专利名称：操控装置以及运行具有改善的接近检测的操控装置的方法
操控装置以及运行具有改善的接近检测的操控装置的方法本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的一种操控装置以及具有权利要求14 前序部分所述特征的一种操控方法。当今尤其在现代机动车中越来越多地使用包括至少一个操控元件的操控装置，在操纵操控元件之前根据操纵元件(例如用户的身体部分)的接近而自动改变所述操控元件。这种改变例如可以是适配尾灯。也越来越多地使用配有进行位置确定的测量传感器的显示装置，测量传感器可以确定由用户的操纵元件触摸显示面的位置。这样的显示装置称作触摸屏。例如在显示装置上插入(eingeblendet)对应于其功能和/或动作的操控元件(也称作虚拟操控元件)，当触摸这种构造为触摸屏的显示装置时可在相应虚拟操控元件的显示区域中执行这些功能和/或动作。由于也可使用触摸屏的显示面来输出信息，因此希望从用户方面没有执行操纵动作时能够有尽可能多的用于传递信息的显示面可用。因此，优选只有当识别出从用户方面的操纵意图时，才会插入虚拟操控元件或者至少以如下大小来显示该大小能够实现即使在不平坦车道路面上行驶期间在其显示区域中的很大程度上的无误触摸。在由现有技术已知的操控装置中通过识别用户的操纵元件接近相应操控元件来识别操纵意图。例如在DE 10 2006 037 156中就描述了这样一种交互式操控装置和一种用来运行这种交互式操控装置的方法。在那里记载了，确定操纵元件相对于触摸屏的显示面的三维空间位置。为此使用多个与触摸屏相邻布置的测距传感器，并且通过三角测量法确定操纵元件的位置。这些测距传感器也可以按照不同的原理运行。按照所述的一种测量原理，使用经由用户身体传输的高频信号。将高频发射器布置在用户身体附近。在机动车中存在这样一种高频发射器，优选集成在机动车的座椅之中。 测距传感器以电容方式接收耦合到用户身体之中的高频信号。可以根据信号强度确定身体部分与测距传感器之间的距离。可以根据布置在传感器装置中的多个测距传感器借助三角测量法进行该身体部分在空间中的位置确定。例如在文献WO 2004/07 85 36中比较详细地描述了基本原理。DE 10 2006 037 156代替地描述了一种设计有光学传感器单元的测量原理。例如可以按照以下原理设计用来确定距离的光学传感器单元。发射发光二极管发出光学的或者红外波长范围的矩形调幅光信号。由光电二极管检测在对象上所反射的光信号，由补偿发光二极管将一个移相180°的同样矩形调幅基准光信号经由不变的光路发送给光电二极管。通过调节电路利用调节信号对补偿发光二极管进行调整，使得光电二极管上接收到的发射发光二极管的反射光信号与接收到的补偿发光二极管的基准光信号相互抵消，并且检测同相信号。调节信号的变化是操纵元件或对象距离的衡量尺度。根据该原理设计的传感器单元很大程度上与温度和亮度波动不相关。这些已知装置的共性在于需要有多个测距传感器，以便能可靠识别接近触摸屏。 如果要将接近触摸屏与接近相邻布置的操控元件区别开来，则尤其如此。除此之外，通常还需要校准测距传感器，因为电容耦合例如与环境影响例如空气湿度和/或用户皮肤的独特电导率有关，或者在按照光学原理工作的测量传感器情况下，则与操纵元件的反射率有关。
因此本发明的技术任务在于，实现一种具有接近识别的操控装置，其能可靠并且稳健地识别操纵元件接近至少一个操控元件，并且没有现有技术的已知缺点。按照本发明所述，通过具有权利要求1所述特征的操控装置以及具有权利要求14 所述特征的用于运行这种操控装置的方法来解决这一技术任务。由从属权利要求得到本发明的有利扩展方案。尤其推荐一种操控装置，其包括至少一个用来检测用户输入的操控元件和一接近识别装置，该接近识别装置被构造用来在触摸至少一个操控元件之前检测用户的操纵元件、尤其是身体部分对至少一个操控元件的接近，其中所述接近识别装置包括反射式光栅 (Reflexionslichtschranke)，所述反射式光栅具有至少一个用来在操控元件前方将电磁探测辐射发射到一个并不包括至少一个操控元件前方全部体积的有限空间探测区之中的发光装置，并且具有用来探测在接近至少一个操控元件时在用户的操纵元件上所散射或者反射的部分探测辐射的接收元件；其中所述接近识别装置被构造为可根据所接收的探测辐射的强度识别出接近。