EP2022/062151
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German (de)
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Inventor
Johannes DÜNNINGER
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Preh Gmbh
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    • G03H2001/2223Particular relationship between light source, hologram and observer
    • G03H2001/2231Reflection reconstruction

Definitions

  • Operating element with holographic function display for visualizing the switching function assigned to the operating element and/or its respective switching state and associated arrangement
  • the invention relates to an operating element with a holographic function display.
  • Function displays are required, for example, in the case of a multifunctional operating element for visualizing the switching functionalities and/or switching states connected to the operating element.
  • Electronic pixel matrix displays are regularly used for this purpose. However, these are comparatively expensive and, due to their mostly rectangular shape, restrict the design and placement. In addition, electronic pixel matrix displays often tend to "burn in” when displaying static display content, i.e. the display content remains permanently and undesirably visible even when the display is switched off due to optically perceptible damage to the imaging layers of the display. In addition, the power consumption of such electronic pixel matrix displays is comparatively high.
  • Holographic image carriers are therefore an alternative to pixel matrix displays, since they allow image information to be displayed in a highly integrated form in an image carrier, which can be a film or a film layer structure and selectively make the image information contained therein visible to the viewer by means of appropriate lighting.
  • an image carrier which can be a film or a film layer structure and selectively make the image information contained therein visible to the viewer by means of appropriate lighting.
  • DE 10 2016 117 969 A1 describes devices in which holographic image carriers, luminous signatures, in particular so-called volume holograms are generated. It describes the use of holographic image carriers containing both reflection holograms and transmission holograms.
  • the hologram In transmission holograms, the hologram is illuminated from one half-space of the hologram (ie, from one side of the hologram) and viewed from the other half-space (from the other side of the hologram).
  • the illumination takes place from the same side as the observation. This can be difficult to implement if little installation space is available.
  • reflection holograms have the advantage of being generally stronger wavelength-selective work as transmission holograms, ie only light of a narrow wavelength range is imaged as a luminous signature. As a result, even when using a relatively broadband light source such as a red light-emitting diode, the light signature generated always appears with essentially the same wavelength.
  • control element in particular the user interface, should also have haptic elements for haptic orientation, which generally have production tolerances that do not meet the optical requirements of the holographic system. It has been shown that the operating safety of controls with holographic displays in the vehicle can be significantly increased by haptic elements. However, dirt and haptic elements have a significant effect on the optical properties of the input surface and can therefore have a negative impact on the quality of the visualization generated by the hologram.
  • the invention relates to an operating element with an input part forming an input surface that is at least partially transparent or at least partially translucent. It also has a carrier for fixing the operating element to an external structure, in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like.
  • a detection device is provided which is designed to detect an actuation and/or a touch of the input surface by an operator. Actuation is understood to mean a displacement of the input surface that goes beyond touching the input surface and follows an actuating force acting on the input surface when it is actuated.
  • a transparent light guide is provided which is arranged below the input surface from the perspective of the operator and is fixed to the carrier, which has an upper boundary surface facing the input surface and a lower boundary surface facing away from the input surface.
  • the light guide is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the light guide is produced in a thermal shaping process, for example as an injection molding or by thermal extrusion, for example as a film.
  • the upper boundary surface and the lower boundary surface are preferably aligned parallel to one another.
  • at least one light source is provided, which is aligned in such a way that an optical reproduction wave field is coupled into the light guide via a light entry surface.
  • a first holographic image carrier containing a first reflection hologram is provided, which is arranged adjacent to the lower boundary surface of the light guide.
  • the playback wave field coupled into the light guide and generated by the light source passes from the light entry surface due to light propagation caused by internal reflections, preferably total reflections, in the light guide via the lower boundary surface into the first holographic image carrier, where it is preferably caused by phase and/or amplitude interference from the Playback wave field is transformed into an image wave field containing the first reflex hologram as image information, which is coupled out of the first holographic image carrier through the light guide in the direction of the operator in order to display the first reflection hologram stored in the first holographic BTIdée as a virtual image to the operator.
  • the first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the operating element and/or an acute switching state.
  • the invention is not restricted with regard to the first and second, holographic image carrier, which will also be mentioned below, and with regard to the first and second hologram or reflection hologram, which will also be mentioned below.
  • any layer interfering with the playback wave field is suitable that is capable of impressing the image information contained in the layer on the reflected image wave field by phase modulation and/or amplitude modulation through locally selective diffraction interference of the playback wave field.
  • optical reproduction wave field is intended to express that the light to be used is to be adjusted to the respective holographic image carrier in a suitable manner for the reproduction of the hologram, for example with regard to spectral composition and angle of incidence, since it is an inherent prerequisite of the holographic image carrier for the visualization of the containing hologram and its optical quality It is therefore up to the specialist to take the necessary measures here.
  • holograms can be divided into volume and area holograms as well as amplitude and phase holograms according to the properties of the holographic memory. Depending on the colors that occur during the reconstruction of the hologram, a distinction is made between white-light holograms and holograms that cannot be reconstructed under white light, as well as true-color holograms.
  • Volume holograms are located on a film layer of the holographic image carrier, the thickness of which is also used to store holographic image information.
  • Amplitude holograms are on film layers that have different blackenings. This changes the brightness of the transmitted light in such a way that an image is created by superimposing the light waves with different amplitudes and phases.
  • the film layers of the phase holograms have the same transparency everywhere.
  • the interference pattern that creates the holographic images is then only caused by the different phases of the electromagnetic waves.
  • Phase holograms can therefore be formed from surface reliefs, ie from a pattern of pits and bumps.
  • the light rays then cover different paths in the film material, which usually consists of plastic film.
  • the speed of light propagation in the film is slower than in air, so different light paths covered in the film lead to phase differences.
  • the interference in phase holdgrams is based on this.
  • Phase holograms are often embossed holograms in which the indentations are pressed into the material with a stamp; however, depressions can also occur with special films due to different exposures.
  • Phase modulation by surface reliefs can modulate a phase hologram by a local modulation of the refractive index, e.g. B. in silver halide films, in order to provide the person skilled in the art with a non-exhaustive number of possible embodiments according to the invention relating to the holographic image carrier.
  • the solution according to the invention thus allows a control element with an associated function display to be implemented in a space-saving manner, which selectively displays at least one symbol by activating a light source.
  • the "optical separation" of light guide and input surface also ensures that the optical system for generating the virtual image is not impaired by dirt and/or haptic elements on the input surface.
  • the complete image information can be integrated in the first holographic image carrier and remains so also reliably invisible to the operator in the event of external light due to the transparent input surface, so that incorrect information can be largely avoided.
  • a second light source is provided, with the first holographic image carrier also containing a second reflection hologram and the light guide having a second light entry surface, the placement of which differs from the first, previously mentioned light entry surface on the light guide, with the second light source having a second Reproduction wave field is generated, which also reaches the first holographic image carrier from the light entry surface due to a second light propagation caused by internal reflections, preferably total reflections, in the light guide via the lower boundary surface, and there preferably by phase and/or amplitude interference from the second reproduction wave field into a one second reflection hologram is transformed as image information containing second image wave field, which is decoupled from the holographic image carrier through the light guide in the direction of the operator to the operator in the first holographic image carrier stored to display second reflex tone hologram as a virtual image.
  • an air gap is provided between the light guide and the input part, so that the playback wave field coupled into the light guide and generated by the light source can be seen from the light entry surface due to one or more total reflections at the upper or lower boundary surface and thus due to the light propagation remaining in the light guide up to the area of the first holographic image carrier, in order to then penetrate there, due to the boundary surface conditions present there, via the lower boundary surface into the first holographic image carrier.
  • the air gap thus prevents the playback wave field from being coupled out unintentionally into the input part.
  • the input part is designed to be elastically deformable under the action of an actuating force on the input surface in the direction of the light guide or is mounted so that it can be displaced in an elastically restoring manner relative to the carrier in the direction of the light guide, in order to enable detectable actuation of the input surface, and at least in the area below the Input surface is provided an air gap between the light guide and the input part.
  • the visualization with a first holographic image carrier containing a first reflection hologram has the advantage that the air gap required for the actuation does not impair the holographic imaging, or at least impairs it insignificantly.
  • the input part is made of an elastically yielding material, such as a thermoplastic or an elastomer, at least in the area surrounding the input surface.
  • a restoring displacement results from a spring-loaded translational mounting of the input part on the carrier.
  • the input part can preferably be deformed and/or displaced independently of the light guide, for example by the input part only being fastened or mounted on the carrier. This means that the optical system is not affected when it is actuated.
  • An actuation sensor is preferably located between the input part and the carrier, for example a force sensor or a mechanical switch. This is preferably arranged in such a way that the flow of force exerted when it is actuated does not go from the input surface to the force sensor via the light guide.
  • an optical element such as a mirror or a lens is provided for generating a collimated playback wave field, for example the light entry surface is designed as an optical element.
  • One or more optical elements are preferably arranged between the light entry surface of the light guide and the light source in order to improve the display quality of the first reflection hologram.
  • the first holographic image carrier is preferably designed as a film layer structure and, for example, in addition to the film layer containing the first reflex tone hologram, which is a photopolymer layer, for example, has at least one adhesive layer and a rear substrate layer, which can be, for example, a thermoplastic film such as a PC, PET or TAC film is.
  • the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the holographic image information is introduced into it by embossing, for example.
  • the first holographic image carrier and the light guide are preferably bonded to one another.
  • the integral connection is achieved in that an adhesive layer is provided between the first holographic image carrier and the light guide.
  • the integral connection is preferably effected by back-injection molding or laminating the first holographic image carrier with a transparent thermoplastic forming the light guide in a thermally shaping process step.
  • the operating element also has a second holographic image carrier containing a second hologram, which is arranged downstream of the first holographic image carrier with regard to the propagation of light and is visible to the operator through the input surface and the light guide in order to show the operator the second holographic image carrier Image carrier stored to display second hologram.
  • the second holographic image carrier includes, for example, a transmission hologram and is, for example, like this arranged to be transmitted by the reproducing optical wave field, which is transmitted at the lower interface without penetrating into the first holographic image carrier.
  • the second holographic image carrier preferably contains a second reflection hologram here and is also arranged adjacent to the lower boundary surface, with the playback wave field reaching the second holographic image carrier via the lower boundary surface, there preferably by phase and/or amplitude interference from the Playback wave field is transformed into an image wave field containing the second reflex hologram as image information, which is coupled out of the second holographic image carrier through the light guide in the direction of the operator, in order ultimately to also show the operator the second reflective hologram stored in the second holographic image carrier as a virtual image, for example laterally offset from the Display image of the first holographic image carrier.
  • the control element preferably also has a third holographic image carrier, which is arranged upstream of the first holographic image carrier with regard to light propagation in order to generate the playback wave field directed onto the first holographic image carrier, for example by suitable phase and/or amplitude interference.
  • the second holographic image carrier and/or the third holographic image carrier are each designed as a reflection-holographic image carrier and are each arranged adjacent to the upper or lower boundary surface.
  • the light guide is preferably of essentially flat design, with the upper boundary surface and the lower boundary surface each forming a main surface and an end face connecting the main surfaces forming the light entry surface of the light guide.
  • the main surfaces are understood to be the surfaces of the light guide with the largest surface area.
  • the main surfaces are preferably flat and aligned parallel to one another.
  • a main propagation direction of the light source is preferably aligned at an angle to the upper boundary surface.
  • the light entry surface is preferably arranged laterally and/or offset to the rear, as seen from the operator, with respect to the first holographic image carrier.
  • the light guide has a cross-sectional widening along its course; cross-sectional widening is provided in particular where a change of direction in the light propagation is required.
  • the light guide has a first light guide section having the light entry surface and a second light guide section having the upper boundary surface and lower boundary surface, which merge into one another in a transition section, and the first light conductor section, the second light conductor section and the transition section are designed in this way , that the light entry surface from the perspective of the viewer is arranged offset to the rear and laterally to the lower boundary surface.
  • a cross section of the light guide that is orthogonal to the upper boundary surface and orthogonal to the light entry surface is essentially L-shaped, with the first light guide section and the second light guide section each forming a leg of the “L”.
  • the transition section preferably forms the aforementioned widening of the cross section.
  • the transition section preferably has at least one reflection surface inclined to the upper boundary surface in order to reflect the reproduction optical wave field from the first light guide section by internal reflection at the reflection surface into the second light guide section.
  • the input part is preferably bonded to the carrier and/or the light guide, for example by ultrasonic welding. Welding by means of ultrasound allows a clearance between the input part and the light guide, for example an air gap, to be produced with a small size and precise alignment.
  • the clearance between the light guide and the input part is preferably less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm.
  • the light guide is mechanically displaced together with the input part when it is actuated.
  • the light source is preferably also attached to the input part, which in turn is mounted on the carrier.
  • the control element preferably has a transparent electrode or a transparent electrode array, each of which is fixed to the input part in the area of the input surface.
  • the operating element also has an evaluation unit, which is electrically conductively connected to the electrode or the electrodes of the electrode array, for capacitive, preferably spatially resolved, touch detection.
  • An electromechanical switching element or a force sensor, such as a capacitive force sensor, can be provided for actuation detection, which are arranged, for example, in each case between the carrier and the input part.
  • An actuator for generating active haptic feedback is preferably provided in order to haptically convey an input confirmation to the operator.
  • a vibration or force exciter that is fixed exclusively to the input part or acts between the input part and the carrier is provided, for example an electrodynamic, electromagnetic or piezoelectric actuator, which, if a touch is positively determined by the detection device, such as when a predetermined touch duration is exceeded, or at positive detection of an actuation by the detection device, such as when a predetermined actuation force is exceeded, causes active haptic feedback by excitation of vibrations, excitation of impacts of the input part.
  • the vibration or force exciter, the carrier and the input part are preferably arranged in such a way that the haptic excitation of the actuator is mainly transmitted to the panel and not to the optical system.
  • an elastic element and/or a damping element is arranged between the carrier and the input part and/or between the carrier and the light guide and/or between the input part and the light guide, so that the vibration or force excitation is only transmitted to the light guide to a reduced extent.
  • the elastic element and/or the damping element consists of a soft component that is produced in an injection molding process and is molded onto the carrier and/or the input part and/or the light guide.
  • the soft components consist of a thermoplastic elastomer.
  • the invention also relates to an arrangement of a plurality of operating elements in one of the configurations described above, the input parts and/or the carrier being formed in one piece.
  • the arrangement preferably has at least two input surfaces which are offset parallel to one another or aligned antiparallel to one another, ie are not coplanar. More preferably, all of the input surfaces are non-coplanar.
  • the individual input areas are haptically recognizable by a user.
  • At least one indentation or elevation arranged in one of the input surfaces or delimiting one of the input surfaces is preferably provided for haptic orientation, also referred to as a feeler aid.
  • FIG. 1 shows a schematic top view of an arrangement according to the invention, which contains a plurality of operating elements 1 according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 2 shows a schematic sectional view of the arrangement according to the invention from FIG. 1, which contains a plurality of operating elements 1 according to the invention in a first embodiment
  • FIG. 3 shows a schematic sectional view of a further arrangement according to the invention, which contains a plurality of control elements 1 according to the invention in a second embodiment;
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of yet another arrangement according to the invention, which contains a plurality of operating elements 1 according to the invention in a third embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic sectional view of a fourth embodiment of an operating element 1 according to the invention
  • Figure 6 shows a schematic sectional view of a fifth embodiment of a control element 1 according to the invention.
  • FIG. 1 shows a top view of an embodiment of an arrangement 10 according to the invention, which contains a plurality of operating elements 1 according to the invention in a first embodiment.
  • Figure 2 is a sectional view thereof.
  • the arrangement 10 comprises several operating elements 1 according to the invention, each of which has an input part 2 made of a thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene ( ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the input parts 2 of all the operating elements 1 belonging to the arrangement 10 are designed in one piece and form a closed visible surface.
  • Each control element 1 has an input surface 3 that is at least partially transparent or at least partially translucent, which is also a display surface for the symbol 6 visible underneath, which, as described below, is visible to the operator when a light source assigned to the control element 1 is activated. At least two of the input surfaces 3 are preferably arranged in a non-coplanar manner. The input areas 3 have elevations 14 arranged in the respective input area 3 or surrounding the respective input area 3 as haptic orientation aids.
  • the structure of a first embodiment of the operating elements 1 according to the invention is explained with reference to FIG.
  • Each of the operating elements 1 of the arrangement has an input part 1 forming an input surface 3 that is at least partially translucent or transparent.
  • the carrier 12 for fixing the operating element 1 to an external structure (not shown), in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like.
  • the carrier 12 of all the operating elements 1 belonging to the arrangement 10 is designed in one piece.
  • Each of the operating elements 1 has a detection device 13 which is designed to detect when the operator B touches the input surface 3 .
  • the detection device 13 used in the first embodiment shown has one or more transparent electrodes, which are fixed on the side of the input part 2 facing away from the operator B under the input surface 3 on the input part 2 in order to use an evaluation unit, not shown, for capacitive proximity detection to be carried out in order to thus capacitively detect the degree of an approach to the input surface 3 and then positively determine a touch on the corresponding input surface 3 when a predetermined degree of proximity is exceeded.
  • each control element 1 has a transparent light guide 4 which is arranged below the input surface 3 from the point of view of the operator B and is fixed to the carrier 12 has a lower boundary surface G′ facing away from the input surface 3 or the operator B.
  • An air gap 15 is provided between the upper boundary surface G and the area of the input part 2 provided with the input surface 3 .
  • the light guide 4 is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the light guide 4 is produced in a thermal shaping process, for example as an injection molding or by thermal extrusion, for example as a film.
  • the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' are aligned parallel to each other.
  • the light guide 4 is of essentially two-dimensional design, with the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' each forming a main surface of the light guide 4 and an end face connecting the main surfaces forming a light entry surface S of the light guide 4 trains.
  • the main surfaces are understood to be the surfaces of the light guide 4 with the largest surface area.
  • the main surfaces, ie the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' are level and aligned parallel to one another.
  • the operating elements 1 each have a light source 5, here in the form of a light-emitting diode designed in SMD construction, which is soldered to a printed circuit board 11 fixed to the carrier.
  • the light source 5 is directed with its main emission direction H onto the light entry surface S in such a way that the main emission direction H is inclined to the upper boundary surface G and an optical reproduction wave field L is coupled into the light guide 4 via the light entry surface S.
  • Each operating element 1 of the arrangement shown in Figures 1 and 2 has a first holographic image carrier 8 containing a first reflection hologram, which is arranged adjacent to the lower boundary surface G of the light guide 4
  • the reproducing wave field L generated reaches the first holographic image carrier 8 from the light entry surface S, which from the point of view of the observer B is arranged laterally with respect to the first holographic image carrier 8, due to light propagation caused by total reflections in the light guide 4 via the lower boundary surface G', is preferred there transformed by phase and/or amplitude interference from the playback wave field L into an image wave field L' containing the first reflex hologram as image information, which is coupled out of the holographic image carrier 8 through the optical fiber 4 in the direction of the operator B in order to show the operator B the image in the holographic image to display the first reflection hologram stored on the carrier as a virtual image in the form of the symbol 6 shown in FIG.
  • the first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the respective control element 1 and/or a current switching state.
  • the first holographic image carrier 8 is designed as a film layer structure and, in addition to the film layer containing the first reflection hologram, which is a photopolymer layer here, has an adhesive layer (not shown in detail) and a rear substrate layer 9, which can be, for example, a thermoplastic film such as a PC, PET or TAC -Foil is.
  • the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the holographic image information is introduced into it by embossing, for example.
  • the first holographic image carrier 8 and the light guide 4 are cohesively connected via the adhesive layer.
  • the integral connection between the first holographic image carrier 8 and the light guide 4 is brought about by back-injection molding of the holographic image carrier 8 with a transparent thermoplastic forming the light guide 4 in a thermally shaping process step.
  • FIG. 3 is a sectional view of a further arrangement according to the invention, which has several control elements 1 according to the invention in a second embodiment contains.
  • the arrangement 10 comprises a plurality of control elements 1 according to the invention, each of which has an input part 2 made of a thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile-butadiene Have styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the input parts 2 of all the operating elements 1 belonging to the further arrangement 10 are designed in one piece and form a closed visible surface.
  • Each operating element 1 has a transparent input surface 3, which is at the same time a display surface for the symbol visible underneath, which, as described below, becomes visible to the operator B when a light source 5 assigned to the operating element 1 is activated. At least two of the input surfaces 3 of the further arrangement are not arranged in a coplanar manner. The input areas 3 have elevations 14 arranged in the respective input area 3 or surrounding the respective input area 3 as haptic orientation aids. Each of the operating elements 1 of the further arrangement 10 has an input part 1 forming a transparent input surface 3 . It also has a carrier 12 for fixing the operating element 1 to an external structure that is not shown, in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like.
  • the carrier 12 of all the operating elements 1 belonging to the further arrangement 10 is designed in one piece.
  • the input parts 2 are each mounted on the carrier 12 in an elastically yielding and restoring manner via an elastomer element 16, so that the input part 2 can be actuated beyond touch, in which an actuating force applied by the operator B causes a displacement following the actuating force of the input surface 3 against the restoring force acting from the elastomer element in the direction of the light guide 4.
  • Each of the operating elements 1 has a detection device 13, 18, which is designed here not only to detect when the operator B touches the input surface 3, but also to detect positive actuation by means of a capacitive force sensor 18 when the measured actuation force exceeds a predetermined force value.
