致动装置和方法以及包括这种装置的器具与流程

本发明设想了一种致动装置和方法，以及包括这种装置的器具。

本发明适用于接触和非接触致动装置领域。更具体地，本发明适用于由用户致动器具的领域。

背景技术：

用户触摸屏幕以控制功能的触摸屏界面是已知的。然而，这些屏幕的灵敏度会变化，并且连续的按压会引起磨损。

另外，手动地致动机械设备的这些部件或按压触摸屏会引起难看的痕迹，并且随着时间的推移而引起污物。

目前，器具包括按钮或开关。然而，这些系统的缺点是如果将碎片引入机构中，则会使操作恶化。此外，机械设备和触摸屏在卫生和污染风险方面具有缺点，特别是在共同使用时。

存在包括电容式致动装置的器具。但是这些装置可以被物体(例如诸如干毛巾布)触发。相反地，电容式按钮在用户佩戴手套时不会运行，会受到空气中湿度的变化，并且必须定期重新校准。因此，电容式致动装置是不可靠的。

技术实现要素：

本发明的目的是克服这些缺点的全部或部分。

为此，根据第一方面，本发明公开了一种致动装置，该致动装置包括：

-检测装置，该检测装置配置为提供干扰至少一个电磁场的物体的位置；

-用于根据由检测装置提供的物体的位置确定物体的运动速度的装置；以及

-致动装置，该致动装置配置为在以下条件下致动动作：

-检测装置提供了物体的位置；并且

-物体的速度比预定速度值低。

由于这些设置，当用户想要致动动作时，他将物体(特别是手指)以稳定的方式与检测装置相对地放置，因此速度低于预定值，从而触发动作的致动。相反，当物体在检测装置前面快速通过时，它不会触发任何动作，因为它的速度大于预定值。

在一些实施方式中，检测装置配置为根据物体的与每个电磁场的干扰量提供物体的检测强度。

在一些实施方式中，致动装置配置为在以下条件下致动动作：

-检测装置提供了物体的位置；

-物体的速度比预定值低；并且

-检测强度增加或比预定强度值大。

在一些实施方式中，预定强度值视检测强度降低之前所达到的最大检测强度而定。

由于这些设置中的每一个，更加限制了错误的检测。

在一些实施方式中，检测装置配置为根据物体的与每个电磁场的干扰量提供物体的检测强度。

在一些实施方式中，检测装置包括：

-第一检测装置：

-包括至少一个波的至少一个发射器和至少一个波的至少一个接收器；并且

-根据所接收的至少一个波检测物体的存在和位置；以及

-第二检测装置：

-根据物理量检测物体的存在和位置；

-由第二检测装置检测的物理量的至少一个特性与由第一检测装置接收的波不同。

由于这些设置，物体的位置的确定更可靠。

在一些实施方式中，仅在第一检测装置检测到物体的存在的条件下才致动第二检测装置。

在一些实施方式中，如果第一检测装置检测到几个物体位置，则致动装置仅在第二检测装置提供了物体的位置的条件下才致动动作，并且仅根据由第二检测装置提供的物体的位置致动动作。

在一些实施方式中，检测装置提供等于由第一检测装置和第二检测装置提供的位置的加权平均。

由于这些设置，由检测装置提供的位置被平均，因此更稳定。

在一些实施方式中，被分配给由第一检测装置提供的位置的权重视由第一检测装置检测的物体的与电磁场干扰的强度而定，并且分配给由第二检测装置提供的位置的权重视由第二检测装置检测的物体的与电磁场干扰的强度而定。

由于这些设置，检测装置中的一个的低强度的寄生检测对考虑的位置影响很小。

在一些实施方式中，致动装置配置为在以下条件下致动动作：

第一检测装置检测到物体的存在；

第二检测装置检测到物体的存在；并且

第一检测装置检测到的位置与第二检测装置检测到的位置匹配。

以此方式，可以进行器具的接触或非接触致动。另外，由于使用了两种不同的波来检测物体的存在和位置，因此避免了致动触发错误并且装置可靠性高。此外，由于仅在第一检测装置检测到物体的存在的条件下第二检测装置才致动，因此实现了节能。

