操控面板及冰箱的制作方法

本发明涉及制冷设备技术领域，尤其是涉及一种操控面板及冰箱。

背景技术：

现有技术中，为增加冰箱的智能化及可操控性，冰箱一般安装有操控面板以显示冰箱的信息，用户可以触摸操控面板上的按钮以调整冰箱冷藏间室或冷冻间室的温度等功能。但由于技术原因，大多数操控面板都使用数码管作为显示屏幕，利用电容变化反馈的工作原理来实现操作功能。并且，为了保护操控面板及外观美观，操控面板与冰箱面板安装在同一平面，这就要求操控面板安装的高度需要适应用户的身高，从而限制了操控面板安装的位置。另外，经常性操作操控面板，也会对操控面板产生一定的磨损和污染，也会使其表面残留有油污残渣，使得接触操作时不干净卫生。

技术实现要素：

本发明提出了一种操控面板及具有该操控面板的冰箱，所述操控面板及冰箱具有易于操控和无接触、干净卫生、安全性能高的优点。

本发明提供一种操控面板，用以安装在一冰箱上，所述操控面板上设有一腔体，所述操控面板还包括一容置在所述腔体中的光学显示模组，所述光学显示模组包括：成像模块、检测模块和控制模块，所述成像模块用以在空中以浮空实像的方式显示触控界面，所述检测模块用于检测用户对所述浮空实像的操作，并将检测到的交互信号反馈至所述控制模块，所述控制模块根据交互信号生成相应的控制信号。

在一些实施例中，所述操控面板在腔体处设置有一保护件，所述保护件与所述操控面板表面齐平，所述保护件用以保护容置在所述腔体中的光学显示模组。

在一些实施例中，所述成像模块包括等效负折射率光学元件及显示器，所述显示器设置在所述等效负折射率光学元件的一侧，所述显示器发出的光线经过所述等效负折射率光学元件后，在所述等效负折射率光学元件的另一侧形成有与所述显示器相对的浮空实像。

在一些实施例中，所述成像模块还包括一安装架，所述安装架一端与所述显示器一端固定连接并将所述显示器固定安装在所述腔体中。

在一些实施例中，所述等效负折射率光学元件包括：第一光波导阵列和第二光波导阵列，所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列在同一平面紧密贴合且正交布置。

在一些实施例中，所述第一光波导阵列或所述第二光波导阵列由45°斜向布置的多个平行排列的反射单元组成，所述反射单元的横截面为矩形，且沿所述反射单元的层叠方向的同一侧或两侧面设置有反射膜。

在一些实施例中，所述等效负折射率光学元件还包括两个透明基板，所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列设置于两个所述透明基板之间。

在一些实施例中，所述第一光波导阵列和所述第二光波导阵列之间，所述第一光波导阵列与相邻的所述透明基板之间，以及所述第二光波导阵列和相邻的所述透明基板之间均设置有胶粘剂。

在一些实施例中，所述检测模块的感应区域与所述浮空实像位于同一平面且包含所述浮空实像所处的三维空间。

在一些实施例中，所述控制模块包括控制主板及固定件，所述固定件用以将控制主板安装在所述操控面板上。

本发明还提供一种冰箱包括有设有储物间室的箱体，安装在所述箱体上的门体，用以控制所述冰箱运行的主控系统，所述冰箱还包括上述实施例中的操控面板，所述操控面板能够发送控制信号至所述主控系统，所述主控系统能够根据控制信号控制冰箱运行。

在一些实施例中，所述冰箱还包括与主控系统相连的人感模块，所述人感模块感应到人体信号后发送至主控系统，主控系统接收到人体信号后控制所述光学显示模组开启。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例中的冰箱的结构示意图；