  • the force sensor 18 is shown here symbolically and for reasons of clarity only in the extreme left operating element 1 .
  • the ones shown in the second The detection device 13, 18 used in the embodiment has one or more transparent electrodes for touch detection, which are fixed on the input part 2 on the side of the input part 2 facing away from the operator B under the input surface 3, in order to carry out a capacitive approach detection using an evaluation unit, not shown, in order to thus to detect capacitively the degree of an approach to the input surface 3 and then positively to determine a touch of the corresponding input surface 3 when a predetermined degree of proximity is exceeded.
  • an actuator 17 that generates active haptic feedback is fixed to the input part 2 .
  • the actuator 17 is an electrodynamic, electromagnetic or piezoelectric actuator which, when the detection device 13, 18 positively detects a touch, such as when a predetermined touch duration is exceeded, and/or when the detection device 13, 18 positively detects an actuation, such as when a predetermined actuating force is exceeded, an active haptic feedback is caused by excitation of vibrations, excitation of impact of the input part 2 .
  • each control element 1 has a transparent light guide 4 which is arranged below the input surface 3 from the point of view of the operator B and is fixed to the carrier 12 has a lower boundary surface G′ facing away from the input surface 3 or the operator B.
  • An air gap 15 is provided between the upper boundary surface G and the area of the input part 2 provided with the input surface 3 .
  • the light guide 4 is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • PE polyethylene
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PA polyamide
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the light guide 4 is produced in a thermoforming process, for example as an injection molding or by thermal extrusion, for example as a film
  • the light guide 4 is essentially flat, with the upper boundary surface G and the lower boundary surface G′ each forming a main surface of the light guide 4 and an end face connecting the main surfaces forming a light entry surface S of the light guide 4 .
  • the main surfaces are understood to be the surfaces of the light guide 4 with the largest surface area.
  • the main surfaces, ie the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' are level and aligned parallel to one another.
  • the operating elements 1 each have a light source 5, here in the form of a light-emitting diode designed in SMD construction, which is soldered to a printed circuit board 11 fixed to the carrier.
  • the light source 5 is directed with its main emission direction H onto the light entry surface S in such a way that the main emission direction H is inclined to the upper boundary surface G and an optical reproduction wave field L is coupled into the light guide 4 via the light entry surface S.
  • An optical element 7 is provided between the light entry surface S of the light guide 4 and the light source 5 in order to generate a playback wave field L containing collimated light.
  • the playback wave field L coupled into the light guide 4 and generated by the light source 5 passes from the light entry surface S, which from the point of view of the viewer B is arranged laterally with respect to the first holographic image carrier 8, due to light propagation caused by total reflections in the light guide 4 via the lower boundary surface G ' into the first holographic image carrier 8, is transformed there preferably by phase and/or amplitude interference from the playback wave field L into an image wave field L' containing the first reflex hologram as image information, which is transmitted from the holographic image carrier 8 through the light guide 4 in the direction of the operator B is decoupled in order to show the operator B the first reflection hologram stored in the first holographic image carrier as a virtual image in the form of the symbol 6 shown in FIG.
  • the first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the respective operating element 1 and/or an acute switching state.
  • the first holographic image carrier 8 is designed as a film layer structure and has next the film layer containing the first reflection hologram, which is a photopolymer layer here, an adhesive layer (not shown) and a rear substrate layer 9, which is, for example, a thermoplastic film such as a PC, PET or TAC film.
  • the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the holographic image information is introduced into it by embossing, for example.
  • the holographic image carrier 8 and the light guide 4 are cohesively connected via the adhesive layer.
  • the integral connection between the first holographic image carrier 8 and the light guide 4 is effected by back-injecting the first holographic image carrier 8 with a transparent thermoplastic forming the light guide 4 in a thermally shaping process step.
  • FIG. 4 is a sectional view of a further arrangement according to the invention, which contains several operating elements 1 according to the invention in a third embodiment.
  • the arrangement 10 comprises a plurality of operating elements 1 according to the invention, each of which has an input part 2 made from a thermoplastic, such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile-butadiene Have styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the input parts 2 of all the operating elements 1 belonging to the further arrangement 10 are designed in one piece and form a closed visible surface.
  • Each operating element 1 has a transparent input surface 3, which is at the same time a display surface for the symbol visible underneath, which, as described below, becomes visible to the operator B when a light source 5 assigned to the operating element 1 is activated. At least two of the input surfaces 3 of the further arrangement are not arranged in a coplanar manner. The input areas 3 have elevations 14 arranged in the respective input area 3 or surrounding the respective input area 3 as haptic orientation aids. Each of the operating elements 1 of the further arrangement 10 has an input part 1 forming a transparent input surface 3 . It also has a carrier 12 for fixing the operating element 1 to an external structure (not shown), in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like.
  • an external structure not shown
  • a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like.
  • the carrier 12 of all the operating elements 1 belonging to the further arrangement 10 is designed in one piece.
  • input points 2 are mounted on carrier 12 such that they can be displaced by means of bearing means 20, which are only indicated schematically, so that actuation of input part 2 that goes beyond touch is possible, in which an actuating force applied by operator B causes the input surface to be displaced following the actuating force 3 against the restoring force acting from an electromechanical switching element 19 in the direction of the light guide 4.
  • Each of the operating elements 1 has a detection device 13, 19, which is designed here not only to detect when the operator B touches the input surface 3, but also to positively detect an actuation by means of the electromechanical switching element 19 when the measured actuation force a switching state change of the switching element 19 causes.
  • the electromechanical switch 19 is provided to generate passive haptic feedback.
  • the electromechanical switching element 19 is shown here symbolically and for reasons of clarity only in the extreme left operating element 1 .
  • the detection device 13, 19 used in the third embodiment of the control elements 1 shown has one or more transparent electrodes for touch detection, which are fixed on the side of the input part 2 facing away from the operator B under the input surface 3 on the input part 2 in order to be Evaluation unit to carry out a capacitive approach detection in order to detect capacitively the degree of an approach to the input surface 3 and then positively determine a touch of the corresponding input surface 3 when a predetermined degree of proximity is exceeded.
  • each control element 1 has a transparent light guide 4 which is arranged below the input surface 3 from the point of view of the operator B and is fixed to the carrier 12 has a lower boundary surface G′ facing away from the input surface 3 or the operator B.
  • An air gap 15 is provided between the upper boundary surface G and the area of the input part 2 provided with the input surface 3 .
  • the light guide 4 is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the light guide 4 is produced in a thermal shaping process, for example as an injection molding or by thermal extrusion, for example as a film.
  • the upper boundary surface G and the lower boundary surface G′ are aligned parallel to one another.
  • the light guide 4 is also essentially two-dimensional, with the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' each forming a main surface of the light guide 4 and a front surface connecting the main surfaces forming a light entry surface S of the Light guide 4 forms.
  • the main surfaces are understood to be the surfaces of the light guide 4 with the largest surface area.
  • the main surfaces, ie the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' are level and aligned parallel to one another.
  • the operating elements 1 each have a light source 5, here in the form of a light-emitting diode designed in SMD construction, which is soldered to a printed circuit board 11 fixed to the carrier.
  • the light source 5 is directed with its main emission direction H onto the light entry surface S in such a way that the main emission direction H is inclined to the upper boundary surface G and an optical reproduction wave field L is coupled into the light guide 4 via the light entry surface S.
  • An optical element 7 is provided between the light entry surface S of the light guide 4 and the light source 5 in order to generate a playback wave field L containing collimated light.
  • the playback wave field L coupled into the light guide 4 and generated by the light source 5 passes from the light entry surface S, which from the point of view of the viewer B is arranged laterally with respect to the first holographic image carrier 8, due to light propagation caused by total reflections in the light guide 4 via the lower boundary surface G ' in the first holographic Image carrier 8 is transformed there, preferably by phase and/or amplitude interference, from the playback wave field L into an image wave field L' containing the first reflex hologram as image information, which is coupled out of the holographic image carrier 8 through the light guide 4 in the direction of the operator B in order to Operator B to display the first reflection hologram stored in the first holographic image carrier as a virtual image in the form of the symbol 6 shown in FIG.
  • the first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the respective operating element 1 and/or an acute switching state.
  • the first holographic image carrier 8 is designed as a film layer structure and, in addition to the film layer containing the first reflection hologram, which is a photopolymer layer here, has an adhesive layer (not shown in detail) and a rear substrate layer 9, which can be, for example, a thermoplastic film such as a PC, PET or TAC -Foil is.
  • the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the holographic image information is introduced into it by embossing, for example.
  • the first holographic image carrier 8 and the light guide 4 are cohesively connected via the adhesive layer.
  • the integral connection between the first holographic image carrier 8 and the light guide 4 is effected by back-injecting the first holographic image carrier 8 with a transparent thermoplastic forming the light guide 4 in a thermally shaping process step.
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of the control element 1, which can be combined with several other control elements 1 configured in one of the previously described embodiments or other control elements 1 to form an arrangement according to the invention, but is configured here as a single control element.
  • the operating element 1 has an input part 2 made of a thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA) on.
  • PE polyethylene
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PA polyamide
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the operating element 1 has a transparent input surface 3 formed by an operating part 2, which is also a display surface for the symbol visible underneath, which, as described below, becomes visible to the operator B when a light source 5 assigned to the operating element 1 is activated.
  • the input area 3 has in the Input surface 3 arranged and / or the respective input surface 3 surrounding surveys 14 as a haptic guide. It also has a carrier 12 for fixing the operating element 1 to an external structure (not shown), in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like.
  • the input part 2 is mounted on the carrier 12 in a translationally displaceable manner in a direction X perpendicular to the input surface 3 by means of bearing means 20, which are only indicated schematically, so that an actuation of the input part 2 that goes beyond touching is possible, in which an operator B applied actuating force causes a displacement of the input surface 3 following the actuating force against the restoring force acting by an electromechanical switching element 19 in the direction of the light guide 4 .
  • the operating element 1 has a detection device 13 which is designed here to detect when the operator B touches the input surface 3 .
  • the detection device 13 used in the fourth embodiment of the control element 1 has a transparent electrode array, which is fixed on the side of the input part 2 facing away from the operator B under the input surface 3 on the input part 2 in order to use an evaluation unit (not shown) for spatially resolved, capacitive proximity detection to thus capacitively detect the location and the degree of an approach to the input surface 3 and then positively determine a touch on the corresponding input surface 3 when a predetermined degree of proximity is exceeded and a corresponding touch location is detected.
  • the operating element 1 has a transparent light guide 4 which is arranged below the input surface 3 from the point of view of the operator B and is fixed to the carrier 12 has a lower boundary surface G′ facing away from the input surface 3 or the operator B.
  • An air gap 15 is provided between the upper boundary surface G and the area of the input part 2 provided with the input surface 3 .
  • the light guide 4 is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the light guide 4 is produced in a thermal shaping process, for example as an injection molding, in one piece or in multiple pieces.
  • the control element 1 has a light source 5 , here in the form of a light-emitting diode designed in an SMD design, which is soldered to a printed circuit board 11 fixed to the carrier 12 .
  • the light source 5 is directed with its main emission direction H onto the light entry surface S in such a way that the main emission direction H is perpendicular to the upper boundary surface G and an optical reproduction wave field L is coupled into the light guide 4 via the light entry surface S.
  • an optical element 7 is provided between the light entry surface S of the light guide 4 and the light source 5 .
  • the operating element 1 has a first holographic image carrier 8 containing a first reflection hologram, which is arranged adjacent to the lower boundary surface G of the light guide 4 .
  • the light guide 4 has a first light guide section 4' having the light entry surface S, a second light guide section 4" having the upper boundary surface G and lower boundary surface G', and a transition section 4"' connecting the first and second light guide sections.
  • the first light guide section 4', the second light guide section 4" and the transition section 4"' are designed in such a way that, from the perspective of the observer B, the light entry surface S is offset to the rear and to the side of the lower boundary surface G' and thus to the lower boundary surface G 'Adjacent, first, holographic image carrier 8 is arranged.
  • a cross section of the light guide 4 orthogonal to the upper boundary surface G and orthogonal to the light entry surface S is essentially L-shaped, with the first light guide section 4' and the second light guide section 4" each forming a leg of the "L".
  • the transition section forms 4 '" by a wedge-shaped extension of a cross-sectional expansion of the light guide 4 along its course, so that the To allow change of direction in the light propagation from the first light guide section 4 'to the second light guide section 4' with the lowest possible losses.
  • the transition section 4'" forms a reflection surface R inclined towards the upper boundary surface G in order to reflect the optical playback wave field L from the first light guide section 4' by internal reflection at the reflection surface R into the second light guide section 4".
  • the operating element 1 has a first holographic image carrier 8 containing a first reflection hologram and a second holographic image carrier 8 ′ containing a second reflection hologram, both of which are arranged adjacent to the lower boundary surface G of the light guide 4 .
  • the playback wave field L coupled into the light guide 4 and generated by the light source 5 passes from the light entry surface S due to light propagation caused by total reflections in the light guide 4 via the lower boundary surface G' into the first holographic image carrier 8, where it is preferred by phase and/or Amplitude interference from the playback wave field L is transformed into a picture wave field L' containing the first reflex hologram as image information, which is coupled out of the holographic image carrier 8 through the light guide 4 in the direction of the operator B in order to present the operator B with the first reflexion hologram stored in the first holographic image carrier as to display a virtual image in the form of the symbol 6 shown in FIG.
  • the first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the respective operating element 1 and/or an acute switching state.
  • the second holographic image carrier 8' containing a second reflection hologram is arranged downstream of the first holographic image carrier 8 in terms of light propagation and is arranged adjacent to the light guide 4 in order to display the second reflection hologram stored in the second holographic image carrier 8' to the operator B.
  • the playback wave field L which did not reach the first holographic image carrier 8 and instead reaches the second holographic image carrier 8' by total reflection at the lower boundary surface G' and at the upper boundary surface G, in order to be reflected there by phase and/or Amplitude interference from the playback wave field L into one the second To be transformed into a reflex hologram as an image wave field L" containing image information, which is then coupled out of the second holographic image carrier 8' through the light guide 4 in the direction of the operator B, in order ultimately to also provide the operator B with the second reflection hologram stored in the second holographic image carrier 8' as a virtual Image, for example laterally offset to the image of the first holographic image carrier 8 to display.
  • the first holographic image carrier 8 and the second holographic image carrier 8' are designed as a film layer structure and, in addition to the film layer containing the first or second reflective hologram, which is a photopolymer layer here, have an adhesive layer (not shown in detail) and a rear substrate layer 9, which, for example, has a Thermoplastic film such as PC, PET or TAC film.
  • the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the holographic image information is introduced into this, for example by embossing.
  • the first or second holographic image carrier 8, 8' and the light guide 4 are materially connected via the adhesive layer.
  • the integral connection between the first or second holographic image carrier 8, 8' and the light guide 4 is made by back-injecting the first or second holographic image carrier 8, 8' with a transparent thermoplastic forming the light guide 4 in a thermoforming Process step causes.
  • FIG. 6 shows a fifth embodiment of the operating element 1, which can be combined with several other operating elements 1 configured in one of the previously described embodiments or other similarly configured operating elements to form an arrangement according to the invention, but is configured here as a single operating element.
  • the operating element 1 has an input part 2 made of a thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA) on.
  • PE polyethylene
  • PC polycarbonate
  • PS polystyrene
  • PVC polyvinyl chloride
  • PA polyamide
  • ABS acrylonitrile butadiene styrene
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the operating element 1 has a transparent input surface 3 formed by an operating part 2, which is also a display surface for the symbol visible underneath, which, as described below, becomes visible to the operator B when a light source 5 assigned to the operating element 1 is activated.
  • the input area 3 has areas arranged in the input area 3 and/or surrounding the respective input area 3 Surveys 14 as a haptic guide. It also has a carrier 12 for fixing the operating element 1 to an external structure (not shown), in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like.
  • the input part 2 is fixed to the carrier 12 via the light guide 4 described below. An operator input is limited here to a touch input by touching the input surface 3.
  • the operating element 1 has a detection device 13 which is designed here to detect when the operator B touches the input surface 3 .
  • the detection device 13 used in the fourth embodiment of the control element 1 has a transparent electrode array, which is fixed on the side of the input part 2 facing away from the operator B under the input surface 3 on the input part 2 in order to use an evaluation unit (not shown) for spatially resolved, capacitive proximity detection to thus capacitively detect the location and the degree of an approach to the input surface 3 and then positively determine a touch on the corresponding input surface 3 when a predetermined degree of proximity is exceeded and a corresponding touch location is detected.
  • the operating element 1 is provided with a transparent light guide 4, which is arranged below the input surface 3 from the perspective of the operator B and is fixed to the carrier 12, which has an upper boundary surface G facing the input surface 3 or the operator B and a lower boundary surface G′ facing away from the input surface 3 or the operator B.
  • An air gap 15 is provided between the upper boundary surface G and the area of the input part 2 provided with the input surface 3 .
  • the light guide 4 is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • the light guide 4 is produced in a thermal shaping process, for example as an injection molding, in one piece or in multiple pieces.
  • the light guide 4 is essentially flat and is welded to the input part by ultrasonic welding.
  • the light guide 4 forms so-called energy directors 21 on its outermost flanks of the upper boundary surface G, at which there is a cohesive connection between the light guide 4 and the input part
  • the control element 1 has a light source 5 , here in the form of a light-emitting diode designed in SMD construction, which is soldered to a printed circuit board 11 fixed to the carrier 12 .
  • the light source 5 is directed with its main emission direction H onto the light entry surface S in such a way that the main emission direction H is perpendicular to the upper boundary surface G and an optical playback wave field L is coupled into the light guide 4 via the light entry surface S.
  • An optical element was dispensed with in favor of a third holographic image carrier 8", which here takes over the shaping of the playback wave field L and is arranged upstream of the first holographic image carrier 8, which contains a first reflection hologram, in terms of light propagation and is arranged adjacent to the upper boundary layer G of the light guide 4 .
  • the operating element 1 has a first holographic image carrier 8 containing a first reflection hologram, which is arranged adjacent to the lower boundary surface G of the light guide 4 .
  • the first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the respective operating element 1 and/or an acute switching state.
  • the first holographic image carrier 8 and the third holographic image carrier 8" are designed as a film layer structure and, in addition to the holographic film layer, which is a photopolymer layer here, have an adhesive layer (not shown in detail) and a rear substrate layer 9, which can be a thermoplastic film, such as a PC , PET or TAC film.
  • the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 ⁇ m to 70 ⁇ m.
  • the holographic image information is introduced into it by embossing, for example.
  • the first or third holographic image carrier 8, 8′ and the light guide 4 are each materially connected via the adhesive layer.

Abstract

The invention relates to an operating element (1) having: an input part (2) which forms an input surface (3) that is translucent or transparent at least in some regions; a support (12) for securing the operating element to an external structure, in particular a motor vehicle component; a detection device (13, 18, 19) which is designed to detect an actuation and/or a contact of the input surface (3) by a user (B); a transparent light guide (4) which is arranged below the input surface (3) so as to be out of view of the user (B) and is secured to the support (12) and which has an upper boundary surface (G) facing the input surface (3) and a lower boundary surface (G') facing away from the input surface (3); at least one light source (5) which is designed to couple an optical reproduction wave field (L) into the light guide (4) via a light inlet surface (S); and a first holographic image carrier (8) which contains a first reflection hologram and which is arranged adjacently to the lower boundary surface (G') of the light guide (4), wherein the reproduction wave field (L) coupled into the light guide (4) reaches the first holographic image carrier (8) from the light inlet surface (S) on the basis of a light propagation produced by an internal reflection in the light guide (4), the reproduction wave field (L) is transformed into an image wave field (L') by the first holographic image carrier (8), and the image wave field (L') is coupled out of the holographic image carrier (8) in the direction of the user (B) by the light guide (4) in order to display the first reflection hologram (6) stored in the first holographic image carrier (8) to the user (B) in the form of a virtual image which visually symbolizes a switch functionality paired with the operating element (1) and/or an acute switch state.