另外，本发明的使用提供了具有两种检测装置的组合优点，同时消除了或至少减少了它们的缺点的致动装置。

在一些实施方式中，第二检测装置在用户与装置不接触的情况下检测物体的存在和位置。

无接触式致动具有例如减少污物并且避免污染风险的优点。

在一些实施方式中，第二检测装置通过用户与装置的接触检测物体的存在和位置。

这些实施方式的优点在于，所检测的物体的位置更精确。

在一些实施方式中，第二检测装置通过用户按压在装置上检测物体的存在和位置。

这些实施方式的优点在于，具有所检测的物体在按压点处的预定位置。

在一些实施方式中，致动装置配置为在以下条件下致动动作：速度确定装置确定第一检测装置检测到大于预定速度值的速度，并且第二检测装置检测到用户按压在装置上。

由于这些设置，尽管由第一检测装置确定的物体的初始速度大于预定速度值，考虑到按压确定速度变成低于预定速度极限值，也致动动作。

在一些实施方式中，由检测装置发射的波是红外波。

这些实施方式具有例如允许检测到用户的手指而不存在检测到织物的风险的优点。

在一些实施方式中，检测装置的至少一个发射器或接收器与至少一个掩模相关联，对于由发射器所使用的至少一个波长，掩模的透明部分在接收器的能够检测所述波长的波(110、200)的方向上伸长。

这种掩模具有减小接收寄生波的优点。

在一些实施方式中，对于由存在的检测装置的接收器接收的波的功率低于预定极限值，检测物体的存在。

这些实施例的优点在于，避免了考虑与接收装置强烈作用(例如高反射)的物体的存在，同时使得可以考虑在一个位置执行致动的用户的手指的存在。

在一些实施方式中，由检测装置检测到的物理量是电磁波的物理量。这些实施方式具有能够准确地检测物体的存在和位置的优点，特别是通过使用电容式发射器和接收器。

在一些实施方式中，电磁波是无线电波。

这些实施方式的优点在于，使用无线电波来检测物体的存在，所述波可以在强度、频率或相位上进行调制，以更好地抵挡寄生波和环境噪音。

在一些实施方式中，对于由存在的检测装置的接收器接收的电磁波的功率低于预定极限值，检测物体的存在。

这些实施方式的优点在于，避免了检测物体(例如电容式的或金属制成的)的存在，同时使得可以考虑执行致动的用户的手指的存在。以此方式，不会考虑例如金属炖锅或煎锅，因为它们的金属质量，所以它们会使接收器饱和。

根据第二配置，本发明设想了一种致动方法，该致动方法包括以下步骤：

-检测提供干扰电磁场的物体的位置；

-根据由检测装置提供的物体的位置确定物体的运动速度；以及

-在以下条件下致动动作：

-检测提供了所述物体的位置；并且

-物体的速度低于预定速度值。

因为本发明主题的方法的特定的特征、优点和目的与本发明主题的装置的那些特征、优点和目的类似，所以这里不重复它们。

根据第三个方面，本发明设想了一种执行功能的器具，该器具包括至少一个本发明主题的致动器具的所述功能的致动装置。

因为本发明主题的器具的特定的特征、优点和目的与本发明主题的装置的那些特征、优点和目的类似，所以这里不重复它们。

附图说明

从通过参考附件中包括的附图，遵循致动装置、致动方法以及包括这种装置的器具的至少一个特定实施方式的非限制性描述中，发明的其他特定的优点、目的和特征将变得显而易见，其中：