在现有技术条件下已知的装置中，将用于在操纵元件与至少一个操控元件之间的距离上的信息交换的电磁辐射发射到基本上包括至少一个操控元件前方全部空间的大的空间角范围之中，以便能够可靠地检测接近；而按照本发明规定只要将探测辐射发射到一个局部有限的探测区之中。其相对于至少一个操控元件被如此布置和设计，即在操纵元件在操纵触摸至少一个操控元件之前以及/或者在该操纵触摸期间，使得操纵元件伸入该探测区之中以及/或者穿过该探测区。因此只要接收到的一部分反射和/ 或散射的探测辐射高于一阈值，就足以识别接近。根据探测辐射的频谱范围选择阈值。根据在该频谱范围内是否在使用地点(例如在机动车中)存在背景辐射来确定阈值。如果例如使用光学或者红外波长范围中的探测辐射，那么例如在运输工具中使用的情况下就要相应地考虑通过车窗玻璃射入的可见光和/或红外光。按照本发明的用于运行操控装置的方法被设计为，使得利用至少一个发光装置将电磁探测辐射发射到至少一个操控元件前方的有限空间探测区之中，其中所述探测区不包括至少一个操控元件前方的全部体积，并且利用接收元件在用户的操纵元件接近至少一个操控元件时接收在操纵元件上所散射的以及/ 或者由该操纵元件所反射的一部分探测辐射，并且根据所接收的这部分探测辐射的强度识别出接近，其中所述的操控装置包括至少一个用来检测用户输入的操控元件和一个在触摸至少一个操控元件之前检测用户的操纵元件、尤其是身体部分对接近至少一个操控元件的接近的接近识别装置。特别适宜将操控装置构造成运输工具尤其优选是机动车中的操控装置。将该方法相应地设计成用来运行运输工具尤其优选是机动车中的操控装置的方法。特别适宜的是规定所述至少一个操控元件是触摸屏，并且在识别出接近时适配触摸屏上的显示。为此触摸屏优选与一个控制装置相连，或者包括这样的对触摸屏显示面上的图形显示进行控制的控制装置。操控装置除了包括触摸屏之外，经常还包括一些附加操控元件，它们例如可构造为按钮开关、旋转按钮开关、滑块调节器等。为了能够将操纵元件接近这样的附加操控元件与接近优选构造为触摸屏的至少一个操控元件区别开来，在本发明的一种优选实施方式中规定为了检测用户输入，设置有至少一个附加操控元件，该附加操控元件与触摸屏的显示面边缘相邻布置，其中在触摸屏边缘与至少一个附加操控元件之间将至少一个发光装置的探测辐射发射到处在探测平面内的探测区之中，其中所述探测平面与触摸屏显示面的平面夹成小于90°的角度，从而不必将操纵元件伸入探测区之中就可以操纵至少一个附加操控元件。视至少一个操控元件与至少一个附加操控元件的安装位置而定，例如在机动车驾驶舱的区域内，从而能够实现用户可以沿着被构造为触摸屏的至少一个操控元件的至少一个边缘触摸操纵所布置的附加操控元件，而不必伸入在至少一个操控元件前方将探测辐射发射到其中的探测区之中。通常将被构造为触摸屏的至少一个操控元件布置在中控台中， 使得操纵元件在触摸操纵至少一个操控元件(即触摸屏)时相应地重叠或者遮盖触摸屏显示面的下边缘。如果因此将反射式光栅构造为使得探测辐射从触摸屏下方倾斜于触摸屏显示面的表面法线发射到平面状构造的有限空间探测区之中，则操纵元件在触摸操纵时穿过该探测区。反之如果操纵与触摸屏下边缘相邻布置的附加操控元件，则在触摸操纵附加操控元件期间无需例如将指关节伸入到探测区之中即可进行触摸操纵。由于通常难以将由唯一一个发光装置发射的探测辐射完全且均勻地充满至少一个操控元件前方的探测区，因此在本发明的一种改进扩展方案中规定接近识别装置包括一个或多个附加发光装置，其被构造为将探测辐射发射到探测区之中，其中至少一个发光装置以及该或这些附加发光装置分别将其探测辐射发射到探测区的不同空间区域之中。在一些实施方式中，这些不同的空间区域可以至少部分搭接。在其它实施方式中，这些不同的空间区域被设计为使其最大程度上或者完全分离。在在其中一个边缘和另外的操控元件之间适合地发射探测辐射的情况下可以将操控元件与触摸屏的其中一个边缘相邻布置，而如果操纵元件没有伸入到至少一个操控元件前方的探测区之中，通常无法触摸操纵与被构造为触摸屏的或者所布置的其它操控元件的其它边缘相邻的操控元件。但为了在那些只要操纵与至少一个操控元件相邻布置的另外的操控元件的情况下阻止显示的图形适配，适宜的是能够将接近该至少一个另外的操控元件与接近至少一个操控元件区别开来。