Description

Bedienelement mit holografischer Funktionsanzeige zur Visualisierung der dem Bedienelement zugeordneten Schaltfunktion und/oder dessen jeweiligen Schaltzustands sowie zugehörige Anordnung Operating element with holographic function display for visualizing the switching function assigned to the operating element and/or its respective switching state and associated arrangement
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement mit holografischer Funktionsanzeige. Funktionsanzeigen werden beispielsweise bei einem multifunktionalen Bedienelement zur Visualisierung der mit dem Bedienelement verbundenen Schaltfunktionalitäten und/oder Schaltzuständen benötigt. Dazu werden regelmäßig elektronische Pixelmatrixanzeigen verwendet. Diese sind jedoch vergleichsweise teuer, schränken aufgrund ihrer meist rechteckigen Form die gestalterische Auslegung und Platzierung ein. Darüber hinaus neigen elektronische Pixelmatrixanzelgen bei der Darstellung statischer Anzeigeinhalte oft zu einem „Einbrennen", d.h. der Anzeigeinhalt bleibt auch bei ausgeschalteter Anzeige durch optisch wahrnehmbare Schädigungen der bildgebenden Schichten der Anzeige dauerhaft und unerwünscht sichtbar. Darüber hinaus ist der Stromverbrauch derartiger elektronischer Pixelmatrixanzeigen vergleichsweise hoch. Bei gewissen Anwendungen verbietet sich zudem aufgrund der Verietzungsgefahr beispielsweise bei einem Kopfaufprall die Verwendung üblicher elektronischer Pixelmatrixanzeigen. Als Alternative zu Pixelmatrixanzeigen bieten sich daher holografische Bildträger an, da diese es gestatten, Bildinformationen in hochintegrativer Form in einem Bildträger, der eine Folie oder ein Folienschichtaufbau sein kann, aufzunehmen und selektiv durch entsprechende Beleuchtung die darin enthaltende Bildinformation für den Betrachter sichtbar zu machen. In der deutschen Patentanmeldung DE 10 2016 117 969 A1 werden Vorrichtungen beschrieben, bei welchen mittels holografischen Bildträgem, Leuchtsignaturen, Insbesondere sogenannte Volumenhologramme erzeugt werden. Darin wird die Verwendung sowohl von Reflexionshologrammen als auch von Transmissionshologrammen beinhaltenden holografischen Bildträgem beschrieben. Bei Transmissionshologrammen erfolgt die Beleuchtung des Hologramms aus einem Halbraum des Hologramms (d.h. von einer Seite des Hologramms), und die Betrachtung erfolgt aus dem anderen Halbraum (von der anderen Seite des Hologramms). Bei Reflexionshologrammen erfolgt hingegen die Beleuchtung von der gleichen Seite wie die Betrachtung. Dies kann, wenn wenig Bauraum zur Verfügung steht, schwierig zu realisieren sein. Auf der anderen Seite haben Reflexionshologramme den Vorteil, dass sie im Allgemeinen stärker wellenlängenselektiv arbeiten als Transmissionshologramme, d.h. nur Licht eines engen Wellenlängenbereichs wird als Leuchtsignatur abgebildet. Dies führt dazu, dass auch bei Verwendung einer relativ breitbandigen Lichtquelle wie einer roten Leuchtdiode die erzeugte Leuchtsignatur immer im Wesentlichen mit der gleichen Wellenlänge erscheint. Dies ist deswegen wünschenswert, da aufgrund von geringen Abweichungen der spektralen Empfindlichkeit roter und grüner Farbrezeptoren im Auge selbst kleine Wellenlängenänderungen zwischen ca. 550 nm und 640 nm zu einer deutlichen räumlichen Verschiebung der wahrgenommenen Farbe führen, was die Bildsignatur, d.h. das Hologramm, beeinträchtigt. Zudem kann bei Transmissions-Volumenhologrammen das Problem der sogenannten Übermodulation auftreten, was im Wesentlichen bedeutet, dass eine optimale Schichtdicke des Transmissionshologramms bei gegebener Geometrie und gegebener Brechzahlmodulation durch das Hologramm von der Wellenlänge abhängt, was zu Farbverschiebungen führen kann. Während somit die Reflexionshologramm beinhaltenden holografischen Bildträger Vorteile In der Wahl der Beleuchtung aufweisen, stellt die konstruktiv notwendige Beleuchtungsrichtung des Reflexionshologramms ein technisches Hindernis bei dessen Verwendung in einem Bedienelement dar. The invention relates to an operating element with a holographic function display. Function displays are required, for example, in the case of a multifunctional operating element for visualizing the switching functionalities and/or switching states connected to the operating element. Electronic pixel matrix displays are regularly used for this purpose. However, these are comparatively expensive and, due to their mostly rectangular shape, restrict the design and placement. In addition, electronic pixel matrix displays often tend to "burn in" when displaying static display content, i.e. the display content remains permanently and undesirably visible even when the display is switched off due to optically perceptible damage to the imaging layers of the display. In addition, the power consumption of such electronic pixel matrix displays is comparatively high. In certain applications, the use of conventional electronic pixel matrix displays is also prohibited due to the risk of injury, for example in the event of a head impact.Holographic image carriers are therefore an alternative to pixel matrix displays, since they allow image information to be displayed in a highly integrated form in an image carrier, which can be a film or a film layer structure and selectively make the image information contained therein visible to the viewer by means of appropriate lighting. In the German patent application DE 10 2016 117 969 A1 describes devices in which holographic image carriers, luminous signatures, in particular so-called volume holograms are generated. It describes the use of holographic image carriers containing both reflection holograms and transmission holograms. In transmission holograms, the hologram is illuminated from one half-space of the hologram (ie, from one side of the hologram) and viewed from the other half-space (from the other side of the hologram). In the case of reflection holograms, on the other hand, the illumination takes place from the same side as the observation. This can be difficult to implement if little installation space is available. On the other hand, reflection holograms have the advantage of being generally stronger wavelength-selective work as transmission holograms, ie only light of a narrow wavelength range is imaged as a luminous signature. As a result, even when using a relatively broadband light source such as a red light-emitting diode, the light signature generated always appears with essentially the same wavelength. This is desirable because due to small deviations in the spectral sensitivity of red and green color receptors in the eye, even small wavelength changes between about 550 nm and 640 nm lead to a significant spatial shift in the perceived color, which affects the image signature, ie the hologram. In addition, the problem of so-called overmodulation can occur with transmission volume holograms, which essentially means that an optimal layer thickness of the transmission hologram for a given geometry and given refractive index modulation by the hologram depends on the wavelength, which can lead to color shifts. Thus, while the holographic image carriers containing the reflection hologram have advantages in terms of the choice of illumination, the lighting direction of the reflection hologram that is necessary in terms of construction represents a technical obstacle to its use in an operating element.
Die konstruktive Herausforderung wird zudem noch dadurch erhöht, dass die Oberfläche eines solchen Bedienelements optischen Beeinträchtigungen durch Schmutz ausgesetzt ist. Weiterhin sollte eine solches Bedienelement, insbesondere die Bedienoberfläche auch haptische Elemente zur haptischen Orientierung aufweisen, welche im Allgemeinen Produktionstoleranzen haben, die nicht die optischen Anforderungen der holographischen Systems erfüllen. Es hat sich gezeigt, dass die Bediensicherheit bei Bedienelementen mit holographischen Anzeigen im Fahrzeug durch haptische Elemente deutlich erhöht werden kann. Schmutz und haptische Elemente wirken sich aber maßgeblich auf die optischen Eigenschaften der Eingabefläche aus und können somit negative Einwirkungen auf die Qualität des durch das Hologramm erzeugte Visualisierung haben. The design challenge is further increased by the fact that the surface of such a control element is exposed to visual impairments due to dirt. Furthermore, such a control element, in particular the user interface, should also have haptic elements for haptic orientation, which generally have production tolerances that do not meet the optical requirements of the holographic system. It has been shown that the operating safety of controls with holographic displays in the vehicle can be significantly increased by haptic elements. However, dirt and haptic elements have a significant effect on the optical properties of the input surface and can therefore have a negative impact on the quality of the visualization generated by the hologram.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bedienelement bereitzustellen, welches die Möglichkeit schafft, ein Reflexionshologramm mit seinen technischen Vorzügen, wie geringes Bauvolumen bei vergleichsweise hoher Bildinformationsdichte für ein Bedienelement zur Visualisierung der dem Bedienelement zugeordneten Schaltfunktion und/oder dessen jeweiligen Schaltzustands nutzbar zu machen, wobei die Visualisierung weder durch Schmutz noch durch haptische Elemente auf der Oberfläche beeinträchtigt wird. Diese Aufgabe wird durch ein Bedienelement des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweils abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller, Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich. Against this background, it is the object of the present invention to provide a control element which creates the possibility of using a reflection hologram with its technical advantages, such as small structural volume with a comparatively high image information density for a control element To make visualization of the switching function assigned to the control element and/or its respective switching state usable, the visualization being impaired neither by dirt nor by haptic elements on the surface. This object is achieved by an operating element of claim 1. Advantageous configurations are the subject matter of the respective dependent claims. It should be pointed out that the features listed individually in the patent claims can be combined with one another in any technologically meaningful way and show further refinements of the invention. The description, in particular in connection with the figures, additionally characterizes and specifies the invention.
Die Erfindung betrifft ein Bedienelement mit einem eine zumindest bereichsweise transparente oder zumindest bereichsweise transluzente Eingabefläche ausbildenden Eingabeteil. Es weist ferner einen Träger zur Festlegung des Bedienelements an einer externen Struktur, insbesondere einer Kraftfahrzeugkomponente, wie einem Armaturenbrett, einer Mittelkonsole, einem Lenkrad oder Dergleichen auf. Erfindungsgemäß ist eine Detektionseinrichtung vorgesehen, die ausgebildet ist, eine Betätigung und/oder eine Berührung der Eingabefläche durch einen Bediener zu detektleren. Als Betätigung wind eine über eine Berührung der Eingabefläche hinausgehende, einer bei der Betätigung auf die Eingabefläche einwirkenden Betätigungskraft folgende Verlagerung der Eingabefläche verstanden. Dementsprechend wird bei einer Berührung beispielsweise das Maß der Annäherung an die Eingabefläche maßgebend für die positive Feststellung einer Berührung sein, während bei der Betätigung die gemessene Verlagerung oder die gemessene Betätigungskraft beispielsweise die maßgeblichen Größen für die positive Feststellung einer Betätigung sind. Erfindungsgemäß ist ein aus Sicht des Bedieners unterhalb der Eingabefläche angeordneter, am Träger festgelegter, transparenter Lichtleiter vorgesehen, der eine der Eingabefläche zugewandte, obere Grenzfläche und eine der Eingabefläche abgewandte untere Grenzfläche aufweist. Der Lichtleiter ist beispielsweise aus einem transparenten Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet. Beispielsweise ist der Lichtleiter in einem thermisch formgebenden Verfahren, beispielsweise als Spritzgussformling oder durch thermische Extrusion, beispielsweise als Folie, hergesteilt. Bevorzugt sind die obere Grenzfläche und die untere Grenzfläche parallel zueinander ausgerichtet. Erfindungsgemäß ist mindestens eine Lichtquelle vorgesehen, die so ausgerichtet ist, dass ein optisches Wiedergabewellenfeld über eine Lichteintrittsfläche in den Lichtleiter eingekoppelt. The invention relates to an operating element with an input part forming an input surface that is at least partially transparent or at least partially translucent. It also has a carrier for fixing the operating element to an external structure, in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like. According to the invention, a detection device is provided which is designed to detect an actuation and/or a touch of the input surface by an operator. Actuation is understood to mean a displacement of the input surface that goes beyond touching the input surface and follows an actuating force acting on the input surface when it is actuated. Accordingly, in the case of a touch, for example, the extent to which the input surface is approached will be decisive for the positive determination of a touch, while in the case of actuation, the measured displacement or the measured actuation force, for example, are the decisive variables for the positive determination of an actuation. According to the invention, a transparent light guide is provided which is arranged below the input surface from the perspective of the operator and is fixed to the carrier, which has an upper boundary surface facing the input surface and a lower boundary surface facing away from the input surface. The light guide is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA). For example, the light guide is produced in a thermal shaping process, for example as an injection molding or by thermal extrusion, for example as a film. The upper boundary surface and the lower boundary surface are preferably aligned parallel to one another. According to the invention, at least one light source is provided, which is aligned in such a way that an optical reproduction wave field is coupled into the light guide via a light entry surface.
Erfindungsgemäß ist ein erster, ein erstes Reflexionshologramm beinhaltender, holografischer Bildträger vorgesehen, der angrenzend an die untere Grenzfläche des Lichtleiters angeordnet ist. Das in den Lichtleiter eingekoppelte, von der Lichtquelle erzeugte Wiedergabewellenfeld gelangt von der Lichteintrittsfläche aufgrund einer durch Innere Reflexionen, bevorzugt Totalreflexionen, im Lichtleiter bewirkten Lichtausbreitung über die untere Grenzfläche In den ersten holografischen Bildträger, wird dort bevorzugt durch Phasen- und/oder Amplitudeninterferenz aus dem Wiedergabewellenfeld in ein das erste Reflexhologram als Bildinförmation beinhaltendes Bildweilenfeld transformiert, welches aus dem ersten holografischen Bildträger durch den Lichtleiter in Richtung des Bedieners ausgekoppelt wird, um dem Bediener das im ersten holografischen BTIdträger gespeicherte, erste Reflexionshologramm als virtuelles Bild anzuzeigen. Dabei symbolisiert das erste Reflexionshologramm eine dem Bedienelement zugeordnete Schaltfunktionalität und/oder einen akuten Schaltzustand visuell. Hinsichtlich des ersten und unten noch erwähnten zweiten, holografischen Bildträgers und hinsichtlich des ersten und unten ferner noch erwähnten zweiten Hologramms bzw. Reflexionshologramms ist die Erfindung nicht eingeschränkt. Prinzipiell ist jegliche mit dem Wiedergabewellenfeld interferierende Schicht geeignet, die in der Lage ist, durch örtlich selektive Beugungsinterferenz des Wiedergabewellenfelds dem reflektierten Bildwellenfeld die in der Schicht enthaltende Bildinformation durch Phasenmodulation und/oder Amplitudenmodulation aufzuprägen. Der Begriff optisches Wiedergabewellenfeld soll ausdrücken, dass das zu verwendende Licht, in für die Wiedergabe des Hologramms geeigneter Weise beispielsweise hinsichtlich spektraler Zusammensetzung und hinsichtlich Einfallswinkel auf den jeweiligen holografischen Bildträger einzustellen ist, da es eine dem holografischen Bildträger immanente Voraussetzung für die Sichtbarmachung des von ihm beinhaltenden Hologramms und dessen optische Qualität ist Es obliegt daher dem Fachmann die hier notwendigen Maßnahmen zu ergreifen. Allgemein lassen sich Hologramme nach den Eigenschaften des holografischen Speichers in Volumen- und Flächenhologramme sowie in Amplituden- und Phasenhologramme elnteilen. Abhängig von den auftretenden Farben bei der Rekonstruktion des Hologramms unterscheidet man Weißlichthologramme und Hologramme, die nicht unter weißem Licht rekonstruiert werden können, sowie echtfarbige Hologramme. According to the invention, a first holographic image carrier containing a first reflection hologram is provided, which is arranged adjacent to the lower boundary surface of the light guide. The playback wave field coupled into the light guide and generated by the light source passes from the light entry surface due to light propagation caused by internal reflections, preferably total reflections, in the light guide via the lower boundary surface into the first holographic image carrier, where it is preferably caused by phase and/or amplitude interference from the Playback wave field is transformed into an image wave field containing the first reflex hologram as image information, which is coupled out of the first holographic image carrier through the light guide in the direction of the operator in order to display the first reflection hologram stored in the first holographic BTIdträger as a virtual image to the operator. The first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the operating element and/or an acute switching state. The invention is not restricted with regard to the first and second, holographic image carrier, which will also be mentioned below, and with regard to the first and second hologram or reflection hologram, which will also be mentioned below. In principle, any layer interfering with the playback wave field is suitable that is capable of impressing the image information contained in the layer on the reflected image wave field by phase modulation and/or amplitude modulation through locally selective diffraction interference of the playback wave field. The term optical reproduction wave field is intended to express that the light to be used is to be adjusted to the respective holographic image carrier in a suitable manner for the reproduction of the hologram, for example with regard to spectral composition and angle of incidence, since it is an inherent prerequisite of the holographic image carrier for the visualization of the containing hologram and its optical quality It is therefore up to the specialist to take the necessary measures here. In general, holograms can be divided into volume and area holograms as well as amplitude and phase holograms according to the properties of the holographic memory. Depending on the colors that occur during the reconstruction of the hologram, a distinction is made between white-light holograms and holograms that cannot be reconstructed under white light, as well as true-color holograms.
Volumenhologramme befinden sich auf einer Filmschicht des holografischen Bildträgers, deren Dicke ebenfalls zur Speicherung von holografischen Bildinformationen genutzt wird. Volumenhologramme können Welßllchthologramme sein, denn wegen der Bragg-Bedlngung findet In diesem Fall eine für die Wellenlängen des Lichts selektive Interferenz statt. Nur wenn die Bragg-Gleichung n·λ=2d·sin(a) erfüllt ist, kann das im Winkel a einfallende Wiedergabewellenfeld mit der Wellenlänge λ an der Filmschicht mit dem Netzebenenabstand d reflektiert werden. Bei Weißlichtreflexionshologrammen hängt deshalb die Farbe des Hologramms vom Einfallswinkel des Lichts auf den Film ab. Volume holograms are located on a film layer of the holographic image carrier, the thickness of which is also used to store holographic image information. Volume holograms can be wave holograms because, because of the Bragg condition, there is interference selective for the wavelengths of the light in this case. Only if the Bragg equation n·λ=2d·sin(a) is satisfied, the playback wave field with the wavelength λ incident at the angle a can be reflected at the film layer with the lattice spacing d. With white light reflection holograms, therefore, the color of the hologram depends on the angle of incidence of the light on the film.
Amplitudenhologramme befinden sich auf Filmschichten, die unterschiedliche Schwärzungen besitzen. Dadurch wird die Helligkeit des durchgelassenen Uchtes so verändert, dass durch die Überlagerung der Lichtwellen mit unterschiedlicher Amplitude und Phasen ein Bild entsteht. Die Filmschichten der Phasenhologramme besitzen dagegen überall die gleiche Transparenz. Das Interferenzmuster, das die holografischen Bilder erzeugt, kommt dann nur durch die unterschiedlichen Phasen der elektromagnetischen Wellen zustande. Phasenhologramme können daher durch Oberflächenreliefe gebildet werden, d. h. aus einem Muster aus Vertiefungen und Erhebungen. Dann legen die Lichtstrahlen unterschiedliche Wege in dem Filmmaterial, das meist aus Kunststofffolie besteht, zurück. Das Licht besitzt in dem Film eine geringere Ausbreitungsgeschwindigkeit als an der Luft, deshalb führen verschiedene im Film zurückgelegte Lichtwege zu Phasendifferenzen. Darauf beruht die Interferenz bei Phasenholdgrammen. Phasenhologramme sind oft Prägehologramme, bei denen die Vertiefungen mit einem Stempel in das Material gedrückt werden; es können aber auch bei speziellen Filmen Vertiefungen durch unterschiedliche Belichtung entstehen. Neben der Möglichkeit einer Phasenmodulation durch Oberflächenreliefs kann ein Phasenhologramm durch eine örtliche Modulation des Brechungsindexes wie z. B. in Silberhalogenidfilmen erzeugt werden, um hier eine nicht abschließende Anzahl von möglichen, erfindungsgemäßen Ausführungsformen betreffend den holografischen Bildträger dem Fachmann an die Hand zu geben. Amplitude holograms are on film layers that have different blackenings. This changes the brightness of the transmitted light in such a way that an image is created by superimposing the light waves with different amplitudes and phases. In contrast, the film layers of the phase holograms have the same transparency everywhere. The interference pattern that creates the holographic images is then only caused by the different phases of the electromagnetic waves. Phase holograms can therefore be formed from surface reliefs, ie from a pattern of pits and bumps. The light rays then cover different paths in the film material, which usually consists of plastic film. The speed of light propagation in the film is slower than in air, so different light paths covered in the film lead to phase differences. The interference in phase holdgrams is based on this. Phase holograms are often embossed holograms in which the indentations are pressed into the material with a stamp; however, depressions can also occur with special films due to different exposures. In addition to the possibility of Phase modulation by surface reliefs can modulate a phase hologram by a local modulation of the refractive index, e.g. B. in silver halide films, in order to provide the person skilled in the art with a non-exhaustive number of possible embodiments according to the invention relating to the holographic image carrier.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich somit bauraumsparend ein Bedienelement mit zugehöriger Funktionsanzeige realisieren, welche durch Aktivieren einer Lichtquelle selektiv zumindest ein Symbol zur Anzeige bringt. Durch die „optische Separierung" von Lichtleiter und Eingabefläche ist zudem sichergestellt, dass das optische System zur Erzeugung des virtuellen Bilds nicht durch Schmutz und oder haptische Elemente auf der Eingabefläche beeinträchtigt wird. Dabei ist die komplette Bildinformation in dem ersten holografischen Blldträger Integrierbar, und bleibt auch bei Fremdllchteinfall durch die transparente Eingabefläche für den Bediener zuverlässig unsichtbar, so dass Fehlinformationen weitgehend vermieden werden können. The solution according to the invention thus allows a control element with an associated function display to be implemented in a space-saving manner, which selectively displays at least one symbol by activating a light source. The "optical separation" of light guide and input surface also ensures that the optical system for generating the virtual image is not impaired by dirt and/or haptic elements on the input surface. The complete image information can be integrated in the first holographic image carrier and remains so also reliably invisible to the operator in the event of external light due to the transparent input surface, so that incorrect information can be largely avoided.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist eine zweite Lichtquelle vorgesehen, wobei der erste holografische Bildträger ferner ein zweites Reflexionshologramm beinhaltet und der Lichtleiter eine zweite Uchteintrittsfläche aufweist, deren Platzierung sich von der ersten, zuvor erwähnten Lichteintrittsfläche am Lichtleiter unterscheidet, auf, wobei die zweite Lichtquelle ein zweites Wiedergabewellenfeld erzeugt, das von der Lichteintrittsfläche aufgrund einer durch innere Reflexionen, bevorzugt Totalreflexionen, im Lichtleiter bewirkten zweiten Lichtausbreitung über die untere Grenzfläche ebenfalls in den ersten holografischen Bildträger gelangt, und dort bevorzugt durch Phasen- und/oder Amplitudeninterferenz aus dem zweiten Wiedergabewellenfeld in ein ein zweites Reflexionshologramm als Bildinformation beinhaltendes zweites Bildwellenfeld transformiert wird, welches aus dem holografischen Bildträger durch den Lichtleiter in Richtung des Bedieners ausgekoppelt wird, um dem Bediener das im ersten holografischen Bildträger gespeicherte, zweite Reflextonshologramm als virtuelles Bild anzuzeigen. Durch den Wechsel der Lichtquelle und damit der Einfallsrichtung des Wiedergabewellenfeldes sind somit mehrere, unterschiedliche Reflexionshologramme für den Bediener visualisierbar. Dies ermöglicht, die unterschiedlichen Schaltzustände des Bedienelements durch unterschiedliche Reflexionshologramme dem Bediener zu visualisieren. According to a preferred embodiment, a second light source is provided, with the first holographic image carrier also containing a second reflection hologram and the light guide having a second light entry surface, the placement of which differs from the first, previously mentioned light entry surface on the light guide, with the second light source having a second Reproduction wave field is generated, which also reaches the first holographic image carrier from the light entry surface due to a second light propagation caused by internal reflections, preferably total reflections, in the light guide via the lower boundary surface, and there preferably by phase and/or amplitude interference from the second reproduction wave field into a one second reflection hologram is transformed as image information containing second image wave field, which is decoupled from the holographic image carrier through the light guide in the direction of the operator to the operator in the first holographic image carrier stored to display second reflex tone hologram as a virtual image. By changing the light source and thus the direction of incidence of the playback wave field, several different reflection holograms can be visualized for the operator. This allows the different switching states of the control element by different Visualize reflection holograms to the operator.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist zwischen dem Lichtleiter und dem Eingabeteil ein Luftspalt vorgesehen, so dass das in den Lichtleiter eingekoppeite, von der Lichtquelle erzeugte Wiedergabewellenfeld von der Lichteintrittsfläche aufgrund einer oder mehrere Totalreflexionen an der oberen oder unteren Grenzfläche und damit aufgrund der im Lichtleiter verbleibenden Lichtausbreitung bis zum Bereich des ersten holografischen Bildträgers gelangt, um dann dort aufgrund der dort vorliegenden Grenzflächenbedingungen über die untere Grenzfläche in den ersten holografischen Bildträger einzudringen. Der Luftspalt verhindert somit ein ungewolltes Auskoppeln des Wiedergabewellenfeldes in das Eingabeteil. According to a preferred embodiment, an air gap is provided between the light guide and the input part, so that the playback wave field coupled into the light guide and generated by the light source can be seen from the light entry surface due to one or more total reflections at the upper or lower boundary surface and thus due to the light propagation remaining in the light guide up to the area of the first holographic image carrier, in order to then penetrate there, due to the boundary surface conditions present there, via the lower boundary surface into the first holographic image carrier. The air gap thus prevents the playback wave field from being coupled out unintentionally into the input part.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Eingabeteil unter Einwirkung einer Betätigungskraft auf die Eingabefläche in Richtung des Lichtleiters elastisch verformbar ausgestaltet oder gegenüber dem Träger in Richtung des Lichtleiters elastisch rückstellend verlagerbar gelagert, um eine detektierbare Betätigung der Eingabefläche zu ermöglichen, und wobei zumindest im Bereich unterhalb der Eingabefläche ein Luftspalt zwischen dem Lichtleiter und dem Eingabeteil vorgesehen ist. Die Visualisierung mit einem ersten ein erstes Reflexionshologramm beinhaltenden, holografischen Bildträger hat den Vorteil, dass der für die Betätigung notwenige Luftspalt die holografische Bildgebung nicht oder zumindest allenfalls unwesentlich beeinträchtigt. Beispielsweise ist das Elngabeteii zumindest in dem die Eingabefläche umgebenden Bereich aus einem elastisch nachgebenden Material, wie einem Thermoplast oder einem Elastomer ausgebildet. Eine rückstellende Verlagerung ergibt sich in einer Ausgestaltung durch eine federvorgespannte translatorische Lagerung des Eingabeteils am Träger. According to a preferred embodiment, the input part is designed to be elastically deformable under the action of an actuating force on the input surface in the direction of the light guide or is mounted so that it can be displaced in an elastically restoring manner relative to the carrier in the direction of the light guide, in order to enable detectable actuation of the input surface, and at least in the area below the Input surface is provided an air gap between the light guide and the input part. The visualization with a first holographic image carrier containing a first reflection hologram has the advantage that the air gap required for the actuation does not impair the holographic imaging, or at least impairs it insignificantly. For example, the input part is made of an elastically yielding material, such as a thermoplastic or an elastomer, at least in the area surrounding the input surface. In one embodiment, a restoring displacement results from a spring-loaded translational mounting of the input part on the carrier.