图2是根据本发明实施例中的冰箱的控制系统框图；

图3是根据本发明实施例中的操控面板的结构示意图；

图4是根据本发明实施例中的光学显示模组的结构示意图；

图5是根据本发明实施例中的平板透镜的结构示意图；

图6是根据本发明实施例中的第一光波导阵列和第二光波导阵列的示意图；

图7是根据本发明实施例中的平板透镜沿厚度方向的正面结构示意图；

图8是根据本发明实施例中的第一光波导阵列和第二光波导阵列的局部结构示意图；

图9是根据本发明实施例中的平板透镜的光路示意图；

图10是根据本发明实施例中的平板透镜的内部光路原理图；

图11是根据本发明实施例中的平板透镜的成像示意图；

附图标记：

冰箱1000，箱体200，门体300，操控面板400，腔体450，保护件451，主控系统500，

光学显示模组100，

成像模块20，显示器21，安装架22，浮空实像25，检测模块30，控制模块40，控制主板41，固定件42，

平板透镜1，第一光波导阵列6，第二光波导阵列7，透明基板8，

反射单元9，反射膜10，胶粘剂11。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。

本发明第一方面实施例提供一种冰箱1000。下面参考附图描述根据本发明第一实施例的冰箱1000。

如图1及图2所示，根据本发明实施例的冰箱1000，包括：箱体200、至少一安装在箱体200上的门体300、操控面板400、主控系统500及用以显示触控界面的光学显示模组100。

其中，箱体200内设有若干储物间室，打开门体300可以将食物放入或取出储物间室。门体200顶端还安装有人感模块(图中未示)，人感模块用以检测冰箱1000前端是否有人体信号。操控面板400固定安装在其中一门体300上，优选地，操控面板400的形状与门体300相适应，操控面板400能够接收用户点击触控界面的操作信号并通过光学显示模组100发送控制信号至主控系统500。主控系统500能够接收控制信号并根据控制信号控制冰箱1000完成各种操作。

进一步地，当人感模块检测到冰箱前端有人体信号时发送信号至主控系统500，主控系统500控制操控面板400中的光学显示模组100打开以在空中形成触控界面，从而方便用户操作。当人感模块检测到冰箱1000前端没有人体信号时发送信号至主控系统500，主控系统300控制光学显示模组100关闭，以达到节约用电的目的。在一实施例中，人感模块可以利用图像识别技术、红外感应技术、语音识别技术通过摄像头、红外传感器、声音传感器等装置实现感应人体信号功能。

在本发明的一些实施例中，光学显示模组100可以设置在操控面板400上方便用户操控的位置。光学显示模组100与操控面板400的连接方式有多种，包括直接连接的方式或间接连接的方式。例如，光学显示模组100可以通过粘接剂粘贴在操控面板400上，又如，其可以镶嵌在操控面板400上，再如，其和操控面板400之间设置有间隔垫，即光学显示模组100安装在间隔垫上，间隔垫再安装在操控面板400上，这样可以先安装光学显示模组100和间隔垫，再将间隔垫与操控面板400进行安装，从而可以保证光学显示模组100的安装可靠性。

请参阅图1及图3，在本实施例中，操控面板400正面设置有一腔体450，光学显示模组100容置在腔体450中。所述腔体450在开口位置安装有一具有透光性的保护件451，保护件451与所述操控面板400表面齐平，保护件451用以保护容置在腔体450内的光学显示模组100。可以理解的是，通过将光学显示模组100设置在腔体450内，使得光学显示模组100不再凸出于操控面板400的表面，在视觉上显得更为美观。进一步地，在腔体450的内壁上开设卡孔，在光学显示模组100的外壁上开设与卡孔配合的卡勾。利用卡勾和卡孔结构简单、易于装配的优点，通过卡勾和卡孔的配合实现光学显示模组100与操控面板400的紧密连接。

请参阅图2至图4，光学显示模组100包括成像模块20、检测模块30及控制模块40。成像模块20用以将光学显示模组100显示的画面在空中以浮空实像25的方式显示操控面板400的触控界面。检测模块30可以检测用户在触控界面上的交互操作以生成交互信息，并将交互信息传递至控制模块40。控制模块40根据内部指令集及交互信息，判断用户的具体操作内容，生成相应的控制信号发送给冰箱1000的主控系统500以控制冰箱完成各种操作。同时，控制模块40将控制信号对应的操作界面或控制结果传输至成像模块20，通过成像模块20在空中进行图像显示，以方便用户下一步操作或知晓控制结果。可以理解的是，光学显示模组100同时还包括连接上述系统的驱动电路和相关输入输出接口，图中省略示出。

如图3和图4所示，成像模块20包括等效负折射率光学元件、显示器21及安装架22。所述等效负折射率光学元件容置在腔体450内，并紧贴在保护件451上。显示器21容置在腔体450顶端，安装架22容置在腔体450底端，安装架22一端与显示器21固定连接以将显示器21固定安装在腔体450中。在一实施例中，等效负折射率光学元件可以为平板透镜1，显示器21发出的光线经过平板透镜1后，在平板透镜1的另一侧形成有与显示器21相对的浮空实像25。