为此，按照本发明的一种优选实施方式规定，接近识别装置包括至少一个另外的发光装置，用来将电磁探测辐射发射到不同于探测区的另外的探测区之中；至少一个调制装置，用来对至少一个发光装置所发射的探测辐射进行调制，至少使得发射到至少一个另外的探测区之中的另外的探测辐射在其调制方面有别于发射到探测区之中的探测辐射；并且包括分析单元，其被构造用来对所接收的反射和/或散射的探测辐射在其调制方面进行分析，以便至少将发射到另外的探测区之中被散射/反射的这部分探测辐射与发射到探测区之中被散射/反射的这部分探测辐射分开地进行确定，并且根据接收的、发射到至少一个另外的探测区之中被反射/散射的探测辐射的部分的强度来识别操纵元件伸入到至少一个另外的探测区之中。然后优选将控制装置构造为如果除了识别出接近至少一个操控元件还识别出操纵元件伸入到至少一个另外的探测区之中，就不改变显示。这样可利用至少一个另外的发光装置将探测辐射发射到不在所述至少一个操控元件前方的另外的探测区之中，其中不同于发射到探测区之中的探测辐射地对发射到另外的探测区之中的探测辐射进行调制，对接收到的散射/反射探测辐射在其调制方面进行分析，以便分开地确定发射到探测区之中并且被反射/散射的这部分探测辐射和发射到另外的探测区之中并且被反射/散射的这部分探测辐射，并且根据所接收/反射的探测辐射部分的强度来识别操纵元件伸入到至少一个另外的探测区之中。在另一种实施方式中，将调制装置构造用来对由至少一个发光装置和该或这些附加发光装置发射到探测区之中的探测辐射发光装置个体地进行调制，将分析单元构造用来对所接收的散射/反射探测辐射在其调制方面发光装置个体地进行分析，以便分开地确定反射/散射到探测区的不同空间区域之中的部分，并且由此得出操纵元件在至少一个操控元件前方的位置。可以使用这些信息，以便将显示的适配更好地适配于用户的操控意图。在本发明的一种改进方案中，接近识别单元被构造用于根据时间上相继检测到的操纵元件位置得出操纵元件的运动。也可以使用所述信息以便更好地适配被构造为触摸屏的至少一个操控元件上的图形显示。同样可以使用这种运动信息，以在一种运输工具尤其是机动车之中根据运动方向来实施并且/或者辅助驾驶员-副驾驶识别。如果假设操纵元件首先相应地伸入到与相应用户相邻最近的探测区的空间区域之中，那么就可以根据该位置信息和/或运动信息实施并且/或者辅助用户识别。特别适合作为发光装置的是发光二极管。特别优选的是在红外波长范围发射探测辐射的发光二极管，因为该波长范围对于用户而言不可见。为了使发光二极管发出的光 (即电磁探测辐射)仅仅发射到优选被构造成扇形的有限空间探测区之中，优选将光学装置与每一个发光装置相连。这样的光学装置特别适宜包括能将所发射的光聚焦到平面之中的这种圆柱形透镜。为了有目的地实现在平面中的扇形扩大，在一种优选实施方式中，光学装置还包括偏转棱镜。为了将散射的反射辐射尽可能有效地转向接收元件(接收元件优选构造为光敏半导体元件特别适宜是光敏二极管或者光敏晶体管)，在接收元件前同样也布置了一个光学装置，将其称作接收光学装置。其优选包括圆柱形透镜。在此接收光学装置可以被设计为使其不仅能共同接收和探测来自至少一个操控元件前方探测区的散射/反射探测辐射， 而且也能共同接收和探测来自布置在至少一个另外的操控元件前方的至少一个另外的探测区的散射/反射探测辐射。特别适宜将不同的发光装置布置在同一个载体电路板上。还可以通过同一个、优选构造在集成电路或者芯片中的电子控制装置来控制不同的发光装置。可以将该电子控制装置构造为发光装置个体地调制探测辐射。已证明有利的方式是在被构造为触摸屏的至少一个操控元件前方使用构造为平面状的探测区，该探测区与显示器平面夹成约为70°的角度，而沿着布置在那里的操控元件前方的侧面边缘延伸并且同样平面状构造的另外的探测区相对显示面的平面夹成明显小得多的角度区域。为了也能在用户在操纵处理另外的操控元件以及/或者其它处理过程中“越过” 所述至少一个操控元件的情况下抑制在被构造为触摸屏的至少一个操控元件上的图形显示的适配，在本发明的一种实施方式中规定，控制单元被构造为只有在预先给定的时段逝去之后识别出操纵元件接近至少一个操控元件之后，才改变显示，其中所述预先给定的时段相当于当操纵元件朝向至少一个另外的操控元件平常地运动情况下在根据接收的在探测区中被反射和/或散射的被探测的探测辐射识别出操纵元件接近至少一个操控元件与根据发射到至少一个另外的探测区之中被散射和/或反射的探测辐射识别出接近至少一个另外的操控元件之间的一段时间。