Bevorzugt lässt sich das Eingabeteil unabhängig vom Lichtleiter verformen und/oder verlagern, beispielsweise indem das Eingabeitell nur am Träger befestigt oder gelagert ist. Somit wird das optische System bei einer Betätigung nicht beeinträchtigt. The input part can preferably be deformed and/or displaced independently of the light guide, for example by the input part only being fastened or mounted on the carrier. This means that the optical system is not affected when it is actuated.
Bevorzugt befindet sich zwischen Eingabeteil und Träger ein Betätigungssensor, beispielsweise ein Kraftsensor oder ein mechanischer Schalter. Dieser ist bevorzugt so angeordnet, dass der bei einer Betätigung ausgeübte Kraftfluss von der Eingabefläche zum Kraftsensor nicht über den Lichtleiter geht. An actuation sensor is preferably located between the input part and the carrier, for example a force sensor or a mechanical switch. This is preferably arranged in such a way that the flow of force exerted when it is actuated does not go from the input surface to the force sensor via the light guide.
In einer bevorzugten Ausgestaltung des Bedienelements ist ein optisches Element, wie ein Spiegel oder eine Linse zur Erzeugung eines kollimierten Wiedergabewellenfeldes vorgesehen, beispielsweise ist die Lichteintrittsfläche als optisches Element ausgebildet. Bevorzugter sind ein oder mehrere optische Elemente zwischen der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters und der Lichtquelle angeordnet, um die Darstellungsqualität des ersten Reflexionshologramms zu verbessern. In a preferred embodiment of the operating element, an optical element such as a mirror or a lens is provided for generating a collimated playback wave field, for example the light entry surface is designed as an optical element. One or more optical elements are preferably arranged between the light entry surface of the light guide and the light source in order to improve the display quality of the first reflection hologram.
Bevorzugt ist der erste holografische Bildträger als Folienschichtaufbau ausgebildet und weist beispielsweise neben der das erste Reflextonshologramm beinhaltenden Filmschicht, die beispielsweise eine Fotopolymerschicht ist, mindestens eine Ktebstoffschicht sowie eine rückwärtige Substratschicht aus, die beispielsweise eine Thermoplastfolie, wie eine PC-, PET oder TAC-Folie ist. Beispielsweise liegt die Dicke der Fotopolymerschicht Im Bereich von 1 μm bis 70 μm. Die holgrafische Bildinformation ist beispielsweise durch Prägen in diese eingebracht. The first holographic image carrier is preferably designed as a film layer structure and, for example, in addition to the film layer containing the first reflex tone hologram, which is a photopolymer layer, for example, has at least one adhesive layer and a rear substrate layer, which can be, for example, a thermoplastic film such as a PC, PET or TAC film is. For example, the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 μm to 70 μm. The holographic image information is introduced into it by embossing, for example.
Bevorzugt sind der erste holografische Bildträger und der Lichtleiter stoffschlüssig verbunden. Beispielsweise wird die stoffschlüssige Verbindung dadurch erreicht, dass eine Klebstoffschicht zwischen dem ersten holografischen Bildträger und dem Lichtleiter vorgesehen ist. Bevorzugt wird die stoffschlüssige Verbindung durch Hinterspritzen oder Laminieren des ersten holografischen Bildträgers mit einem den Lichtleiter ausbildenden, transparenten Thermoplast in einem thermisch formgebenden Verfahrensschritt bewirkt. The first holographic image carrier and the light guide are preferably bonded to one another. For example, the integral connection is achieved in that an adhesive layer is provided between the first holographic image carrier and the light guide. The integral connection is preferably effected by back-injection molding or laminating the first holographic image carrier with a transparent thermoplastic forming the light guide in a thermally shaping process step.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Bedienelement ferner einen zweiten, ein zweites Hologramm beinhaltenden, holografischen Bildträger auf, der bezüglich der Lichtausbreitung dem ersten holografischen Bildträger nachgeschaltet und für den Bediener durch die Eingabefläche und den Lichtleiter sichtbar angeordnet ist, um dem Bediener das im zweiten holografischen Bildträger gespeicherte, zweite Hologramm anzuzeigen. Der zweite holografische Bildträger beinhaltet beispielsweise ein Transmissionshologramm und ist beispielsweise so angeordnet, dass er von dem optischen Wiedergabewellenfeld, welches an der unteren Grenzfläche, ohne in den ersten holografischen Bildträger einzudringen, transmittiert wird. Bevorzugt beinhaltet der zweite holografische Bildträger wie der erste holografische Bildträger ein hier zweites Reflexionshologramm und ist ebenfalls angrenzend an die untere Grenzfläche angeordnet, wobei das Wiedergabewellenfeld über die untere Grenzfläche in den zweiten holografischen Bildträger gelangt, dort bevorzugt durch Phasen- und/oder Amplltudeninterferenz aus dem Wiedergabewellenfeld in ein das zweite Reflexhologram als Bildlnfbrmation beinhaltendes Bildwellenfeld transformiert wird, welches aus dem zweiten holografischen Bildträger durch den Lichtleiter in Richtung des Bedieners ausgekoppelt wird, um letztlich dem Bediener auch das im zweiten holografischen Bildträger gespeicherte zweite Reflexionshologramm als virtuelles Bild, beispielsweise seitlich versetzt zum Bild des ersten holografischen Bildträgers anzuzeigen. According to a preferred embodiment, the operating element also has a second holographic image carrier containing a second hologram, which is arranged downstream of the first holographic image carrier with regard to the propagation of light and is visible to the operator through the input surface and the light guide in order to show the operator the second holographic image carrier Image carrier stored to display second hologram. The second holographic image carrier includes, for example, a transmission hologram and is, for example, like this arranged to be transmitted by the reproducing optical wave field, which is transmitted at the lower interface without penetrating into the first holographic image carrier. Like the first holographic image carrier, the second holographic image carrier preferably contains a second reflection hologram here and is also arranged adjacent to the lower boundary surface, with the playback wave field reaching the second holographic image carrier via the lower boundary surface, there preferably by phase and/or amplitude interference from the Playback wave field is transformed into an image wave field containing the second reflex hologram as image information, which is coupled out of the second holographic image carrier through the light guide in the direction of the operator, in order ultimately to also show the operator the second reflective hologram stored in the second holographic image carrier as a virtual image, for example laterally offset from the Display image of the first holographic image carrier.
Bevorzugt weist das Bedienelement ferner einen dritten holografischen Bildträger auf, der bezüglich der Lichtausbreitung dem ersten holografischen Bildträger vorgelagert angeordnet ist, um das auf den ersten holografischen Bildträger gerichtete Wiedergabewellenfeld zu erzeugen, beispielsweise durch geeignete Phasen- und/oder Amplltudeninterferenz. The control element preferably also has a third holographic image carrier, which is arranged upstream of the first holographic image carrier with regard to light propagation in order to generate the playback wave field directed onto the first holographic image carrier, for example by suitable phase and/or amplitude interference.
Bevorzugt sind der zweite holografische Bildträger und/oder der dritte holografische Bildträger jeweils als reflexionsholograflscher Bildträger ausgebildet und jeweils angrenzend an die obere oder untere Grenzfläche angeordnet. Preferably, the second holographic image carrier and/or the third holographic image carrier are each designed as a reflection-holographic image carrier and are each arranged adjacent to the upper or lower boundary surface.
Bevorzugt ist der Lichtleiter im Wesentlichen flächig ausgebildet, wobei die obere Grenzfläche und die untere Grenzfläche jeweils eine Hauptfläche ausbilden und eine die Hauptflächen verbindende Stirnfläche die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters ausbildet. Als Hauptflächen werden die flächenmäßig größten Flächen des Lichtleiters verstanden. Die Hauptflächen sind bevorzugt eben und parallel zueinander ausgerichtet. The light guide is preferably of essentially flat design, with the upper boundary surface and the lower boundary surface each forming a main surface and an end face connecting the main surfaces forming the light entry surface of the light guide. The main surfaces are understood to be the surfaces of the light guide with the largest surface area. The main surfaces are preferably flat and aligned parallel to one another.
Bevorzugt ist eine Hauptausbreitungsrichtung der Lichtquelle geneigt zur oberen Grenzfläche ausgerichtet. Bevorzugt ist die Lichteintrittsfläche vom Bediener aus gesehen bezüglich des ersten holografischen Bildträgers seitlich und/oder nach hinten versetzt angeordnet. A main propagation direction of the light source is preferably aligned at an angle to the upper boundary surface. The light entry surface is preferably arranged laterally and/or offset to the rear, as seen from the operator, with respect to the first holographic image carrier.
Zur Verbesserung der Übertragung des Wiedergabewellenfeldes weist der Lichtleiter entlang seines Verlaufs eine Querschnittsaufweitung auf, insbesondere sind dort Querschnittsaufweitung vorgesehen, wo ein Richtungswechsel in der Lichtausbreitung erforderlich ist. In order to improve the transmission of the playback wave field, the light guide has a cross-sectional widening along its course; cross-sectional widening is provided in particular where a change of direction in the light propagation is required.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Lichtleiter einen die Lichteintrittsfläche aufweisenden, ersten Lichtleiterabschnitt und einen die obere Grenzfläche und untere Grenzfläche aufweisenden, zweiten Lichtleiterabschnitt auf, die in einem Übergangsabschnitt ineinander übergehen, und wobei der erste Lichtleiterabschnitt, der zweite Lichtleiterabschnitt und der Übergangsabschnitt so ausgebildet sind, dass die Lichteintrittsfläche aus Sicht des Betrachters nach hinten und seitlich versetzt zur unteren Grenzfläche angeordnet ist. Beispielsweise ist ein zur oberen Grenzfläche orthogonaler und zur Lichteintrittsfläche orthogonaler Querschnitt des Lichtleiters im Wesentlichen L-förmig, wobei der erste Lichtleiterabschnitt und der zweite Lichtleiterabschnitt jeweils einen Schenkel des „L" ausbilden. Bevorzugt bildet der Übergangsabschnitt die zuvor erwähnte Querschnittsaufweitung aus. According to a preferred embodiment, the light guide has a first light guide section having the light entry surface and a second light guide section having the upper boundary surface and lower boundary surface, which merge into one another in a transition section, and the first light conductor section, the second light conductor section and the transition section are designed in this way , that the light entry surface from the perspective of the viewer is arranged offset to the rear and laterally to the lower boundary surface. For example, a cross section of the light guide that is orthogonal to the upper boundary surface and orthogonal to the light entry surface is essentially L-shaped, with the first light guide section and the second light guide section each forming a leg of the “L”. The transition section preferably forms the aforementioned widening of the cross section.
Bevorzugt weist der Übergangsabschnitt wenigstens eine zu der oberen Grenzfläche geneigte Reflexionsfläche auf, um das optische Wiedergabewellenfeld aus dem ersten Lichtleiterabschnitt durch innere Reflexion ah der Reflexionsfläche in den zweiten Uchtleiterabschnitt zu reflektieren. The transition section preferably has at least one reflection surface inclined to the upper boundary surface in order to reflect the reproduction optical wave field from the first light guide section by internal reflection at the reflection surface into the second light guide section.
Bevorzugt ist das Eingabeteil mit dem Träger und/oder dem Lichtleiter stoffschlüssig, beispielsweise durch Ultraschallverschweißen, verbunden. Durch die Verschweißung mittels Ultraschall lässt sich ein zwischen Eingabeteil und Lichtleiter vorhandenes lichtes Maß, beispielweise ein Luftspalt, mit geringem Maß und präziser Ausrichtung herstellen. Bevorzugt ist das lichte Maß zwischen Lichtleiter und Eingabeteil kleiner als 1mm, bevorzugt kleiner als 0,5mm. The input part is preferably bonded to the carrier and/or the light guide, for example by ultrasonic welding. Welding by means of ultrasound allows a clearance between the input part and the light guide, for example an air gap, to be produced with a small size and precise alignment. The clearance between the light guide and the input part is preferably less than 1 mm, preferably less than 0.5 mm.
Aufgrund der sehr stabilen und dauerhaften Befestigung In dieser Ausführungsform ist es möglich, dass der Lichtleiter bei einer Betätigung mitsamt dem Eingabeteil mechanisch verlagert wird. Bevorzugt ist die Lichtquelle in diesem Fall ebenfalls am Eingabeteil befestigt, welches seinerseits am Träger gelagert ist. Due to the very stable and permanent attachment In this embodiment it is possible that the light guide is mechanically displaced together with the input part when it is actuated. In this case, the light source is preferably also attached to the input part, which in turn is mounted on the carrier.
Bevorzugt weist das Bedienelement eine transparente Elektrode oder ein transparentes Elektrodenarray auf, die jeweils an dem Eingabeteil im Bereich der Eingabefläche festgelegt sind. Das Bedienelement weist ferner eine mit der Elektrode oder den Elektroden des Elektrodenarray elektrisch leitend verbundene Auswerteinheit zur kapazitiven, bevorzugt ortsaufgelösten, Berührdetektion auf. Zur Betätigungsdetektion kann ein elektromechanisches Schaltelement oder ein Kraftsensor, wie ein kapazitiver Kraftsensor, vorgesehen sein, die beispielsweise jeweils zwischen dem Träger und dem Eingabeteil angeordnet sind. The control element preferably has a transparent electrode or a transparent electrode array, each of which is fixed to the input part in the area of the input surface. The operating element also has an evaluation unit, which is electrically conductively connected to the electrode or the electrodes of the electrode array, for capacitive, preferably spatially resolved, touch detection. An electromechanical switching element or a force sensor, such as a capacitive force sensor, can be provided for actuation detection, which are arranged, for example, in each case between the carrier and the input part.
Bevorzugt ist ein Aktuator zur Erzeugung eines aktiven haptischen Feedbacks vorgesehen, um den Bediener eine Eingabebestätigung haptisch zu vermitteln. Beispielsweise ist ein ausschließlich am Eingabeteil festgelegter oder zwischen dem Eingabeteil und dem Träger wirkender Schwingungs- oder Kraftanreger vorgesehen, beispielsweise ein elektrodynamischer, elektromagnetischer oder piezoelektrischer Aktuator, der bei positiver Feststellung einer Berührung durch die Detektionseinrichtung, wie beispielsweise bei Überschreiten einer vorgegebenen Berühndauer, oder bei positiver Detektion einer Betätigung durch die Detektionseinrichtung, wie bei Überschreiten einer vorgegebenen Betätigungskraft, ein aktives haptisches Feedback durch eine Schwingungsanregung, Stoßanregung des Eihgabeteils bewirkt. An actuator for generating active haptic feedback is preferably provided in order to haptically convey an input confirmation to the operator. For example, a vibration or force exciter that is fixed exclusively to the input part or acts between the input part and the carrier is provided, for example an electrodynamic, electromagnetic or piezoelectric actuator, which, if a touch is positively determined by the detection device, such as when a predetermined touch duration is exceeded, or at positive detection of an actuation by the detection device, such as when a predetermined actuation force is exceeded, causes active haptic feedback by excitation of vibrations, excitation of impacts of the input part.
Bevorzugt sind der Schwingungs- oder Kraftanreger, der Träger und das Eingabeteil so angeordnet, dass sich die haptische Anregung des Aktuators hauptsächlich auf die Blende überträgt und nicht auf das optische System. Beispielsweise ist zwischen Träger und Eingabeteil und/oder zwischen Träger und Lichtleiter und/oder zwischen Eingabeteil und Lichtleiter ein elastisches Element und/oder ein Dämpfungselement angeordnet, so dass sich die Schwingungs- oder Kraftanregung nur vermindert auf den Lichtleiter überträgt. Beispielsweise besteht das elastische Element und/oder das Dämpfungselement aus einer In einem Spritzgussverfahren hergestellten Weichkomponente, welche an den Träger und/oder das Eingabeteil und/oder den Lichtleiter angeformt wird. Beispielsweise besteht die Weichkomponenten aus einem thermoplastischen Elastomer. The vibration or force exciter, the carrier and the input part are preferably arranged in such a way that the haptic excitation of the actuator is mainly transmitted to the panel and not to the optical system. For example, an elastic element and/or a damping element is arranged between the carrier and the input part and/or between the carrier and the light guide and/or between the input part and the light guide, so that the vibration or force excitation is only transmitted to the light guide to a reduced extent. For example, the elastic element and/or the damping element consists of a soft component that is produced in an injection molding process and is molded onto the carrier and/or the input part and/or the light guide. For example the soft components consist of a thermoplastic elastomer.
Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung aus mehreren Bedienelementen in einer der zuvor beschriebenen Ausgestaltung, wobei die Eingabeteile und/oder der Träger einstückig ausgebildet sind. Bevorzugt weist die Anordnung wenigstens zwei Eingabeflächen auf, die parallel versetzt zueinander oder antiparallel zueinander ausgerichtet sind, also nicht koplanar ausgebildet sind. Noch bevorzugter sind alle Eingabeflächen nicht koplanar ausgebildet. Somit sind die einzelnen Eingabefläche haptisch durch einen Benutzer erkennbar. The invention also relates to an arrangement of a plurality of operating elements in one of the configurations described above, the input parts and/or the carrier being formed in one piece. The arrangement preferably has at least two input surfaces which are offset parallel to one another or aligned antiparallel to one another, ie are not coplanar. More preferably, all of the input surfaces are non-coplanar. Thus, the individual input areas are haptically recognizable by a user.