-图1示意性地表示了本发明主题的致动装置的特定实施方式；

-图2示意性地表示了本发明主题的装置的第一检测装置的特定实施方式；

-图3示意性地表示了本发明主题的装置的第二检测装置的特定实施方式；

-图4示意性地表示了本发明主题的方法的特定实施方式；

-图5示意性地表示了本发明主题的器具的特定实施方式；

-图6表示了图示了随时间推移的速度的曲线图；

-图7表示了图示了随时间推移的检测强度的曲线图；

-图8表示了所检测的位置和平均位置；

-图9以逻辑图的形式表示了本发明主题的方法的特定实施方式；

-图10示意性地并且以横截面地表示了本发明主题的装置的一部分的特定实施方式；

-图11和图12示意性地并且以俯视图地表示了装置沿着直线以及在直线的每侧上的几何布置的实施例；以及

-图13示意性地并且以横截面地表示了本发明主题的装置的一部分的特定实施方式。

具体实施方式

现在值得注意的是，附图不是按比例的。

本说明书作为非限制性实施例给出，实施方式的每个特征能够以有利的方式与任何其他实施方式的任何其他特征组合。

值得注意的是，术语“一个(one)”、“一(a)”、“一(an)”在“至少一个”的意义上使用。

总之，本发明利用至一个用于检测干扰至少一个电磁场的物体的装置。优选地，所讨论的物体是手指。该电磁场可以是光波(例如红外的)、电场或磁场。对于物体而言，干扰可以包括反射或掩蔽电磁场或影响其由检测器测量的值。每个检测装置配置为估计物体相对于表面的相对位置。图1至图5示出了本发明的利用两组检测装置的实施方式。然而，本发明不限于该数量，并且可以包括仅一组检测装置或多于两组的检测装置。

图1示出了本发明主题的装置的特定实施方式10。

致动装置10包括第一检测装置105、115和120，其包括至少一个波110的至少一个发射器105以及至少一个波110的至少一个接收器115，并且根据所接收的至少一个波110检测物体125的存在和位置。

装置10还包括第二检测装置140和145，其根据物理量135检测物体125的存在和位置。

仅当第一检测装置105、115和120检测到物体125的存在的条件下才致动第二检测装置140和145。

由第二检测装置140和145检测到的物理量在至少一个特性上与由接收器115接收的波110不同。

装置10还包括致动装置100，该致动装置配置为在以下条件下致动动作：

-第一检测装置105、115和120检测到物体125的存在；

-第二检测装置140和145检测到物体125的存在；并且

-由第一检测装置105、115和120检测到的位置与由第二检测装置140和145检测到的位置匹配。

优选地，第一检测装置105、115和120是其中每个发射器发射红外波110，并且每个接收器捕获红外波的检测装置。优选地，第一检测装置105、115和120包括用于传播红外波110的面板120。

由发射器105发射的波110由面板120传播。波110被反射到反射红外波的物体125上，并且被接收器115捕获。因此，第一检测装置105、115和120检测到物体125的存在。如果物体125吸收了红外波，则第一检测装置105、115和120不会检测到物体125的存在。例如，根据红外面板120上反射波110的地方检测物体125的位置。

使用红外波具有例如允许用户的手指被检测到而不存在检测到织物的风险的优点。

在一些实施方式中，发射器105被位于所述发射器和至少一个接收器115之间的标志包围。装置10的表面对于所使用的波长是不透明的，除了在接收器115的前面。在发射器105的前面，装置10的表面在接收器的方向上拉长的区域上对这些波长是至少部分透明的。因此，由发射器105发射的波的功率在接收器115的方向上比在其他方向上大。以此方式，拉长区域限定了掩模，对于发射器105使用的至少一个波长，所述掩模的透明部分在能够检测具有所述波长的波的接收器115的方向上拉长。对于发射器105使用的至少一个波长，该掩模的透明部分在能够检测具有所述波长的波110的接收器115的方向上拉长。该掩模可以是矩形或椭圆形，例如，掩模的最长尺寸基本上平行于连接发射器105和接收器115的线。在一些实施方式中，这种掩模被放置在接收器115的前面，可能与放置在发射器105的前面的这种掩模组合。

优选地，由第二检测装置140和145检测的物理量135是电磁波的物理量。优选地，第二检测装置140和145包括电磁波130的发射器140和电磁波135的接收器145。

优选地，第二检测装置140和145是其中发射器是电容性面板140的检测装置。电容性面板是在面板的整个表面上被积累电荷的栅格覆盖的表面。由面板140发射的波130被导电的物体125移相，其中，导电的物体125与电容性面板140不接触。被移相的波135被电容性接收器145捕获。因此，检测到物体125的存在。如果物体125是不导电的，则第二检测装置140和145不会检测到物体125的存在。优选地，波135是电磁波。