在其它实施方式中可以规定，与边缘相邻或者沿着边缘布置的操控元件地设置其它一些探测区，通过发光装置将探测辐射发射到这些探测区之中，从而同样能够探测到越过这些边缘。通过适当调制探测辐射相应地能够实现利用接收元件检出所有散射和/反射的探测辐射。为了实现接收元件的高灵敏度，在接收元件前或者在其周围设置能阻止或者抑制发光装置的光线直接射入的屏蔽。在本发明的一种有利实施方式中，通过如下方式进行在使用地点(例如在机动车中)存在的探测辐射频率范围之内的背景辐射方面的补偿通过一个固定不变的光路将 (优选与其余发光装置构造相同的)基准发光装置的基准辐射时间上与探测辐射的发射交替地导向探测元件。借助在不同的探测时刻比较针对基准辐射测量的强度，就能推断背景辐射的变化。为了在连续工作中附加地考虑发光装置的发射特性变化例如温度波动引起的变化，如果没有识别出操纵元件接近，则优选附加地执行基准测量。本发明所述方法的特征与本发明所述装置的相应特征一样具有相同的优点。以下将根据优选实施例对本发明进行更详细解释。这里附
图1示出具有反射式光栅的操控装置的示意图；附图2示出用来实现反射式光栅的光学单元的分解示意图；附图3示出用来解释将反射式光栅与被构造为触摸屏的操控元件相邻安装的示意图；附图4示出具有多个探测区的操控装置的示意图；附图5示出一种操控装置的示意图，其中在被构造为触摸屏的操控元件前方探测区被划分成不同的部分区域；附图6示出类似于附图4的示意图，其中操控装置还与一个用户识别装置相连；附图7示出一种操控装置的示意图，其中可以探测到垂直越过；附图8和9示出操控装置的不同示意图，其中不仅可以探测水平越过、而且可以探测垂直越过。在附图1示意性示出具有反射式光栅的操控装置1。操控装置包括一个构造为触摸屏2的操控元件。可以利用一个控制装置将图形信息显示在触摸屏2的显示面3上。为了在(没有绘出的)操纵元件接近触摸屏2时能够在显示面3上进行图形显示，将控制装置与一个接近识别装置相连。可以将接近识别装置至少部分集成在控制装置之中。接近识别装置将优选处在红外波长范围内的电磁探测辐射发射到布置在空间平面内的有限空间探测区4之中。用于形成探测区4的探测辐射的辐射以如下方式被选择即根据触摸屏2 与用户之间的相对布置，使得操纵元件(例如用户的手)在触摸操纵触摸屏2时伸入到探测区4之中，或者在触摸操纵之前穿过该探测区。在操控装置1的所示出的实施方式中，探测区4所在的平面与显示面3的平面夹成的角度α小于90°。角度α优选大约为75°。邻近触摸屏2显示面3的下边缘5地将探测辐射发射到触摸屏前方的空间之中。在下边缘5下方以及能透过探测辐射的发射窗口 6下方设置一些构造为按钮的附加操控元件7。通过不沿着附加操控元件7也在的那个平面的表面法线发射反射式光栅的探测区4，就能在无需操纵元件进入反射式光栅的探测区4之中并将其触发的情况下通过该操纵元件触摸操控这些附加操控元件。例如有利的是将操控装置1布置在机动车的中控台之中。通过用户的操纵元件能操控附加操控元件 7，而它们不必伸入到反射式光栅的探测区4之中。通过适当选择角度α可相对于用户所坐的座椅的座椅面高度实现用于不同安装高度的操控元件。将多个另外的操控元件10、11 与侧面边缘8、9相邻布置。此外还将多个又另外的操控元件13布置在触摸屏2显示面3 的上边缘12上方。在附图2中示意示出反射式光栅的光学单元20的分解图。将用来发射探测辐射的发光装置22a-22d基本上等距布置在载体电路板21上。优选将发光装置22a_22d构造成发射红外波长范围的发光二极管。将圆柱形透镜23布置在发光装置22a-22d前。它们可将探测辐射聚焦到一个平面之中。为了实现在探测平面之内在角度范围上扩大探测辐射， 设置有偏转棱镜Ma-Md，它们中每两个地被组合到在光学元件25中。通过端板或发射窗口沈封闭光学单元20。该发射窗口在探测辐射的波长或频率范围内可以透光。将优选构造为光电二极管的接收元件观布置在载体电路板21的中部27。为了阻止直接射入或者接收发光装置22a-22d的散射辐射，在接收元件观上方布置一个包括入射口 30的屏蔽四。 