Bevorzugt ist wenigstens eine in einer der Eingabeflächen angeordnete oder eine der Eingabeflächen begrenzende Vertiefung oder Erhebung zur haptischen Orientierung, auch als Fühlhilfe bezeichnet, vorgesehen. At least one indentation or elevation arranged in one of the input surfaces or delimiting one of the input surfaces is preferably provided for haptic orientation, also referred to as a feeler aid.
Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante der Erfindung zeigen, diese jedoch nicht darauf beschränkt ist. Es zeigen schematisch: The invention and the technical environment are explained in more detail below with reference to the figures. It should be pointed out that the figures show a particularly preferred embodiment variant of the invention, but this is not limited to this. They show schematically:
Figur 1 eine schematische Aufsicht einer erfindungsgemäßen Anordnung, welche mehrere erfindungsgemäße Bedienelemente 1 in einer ersten Ausführungsform beinhaltet; FIG. 1 shows a schematic top view of an arrangement according to the invention, which contains a plurality of operating elements 1 according to the invention in a first embodiment;
Figur 2 eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Anordnung aus Figur 1, welche mehrere erfindungsgemäße Bedienelemente 1 in einer ersten Ausführungsform beinhaltet; FIG. 2 shows a schematic sectional view of the arrangement according to the invention from FIG. 1, which contains a plurality of operating elements 1 according to the invention in a first embodiment;
Figur 3 eine schematische Schnittansicht einer weiteren, erfindungsgemäßen Anordnung, welche mehrere erfindungsgemäße Bedienelemente 1 in einer zweiten Ausführungsform beinhaltet; FIG. 3 shows a schematic sectional view of a further arrangement according to the invention, which contains a plurality of control elements 1 according to the invention in a second embodiment;
Figur 4 eine schematische Schnittansicht noch einer weiteren, erfindungsgemäßen Anordnung, welche mehrere erfindungsgemäße Bedienelemente 1 in einer dritten Ausführungsform beinhaltet; FIG. 4 shows a schematic sectional view of yet another arrangement according to the invention, which contains a plurality of operating elements 1 according to the invention in a third embodiment;
Figur 5 eine schematische Schnittansicht einer vierten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bedienelements 1; Figur 6 eine schematische Schnittansicht einer fünften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bedienelements 1. FIG. 5 shows a schematic sectional view of a fourth embodiment of an operating element 1 according to the invention; Figure 6 shows a schematic sectional view of a fifth embodiment of a control element 1 according to the invention.
Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 10, welche mehrere erfindungsgemäße Bedienelemente 1 in einer ersten Ausführungsform beinhaltet. Figur 2 ist eine zugehörige Schnittansicht. Die Anordnung 10 umfasst mehrere erfindungsgemäße Bedienelemente 1, die jeweils ein Eingabeteil 2 aus einem Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) aufweisen. Die Eingabeteile 2 aller zur Anordnung 10 gehörigen Bedienelemente 1 sind dabei einstückig ausgebildet und bilden eine geschlossene Sichtfläche aus. Jedes Bedienelement 1 weist eine zumindest bereichsweise transparente oder zumindest bereichsweise transluzente Eingabefläche 3, die gleichzeitig eine Anzeigefläche für das darunter sichtbare Symbol 6 ist, welches wie nachfolgend beschrieben bei Aktivierung einer dem Bedienelement 1 jeweils zugeordneten Lichtquelle für den Bediener sichtbar wind. Bevorzugt sind wenigstens zwei der Eingabeflächen 3 nicht koplanar angeordnet. Die Eingabeflächen 3 weisen in der Jeweiligen Eingabefläche 3 angeordnete oder die jeweilige Eingabefläche 3 umgebende Erhebungen 14 als haptische Orientierungshilfen auf. Anhand der Figur 2 wird der Aufbau einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bedienelemente 1 erläutert. Jedes der Bedienelemente 1 der Anordnung weist ein eine zumindest bereichsweise transluzente oder transparente Eingabefläche 3 ausbildendes Eingabeteil 1 auf. Es weist ferner jeweils einen Träger 12 zur Festlegung des Bedienelements 1 an einer externen, nicht dargestellten Struktur, insbesondere einer Kraftfahrzeugkomponente, wie einem Armaturenbrett, einer Mittelkonsole, einem Lenkrad oder Dergleichen auf. So wie die Eingabeteile 2 ist der Träger 12 aller zur Anordnung 10 gehörigen Bedienelemente 1 einstückig ausgebildet. Jedes der Bedienelemente 1 weist eine Detektionseinrichtung 13 auf, welche ausgebildet ist, eine durch den Bediener B erfolgende Berührung der Eingabefläche 3 zu detektieren. Die bei der gezeigten ersten Ausführungsform verwendete Detektionseinrichtung 13 weist eine oder mehrere transparente Elektroden auf, die auf der dem Bediener B abgewandten Seite des Eingabeteils 2 unter der Eingabefläche 3 am Eingabeteil 2 festgelegt sind, um mittels einer nicht dargestellten Auswerteinheit eine kapazitive Annäherungsdetektion durchzuführen, um somit kapazitiv das Maß einer Annäherung an die Eingabefläche 3 zu detektieren und positiv dann eine Berührung der entsprechenden Eingabefläche 3 festzustellen, wenn eine vorgegebenes Annäherungsmaß überschritten ist. Wie aus Figur 2 zu erkennen, ist bei jedem Bedienelement 1 ein aus Sicht des Bedieners B unterhalb der Eingabefläche 3 angeordneter, am Träger 12 festgelegter, transparenter Lichtleiter 4 vorgesehen, der eine der Eingabefläche 3 bzw. dem Bediener B zugewandte, obere Grenzfläche G und eine der Eingabefläche 3 bzw. dem Bediener B abgewandte untere Grenzfläche G' aufweist. Zwischen der oberen Grenzfläche G und dem mit der Eingabefläche 3 versehenen Bereich des Eingabeteils 2 ist jeweils ein Luftspalt 15 vorgesehen. FIG. 1 shows a top view of an embodiment of an arrangement 10 according to the invention, which contains a plurality of operating elements 1 according to the invention in a first embodiment. Figure 2 is a sectional view thereof. The arrangement 10 comprises several operating elements 1 according to the invention, each of which has an input part 2 made of a thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene ( ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA). The input parts 2 of all the operating elements 1 belonging to the arrangement 10 are designed in one piece and form a closed visible surface. Each control element 1 has an input surface 3 that is at least partially transparent or at least partially translucent, which is also a display surface for the symbol 6 visible underneath, which, as described below, is visible to the operator when a light source assigned to the control element 1 is activated. At least two of the input surfaces 3 are preferably arranged in a non-coplanar manner. The input areas 3 have elevations 14 arranged in the respective input area 3 or surrounding the respective input area 3 as haptic orientation aids. The structure of a first embodiment of the operating elements 1 according to the invention is explained with reference to FIG. Each of the operating elements 1 of the arrangement has an input part 1 forming an input surface 3 that is at least partially translucent or transparent. It also has a carrier 12 for fixing the operating element 1 to an external structure (not shown), in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like. Like the input parts 2, the carrier 12 of all the operating elements 1 belonging to the arrangement 10 is designed in one piece. Each of the operating elements 1 has a detection device 13 which is designed to detect when the operator B touches the input surface 3 . The detection device 13 used in the first embodiment shown has one or more transparent electrodes, which are fixed on the side of the input part 2 facing away from the operator B under the input surface 3 on the input part 2 in order to use an evaluation unit, not shown, for capacitive proximity detection to be carried out in order to thus capacitively detect the degree of an approach to the input surface 3 and then positively determine a touch on the corresponding input surface 3 when a predetermined degree of proximity is exceeded. As can be seen from Figure 2, each control element 1 has a transparent light guide 4 which is arranged below the input surface 3 from the point of view of the operator B and is fixed to the carrier 12 has a lower boundary surface G′ facing away from the input surface 3 or the operator B. An air gap 15 is provided between the upper boundary surface G and the area of the input part 2 provided with the input surface 3 .
Der Lichtleiter 4 ist beispielsweise aus einem transparenten Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder POlymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet. Beispielsweise ist der Lichtleiter 4 in einem thermisch formgebenden Verfahren, beispielsweise als Spritzgussformling oder durch thermische Extrusion, beispielsweise als Folie, hergestellt. Die obere Grenzfläche G und die untere Grenzfläche G' sind parallel zueinander ausgerichtet. Bel den in Figur 2 gezeigten, ersten Ausführungsformen der Bedienelemente 1 ist der Lichtleiter 4 Im Wesentlichen flächig ausgebildet, wobei die obere Grenzfläche G und die untere Grenzfläche G' jeweils eine Hauptfläche des Lichtleiters 4 ausbilden und eine die Hauptflächen verbindende Stirnfläche eine Lichteintrittsfläche S des Lichtleiters 4 ausbildet. Als Hauptflächen werden die flächenmäßig größten Flächen des Lichtleiters 4 verstanden. Die Hauptflächen, also die obere Grenzfläche G und die untere Grenzfläche G' sind eben und parallel zueinander ausgerichtet. The light guide 4 is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA). . For example, the light guide 4 is produced in a thermal shaping process, for example as an injection molding or by thermal extrusion, for example as a film. The upper boundary surface G and the lower boundary surface G' are aligned parallel to each other. In the first embodiments of the operating elements 1 shown in Figure 2, the light guide 4 is of essentially two-dimensional design, with the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' each forming a main surface of the light guide 4 and an end face connecting the main surfaces forming a light entry surface S of the light guide 4 trains. The main surfaces are understood to be the surfaces of the light guide 4 with the largest surface area. The main surfaces, ie the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' are level and aligned parallel to one another.
Die Bedienelemente 1 weisen jeweils eine Lichtquelle 5, hier In Form einer In SMD- Bauwelse ausgelegten Leuchtdiode, die mit einer am Träger festgelegten Leiterplatte 11 verlötet ist, auf. Die Lichtquelle 5 ist mit ihrer Hauptabstrahlrichtung H so auf die Lichteintrittsfläche S gerichtet, dass die Hauptabstrahlrfchtung H geneigt zur oberen Grenzfläche G ist und dabei ein optisches Wiedergabewellenfeld L über die Lichteintrittsfläche S in den Lichtleiter 4 eingekoppelt wird. Zur Erzeugung eines kollimiertes Ucht beinhaltendes Wiedergabewellenfeld L ist ein optisches Element 7 , welches hier nur symbolisch In Form einer halbkonvexen Linse dargestellt ist, jeweils zwischen der Lichteintrittsfläche S des Lichtleiters 4 und der Lichtquelle 5 vorgesehen. The operating elements 1 each have a light source 5, here in the form of a light-emitting diode designed in SMD construction, which is soldered to a printed circuit board 11 fixed to the carrier. The light source 5 is directed with its main emission direction H onto the light entry surface S in such a way that the main emission direction H is inclined to the upper boundary surface G and an optical reproduction wave field L is coupled into the light guide 4 via the light entry surface S. To generate a collimated light-containing playback wave field L, an optical element 7, which is shown here only symbolically in the form of a semi-convex lens, is in each case between the Light entry surface S of the light guide 4 and the light source 5 is provided.
Jedes Bedienelement 1, der in den Figuren 1 und 2 gezeigten Anordnung weist einen ersten, ein erstes Reflexionshologramm beinhaltenden, holografischen Bildträger 8 auf, der angrenzend an die untere Grenzfläche G des Lichtleiters 4 angeordnet ist Das in den Lichtleiter 4 eingekoppelte, von der Lichtquelle 5 erzeugte Wiedergabewellenfeld L gelangt von der Lichteintrittsfläche S, welche aus Sicht des Betrachters B seitlich bezüglich des ersten holografischen Bildträgers 8 angeordnet ist, aufgrund einer durch Totalreflexionen im Lichtleiter 4 bewirkten Lichtausbreitung über die untere Grenzfläche G' in den ersten holografischen Bildträger 8, wird dort bevorzugt durch Phasen- und/oder Amplitudeninterferenz aus dem Wiedergabewellenfeld L in ein das erste Reflexhologram als Bildinformation beinhaltendes Bildwellenfeld L' transformiert, welches aus dem holografischen Bildträger 8 durch den Lichtleiter 4 in Richtung des Bedieners B ausgekoppelt wird, um dem Bediener B das im holografischen Bildträger gespeicherte erste Reflexionshologramm als virtuelles Bild in Form des in Figur 1 gezeigten Symbols 6 anzuzeigen. Dabei symbolisiert das erste Reflexionshologramm eine dem jeweiligen Bedienelement 1 zugeordnete Schaltfunktionalität und/oder einen aktuellen Schaltzustand visuell. Der erste holografische Bildträger 8 ist als Folienschichtaufbau ausgebildet und weist neben der das erste Reflexionshologramm beinhaltenden Filmschicht, die hier eine Fotopolymerschicht ist, eine nicht näher dargestellte Klebstoffschicht sowie eine rückwärtige Substratschicht 9 aus, die beispielsweise eine Thermoplastfolie, wie eine PC-, PET oder TAC-Folie ist. Beispielsweise liegt die Dicke der Fotopolymerschicht im Bereich von 1 μm bis 70 μm. Die holgrafische Bildinformation ist beispielsweise durch Prägen in diese eingebracht. Der erste holografische Bildträger 8 und der Lichtleiter 4 sind über die Klebstoffschicht stoffschlüssig verbunden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten holografischen Bildträger 8 und dem Lichtleiter 4 durch Hinterspritzen des holografischen Bildträgers 8 mit einem den Lichtleiter 4 ausbildenden, transparenten Thermoplast in einem thermisch formgebenden Verfahrensschritt bewirkt. Each operating element 1 of the arrangement shown in Figures 1 and 2 has a first holographic image carrier 8 containing a first reflection hologram, which is arranged adjacent to the lower boundary surface G of the light guide 4 The reproducing wave field L generated reaches the first holographic image carrier 8 from the light entry surface S, which from the point of view of the observer B is arranged laterally with respect to the first holographic image carrier 8, due to light propagation caused by total reflections in the light guide 4 via the lower boundary surface G', is preferred there transformed by phase and/or amplitude interference from the playback wave field L into an image wave field L' containing the first reflex hologram as image information, which is coupled out of the holographic image carrier 8 through the optical fiber 4 in the direction of the operator B in order to show the operator B the image in the holographic image to display the first reflection hologram stored on the carrier as a virtual image in the form of the symbol 6 shown in FIG. In this case, the first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the respective control element 1 and/or a current switching state. The first holographic image carrier 8 is designed as a film layer structure and, in addition to the film layer containing the first reflection hologram, which is a photopolymer layer here, has an adhesive layer (not shown in detail) and a rear substrate layer 9, which can be, for example, a thermoplastic film such as a PC, PET or TAC -Foil is. For example, the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 μm to 70 μm. The holographic image information is introduced into it by embossing, for example. The first holographic image carrier 8 and the light guide 4 are cohesively connected via the adhesive layer. According to an alternative embodiment, the integral connection between the first holographic image carrier 8 and the light guide 4 is brought about by back-injection molding of the holographic image carrier 8 with a transparent thermoplastic forming the light guide 4 in a thermally shaping process step.
Figur 3 ist eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung, die mehrere erfindungsgemäße Bedienelemente 1 in einer zweiten Ausführungsform beinhaltet. Die Anordnung 10 umfasst auch hier mehrere erfindungsgemäße Bedienelemente 1, die jeweils ein Eingabeteil 2 aus einem Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) aufweisen. Die Eingabeteile 2 aller zur weiteren Anordnung 10 gehörigen Bedienelemente 1 sind dabei einstückig ausgebildet und bilden eine geschlossene Sichtfläche aus. Jedes Bedienelement 1 weist eine transparente Eingabefläche 3, die gleichzeitig eine Anzeigefläche für das darunter sichtbare Symbol ist, welches wie nachfolgend beschrieben bei Aktivierung einer dem Bedienelement 1 jeweils zugeordneten Lichtquelle 5 für den Bediener B sichtbar wird. Wenigstens zwei der Eingabeflächen 3 der weiteren Anordnung sind nicht koplanar angeordnet. Die Eingabeflächen 3 weisen in der jeweiligen Eingabefläche 3 angeordnete oder die jeweilige Eingabefläche 3 umgebende Erhebungen 14 als haptische Orientierungshilfen auf. Jedes der Bedienelemente 1 der weiteren Anordnung 10 weist ein eine transparente Eingabefläche 3 ausbildendes Eingabeteil 1 auf. Es weist ferner jeweils einen Träger 12 zur Festlegung des Bedienelements 1 an einer externen, nicht därgestellten Struktur, insbesondere einer Kraftfahrzeugkomponente, wie einem Armaturenbrett, einer Mittelkonsole, einem Lenkrad oder Dergleichen auf. So wie die Eingabeteile 2 ist der Träger 12 aller zur weiteren Anordnung 10 gehörigen Bedienelemente 1 einstückig ausgebildet. Die Eingabeteile 2 sind jeweils bei der gezeigten zweiten Ausführungsform über ein Elastomerelement 16 elastisch nachgebend und rückstellend am Träger 12 gelagert, so dass eine über eine Berührung hinausgehende Betätigung des Eingabeteils 2 ermöglicht ist, bei dem eine vom Bediener B aufgebrachte Betätigungskraft eine der Betätigungskraft folgende Verlagerung der Eingabefläche 3 entgegen der vom Elastomerelement wirkenden Rückstellkraft in Richtung des Lichtleiters 4 bewirkt. FIG. 3 is a sectional view of a further arrangement according to the invention, which has several control elements 1 according to the invention in a second embodiment contains. Here, too, the arrangement 10 comprises a plurality of control elements 1 according to the invention, each of which has an input part 2 made of a thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile-butadiene Have styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA). The input parts 2 of all the operating elements 1 belonging to the further arrangement 10 are designed in one piece and form a closed visible surface. Each operating element 1 has a transparent input surface 3, which is at the same time a display surface for the symbol visible underneath, which, as described below, becomes visible to the operator B when a light source 5 assigned to the operating element 1 is activated. At least two of the input surfaces 3 of the further arrangement are not arranged in a coplanar manner. The input areas 3 have elevations 14 arranged in the respective input area 3 or surrounding the respective input area 3 as haptic orientation aids. Each of the operating elements 1 of the further arrangement 10 has an input part 1 forming a transparent input surface 3 . It also has a carrier 12 for fixing the operating element 1 to an external structure that is not shown, in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like. Like the input parts 2, the carrier 12 of all the operating elements 1 belonging to the further arrangement 10 is designed in one piece. In the second embodiment shown, the input parts 2 are each mounted on the carrier 12 in an elastically yielding and restoring manner via an elastomer element 16, so that the input part 2 can be actuated beyond touch, in which an actuating force applied by the operator B causes a displacement following the actuating force of the input surface 3 against the restoring force acting from the elastomer element in the direction of the light guide 4.
Jedes der Bedienelemente 1 weist eine Detektionseinrichtung 13, 18 auf, welche hier ausgebildet ist, nicht nur eine durch den Bediener B erfolgende Berührung der Ejngabefläche 3 zu detektleren, sondern auch mittels eines kapazitiven Kraftsensors 18 eine Betätigung positiv dann zu detektleren, wenn die gemessene Betätigungskraft einen vorgegebenen Kraftwert übersteigt. Der Kraftsensor 18 ist hier symbolisch und aus Gründen der Übersichtlichkeit nur in das äußerst linke Bedienelement 1 eingezeichnet worden. Die bei der gezeigten zweiten Ausführungsform verwendete Detektionseinrichtung 13, 18 weist zur Berührungsdetektion eine oder mehrere transparente Elektroden auf, die auf der dem Bediener B abgewandten Seite des Eingabeteils 2 unter der Eingabefläche 3 am Eingabeteil 2 festgelegt sind, um mittels einer nicht dargestellten Auswerteinheit eine kapazitive Annäherungsdetektion durchzuführen, um somit kapazitiv das Maß einer Annäherung an die Eingabefläche 3 zu detektleren und positiv dann eine Berührung der entsprechenden Eingabefläche 3 festzustellen, wenn eine vorgegebenes Annäherungsmaß überschritten ist. Each of the operating elements 1 has a detection device 13, 18, which is designed here not only to detect when the operator B touches the input surface 3, but also to detect positive actuation by means of a capacitive force sensor 18 when the measured actuation force exceeds a predetermined force value. The force sensor 18 is shown here symbolically and for reasons of clarity only in the extreme left operating element 1 . The ones shown in the second The detection device 13, 18 used in the embodiment has one or more transparent electrodes for touch detection, which are fixed on the input part 2 on the side of the input part 2 facing away from the operator B under the input surface 3, in order to carry out a capacitive approach detection using an evaluation unit, not shown, in order to thus to detect capacitively the degree of an approach to the input surface 3 and then positively to determine a touch of the corresponding input surface 3 when a predetermined degree of proximity is exceeded.