在一些实施方式中，第二检测装置140和145是其中发射器是电容性面板140检测装置。由面板140发射的波130被与电容性面板140接触的导电的物体125移相。被移相的波135被电容式接收器145捕获。因此检测到物体125的存在。如果物体125是不导电的，则第二检测装置140和145不会检测到物体125的存在。

非接触致动具有例如减少污物并且避免污染的风险的优点。

在一些实施方式中，第二检测装置140和145是包括电阻式面板140的检测装置。电阻式面板140是在面板的整个表面上被积累电荷的栅格覆盖的表面。当用户按压电阻式面板140时，形成接触点并且检测到物体125的存在。

通过用户的接触检测物体的存在和位置的优点在于所检测的物体的位置更精确。

在一些实施方式中，第一检测装置105、115和120以及第二检测装置140和145是：

-红外检测装置；

-电容式检测装置；

-射频检测装置；

-无线电波检测装置；

-电阻式检测装置；

-热检测装置；

-机械检测装置；或者

-任何其他检测装置。

尽管图1至图5中示出的本发明的实施方式10是第一检测装置105、115和120是红外检测装置并且第二检测装置140和145是电容式检测装置的实施方式，但是利用上述检测装置的其他实施方式是本发明主题的一部分。

由第二检测装置140和145检测到的物体125的位置根据电容性面板中发射信号130变形的位置来确定。

在一些实施方式中，仅在第一检测装置105、115和120检测到物体125的存在的条件下才致动第二检测装置140和145。

在一些实施方式中，仅在第二检测装置140和145检测到物体125的存在的条件下才致动第一检测装置105、115和120。

在一些实施方式中，检测装置105、115和120是第二检测装置，并且检测装置140和145是第一检测装置。

致动装置100配置为在以下条件下致动动作：

-第一检测装置105、115和120检测到物体125的存在；

-第二检测装置140和145检测到物体125的存在；以及

-由第一检测装置105、115和120检测到的位置与由第二检测装置140和145检测到的位置匹配。

所致动的动作例如是用于提高温度、降低温度或接通计时器的动作。所致动的动作视所检测的位置而定。

图2示出了本发明主题的装置10的第一检测装置105、115和120的第一特定实施方式20。

实施方式20由曲线图示出，曲线图示出了表示由第一检测装置105、115和120接收的波110的信号200。信号200在包括x轴205上的时间以及在y轴210上的接收功率的曲线图20中表示。

实施方式20包括：

-预定功率极限值215，称为“下限”；以及

-预定功率极限值220，称为“上限”。

如果信号200的功率小于下限215，则第一检测装置105、115和120不会检测到物体125。如果信号200的功率大于上限220，则第一检测装置105、115和120不会检测到物体125。如果信号200的功率小于上限220并且大于下限215，则第一检测装置105、115和120检测到物体125的存在。

由于利用了上限值220，避免了检测与用户的手指引起的相互作用相比，可能具有与第一检测装置105、115和120更大的相互作用的物体，例如金属。

图3示出了本发明主题的装置10的第二检测装置140和145的第一特定实施方式30。

实施方式30由曲线图示出，曲线图示出了表示由第二检测装置140和145接收的波135的信号300。信号300在包括x轴305上的时间以及y轴310上的物理量的功率的曲线图30中表示。

实施方式30包括：

-预定功率极限值315，称为“下限”；以及

-预定功率极限值320，称为“上限”。

如果信号300的功率小于下限315，则第二检测装置140和145不会检测到物体125。如果信号300的功率大于上限320，则第二检测装置140和145不会检测到物体125。如果信号300的功率小于上限320并且大于下限315，则第二检测装置140和145检测到物体125的存在。

由于利用了上限值320，避免了检测与用户的手指引起的相互作用相比，可能具有与第二检测装置140和145更大的相互作用的物体，例如金属。

图4示出了本发明主题的方法40的特定实施方式。

致动方法40包括以下步骤：

-41通过第一检测装置105、115和120、发射器105发射至少一个波110；

-42通过第一检测装置105、115和120、接收器115接收至少一个波110；

-43通过所接收的至少一个波110检测物体125的存在和位置；

-44致动第二检测装置140和145；

-45根据物理量135检测物体125的存在和位置；

-46如果由第一检测装置105、115和120检测到的位置与由第二检测装置140和145检测到的位置匹配，则致动动作。

优选地，致动方法40由本发明主题的致动装置10来实施。

在发射步骤41期间，由发射器105发射的波110被面板120传播。波110被反射到反射红外波的物体125上，并且在接收步骤42中被接收器115捕获。检测物体125的存在通过第一检测装置105、115和120实施。如果物体125吸收了红外波，则不会执行检测步骤43。例如，物体125的位置的检测43视红外面板120上反射波110的地方而定。