一个优选构造与发光装置22a-22d相同的基准发光装置31与接收元件观共同位于屏蔽四下方。其被设置用于使得时间上与发光装置22a-22d交替地发射在与发光装置22a-22d 相同波长或频率范围内的基准辐射，从而能够实现在使用地点(例如运输工具中)的背景辐射方面的补偿。在屏蔽四的入射口 30前还布置了另外的圆柱形透镜32，该透镜可将在操纵元件上所散射和/或反射的发光装置22a-22d的探测辐射聚焦到接收元件观上，其中所述探测辐射透过发射窗口 26。在附图2所示的光学单元20增加了电子控制装置，可以将其构造在载体电路板21 上，或者单独构造。优选将其实施在集成电路之中，并且能够控制发光装置22a-22d以及基准发光装置31。在此，优选能够发光装置个体地优选以频率调制方式产生各个发光装置 22a-22d和基准发光装置31所发射的探测辐射或者基准辐射。接近识别单元还包括电子分析装置，其可对接收到的散射/反射探测辐射和/或基准辐射在强度方面进行分析。在一些实施方式中，接近识别单元的电子分析和控制装置可以集成在对被构造为触摸屏的操控元件的显示面3上的图形显示进行控制的控制装置之中。示意性地，在附图3中示意性示出类似于附图2的光学单元20与触摸屏2相邻的安装。光学单元20布置在显示器外框36的下方，该显示器外框围住触摸屏2的有效显示面3。显示器外框36以及光学单元20均被盖板33所遮盖，该盖板至少包括一个用于探测辐射35的射出区或者窗口区34。具有窗口区34的盖板33可以替代附图2所示的光学单元20的发射窗口 26。光学单元20优选构造为使其包括能够相对于触摸屏2显示面3的平面对光学单元进行对准的调整元件(没有绘出)。此外优选以如下方式构造光学单元20的光学装置即并非垂直于载体电路板的平面、而是向其弯曲地在与显示面3所夹的角度α 小于90°的平面中发射探测辐射。在附图4中示出类似于附图1所示操控装置1的另一种实施方式，而其中除了触摸屏2显示面3前方的探测区4之外还构造有一些其它探测区41和42，它们相应地被构造在其它操控元件10和11前方。将其它探测区41、42构造在一个相对于触摸屏2显示面3的平面夹成角度β的空间平面之中，其中该角度β小于探测区4所在的平面与显示面3 的平面夹成的角度α。将探测辐射发射到其它探测区41、42之中的其它发光装置优选与那些将探测辐射发射到探测区4之中的发光装置一样布置在同一个载体电路板上。为了能够将接近识别装置的接收元件接收到的、在操纵元件上反射的探测辐射对应于各个探测区4、41、42，至少探测区个体地对发射到不同探测区4、41、42之中的探测辐射进行调制。通过对接收到的探测辐射的调制进行分析，由此能实现至各个探测区4、41、42 的对应。这样就能对那些用户的操纵元件接近触摸屏2、但是并不想执行可通过触摸屏2检测到的操纵动作、而是要操纵其它操控元件10、11之一的操纵情况加以区别。这种情况下希望停止适配触摸屏2显示面3上的显示。例如如果坐在触摸屏2显示面3左侧的用户操纵布置在显示面3侧面边缘9右侧的操控元件11中的一个操控元件，则操纵元件不仅伸入到探测区4之中，而且也伸入到另外的探测区42之中。接近识别单元和/或控制单元可以通过适当的逻辑运算识别这种情况，并且抑制或者不适配所述显示。例如在以下情况下就应当抑制在其中不仅识别出接近触摸屏2、而且也识别出接近另外一个操控元件11，并且还在接近另外的操控元件11之前识别出接近触摸屏。如果将各个探测区4、41、42按照该顺序对应于逻辑变量顶1、IR2,顶3，并且用T(IRX)表示识别出探测区IRX中接近的时刻， 则可将逻辑条件表达为(IR1&IR3 =真)& (T(IRl) <T(IR3))。而如果满足以下逻辑条件，就会在触摸屏2右侧的副驾驶进行操纵时停止抑制(IR1&IR2 =真)& (T(IRl) <T(IR2))。在附图5中示出另一种实施方式，其中探测区4被划分为对应于逻辑变量 IRla-IRld的分区^-4d。发光装置之一将探测辐射分别发射到每一个分区4a-4d之中，其中不同分区中的探测辐射分别被不同地调制。这样就能根据所接收的、可以对应于各个分区4a-4d的部分确定操纵元件在探测区4之内的位置。此外还可以根据时间分辨的分析处理来确定操纵元件的运动。