Darüber hinaus, ist ein ein aktives haptisches Feedback erzeugender Aktuator 17 am Eingabeteil 2 festgelegt. Beispielsweise ist der Aktuator 17 ein elektrodynamischer, elektromagnetischer oder piezoelektrischer Aktuator, der bei positiver Feststellung einer Berührung durch die Detektionseinrichtung 13, 18, wie beispielsweise bei Überschreiten einer vorgegebenen Berührdauer, und/ oder bei positiver Detektion einer Betätigung durch die Detektionseinrichtung 13, 18, wie bei Überschreiten einer vorgegebenen Betätigungskraft, ein aktives haptisches Feedback durch eine Schwingungsanregung, Stoßanregung des Eingabeteils 2 bewirkt. In addition, an actuator 17 that generates active haptic feedback is fixed to the input part 2 . For example, the actuator 17 is an electrodynamic, electromagnetic or piezoelectric actuator which, when the detection device 13, 18 positively detects a touch, such as when a predetermined touch duration is exceeded, and/or when the detection device 13, 18 positively detects an actuation, such as when a predetermined actuating force is exceeded, an active haptic feedback is caused by excitation of vibrations, excitation of impact of the input part 2 .
Wie aus Figur 3 zu erkennen, ist bei jedem Bedienelement 1 ein aus Sicht des Bedieners B unterhalb der Eingabefläche 3 angeordneter, am Träger 12 festgelegter, transparenter Lichtleiter 4 vorgesehen, der eine der Eingabefläche 3 bzw. dem Bediener B zugewandte, obere Grenzfläche G und eine der Eingabefläche 3 bzw. dem Bediener B abgewandte untere Grenzfläche G' aufweist. Zwischen der oberen Grenzfläche G und dem mit der Eingabefläche 3 versehenen Bereich des Eingabeteils 2 ist jeweils ein Luftspalt 15 vorgesehen. As can be seen from Figure 3, each control element 1 has a transparent light guide 4 which is arranged below the input surface 3 from the point of view of the operator B and is fixed to the carrier 12 has a lower boundary surface G′ facing away from the input surface 3 or the operator B. An air gap 15 is provided between the upper boundary surface G and the area of the input part 2 provided with the input surface 3 .
Der Lichtleiter 4 ist beispielsweise aus einem transparenten Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet. Beispielsweise ist der Lichtleiter 4 In einem thermisch formgebenden Verfahren, beispielsweise als Spritzgussformling oder durch thermische Extrusion, beispielsweise als Folie, hergestellt. Die obere Grenzfläche G und die untere Grenzfläche G' sind parallel zueinander ausgerichtet. Auch bei den in Figur 2 gezeigten, zweiten Ausführungsformen der Bedienelemente 1 ist der Lichtleiter 4 im Wesentlichen flächig ausgebildet, wobei die obere Grenzfläche G und die untere Grenzfläche G' jeweils eine Häuptfläche des Lichtleiters 4 ausbilden und eine die Hauptflächen verbindende Stirnfläche eine Lichteintrittsfläche S des Lichtleiters 4 ausbildet. Als Hauptflächen wenden die flächenmäßig größten Flächen des Lichtleiters 4 verstanden. Die Hauptflächen, also die obere Grenzfläche G und die untere Grenzfläche G' sind eben und parallel zueinander ausgerichtet. The light guide 4 is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA). . For example, the light guide 4 is produced in a thermoforming process, for example as an injection molding or by thermal extrusion, for example as a film. The upper boundary surface G and the lower boundary surface G' are aligned parallel to each other. The second embodiment of the control elements 1 shown in FIG. 2 is also The light guide 4 is essentially flat, with the upper boundary surface G and the lower boundary surface G′ each forming a main surface of the light guide 4 and an end face connecting the main surfaces forming a light entry surface S of the light guide 4 . The main surfaces are understood to be the surfaces of the light guide 4 with the largest surface area. The main surfaces, ie the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' are level and aligned parallel to one another.
Die Bedienelemente 1 weisen jeweils eine Lichtquelle 5, hier in Form einer in SMD- Bauweise ausgelegten Leuchtdiode, die mit einer am Träger festgelegten Leiterplatte 11 verlötet ist, auf. Die Lichtquelle 5 ist mit ihrer Hauptabstrahlrichtung H so auf die Lichteintrittsfläche S gerichtet, dass die Hauptabstrahlrichtung H geneigt zur oberen Grenzfläche G ist und dabei ein optisches Wiedergabewellenfeld L über die Lichteintrittsfläche S in den Lichtleiter 4 eingekoppelt wird. Zur Erzeugung eines kollimiertes Licht beinhaltendes Wiedergabewellenfeld L ist ein optisches Element 7 jeweils zwischen der Lichteintrittsfläche S des Lichtleiters 4 und der Lichtquelle 5 vorgesehen. The operating elements 1 each have a light source 5, here in the form of a light-emitting diode designed in SMD construction, which is soldered to a printed circuit board 11 fixed to the carrier. The light source 5 is directed with its main emission direction H onto the light entry surface S in such a way that the main emission direction H is inclined to the upper boundary surface G and an optical reproduction wave field L is coupled into the light guide 4 via the light entry surface S. An optical element 7 is provided between the light entry surface S of the light guide 4 and the light source 5 in order to generate a playback wave field L containing collimated light.
Jedes Bedienelement 1, der in der Figur 3 gezeigten weiteren Anordnung 10 weist einen ersten, ein erstes Reflexionshologramm beinhaltenden, holografischen Bildträger 8 auf, der angrenzend an die untere Grenzfläche G des Lichtleiters 4 angeordnet ist. Das in den Lichtleiter 4 eingekoppelte, von der Lichtquelle 5 erzeugte Wiedergabewellenfeld L gelangt von der Lichteintrittsfläche S, welche aus Sicht des Betrachters B seitlich bezüglich des ersten holografischen Bildträgers 8 angeordnet ist, aufgrund einer durch Totalreflexionen im Lichtleiter 4 bewirkten Lichtausbreitung über die untere Grenzfläche G' in den ersten holografischen Bildträger 8, wird dort bevorzugt durch Phasen- und/oder Amplitudeninterferenz aus dem Wiedergabewellenfeld L in ein das erste Reflexhologram als Bildinformation beinhaltendes Bildwellenfeld L' transformiert, welches aus dem holografischen Bildträger 8 durch den Lichtleiter 4 in Richtung des Bedieners B ausgekoppelt wird, um dem Bediener B das im ersten holografischen Bildträger gespeicherte, erste Reflexionshologramm als virtuelles Bild in Form des in Figur 1 gezeigten Symbols 6 anzuzeigen. Dabei symbolisiert das erste Reflexionshologramm eine dem jeweiligen Bedienelement 1 zugeordnete Schaltfunktionalität und/oder einen akuten Schaltzustand visuell. Der erste holografische Bildträger 8 ist als Folienschichtaufbau ausgebildet und weist neben der das erste Reflexionshologramm beinhaltenden Filmschicht, die hier eine Fotopolymerschicht ist, eine nicht näher dargestellte Klebstoffschicht sowie eine rückwärtige Substratschicht 9 aus, die beispielsweise eine Themnoplastfolie, wie eine PC-, PET oder TAC-Folie ist. Beispielsweise liegt die Dicke der Fotopolymerschicht im Bereich von 1 μm bis 70 μm. Die holgrafische Bildinformation ist beispielsweise durch Prägen in diese eingebracht. Der holografische Bildträger 8 und der Lichtleiter 4 sind über die Klebstoffschicht stoffschlüssig verbunden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten holografischen Bildträger 8 und dem Lichtleiter 4 durch Hinterspritzen des ersten holografischen Bildträgers 8 mit einem den Lichtleiter 4 ausbildenden, transparenten Thermoplast in einem thermisch formgebenden Verfahrensschritt bewirkt. Each operating element 1 of the further arrangement 10 shown in FIG. The playback wave field L coupled into the light guide 4 and generated by the light source 5 passes from the light entry surface S, which from the point of view of the viewer B is arranged laterally with respect to the first holographic image carrier 8, due to light propagation caused by total reflections in the light guide 4 via the lower boundary surface G ' into the first holographic image carrier 8, is transformed there preferably by phase and/or amplitude interference from the playback wave field L into an image wave field L' containing the first reflex hologram as image information, which is transmitted from the holographic image carrier 8 through the light guide 4 in the direction of the operator B is decoupled in order to show the operator B the first reflection hologram stored in the first holographic image carrier as a virtual image in the form of the symbol 6 shown in FIG. The first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the respective operating element 1 and/or an acute switching state. The first holographic image carrier 8 is designed as a film layer structure and has next the film layer containing the first reflection hologram, which is a photopolymer layer here, an adhesive layer (not shown) and a rear substrate layer 9, which is, for example, a thermoplastic film such as a PC, PET or TAC film. For example, the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 μm to 70 μm. The holographic image information is introduced into it by embossing, for example. The holographic image carrier 8 and the light guide 4 are cohesively connected via the adhesive layer. According to an alternative embodiment, the integral connection between the first holographic image carrier 8 and the light guide 4 is effected by back-injecting the first holographic image carrier 8 with a transparent thermoplastic forming the light guide 4 in a thermally shaping process step.
Figur 4 ist eine Schnittansicht einer weiteren erfindungsgemäßen Anordnung, die mehrere erfindungsgemäße Bedienelemente 1 in einer dritten Ausführungsform beinhaltet. Die Anordnung 10 umfasst auch hier mehrere erfindungsgemäße Bedienelemente 1, die jeweils ein Eingabeteil 2 aus einem Thermoplast, Wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) aufweisen. Die Eingabeteile 2 aller zur weiteren Anordnung 10 gehörigen Bedienelemente 1 sind dabei einstückig ausgebildet und bilden eine geschlossene Sichtfläche aus. Jedes Bedienelement 1 weist eine transparente Eingabefläche 3, die gleichzeitig eine Anzeigefläche für das darunter sichtbare Symbol ist, welches wie nachfolgend beschrieben bei Aktivierung einer dem Bedienelement 1 jeweils zugeordneten Lichtquelle 5 für den Bediener B sichtbar wird. Wenigstens zwei der Eingabeflächen 3 der weiteren Anordnung sind nicht koplanar angeordnet. Die Eingabeflächen 3 weisen in der jeweiligen Eingabefläche 3 angeordnete oder die jeweilige Eingabefläche 3 umgebende Erhebungen 14 als haptische Orientierungshilfen auf. Jedes der Bedienelemente 1 der weiteren Anordnung 10 weist ein eine transparente Eingabefläche 3 ausbildendes Eingabeteil 1 auf. Es weist ferner jeweils einen Träger 12 zur Festlegung des Bedienelements 1 an einer externen, nicht dargestellten Struktur, insbesondere einer Kraftfahrzeugkomponente, wie einem Armaturenbrett, einer Mittelkonsole, einem Lenkrad oder Dergleichen auf. So wie die Eingabeteile 2 ist der Träger 12 aller zur weiteren Anordnung 10 gehörigen Bedienelemente 1 einstückig ausgebildet. Die Eingabetelle 2 sind jeweils bei der gezeigten dritten Ausführungsform über lediglich schematisch angedeutete Lagerungsmittel 20 veriagerbar am Träger 12 gelagert, so dass eine über eine Berührung hinausgehende Betätigung des Eingabeteils 2 ermöglicht ist, bei dem eine vom Bediener B aufgebrachte Betätigungskraft eine der Betätigungskraft folgende Verlagerung der Eingabefläche 3 entgegen der von einem elektromechanischen Schaltelement 19 wirkenden Rückstellkraft in Richtung des Lichtleiters 4 bewirkt. FIG. 4 is a sectional view of a further arrangement according to the invention, which contains several operating elements 1 according to the invention in a third embodiment. Here, too, the arrangement 10 comprises a plurality of operating elements 1 according to the invention, each of which has an input part 2 made from a thermoplastic, such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile-butadiene Have styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA). The input parts 2 of all the operating elements 1 belonging to the further arrangement 10 are designed in one piece and form a closed visible surface. Each operating element 1 has a transparent input surface 3, which is at the same time a display surface for the symbol visible underneath, which, as described below, becomes visible to the operator B when a light source 5 assigned to the operating element 1 is activated. At least two of the input surfaces 3 of the further arrangement are not arranged in a coplanar manner. The input areas 3 have elevations 14 arranged in the respective input area 3 or surrounding the respective input area 3 as haptic orientation aids. Each of the operating elements 1 of the further arrangement 10 has an input part 1 forming a transparent input surface 3 . It also has a carrier 12 for fixing the operating element 1 to an external structure (not shown), in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like. Like the input parts 2, the carrier 12 of all the operating elements 1 belonging to the further arrangement 10 is designed in one piece. the In the third embodiment shown, input points 2 are mounted on carrier 12 such that they can be displaced by means of bearing means 20, which are only indicated schematically, so that actuation of input part 2 that goes beyond touch is possible, in which an actuating force applied by operator B causes the input surface to be displaced following the actuating force 3 against the restoring force acting from an electromechanical switching element 19 in the direction of the light guide 4.
Jedes der Bedienelemente 1 weist eine Detektionseinrichtung 13, 19 auf, welche hier ausgebildet ist, nicht nur eine durch den Bediener B erfolgende Berührung der Eingabefläche 3 zu detektieren, sondern auch mittels des elektromechanischen Schaltelements 19 eine Betätigung positiv dann zu detektieren, wenn die gemessene Betätigungskraft einen Schaltzustandswechsel des Schaltelements 19 bewirkt. Darüber hinaus ist der elektromechanische Schalter 19 vorgesehen ein passives haptisches Feedback zu erzeugen. Das elektromechanische Schaltelement 19 ist hier symbolisch und aus Gründen der Übersichtlichkeit nur in das äußerst linke Bedienelement 1 eingezeichnet worden. Each of the operating elements 1 has a detection device 13, 19, which is designed here not only to detect when the operator B touches the input surface 3, but also to positively detect an actuation by means of the electromechanical switching element 19 when the measured actuation force a switching state change of the switching element 19 causes. In addition, the electromechanical switch 19 is provided to generate passive haptic feedback. The electromechanical switching element 19 is shown here symbolically and for reasons of clarity only in the extreme left operating element 1 .
Die bei der gezeigten dritten Ausführungsform der Bedienelemente 1 verwendete Detektionseinrichtung 13, 19 weist zur Berührungsdetektion eine oder mehrere transparente Elektroden auf, die auf der dem Bediener B abgewandten Seite des Eingabeteils 2 unter der Eingabefläche 3 am Eingabeteil 2 festgelegt sind, um mittels einer nicht dargestellten Auswerteinheit eine kapazitive Annäherungsdetektion durchzuführen, um somit kapazitiv das Maß einer Annäherung an die Eingabefläche 3 zu detektieren und positiv dann eine Berührung der entsprechenden Eingabefläche 3 festzustellen, wenn eine vorgegebenes Annäherungsmaß überschritten ist. The detection device 13, 19 used in the third embodiment of the control elements 1 shown has one or more transparent electrodes for touch detection, which are fixed on the side of the input part 2 facing away from the operator B under the input surface 3 on the input part 2 in order to be Evaluation unit to carry out a capacitive approach detection in order to detect capacitively the degree of an approach to the input surface 3 and then positively determine a touch of the corresponding input surface 3 when a predetermined degree of proximity is exceeded.
Wie aus Figur 4 zu erkennen, ist bei jedem Bedienelement 1 ein aus Sicht des Bedieners B unterhalb der Eingabefläche 3 angeordneter, am Träger 12 festgelegter, transparenter Lichtleiter 4 vorgesehen, der eine der Eingabefläche 3 bzw. dem Bediener B zugewandte, obere Grenzfläche G und eine der Eingabefläche 3 bzw. dem Bediener B abgewandte untere Grenzfläche G' aufweist. Zwischen der oberen Grenzfläche G und dem mit der Eingabefläche 3 versehenen Bereich des Eingabeteils 2 ist jeweils ein Luftspalt 15 vorgesehen. Der Uchtleiter 4 ist beispielsweise aus einem transparenten Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet. Beispielsweise ist der Lichtleiter 4 in einem thermisch formgebenden Verfahren, beispielsweise als Spritzgussformling oder durch thermische Extrusion, beispielsweise als Folie, hergestellt Die obere Grenzfläche G und die untere Grenzfläche G' sind parallel zueinander ausgerichtet. Bei den In Figur 4 gezeigten, dritten Ausführungsformen der Bedienelemente 1 ist der Lichtleiter 4 ebenfalls im Wesentlichen flächig ausgebildet, wobei die obere Grenzfläche G und die untere Grenzfläche G' jeweils eine Hauptfläche des Lichtleiters 4 ausbilden und eine die Hauptflächen verbindende Stirnfläche eine Lichteintrittsfläche S des Lichtleiters 4 ausbildet. Als Hauptflächen werden die flächenmäßig größten Flächen des Lichtleiters 4 verstanden. Die Hauptflächen, also die obere Grenzfläche G und die untere Grenzfläche G' sind eben und parallel zueinander ausgerichtet. As can be seen from Figure 4, each control element 1 has a transparent light guide 4 which is arranged below the input surface 3 from the point of view of the operator B and is fixed to the carrier 12 has a lower boundary surface G′ facing away from the input surface 3 or the operator B. An air gap 15 is provided between the upper boundary surface G and the area of the input part 2 provided with the input surface 3 . The light guide 4 is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA). . For example, the light guide 4 is produced in a thermal shaping process, for example as an injection molding or by thermal extrusion, for example as a film. The upper boundary surface G and the lower boundary surface G′ are aligned parallel to one another. In the third embodiments of the operating elements 1 shown in Figure 4, the light guide 4 is also essentially two-dimensional, with the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' each forming a main surface of the light guide 4 and a front surface connecting the main surfaces forming a light entry surface S of the Light guide 4 forms. The main surfaces are understood to be the surfaces of the light guide 4 with the largest surface area. The main surfaces, ie the upper boundary surface G and the lower boundary surface G' are level and aligned parallel to one another.
Die Bedienelemente 1 weisen jeweils eine Lichtquelle 5, hier in Form einer in SMD- Bauweise ausgelegten Leuchtdiode, die mit einer am Träger festgelegten Leiterplatte 11 verlötet ist, auf. Die Lichtquelle 5 ist mit ihrer Hauptabstrahlrichtung H so auf die Lichteintrittsfläche S gerichtet, dass die Hauptabstrahlrichtung H geneigt zur oberen Grenzfläche G ist und dabei ein optisches Wiedergabewellenfeld L über die Lichteintrittsfläche S in den Lichtleiter 4 eingekoppelt wird. Zur Erzeugung eines kollimiertes Licht beinhaltendes Wiedergabewellenfeld L ist ein optisches Element 7 jeweils zwischen der Lichteintrittsfläche S des Lichtleiters 4 und der Lichtquelle 5 vorgesehen. The operating elements 1 each have a light source 5, here in the form of a light-emitting diode designed in SMD construction, which is soldered to a printed circuit board 11 fixed to the carrier. The light source 5 is directed with its main emission direction H onto the light entry surface S in such a way that the main emission direction H is inclined to the upper boundary surface G and an optical reproduction wave field L is coupled into the light guide 4 via the light entry surface S. An optical element 7 is provided between the light entry surface S of the light guide 4 and the light source 5 in order to generate a playback wave field L containing collimated light.
Jedes Bedienelement 1, der In der Figur 4 gezeigten weiteren Anordnung 10 weist einen ersten, ein erstes Reflexionshologramm beinhaltenden, holografischen Bildträger 8 auf, der angrenzend an die untere Grenzfläche G des Lichtleiters 4 angeordnet ist. Das in den Lichtleiter 4 eingekoppelte, von der Lichtquelle 5 erzeugte Wiedergabewellenfeld L gelangt von der Lichteintrittsfläche S, welche aus Sicht des Betrachters B seitlich bezüglich des ersten holografischen Bildträgers 8 angeordnet ist, aufgrund einer durch Totalreflexionen im Lichtleiter 4 bewirkten Lichtausbreitung über die untere Grenzfläche G' in den ersten holografischen Bildträger 8, wird dort bevorzugt durch Phasen- und/oder Amplitudeninterferenz aus dem Wiedergabewellenfeld L in ein das erste Reflexhologram als Bildinformation beinhaltendes Bildwellenfeld L' transformiert, welches aus dem holografischen Bildträger 8 durch den Lichtleiter 4 in Richtung des Bedieners B ausgekoppelt wird, um dem Bediener B das im ersten holografischen Bildträger gespeicherte, erste Reflexionshologramm als virtuelles Bild in Form des in Figur 1 gezeigten Symbols 6 anzuzeigen. Dabei symbolisiert das erste Reflexionshologramm eine dem jeweiligen Bedienelement 1 zugeordnete Schaltfunktionalität und/oder einen akuten Schaltzustand visuell. Der erste holografische Bildträger 8 ist als Folienschichtaufbau ausgebildet und weist neben der das erste Reflexionshologramm beinhaltenden Filmschicht, die hier eine Fotopolymerschicht ist, eine nicht näher dargestellte Klebstoffschicht sowie eine rückwärtige Substratschicht 9 aus, die beispielsweise eine Thermoplastfolie, wie eine PC-, PET oder TAC-Folie ist. Beispielsweise liegt die Dicke der Fotopolymerschicht im Bereich von 1 μm bis 70 μm. Die holgrafische Bildinformation ist beispielsweise durch Prägen in diese eingebracht. Der erste holografische Bildträger 8 und der Lichtleiter 4 sind über die Klebstoffschicht stoffschlüssig verbunden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten holografischen Bildträger 8 und dem Lichtleiter 4 durch Hinterspritzen des ersten holografischen Bildträgers 8 mit einem den Lichtleiter 4 ausbildenden, transparenten Thermoplast in einem thermisch formgebenden Verfahrensschritt bewirkt. Each operating element 1 of the further arrangement 10 shown in FIG. The playback wave field L coupled into the light guide 4 and generated by the light source 5 passes from the light entry surface S, which from the point of view of the viewer B is arranged laterally with respect to the first holographic image carrier 8, due to light propagation caused by total reflections in the light guide 4 via the lower boundary surface G ' in the first holographic Image carrier 8 is transformed there, preferably by phase and/or amplitude interference, from the playback wave field L into an image wave field L' containing the first reflex hologram as image information, which is coupled out of the holographic image carrier 8 through the light guide 4 in the direction of the operator B in order to Operator B to display the first reflection hologram stored in the first holographic image carrier as a virtual image in the form of the symbol 6 shown in FIG. The first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the respective operating element 1 and/or an acute switching state. The first holographic image carrier 8 is designed as a film layer structure and, in addition to the film layer containing the first reflection hologram, which is a photopolymer layer here, has an adhesive layer (not shown in detail) and a rear substrate layer 9, which can be, for example, a thermoplastic film such as a PC, PET or TAC -Foil is. For example, the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 μm to 70 μm. The holographic image information is introduced into it by embossing, for example. The first holographic image carrier 8 and the light guide 4 are cohesively connected via the adhesive layer. According to an alternative embodiment, the integral connection between the first holographic image carrier 8 and the light guide 4 is effected by back-injecting the first holographic image carrier 8 with a transparent thermoplastic forming the light guide 4 in a thermally shaping process step.