一旦检测到物体125的存在，则方法40推进到致动第二检测装置140和145的步骤44。

优选地，检测步骤45视物理量135而定，并且物理量135是电磁波的物理量。

在检测步骤45期间，由第二检测装置140和145检测到的物体125的位置根据电容式面板中发射信号130被最大调制的位置来确定。

在一些实施方式中，方法40包括比较在步骤43中由第一检测装置检测到的位置与在步骤45中由第二检测装置检测到的位置的步骤。如果检测到的位置匹配，则方法40推进到致动动作的步骤46。

当检测到的两个位置在在一个或两个维度中相同的参考空间(例如正交参考空间)中具有基本相同的坐标时，则这些位置匹配。因此，该匹配具有公差地确定。

在以下条件下实施致动动作的步骤46：

-在检测步骤43中检测到物体125的存在；

-在检测步骤45中检测到物体125的存在；并且

-在检测步骤43中检测到的位置与在检测步骤45中检测到的位置匹配。

致动的动作例如是用于提高温度、降低温度或接通计时器的动作。所致动的动作视检测位置而定。

因此，鉴于前面的描述可以看出，利用本发明能够使得接触或非接触地致动器具。另外，由于使用两种不同的波来检测物体的存在和位置，因此避免了致动触发错误，并且装置可靠性更高。此外，由于仅在第一检测装置检测到物体的存在的条件下才致动第二检测装置，因此实现了节能。

另外，利用本发明具有提供具有两个检测装置的组合的优点同时消除或至少减少它们的缺点的致动装置的优点。

图5示出了本发明主题的器具的实施方式50的实施方式。

器具50具有至少一个功能，并且包括本发明主题的至少一个致动装置，致动器具的所述功能。

在一些实施方式中，器具50例如是医疗器具或电梯。器具50还可以是家用电器，例如包括灶台或烤箱，其工作由本发明主题的致动装置致动。

器具50的致动由用户通过致动装置10执行。优选地，用户在与器具50不接触的情况下执行致动。在一些实施方式中，用户在与器具50接触的情况下执行致动。

致动的动作例如是用于提高温度、降低温度或接通计时器的动作。致动的动作视用户身体的一部分相对于致动装置10的检测位置而定。

图6示出了曲线60，该曲线图示了由用于检测物体的至少一个装置检测到的物体的位置随时间的移动速度61。

如参考图1至图5所描述的，检测装置提供物体位置的估计。沿着至少一根轴线，物体的速度通过两个时刻之间的位置差来确定。

因此，检测装置配置为提供干扰至少一个电磁场的物体的位置，并且速度确定装置根据由检测装置提供的物体的位置提供物体的运动速度。

在一些优选实施方式中，比较以此方式确定的速度与预定极限值62。例如，预定极限值62是每秒一厘米。

致动装置配置为在以下条件下致动动作：

-检测装置提供了物体的位置；并且

-物体的速度低于预定速度值。

所致动的动作是当物体的速度达到预定极限值时，或者当速度达到其最小值且该最小值低于预定极限值时，与物体的位置相关联的动作。

预定极限值可以通过设计设定，由用户调整或由装置本身校准，例如在安装阶段期间，在该阶段期间，用户被要求将其手指指向表示可能被本发明的主题的致动装置致动的动作的每个标志。

图7表示了曲线70，该曲线70图示了由检测装置检测到的物体与电磁场之间的干扰随时间的强度。当该强度在预定的最小强度极限值72和预定最大强度极限值73之间时执行检测。