可以根据对应于各个分区4a-4d的探测辐射强度部分， 分别推断操纵元件在相应分区4a-4d中的反射面部分。那么也可以根据时间分辨分析确定运动方向，如附图5中通过箭头51所示。在附图6中示意性示出类似于附图4所示的一种实施方式。附加地，示意性示出了另外的接收单元61，所述另外的接收单元61被构造用来以电容方式检测耦合到用户之中的高频信号。这样就能例如在运输工具尤其是机动车之中明确实施驾驶员-副驾驶识别。 在这种实施方式中，如果满足以下条件，就会抑制适配触摸屏2显示面3上的显示(IR1&IR3 =真)& (F =真)或者(IR1&IR2 =真)& (B =真)，其中F和B表示驾驶员以及副驾驶。当然也可以使用其它任意的系统来识别驾驶员/副驾驶。在附图7中示出操控装置的一种实施方式，其中在垂直越过时、例如当操纵操控元件13时，能够抑制适配触摸屏2显示面3上的显示。为此规定在上边缘12和操控元件 13之间将探测辐射发射到探测区71之中，该探测区优选处在垂直于触摸屏2显示面3的平面之中。如果在探测区4和附加探测区71中检测到存在，其中在伸入到附加探测区71之中以前伸入到探测区4之中，就抑制改变所述显示。简化的逻辑条件如下(IIU&IR4 =真)& (T(IRl) <T(IR4))。
其中逻辑变量IR4对应于附加探测区71。在附图8中示出相当于将附图4和7所示实施方式组合的一种操控装置1。在附图9中还示出一种实施方式中，其中并非通过与显示面下边缘5相邻地从显示面3侧面发射的探测辐射构成相当于附图3所示其它探测区41、42的探测区91、92。而是与侧面边缘 8、9相邻地分别垂直于显示面3发射探测辐射。这样形成相应地对应于逻辑标志IR2和IR3 的探测区91、92。在附图8和9所示的实施方式中，满足以下逻辑条件之一时就会进行抑制(IR1&IR4 =真)& (T(IRl) <T(IR4))，这相当于在显示面3上边缘12上方操控操控元件之一 13，或者(IR1&IR3 =真)& (T(IRl) < T(IR3)),这相当于例如显示面3左侧的驾驶员操控其它的操控元件11，或者(IR1&IR2 =真)&(T(IRl) <T(IR2))，这相当于例如在显示面3右侧的副驾驶操控布置在显示面3左侧的其它操控元件 8。对于专业人员得到这里仅仅描述了示例性的实施方式。可以以任意组合来使用所述实施方式的各特征以便实施本发明。附图标记清单1操控装置2触摸屏3显示面4探测区α探测区4所在平面与显示面3的平面之间的角度5下边缘6发射窗口7附加操控元件8,9 侧面边缘10,11 其它操控元件12上边缘13又其它操控元件20光学单元21载体电路板22a-22d 发光装置23圆柱形透镜24a-24d 偏转棱镜25光学元件26发射窗口27中部28接收元件29屏蔽CN 102159420 A
说明书
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30入射口31基准发光装置32其它圆柱形透镜33盖板34射出区或窗口区35探测辐射36显示器外框41，42 其它探测区51箭头61其它接收单元71探测区91，92 其它探测区β其它探测区41、42的平面与显示面3的平面之间所夹角度
1权利要求
1.操控装置(1)，包括至少一个用来检测用户输入的操控元件和接近识别装置，该接近识别装置被构造用于在触摸所述至少一个操控元件之前检测用户的操纵元件、尤其是身体部分对该操控元件的接近，其特征在于，所述接近识别装置包括反射式光栅，所述反射式光栅具有至少一个用于在所述至少一个操控元件前方将电磁探测辐射(3 发射到不包括所述至少一个操控元件前方全部体积的有限空间探测区(4)之中的发光装置Oh-22d)，并且具有用于探测在接近所述至少一个操控元件时在用户的操纵元件上所散射和/或反射的部分探测辐射(3 的接收元件 (28)；其中所述接近识别装置被构造用于根据所接收的探测辐射的强度识别出接近。
2.根据权利要求1所述的操控装置(1)，其特征在于，所述至少一个操控元件是触摸屏 (2)，该触摸屏与控制装置相连，该控制装置在识别出操纵元件的接近时改变在触摸屏(2) 显示面( 上的图形显示。