Figur 5 zeigt eine vierte Ausführungsform des Bedienelements 1, welches mit mehreren weiteren, in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen oder weiteren gleichermaßen ausgestalteten Bedienelementen 1 zu einer erfindungsgemäßen Anordnung kombiniert werden kann, hier aber als singuläres Bedienelement ausgestaltet ist. Das Bedienelement 1 weist ein Eingabeteil 2 aus einem Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadlen-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) auf. Das Bedienelement 1 weist eine durch ein Bedienteil 2 ausgebildete transparente Eingabefläche 3 auf, die gleichzeitig eine Anzeigefläche für das darunter sichtbare Symbol ist, welches wie nachfolgend beschrieben bei Aktivierung einer dem Bedienelement 1 jeweils zugeordneten Lichtquelle 5 für den Bediener B sichtbar wird. Die Eingabefläche 3 weist in der Eingabefläche 3 angeordnete und/oder die jeweilige Eingabefläche 3 umgebende Erhebungen 14 als haptische Orientierungshilfen auf. Es weist ferner jeweils einen Träger 12 zur Festlegung des Bedienelements 1 an einer externen, nicht dargestellten Struktur, insbesondere einer Kraftfahrzeugkomponente, wie einem Armaturenbrett, einer Mittelkonsole, einem Lenkrad oder Dergleichen auf. Das Eingabeteil 2 ist bei der gezeigten vierten Ausführungsform über lediglich schematisch angedeutete Lagerungsmittel 20 translatorisch in einer zur Eingabefläche 3 senkrechten Richtung X verlagerbar am Träger 12 gelagert, so dass eine über eine Berührung hinausgehende Betätigung des Eingabeteils 2 ermöglicht ist, bei dem eine vom Bediener B aufgebrachte Betätigungskraft eine der Betätigungskraft folgende Verlagerung der Eingabefläche 3 entgegen der von einem elektromechanischen Schaltelement 19 wirkenden Rückstellkraft In Richtung des Lichtleiters 4 bewirkt. FIG. 5 shows a fourth embodiment of the control element 1, which can be combined with several other control elements 1 configured in one of the previously described embodiments or other control elements 1 to form an arrangement according to the invention, but is configured here as a single control element. The operating element 1 has an input part 2 made of a thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA) on. The operating element 1 has a transparent input surface 3 formed by an operating part 2, which is also a display surface for the symbol visible underneath, which, as described below, becomes visible to the operator B when a light source 5 assigned to the operating element 1 is activated. The input area 3 has in the Input surface 3 arranged and / or the respective input surface 3 surrounding surveys 14 as a haptic guide. It also has a carrier 12 for fixing the operating element 1 to an external structure (not shown), in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like. In the fourth embodiment shown, the input part 2 is mounted on the carrier 12 in a translationally displaceable manner in a direction X perpendicular to the input surface 3 by means of bearing means 20, which are only indicated schematically, so that an actuation of the input part 2 that goes beyond touching is possible, in which an operator B applied actuating force causes a displacement of the input surface 3 following the actuating force against the restoring force acting by an electromechanical switching element 19 in the direction of the light guide 4 .
Das Bedienelement 1 weist eine Detektionseinrichtung 13 auf, welche hier ausgebildet ist, eine durch den Bediener B erfolgende Berührung der Eingabefläche 3 zu detektieren. Dazu weist die bei der vierten Ausführungsform des Bedienelements 1 verwendete Detektionseinrichtung 13 ein transparentes Elektrodenarray auf, das auf der dem Bediener B abgewandten Seite des Eingabeteils 2 unter der Eingabefläche 3 am Eingabeteil 2 festgelegt ist, um mittels einer nicht dargestellten Auswerteinheit eine ortsaufgelöste, kapazitive Annäherungsdetektion durchzuführen, um somit kapazitiv den Ort und das Maß einer Annäherung an die Eingabefläche 3 zu detektieren und positiv dann eine Berührung der entsprechenden Eingabefläche 3 festzustellen, wenn eine vorgegebenes Annäherungsmaß überschritten ist und ein entsprechender Berührort detektiert wird. The operating element 1 has a detection device 13 which is designed here to detect when the operator B touches the input surface 3 . For this purpose, the detection device 13 used in the fourth embodiment of the control element 1 has a transparent electrode array, which is fixed on the side of the input part 2 facing away from the operator B under the input surface 3 on the input part 2 in order to use an evaluation unit (not shown) for spatially resolved, capacitive proximity detection to thus capacitively detect the location and the degree of an approach to the input surface 3 and then positively determine a touch on the corresponding input surface 3 when a predetermined degree of proximity is exceeded and a corresponding touch location is detected.
Wie aus Figur 5 zu erkennen, ist bei dem Bedienelement 1 ein aus Sicht des Bedieners B unterhalb der Eingabefläche 3 angeordneter, am Träger 12 festgelegter, transparenter Lichtleiter 4 vorgesehen, der eine der Eingabefläche 3 bzw. dem Bediener B zugewandte, obere Grenzfläche G und eine der Eingabefläche 3 bzw. dem Bediener B abgewandte untere Grenzfläche G' aufweist. Zwischen der oberen Grenzfläche G und dem mit der Eingabefläche 3 versehenen Bereich des Eingabeteils 2 ist jeweils ein Luftspalt 15 vorgesehen. Der Lichtleiter 4 ist beispielsweise aus einem transparenten Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadlen-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet. Beispielsweise ist der Lichtleiter 4 in einem thermisch formgebenden Verfahren, beispielsweise als Spritzgussformling, einteilig oder mehrteilig hergestellt. As can be seen from Figure 5, the operating element 1 has a transparent light guide 4 which is arranged below the input surface 3 from the point of view of the operator B and is fixed to the carrier 12 has a lower boundary surface G′ facing away from the input surface 3 or the operator B. An air gap 15 is provided between the upper boundary surface G and the area of the input part 2 provided with the input surface 3 . The light guide 4 is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA). . For example, the light guide 4 is produced in a thermal shaping process, for example as an injection molding, in one piece or in multiple pieces.
Das Bedienelement 1 weist eine Lichtquelle 5, hier in Form einer in SMD-Bauweise ausgelegten Leuchtdiode, die mit einer am Träger 12 festgelegten Leiterplatte 11 verlötet ist, auf. Die Lichtquelle 5 ist mit ihrer Hauptabstrahlrichtung H so auf die Lichteintrittsfläche S gerichtet, dass die Hauptabstrahlrichtung H senkrecht zur oberen Grenzfläche G ist und dabei ein optisches Wiedergabewellenfeld L über die Lichteintrittsfläche S in den Lichtleiter 4 eingekoppelt wird. Zur Erzeugung eines kollimlertes Ucht beinhaltendes Wiedergabewellenfeld L ist ein optisches Element 7 jeweils zwischen der Lichteintrittsfläche S des Lichtleiters 4 und der Lichtquelle 5 vorgesehen. The control element 1 has a light source 5 , here in the form of a light-emitting diode designed in an SMD design, which is soldered to a printed circuit board 11 fixed to the carrier 12 . The light source 5 is directed with its main emission direction H onto the light entry surface S in such a way that the main emission direction H is perpendicular to the upper boundary surface G and an optical reproduction wave field L is coupled into the light guide 4 via the light entry surface S. To generate a reproduced wave field L containing collimated light, an optical element 7 is provided between the light entry surface S of the light guide 4 and the light source 5 .
Das Bedienelement 1 weist einen ersten, ein erstes Reflexionshologramm beinhaltenden, holografischen Bildträger 8 auf, der angrenzend an die untere Grenzfläche G des Lichtleiters 4 angeordnet ist. The operating element 1 has a first holographic image carrier 8 containing a first reflection hologram, which is arranged adjacent to the lower boundary surface G of the light guide 4 .
Der Lichtleiter 4 weist einen die Lichteintrittsfläche S aufweisenden, ersten Uchtleiterabschnitt 4', einen die obere Grenzfläche G und untere Grenzfläche G' aufweisenden, zweiten Lichtleiterabschnitt 4" sowie einen den ersten und zweiten Lichtleiterabschnitt verbindenden Übergangsabschnitt 4"' auf. Dabei ist der erste Lichtleiterabschnitt 4', der zweite Lichtleiterabschnitt 4" und der Übergangsabschnitt 4"' so ausgebildet, dass die Lichteintrittsfläche S aus Sicht des Betrachters B nach hinten und seitlich versetzt zur unteren Grenzfläche G' und damit zu dem an die untere Grenzfläche G' angrenzenden, ersten, holografischen Bildträger 8 angeordnet ist. Wie gezeigt, ist ein zur oberen Grenzfläche G orthogonaler und zur Lichteintrittsfläche S orthogonaler Querschnitt des Lichtleiters 4 im Wesentlichen L-förmig, wobei der erste Lichtleiterabschnitt 4' und der zweite Lichtleiterabschnitt 4" jeweils einen Schenkel des „L” ausbilden. Dabei bildet der Übergangsabschnitt 4'" durch ein keilförmiges Ansatzstück eine Querschnittsaufweitung des Lichtleiters 4 entlang dessen Verlauf aus, um so den Richtungswechsel in der Lichtausbreitung vom ersten Lichtleiterabschnitt 4' zum zweiten Lichtleiterabschnitt 4" bei möglichst geringen Verlusten zu ermöglichen. The light guide 4 has a first light guide section 4' having the light entry surface S, a second light guide section 4" having the upper boundary surface G and lower boundary surface G', and a transition section 4"' connecting the first and second light guide sections. The first light guide section 4', the second light guide section 4" and the transition section 4"' are designed in such a way that, from the perspective of the observer B, the light entry surface S is offset to the rear and to the side of the lower boundary surface G' and thus to the lower boundary surface G 'Adjacent, first, holographic image carrier 8 is arranged. As shown, a cross section of the light guide 4 orthogonal to the upper boundary surface G and orthogonal to the light entry surface S is essentially L-shaped, with the first light guide section 4' and the second light guide section 4" each forming a leg of the "L". The transition section forms 4 '" by a wedge-shaped extension of a cross-sectional expansion of the light guide 4 along its course, so that the To allow change of direction in the light propagation from the first light guide section 4 'to the second light guide section 4' with the lowest possible losses.
Um den Richtungswechsel zu bewirken, bildet der Obergangsabschnitt 4'" eine zu der oberen Grenzfläche G geneigte Reflexionsfläche R aus, um das optische Wiedergabewellenfeld L aus dem ersten Lichtleiterabschnitt 4' durch Innere Reflexion an der Reflexionsfläche R in den zweiten Lichtleiterabschnitt 4" zu reflektieren. In order to bring about the change in direction, the transition section 4'" forms a reflection surface R inclined towards the upper boundary surface G in order to reflect the optical playback wave field L from the first light guide section 4' by internal reflection at the reflection surface R into the second light guide section 4".
Das Bedienelement 1 weist einen ersten, ein erstes Reflexionshologramm beinhaltenden, holografischen Bildträger 8 und einen zweiten, ein zweites Reflexionshologramm beinhaltenden, holografischen Bildträger 8' auf, die beide angrenzend an die untere Grenzfläche G des Lichtleiters 4 angeordnet sind. The operating element 1 has a first holographic image carrier 8 containing a first reflection hologram and a second holographic image carrier 8 ′ containing a second reflection hologram, both of which are arranged adjacent to the lower boundary surface G of the light guide 4 .
Das in den Lichtleiter 4 eingekoppelte, von der Lichtquelle 5 erzeugte Wiedergabewellenfeld L gelangt von der Lichteintrittsfläche S aufgrund einer durch Totalreflexionen Im Lichtleiter 4 bewirkten Lichtausbreitung über die untere Grenzfläche G' in den ersten holografischen Bildträger 8, wird dort bevorzugt durch Phasen- und/oder Amplitudeninterferenz aus dem Wiedergabewellenfeld L in ein das erste Reflexhologram als Bildinformation beinhaltendes Bildwellenfeld L' transformiert, welches aus dem holografischen Bildträger 8 durch den Lichtleiter 4 in Richtung des Bedieners B ausgekoppelt wird, um dem Bediener B das Im ersten holografischen Bildträger gespeicherte, erste Reflexlonshologramm als virtuelles Bild in Form des in Figur 1 gezeigten Symbols 6 anzuzeigen. Dabei symbolisiert das erste Reflexionshologramm eine dem jeweiligen Bedienelement 1 zugeordnete Schaltfunktlonalität und/oder einen akuten Schaltzustand visuell. Der zweite, ein zweites Reflexlonshologramm beinhaltende, holografische Bildträger 8' ist bezüglich der Lichtausbreitung dem ersten holografischen Bildträger 8 nachgeschaltet angeordnet und angrenzend an den Lichtleiter 4 angeordnet, um dem Bediener B das im zweiten holografischen Bildträger 8' gespeicherte, zweite Reflexlonshologramm anzuzeigen. Hierbei gelangt das Wiedergabewellenfeld L, welches nicht in den ersten holgrafischen Bildträger 8 gelangt ist und statt dessen durch Totalreflexion an der unteren Grenzfläche G' und an der oberen Grenzfläche G in den zweiten holografischen Bildträger 8' gelangt, um dort durch Phasen- und/oder Amplitudeninterferenz aus dem Wiedergabewellenfeld L in ein das zweite Reflexhologram als Bildinformation beinhaltendes Bildwellenfeld L" transformiert zu werden, welches dann aus dem zweiten holografischen Bildträger 8' durch den Lichtleiter 4 in Richtung des Bedieners B ausgekoppelt wird, um letztlich dem Bediener B auch das im zweiten holografischen Bildträger 8' gespeicherte zweite Reflexionshologramm als virtuelles Bild, beispielsweise seitlich versetzt zum Bild des ersten holografischen Bildträgers 8 anzuzeigen. The playback wave field L coupled into the light guide 4 and generated by the light source 5 passes from the light entry surface S due to light propagation caused by total reflections in the light guide 4 via the lower boundary surface G' into the first holographic image carrier 8, where it is preferred by phase and/or Amplitude interference from the playback wave field L is transformed into a picture wave field L' containing the first reflex hologram as image information, which is coupled out of the holographic image carrier 8 through the light guide 4 in the direction of the operator B in order to present the operator B with the first reflexion hologram stored in the first holographic image carrier as to display a virtual image in the form of the symbol 6 shown in FIG. The first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the respective operating element 1 and/or an acute switching state. The second holographic image carrier 8' containing a second reflection hologram is arranged downstream of the first holographic image carrier 8 in terms of light propagation and is arranged adjacent to the light guide 4 in order to display the second reflection hologram stored in the second holographic image carrier 8' to the operator B. Here, the playback wave field L, which did not reach the first holographic image carrier 8 and instead reaches the second holographic image carrier 8' by total reflection at the lower boundary surface G' and at the upper boundary surface G, in order to be reflected there by phase and/or Amplitude interference from the playback wave field L into one the second To be transformed into a reflex hologram as an image wave field L" containing image information, which is then coupled out of the second holographic image carrier 8' through the light guide 4 in the direction of the operator B, in order ultimately to also provide the operator B with the second reflection hologram stored in the second holographic image carrier 8' as a virtual Image, for example laterally offset to the image of the first holographic image carrier 8 to display.
Der erste holografische Bildträger 8 und der zweite holografische Bildträger 8' sind als Folienschichtaufbau ausgebildet und weisen neben der das erste bzw. zweite Reflexlohshologramm beinhaltenden Filmschicht, die hier eine Fotopolymerschicht ist, eine nicht näher dargestellte Klebstoffschicht sowie eine rückwärtige Substratschicht 9 aus, die beispielsweise eine Thermoplastfolie, wie eine PC-, PET oder TAC-Folie ist. Beispielsweise liegt die Dicke der Fotopolymerschicht im Bereich von 1 μm bis 70 μm. Die holgrafische Bildinformation ist beispielsweise durch Prägen In diese eingebracht. Der erste bzw. zweite holografische Bildträger 8, 8' und der Lichtleiter 4 sind über die Klebstoffschicht stoffschlüssig verbunden. Gemäß einer alternativen Ausführungsform wird die stoffschlüssige Verbindung zwischen dem ersten bzw. zweiten holografischen Bildträger 8, 8' und dem Lichtleiter 4 durch Hinterspritzen des ersten bzw. zweiten holografischen Bildträgers 8, 8' mit einem den Lichtleiter 4 ausbildenden, transparenten Thermoplast in einem thermisch formgebenden Verfahrensschritt bewirkt. The first holographic image carrier 8 and the second holographic image carrier 8' are designed as a film layer structure and, in addition to the film layer containing the first or second reflective hologram, which is a photopolymer layer here, have an adhesive layer (not shown in detail) and a rear substrate layer 9, which, for example, has a Thermoplastic film such as PC, PET or TAC film. For example, the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 μm to 70 μm. The holographic image information is introduced into this, for example by embossing. The first or second holographic image carrier 8, 8' and the light guide 4 are materially connected via the adhesive layer. According to an alternative embodiment, the integral connection between the first or second holographic image carrier 8, 8' and the light guide 4 is made by back-injecting the first or second holographic image carrier 8, 8' with a transparent thermoplastic forming the light guide 4 in a thermoforming Process step causes.
Figur 6 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Bedienelements 1, welches mit mehreren weiteren, in einer, der zuvor beschriebenen Ausführungsformen oder weiteren gleichermaßen ausgestalteten Bedienelementen 1 zu einer erfindungsgemäßen Anordnung kombiniert werden kann, hier aber als singuläres Bedienelement ausgestaltet ist. Das Bedienelement 1 weist ein Eingabeteil 2 aus einem Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) auf. Das Bedienelement 1 weist eine durch ein Bedienteil 2 ausgebildete transparente Eingabefläche 3 auf, die gleichzeitig eine Anzeigefläche für das darunter sichtbare Symbol ist, welches wie nachfolgend beschrieben bei Aktivierung einer dem Bedienelement 1 jeweils zugeordneten Lichtquelle 5 für den Bediener B sichtbar wird. Die Eingabefläche 3 weist in der Eingabefläche 3 angeondnete und/oder die jeweilige Eingabefläche 3 umgebende Erhebungen 14 als haptische Orientierungshilfen auf. Es weist ferner jeweils einen Träger 12 zur Festlegung des Bedienelements 1 an einer externen, nicht dargestellten Struktur, insbesondere einer Kraftfahrzeugkomponente, wie einem Armaturenbrett, einer Mittelkonsole, einem Lenkrad oder Dergleichen auf. Das Eingabeteil 2 ist bei der gezeigten fünften Ausführungsform über den nachfolgend beschriebenen Lichtleiter 4 am Träger 12 festgelegt. Eine Bedieneingabe beschränkt sich hier auf eine Berühreingabe durch Berührung der Eingabefläche 3. FIG. 6 shows a fifth embodiment of the operating element 1, which can be combined with several other operating elements 1 configured in one of the previously described embodiments or other similarly configured operating elements to form an arrangement according to the invention, but is configured here as a single operating element. The operating element 1 has an input part 2 made of a thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA) on. The operating element 1 has a transparent input surface 3 formed by an operating part 2, which is also a display surface for the symbol visible underneath, which, as described below, becomes visible to the operator B when a light source 5 assigned to the operating element 1 is activated. The input area 3 has areas arranged in the input area 3 and/or surrounding the respective input area 3 Surveys 14 as a haptic guide. It also has a carrier 12 for fixing the operating element 1 to an external structure (not shown), in particular a motor vehicle component such as a dashboard, a center console, a steering wheel or the like. In the fifth embodiment shown, the input part 2 is fixed to the carrier 12 via the light guide 4 described below. An operator input is limited here to a touch input by touching the input surface 3.