例如，预定最小强度极限值72是测量的环境噪声的强度的两倍。例如，预定最大强度极限值73是检测装置的饱和值的四分之三。根据另一个实施例，预定最大强度极限值73大于在通过表示人体形态和皮肤颜色的人类多样性的物体的样本(例如手指)的研究阶段期间发现的最大强度。

以此方式，检测装置配置为根据物体的与每个电磁场的干扰的量来提供物体的检测强度。

优选地，致动装置配置为在以下条件下致动动作：

-检测装置提供了物体的位置；

-物体的速度低于预定值；并且

-检测强度增加或大于预定强度值。

优选地，预定强度值视在检测强度降低之前达到的最大检测强度而定。例如，预定强度值等于所达到的最大强度的一半或四分之三。

发明人已经确定了该极限值可以避免错误的检测。

图8分别表示了由用于检测物体的第一装置和第二装置检测到的位置81和82以及检测强度83和84(即，与不同组的检测装置利用的电磁场的干扰)。

在一些实施方式中，检测装置提供等于由第一检测装置和第二检测装置提供的位置的加权平均值的位置85。

优选地，分配给由第一检测装置提供的位置的权重视由第一检测装置检测到的物体与电磁场的干扰强度而定，并且分配给由第二检测装置提供的位置的权重视由第二检测装置检测到的物体与电磁场的干扰强度而定。

以此方式提供的位置更加稳定并且更加靠近物体的实际位置。

图9示出了本发明主题的致动方法90的步骤91至96。

该方法包括以下步骤：

-提供干扰电磁场的物体的位置的检测步骤91；

-根据由检测装置提供的物体的位置来确定物体的运动速度的步骤92；

-估计检测强度的步骤93；

-确定速度是否低于预定值的步骤94；

-确定检测强度是增加还是接近最大值(即，如上所述，其值是否大于最大强度的值函数)的步骤95；以及

-如果步骤94和95提供正向的结果，则致动与物体的位置相关联的动作的步骤。

在一些变型中，去掉了步骤93和95。

在一些实施方式中，致动装置配置为如果速度确定装置确定第一检测装置检测到大于预定速度值的速度，并且第二检测装置检测到用户按压在装置上，则致动动作。

由于这些设置，尽管由第一检测装置确定的物体的初始速度大于预定速度值，考虑到按压确定速度变成低于预定极限值也致动动作。

图10示出了本发明主题的装置的特定实施方式200。

致动装置200包括第一检测装置205、215，其包括红外线210的至少一个发射器205和被物体225反射的红外线210的至少一个接收器215。第一检测装置包括红外面板。优选地，每个发射器205和每个接收器215是红外线的发射器-接收器。

装置200还包括第二检测装置240，其根据按压在第二检测装置上的物体225检测物体225的存在和位置。第二检测装置包括移动机械按钮，例如通断开关。

图13示出了本发明主题的装置的特定实施方式300。

致动装置300包括第一检测装置305、315，其包括红外线310的至少一个发射器305和被物体325反射的红外线310的至少一个接收器315。第一检测装置包括红外面板。优选地，每个发射器305和每个接收器315是红外线的发射器-接收器。

装置300还包括第二检测装置340，其根据按压在第二检测装置上的物体325检测物体325的存在和位置。第二检测装置包括移动机械按钮，例如通断开关。

在该实施方式中，红外线的发射器305位于移动机械按钮340的中心移动部分中。在一个变型中，红外线的接收器位于移动机械按钮的中心移动部分中。

图11和图12示出了如图10所示的各种装置的组合的实施例，允许形成网状网络。利用本发明的优点之一是可以将按钮链接在一起，以形成智能网状网络。如果系统检测到同时致动了几个装置，则不会考虑红外检测，仅考虑机械检测。

因为机械按钮与红外系统耦合并具有其“智能”，所以也可以发现机械故障(部件磨损)。

图11示出了装置255沿着直线布置。

图12示出了装置255在直线的交替侧上的布置。

参考附图(特别是图6和8)，所述的物体的位置和速度沿着该直线确定。

在所有的实施方式中，可以向物体已经被检测到和生效的动作的信号添加视觉指示器(指示灯)或声音指示器。在包括按钮(例如，见图10和图13)的实施方式中，指示灯可以被放置在按钮的中心或按钮的外侧。