3.根据权利要求2所述的操控装置(1)，其特征在于，为了检测用户输入，设置有与所述触摸屏O)的显示面(3)的边缘( 相邻布置的至少一个附加操控元件(7)，其中在所述触摸屏O)的边缘(5)和所述至少一个附加操控元件(7)之间将至少一个发光装置 (22a-22d)的探测辐射发射到处于探测平面中的探测区(4)之中，其中所述探测平面与显示面C3)的平面夹成小于90°的角度(α )，从而在操纵元件没有伸入到探测区(4)之中的情况下能够操纵所述至少一个附加操控元件(7)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的操控装置(1)，其特征在于，所述接近识别装置包括一个或多个被构造用来将探测辐射发射到探测区(4)之中的附加发光装置 0加-22(1)，其中所述至少一个发光装置(22a-22d)和该或这些附加发光装置(22a_22d)分别将其探测辐射发射到探测区的不同空间区域(^-4d)之中。
5.根据权利要求4所述的操控装置(1)，其特征在于，所述接近识别装置包括至少一个另外的发光装置，用来将电磁探测辐射发射到不同于该探测区的另外的探测区G1， 42)之中；至少一个调制装置，用来对至少一个发光装置所发射的探测辐射进行调制，至少使得发射到所述至少一个另外的探测区(41,4 之中的另外的探测辐射在其调制方面有别于发射到探测区(4)之中的探测辐射；并且包括分析单元，该分析单元被构造用来对所接收的反射和/或散射的探测辐射在其调制方面进行分析，以便至少将发射到所述另外的探测区(41,4 之中的被散射和/或反射的部分探测辐射与发射到所述探测区(4)之中的被散射和/或反射的这部分探测辐射分开进行确定，并且根据所接收的、被发射到所述至少一个另外的探测区(41，42)之中的被反射和/或散射的探测辐射部分的强度来识别操纵元件伸入到所述至少一个另外的探测区(41，42)之中。
6.根据上述权利要求中任一项所述的操控装置(1)，其特征在于，所述控制装置被构造为当除了识别出接近所述至少一个操控元件还识别出操纵元件伸入到所述至少一个另外的探测区(41，42)之中时不改变显示。
7.根据上述权利要求中任一项所述的操控装置(1)，其特征在于，所述调制装置被构造用来对由所述至少一个发光装置(22a-22d)和该或这些附加发光装置(22a-22d)发射到探测区之中的探测辐射(3 发光装置个体地进行调制，以及所述分析单元被构造用来对所接收的散射和/或反射探测辐射在其调制方面发光装置个体地进行分析，以便分开地确定反射/散射到探测区的不同空间区域(^-4d)之中的部分，并且由此得出所述操纵元件在所述至少一个操控元件前方的位置。
8.根据上述权利要求中任一项所述的操控装置(1)，其特征在于，所述接近识别单元被构造为根据时间上相继检测到的操纵元件的位置得出操纵元件的运动。
9.根据上述权利要求中任一项所述的操控装置(1)，其特征在于，所述至少一个发光装置(22a-22d)和/或该或这些附加发光装置(22a-22d)和/或所述至少一个另外的发光装置分别与将探测辐射的发射导向扇形空间区域之中的光学装置耦合。
10.根据权利要求9所述的操控装置(1)，其特征在于，所述光学装置包括用来将探测辐射聚焦到空间平面之中的圆柱形透镜03)。
11.根据权利要求9或10所述的操控装置(1)，其特征在于，所述光学装置包括偏转棱镜，以使得探测辐射(35)以一定的角度范围在空间平面之中扇形放射。
12.根据上述权利要求中任一项所述的操控装置(1)，其特征在于，通过共同构造的电子单元控制多个、优选控制所有发光装置Oh-22d)。
13.根据上述权利要求中任一项所述的操控装置(1)，其特征在于，所述控制单元被构造为在预先给定的时段逝去之后才识别出操纵元件接近所述至少一个操控元件之后才改变显示，其中所述预先给定的时段相当于在操纵元件朝向所述至少一个另外的操控元件 (11)平常地运动情况下根据接收的、发射到探测区(4)之中被反射和/或散射的探测辐射识别出所述操纵元件接近所述至少一个操纵元件与根据发射到至少一个另外的探测区 (42)之中被散射和/或反射的探测辐射识别出接近至少一个另外的操控元件(11)之间的时间。