Das Bedienelement 1 weist eine Detektionseinrichtung 13 auf, welche hier ausgebildet ist, eine durch den Bediener B erfolgende Berührung der Eingabefläche 3 zu detektieren. Dazu weist die bei der vierten Ausführungsform des Bedienelements 1 verwendete Detektionseinrichtung 13 ein transparentes Elektrodenarray auf, das auf der dem Bediener B abgewandten Seite des Eingabeteils 2 unter der Eingabefläche 3 am Eingabeteil 2 festgelegt ist, um mittels einer nicht dargestellten Auswerteinheit eine ortsaufgelöste, kapazitive Annäherungsdetektion durchzuführen, um somit kapazitiv den Ort und das Maß einer Annäherung an die Eingabefläche 3 zu detektieren und positiv dann eine Berührung der entsprechenden Eingabefläche 3 festzustellen, wenn eine vorgegebenes Annäherungsmaß überschritten ist und ein entsprechender Berührort delektiert wird. The operating element 1 has a detection device 13 which is designed here to detect when the operator B touches the input surface 3 . For this purpose, the detection device 13 used in the fourth embodiment of the control element 1 has a transparent electrode array, which is fixed on the side of the input part 2 facing away from the operator B under the input surface 3 on the input part 2 in order to use an evaluation unit (not shown) for spatially resolved, capacitive proximity detection to thus capacitively detect the location and the degree of an approach to the input surface 3 and then positively determine a touch on the corresponding input surface 3 when a predetermined degree of proximity is exceeded and a corresponding touch location is detected.
Wie aus Figur 6 ferner zu erkennen, ist bei dem Bedienelement 1 ein aus Sicht des Bedieners B unterhalb der Eingabefläche 3 angeordneter, am Träger 12 festgelegter, transparenter Lichtleiter 4 vorgesehen, der eine der Eingabefläche 3 bzw. dem Bediener B zugewandte, obere Grenzfläche G und eine der Eingabefläche 3 bzw. dem Bediener B abgewandte untere Grenzfläche G' aufweist. Zwischen der oberen Grenzfläche G und dem mit der Eingabefläche 3 versehenen Bereich des Eingabeteils 2 ist jeweils ein Luftspalt 15 vorgesehen. As can also be seen from Figure 6, the operating element 1 is provided with a transparent light guide 4, which is arranged below the input surface 3 from the perspective of the operator B and is fixed to the carrier 12, which has an upper boundary surface G facing the input surface 3 or the operator B and a lower boundary surface G′ facing away from the input surface 3 or the operator B. An air gap 15 is provided between the upper boundary surface G and the area of the input part 2 provided with the input surface 3 .
Der Lichtleiter 4 ist beispielsweise aus einem transparenten Thermoplast, wie Polyethylen (PE), Polycarbonat (PC), Polystyrol (PS), Polyvinylchlorid (PVC), Polyamide (PA), Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ausgebildet. Beispielsweise ist der Lichtleiter 4 in einem thermisch formgebenden Verfahren, beispielsweise als Spritzgussformling, einteilig oder mehrteilig hergestellt. Der Lichtleiter 4 ist im Wesentlichen flächig ausgebildet und ist durch Ultraschallverschweißen mit dem Eingabeteil verschweißt. Dazu bildet der Lichtleiter 4 sogenannte Energierichtungsgeber 21 an seinen äußersten Flanken der oberen Grenzfläche G aus, an denen es zu einer stoffschlüssigen Verbindung zwischen dem Lichtleiter 4 und dem Eingabeteil 2 kommt. The light guide 4 is made, for example, from a transparent thermoplastic such as polyethylene (PE), polycarbonate (PC), polystyrene (PS), polyvinyl chloride (PVC), polyamide (PA), acrylonitrile butadiene styrene (ABS) or polymethyl methacrylate (PMMA). . For example, the light guide 4 is produced in a thermal shaping process, for example as an injection molding, in one piece or in multiple pieces. The light guide 4 is essentially flat and is welded to the input part by ultrasonic welding. For this purpose, the light guide 4 forms so-called energy directors 21 on its outermost flanks of the upper boundary surface G, at which there is a cohesive connection between the light guide 4 and the input part 2 .
Das Bedienelement 1 weist eine Lichtquelle 5, hier in Form einer in SMD-Bauwelse ausgelegten Leuchtdiode, die mit einer am Träger 12 festgelegten Leiterplatte 11 verlötet ist, auf. Die Lichtquelle 5 ist mit ihrer Hauptabstrahlrichtung H so auf die Lichteintrittsfläche S gerichtet, dass die Hauptabstrahlrichtung H senkrecht zur oberen Grenzfläche G ist und dabei ein optisches Wiedengabewellenfeld L über die Lichteintrittsfläche S in den Lichtleiter 4 eingekoppelt wird. Auf ein optisches Element wurde zugunsten eines dritten holografischen Bildträgers 8" verzichtet, der hier die Formung des Wiedergabewellenfeld L übernimmt und dem ersten, ein erstes Reflexionshologramm beinhaltenden, holografischen Bildträgers 8 bezüglich der Lichtausbreitung vorgeschaltet und angrenzend an die obere Grenzschicht G des Lichtleiters 4 angeordnet ist. The control element 1 has a light source 5 , here in the form of a light-emitting diode designed in SMD construction, which is soldered to a printed circuit board 11 fixed to the carrier 12 . The light source 5 is directed with its main emission direction H onto the light entry surface S in such a way that the main emission direction H is perpendicular to the upper boundary surface G and an optical playback wave field L is coupled into the light guide 4 via the light entry surface S. An optical element was dispensed with in favor of a third holographic image carrier 8", which here takes over the shaping of the playback wave field L and is arranged upstream of the first holographic image carrier 8, which contains a first reflection hologram, in terms of light propagation and is arranged adjacent to the upper boundary layer G of the light guide 4 .
Das Bedienelement 1 weist einen ersten, ein erstes Reflexionshologramm beinhaltenden, holografischen Bildträger 8 auf, der angrenzend an die untere Grenzfläche G des Lichtleiters 4 angeordnet ist. The operating element 1 has a first holographic image carrier 8 containing a first reflection hologram, which is arranged adjacent to the lower boundary surface G of the light guide 4 .
Das in den Lichtleiter 4 eingekoppelte, von der Lichtquelle 5 erzeugte und durch den dritten holografischen Bildträger 8" durch Amplituden- und/oder Phaseninterferenz beeinflusste Wiedergabewellenfeld L gelangt von dem dritten holografischen Bildträger 8" über die untere Grenzfläche G' in den ersten holografischen Bildträger 8, wind dort bevorzugt durch Phasen- und/oder Amplitudeninterferenz aus dem Wiedergabewellenfeld L in ein das erste Reflexhologram als Bildinformation beinhaltendes Bildweilenfeld L' transformiert, welches aus dem holografischen Bildträger 8 durch den Lichtleiter 4 in Richtung des Bedieners B ausgekoppelt wird, um dem Bediener B das im ersten holografischen Bildträger gespeicherte, erste Refiexlonshologramm als virtuelles Bild in Form des In Figur 1 gezeigten Symbols 6 anzuzeigen. Dabei symbolisiert das erste Refiexlonshologramm eine dem jeweiligen Bedienelement 1 zugeordnete Schaltfunktionalität und/oder einen akuten Schaltzustand visuell. Der erste holografische Bildträger 8 und der dritte holografische Bildträger 8” sind als Follenschichtaufbau ausgebildet und weisen neben der holografischen Filmschicht, die hier eine Fotopolymerschicht ist, eine nicht näher dargestellte Klebstoffschlcht sowie eine rückwärtige Substratschicht 9 aus, die beispielsweise eine Thermoplastfolie, wie eine PC-, PET oder TAC-Folie ist. Beispielsweise liegt die Dicke der Fotopolymerschicht im Bereich von 1 μm bis 70 μm. Die holgrafische Bildinformation ist beispielsweise durch Prägen in diese eingebracht. Der erste bzw. dritte holografische Bildträger 8, 8' und der Lichtleiter 4 sind jeweils über die Klebstoffschicht stoffschlüssig verbunden. The playback wave field L coupled into the light guide 4, generated by the light source 5 and influenced by the third holographic image carrier 8" by amplitude and/or phase interference, passes from the third holographic image carrier 8" via the lower boundary surface G' into the first holographic image carrier 8 , is preferably transformed there by phase and/or amplitude interference from the playback wave field L into an image wave field L' containing the first reflex hologram as image information, which is coupled out of the holographic image carrier 8 through the light guide 4 in the direction of the operator B in order to give the operator B to display the first reflection hologram stored in the first holographic image carrier as a virtual image in the form of the symbol 6 shown in FIG. The first reflection hologram visually symbolizes a switching functionality assigned to the respective operating element 1 and/or an acute switching state. The first holographic image carrier 8 and the third holographic image carrier 8" are designed as a film layer structure and, in addition to the holographic film layer, which is a photopolymer layer here, have an adhesive layer (not shown in detail) and a rear substrate layer 9, which can be a thermoplastic film, such as a PC , PET or TAC film. For example, the thickness of the photopolymer layer is in the range from 1 μm to 70 μm. The holographic image information is introduced into it by embossing, for example. The first or third holographic image carrier 8, 8′ and the light guide 4 are each materially connected via the adhesive layer.

Claims

Ansprüche: Expectations:
1. Bedienelement (1), aufweisend: ein eine zumindest bereichsweise transluzente oder zumindest bereichsweise transparente Eingabefläche (3) ausbildendes Eingabeteil (2); einen Träger (12) zur Festlegung des Bedienelements an einer externen Struktur, insbesondere einer Kraftfahrzeugkomponente; eine Detektionseinrichtung (13, 18, 19), die ausgebildet ist, eine Betätigung und/oder eine Berührung der Eingabefläche (3) durch einen Bediener (B) zu detektieren; einen aus Sicht des Bedieners (B) unterhalb der Eingabefläche (3) angeordneten, am Träger (12) festgelegten, transparenten Lichtleiter (4), der eine der Eingabefläche (3) zugewandte, obere Grenzfläche (G) und eine der Eingabefläche (3) abgewandte untere Grenzfläche (G') aufweist; mindestens eine Lichtquelle (5) die angeordnet ist, ein optisches Wiedergabewellenfeld (L) über eine Lichteintrittsfläche (S) In den Lichtleiter (4) einzukoppeln; ein erster, ein erstes Reflexionshologramm beinhaltender, holografischer Bildträger (8), der angrenzend an die untere Grenzfläche (G') des Lichtleiters (4) angeordnet ist, wobei das in den Lichtleiter (4) eingekoppelte Wiedergabewellenfeld (L) von der Lichteintrittsfläche (S) aufgrund einer durch innere Reflexion Im Lichtleiter (4) bewirkten Uchtausbreltung in den ersten holografischen Bildträger (8) gelangt, von dem ersten holografischen Bildträger (8) das Wiedergabewellenfeld (L) in ein Bildwellenfeld (L') transformiert wird und das Bildwellenfeld (L') aus dem holografischen Bildträger (8) durch den Lichtleiter (4) in Richtung des Bedieners (B) ausgekoppelt wird, um dem Bediener (B) das Im ersten holografischen Bildträger (8) gespeicherte erste Reflexionshologramm (6) als virtuelles Bild anzuzeigen, welches eine dem Bedienelement (1) zugeordnete Schaltfunktionalität und/oder einen akuten Schaltzustand visuell symbolisiert. 1. Operating element (1), comprising: an input part (2) forming an at least partially translucent or at least partially transparent input surface (3); a carrier (12) for fixing the operating element to an external structure, in particular a motor vehicle component; a detection device (13, 18, 19) which is designed to detect an actuation and/or a touch on the input surface (3) by an operator (B); a transparent light guide (4) arranged below the input surface (3) from the point of view of the operator (B) and fixed to the carrier (12), which has an upper boundary surface (G) facing the input surface (3) and one of the input surface (3) facing away from the lower boundary surface (G'); at least one light source (5) which is arranged to couple an optical reproduction wave field (L) into the light guide (4) via a light entry surface (S); a first holographic image carrier (8) containing a first reflection hologram, which is arranged adjacent to the lower boundary surface (G') of the light guide (4), the playback wave field (L) coupled into the light guide (4) being transmitted from the light entry surface (S ) reaches the first holographic image carrier (8) due to light leakage caused by internal reflection in the light guide (4), the playback wave field (L) is transformed by the first holographic image carrier (8) into an image wave field (L') and the image wave field (L ') is coupled out of the holographic image carrier (8) by the light guide (4) in the direction of the operator (B) in order to display the first reflection hologram (6) stored in the first holographic image carrier (8) as a virtual image to the operator (B), which visually symbolizes a switching functionality assigned to the operating element (1) and/or an acute switching state.
2. Bedienelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei zumindest im Bereich unterhalb der Eingabefläche (3) ein Luftspalt (15) zwischen dem Lichtleiter (4) und dem Eingabeteil (2) vorgesehen ist. 2. Operating element (1) according to the preceding claim, wherein an air gap (15) between the light guide (4) and the input part (2) is provided at least in the area below the input surface (3).
3. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Eingabeteil (2) unter Einwirkung einer Betätigungskraft auf die Eingabefläche (3) in Richtung des Lichtleiters (4) elastisch verformbar ausgestaltet ist oder gegenüber dem Träger (12) in Richtung des Lichtleiters (4) elastisch rückstellend veriagerbar gelagert ist, um eine detektierbare Betätigung der Eingabefläche (3) zu ermöglichen. 3. Control element (1) according to any one of the preceding claims, wherein the input part (2) under the action of an actuating force on the input surface (3) in the direction of the light guide (4) elastically deformable is designed or is mounted elastically restoring displaceable relative to the carrier (12) in the direction of the light guide (4) in order to enable a detectable actuation of the input surface (3).
4. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein optisches Element (7) zur Erzeugung eines kollimlerten Wiedergabewellenfeldes vorgesehen ist, das bevorzugt zwischen der Lichteintrittsfläche (S) des Lichtleiters (4) und der Lichtquelle (5) angeordnet ist. 4. Operating element (1) according to one of the preceding claims, wherein an optical element (7) for generating a collimated playback wave field is provided, which is preferably arranged between the light entry surface (S) of the light guide (4) and the light source (5).
5. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste holografische Bildträger (8) einen Folienschichtaufbau aufweist. 5. Operating element (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first holographic image carrier (8) has a film layer structure.
6. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste holografische Bildträger (8) und der Lichtleiter (4) stoffschlüssig verbunden sind. 6. Operating element (1) according to any one of the preceding claims, wherein the first holographic image carrier (8) and the light guide (4) are integrally connected.
7. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufWeisend einen zweiten, ein zweites Hologramm beinhaltenden, holografischen Bildträger (8'), der bezüglich der Lichtausbreitung dem ersten holografischen Bildträger (8) nachgeschaltet und für den Bediener (B) durch die Eingabefläche (3) und den Lichtleiter (4) sichtbar angeordnet ist, um dem Bediener (B) das im zweiten holografischen Bildträger (8') gespeicherte, zweite Hologramm anzuzeigen. 7. Operating element (1) according to one of the preceding claims, further comprising a second holographic image carrier (8') containing a second hologram, which is downstream of the first holographic image carrier (8) with regard to light propagation and for the operator (B) by the Input surface (3) and the light guide (4) is arranged visible to the operator (B) stored in the second holographic image carrier (8 '), second hologram display.
8. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner aufweisend einen dritten holografischen Bildträger (8"), der bezüglich der Lichtausbreitung dem ersten holografischen Bildträger (8) vorgelagert angeordnet ist, um das auf den ersten holografischen Bildträger (8) gerichtete Wiedergabewellenfeld (L') zu beeinflussen. 8. Operating element (1) according to one of the preceding claims, further comprising a third holographic image carrier (8"), which is arranged upstream of the first holographic image carrier (8) with regard to light propagation in order to reproduce the wave field directed onto the first holographic image carrier (8). (L') to influence.
9. Bedienelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der zweite holografische Bildträger (8') und/oder der dritte holografische Bildträger (8") jeweils als reflexionsholografischer Bildträger ausgebildet sind und angrenzend an die obere Grenzfläche (G) oder untere Grenzfläche (G') angeordnet sind. 9. Operating element (1) according to the preceding claim, wherein the second holographic image carrier (8') and/or the third holographic image carrier (8") are each designed as a reflection holographic image carrier and are adjacent to the upper boundary surface (G) or lower boundary surface ( G') are arranged.
10.Bedienelement(l) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtleiter im Wesentlichen flächig ausgebildet ist, wobei die obere Grenzfläche (G) und die untere Grenzfläche (G') jeweils eine Hauptfläche ausbilden und eine die Hauptflächen verbindende Stirnfläche die Lichteintrittsfläche (S) des Lichtleiters (4) ausbildet. 10. Operating element (l) according to one of the preceding claims, in which the light guide is of essentially flat design, with the upper boundary surface (G) and the lower boundary surface (G') each forming a main surface and a front surface connecting the main surfaces forming the light entry surface (S ) of the light guide (4) forms.
11. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Hauptausbreitungsrichtung (H) der Lichtquelle (5) geneigt zur oberen Grenzfläche (G) ausgerichtet ist. 11. Operating element (1) according to one of the preceding claims, wherein a main propagation direction (H) of the light source (5) is aligned inclined to the upper boundary surface (G).
12. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtleiter (4) so ausgebildet, dass die Lichteintrittsfläche (S) vom Bediener (B) aus gesehen bezüglich des ersten holografischen Bildträgers (8) seitlich und/oder nach hinten versetzt angeordnet ist. 12. Operating element (1) according to one of the preceding claims, wherein the light guide (4) is designed such that the light entry surface (S), seen from the operator (B), is offset laterally and/or to the rear with respect to the first holographic image carrier (8). is.
13.Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtleiter (4) entlang seines Verlaufs eine Querschnittsaufweitung aufweist. 13.Control element (1) according to any one of the preceding claims, wherein the light guide (4) has a cross-sectional widening along its course.
14. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Lichtleiter (4) einen die Lichteintrittsfläche (S) aufweisenden, ersten Lichtleiterabschnitt (4') und einen die obere Grenzfläche (G) und untere Grenzfläche (G') ausbildenden, zweiten Lichtleiterabschnitt (4") aufweist, die in einem Übergangsabschnitt (4"') ineinander übergehen, wobei der erste Lichtleiterabschnitt (4'), der zweite Lichtleiterabschnitt (4") und der Übergangsabschnitt (4"') so ausgebildet sind, dass die Lichteintrittsfläche (S) aus Sicht des Betrachters (B) nach hinten und seitlich versetzt zur unteren Grenzfläche (G') angeordnet ist. 14. Operating element (1) according to one of the preceding claims, wherein the light guide (4) has a first light guide section (4') having the light entry surface (S) and a second light guide section forming the upper boundary surface (G) and lower boundary surface (G'). has a light guide section (4") which merge into one another in a transition section (4"'), the first light guide section (4'), the second light guide section (4") and the transition section (4"') being designed in such a way that the light entry surface (S) from the perspective of the observer (B) is arranged offset to the rear and laterally to the lower boundary surface (G').
15. Bedienelement (1) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Übergangsabschnitt (4"') wenigstens eine zu der oberen Grenzfläche (G) geneigte Reflexionsfläche (R) aufweist, um das Wiedergabewellenfeld (L) aus dem ersten Lichtleiterabschnitt (4') durch innere Reflexion an der Reflexionsfläche (R) in den zweiten Lichtleiterabschnitt (4") zu reflektieren. 15. Operating element (1) according to the preceding claim, wherein the transition section (4"') has at least one reflection surface (R) inclined towards the upper boundary surface (G) in order to transmit the playback wave field (L) from the first light guide section (4'). to reflect internal reflection at the reflection surface (R) in the second light guide section (4").
16. Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Eingabeteil (2) mit dem Träger (12) und/oder dem Lichtleiter (4) stoffschlüssig verbunden ist. 16. Operating element (1) according to any one of the preceding claims, wherein the input part (2) is cohesively connected to the carrier (12) and/or the light guide (4).
17.Bedienelement (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine transparente Elektrode (13) oder ein transparentes Elektrodenarray an dem Eingabeteil (2) im Bereich der Eingabefläche (3) festgelegt ist, und das Bedienelement (1) eine mit der Elektrode (13) oder den Elektroden des Elektrodenarray elektrisch leitend verbundene Auswerteinheit zur kapazitiven, bevorzugt ortsaufgelösten, Berührdetektion aufweist 17.Control element (1) according to one of the preceding claims, wherein a transparent electrode (13) or a transparent electrode array is fixed to the input part (2) in the area of the input surface (3), and the control element (1) has an electrode ( 13) or the electrodes of the electrode array electrically conductively connected evaluation unit for capacitive, preferably spatially resolved, touch detection
18. Anordnung (10) aus mehreren Bedienelementen (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Eingabeteile (2) und/oder der Träger (12) einstückig ausgebildet sind. 18. Arrangement (10) of several operating elements (1) according to any one of the preceding claims, wherein the input parts (2) and / or the carrier (12) are integrally formed.
19. Anordnung (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, wobei wenigstens zwei Eingabeflächen (3) parallel versetzt oder antiparallel zueinander ausgerichtet sind. 19. Arrangement (10) according to the preceding claim, wherein at least two input surfaces (3) are parallel offset or aligned anti-parallel to each other.
20. Anordnung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, welche wenigstens eine in einer der Eingabeflächen (3) angeordnete oder eine der Eingabeflächen (2) begrenzende Vertiefung oder Erhebung (14) zur haptischen Orientierung aufweist. 20. Arrangement (10) according to one of the preceding claims, which has at least one in one of the input surfaces (3) arranged or delimiting one of the input surfaces (2) indentation or elevation (14) for haptic orientation.
PCT/EP2022/062151 2021-06-30 2022-05-05 Operating element with holographic function display for visualizing the switch function paired with the operating element and/or the respective switch state thereof, and corresponding assembly WO2023274608A1 (en)

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