14.用于运行操控装置(1)的方法，其中所述操控装置(1)包括至少一个用来检测用户输入的操控元件和接近识别装置，该接近识别装置在触摸操控元件之前检测用户的操纵元件、尤其是身体部分对操控元件的接近，其特征在于，利用至少一个发光装置(22a-22d)将电磁探测辐射发射到操控元件前方的有限空间探测区(4)之中，其中所述探测区(4)不包括在所述至少一个操控元件前方的全部体积，并且利用接收元件08)在用户的操纵元件接近所述至少一个操控元件时接收在操纵元件上所散射的和/或由该操纵元件所反射的探测辐射部分，并且根据所接收的该探测辐射部分的强度识别出接近。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述至少一个操控元件是触摸屏0)， 并且在识别出接近时适配触摸屏(2)上的显示。
16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，利用光学装置将所述至少一个发光装置的探测辐射(3 发射到扇形空间区域之中。
17.根据权利要求14 16中任一项所述的方法，其特征在于，将所述至少一个发光装置的探测辐射(3 邻近触摸屏( 显示面(3)的边缘( 地发射到位于探测平面内的探测区(4)之中，其中所述探测平面与显示面(3)的平面夹成小于90°的角度 (α)0
18.根据权利要求14 17中任一项所述的方法，其特征在于，利用至少一个另外的发光装置将探测辐射发射到不在至少一个操控元件前方的另外的探测区(41,4 之中，其中对发射到所述另外的探测区(41,4 之中的探测辐射与发射到探测区(4)之中的探测辐射不同地进行调制，以及对接收到的散射探测辐射在调制方面进行分析，以便分开地确定发射到探测区(4)之中并且被反射/散射的探测辐射(3 的部分以及发射到所述另外的探测区(41，42)之中并且被反射/散射的探测辐射的部分，并且根据接收到的反射/散射的另外的探测辐射的部分的强度识别操纵元件伸入到所述至少一个另外的探测区(41，42) 之中。
19.根据权利要求14 18中任一项所述的方法，其特征在于，如果除了识别出接近至少一个操控元件之外，还识别出操纵元件伸入到至少一个另外的探测区(41，42)之中，就停止适配显示。
20.根据权利要求14 19中任一项所述的方法，发射另外的探测辐射，使得另外的探测区(41，42)处在与至少一个操控元件相邻布置的至少一个另外的操控元件(10，11)前方。
21.根据权利要求14 20中任一项所述的方法，其特征在于，除了探测辐射之外还将附加发光装置的附加探测辐射发射到探测区(4)之中，其中所述至少一个发光装置(22a-22d)与所述附加发光装置(22a-22d)将探测辐射发射到探测区(4)的相应的相互不同的部分区域Ga-4d)之中，并且发光装置个体地对探测辐射和附加探测辐射进行调制，并且在调制方面分析处理接收到的散射和/或反射的探测辐射，以便发光装置个体地确定散射和/或发射的部分，并且由此得出操纵元件的位置。
22.根据权利要求14 21中任一项所述的方法，其特征在于，发光装置个体地对接收到的探测辐射部分进行时间分辨地分析处理，并且由此得出操纵元件的运动。
23.根据权利要求14 22中任一项所述的方法，其特征在于，借助基准发光装置将基准辐射与探测辐射(3 的发射时间上错开地导向接收元件08)，以及由不同时刻确定的接收基准辐射强度确定背景辐射影响，并且在确定反射和/或散射探测辐射部分的强度时对其加以考虑。
全文摘要
本发明涉及一种操控装置以及一种运行操控装置的方法，所述操控装置包括至少一个用来检测用户输入的操控元件和被构造用来在触摸至少一个操控元件之前检测用户的操纵元件、尤其是身体部分接近操控元件的接近识别装置，其中所述接近识别装置包括一个反射式光栅，所述反射式光栅具有至少一个用来在至少一个操控元件前方将电磁探测辐射(35)发射到一个不包括至少一个操控元件前方全部体积的有限空间探测区(4)之中的发光装置(22a-22d)，并且具有用来探测在接近至少一个操控元件时在用户的操纵元件上所散射和/或反射的部分探测辐射(35)的接收元件(28)；其中所述接近识别装置被构造用于根据所接收的探测辐射的强度识别出接近。
文档编号B60K37/06GK102159420SQ200980137248
公开日2011年8月17日 申请日期2009年9月9日 优先权日2008年9月22日
发明者C·瓦勒, K·巴赫菲舍尔, L·本德瓦尔德 申请人:大众汽车有限公司