检测模块30的感应区域与浮空实像25位于同一平面且包含浮空实像25所处的三维空间，在安装时，可以根据安装空间、观看角度和使用环境选择最佳的安装位置，以方便用户对浮空实像25进行操作，提高用户操作的灵敏度和便捷性。控制模块40包括控制主板41及固定件42，所述固定件42用以将控制主板41安装在操控面板400背面。

下面参考图5-图11对本发明中平板透镜的结构及成像原理进行说明，具体内容如下。

如图5-6所示，等效负折射率光学元件可以采用平板透镜1，平板透镜1包括两个透明基板8，以及置于两个透明基板8之间的第一光波导阵列6和第二光波导阵列7。其中，第一光波导阵列6和第二光波导阵列7在同一平面紧密贴合且正交布置。优选地，第一光波导阵列6和第二光波导阵列7的厚度相同，便于设计和生产。具体地，如图5所示，平板透镜从显示器21一侧到浮空实像25一侧依次包括第一透明基板8、第一光波导阵列6、第二光波导阵列7和第二透明基板8。

其中，第一透明基板8和第二透明基板8均具有两个光学面，透明基板8对波长在390nm至760nm之间的光线具有90％—100％的透射率。透明基板8的材料可以为玻璃、塑料、聚合物和丙烯酸树脂中的至少一个，用于保护光波导阵列及滤去多余光线。需要说明的是，如果第一光波导阵列6和第二光波导阵列7紧密正交贴合后的强度足够，或安装的环境有厚度限制，则也可以只配置一个透明基板8或完全不配置透明基板8。

如图6所示，第一光波导阵列6和第二光波导阵列7由多个横截面为矩形的反射单元9组成，各反射单元9的长度由光波导阵列外围尺寸限制从而长短不一。第一光波导阵列6中反射单元9的延伸方向为x，第二光波导阵列7的反射单元9的延伸方向为y，z方向为光波导阵列的厚度方向。第一光波导阵列6和第二光波导阵列7中反射单元9的延伸方向(光波导阵列方向)相互垂直，即从z方向(厚度方向)看，第一光波导阵列6和第二光波导阵列7之间正交布置，从而使处于正交方向的两个光束会聚于一点，且保证物像面(光源侧和成像侧)相对于平板透镜对称，产生等效负折射现象，实现空中成像。

如图7所示，第一光波导阵列6或第二光波导阵列7由以用户视角偏转45°斜向布置的多个平行排布的反射单元9组成。具体地，第一光波导阵列6可由呈左下方向45°并排且横截面为矩形的反射单元9组成，第二光波导阵列7可由呈右下方向45°并排且横截面为矩形的反射单元9组成，两组光波导阵列中反射单元9的排列方向可以互换。例如，第一光波导阵列6中反射单元9的延伸方向为y，第二光波导阵列7的反射单元9的延伸方向为x，z方向为光波导阵列的厚度方向，从z方向(厚度方向)看，第一光波导阵列6和第二光波导阵列7之间正交布置，使处于正交方向的两个光束会聚于一点，且保证物像面(光源侧和成像侧)相对于平板透镜对称，产生等效负折射现象，实现空中成像。其中，光波导材料具有光学折射率n1，在一些实施例中，n1>1.4，例如n1取值为1.5、1.8、2.0等。

如图8所示，对于第一光波导阵列6和第二光波导阵列7，各反射单元9与其相邻的反射单元9之间存在两个交接面，各交接面之间由透光性较好的胶粘剂11接合。优选地，胶粘剂11可以选择光敏胶或热固胶，胶粘剂13的厚度为t1，且满足t1>0.001mm，例如，t1＝0.002mm或者t1＝0.003mm或者t1＝0.0015mm，具体厚度可以依据具体需要设置。平板透镜1中相邻的光波导阵列之间以及光波导阵列与透明基板8之间均设置有胶粘剂11，增加牢固性。

在一些实施例中，反射单元9的横截面可以为矩形，且沿反射单元9的排布方向的一侧或两侧面设置有反射膜10。具体地，在光波导阵列排布方向上，各反射单元9两侧均镀有反射膜10，该反射膜10的材料可以为实现全反射的铝、银等金属材料或其他非金属化合物材料。反射膜10的作用是防止光线因没有全反射而进入相邻光波导阵列中形成杂光影响成像。或者，各反射单元9也可以在反射膜10上添加介质膜，介质膜的作用是提高光反射率。

单个反射单元9的横截面宽a和横截面长b，满足0.1mm≤a≤5mm，0.1mm≤b≤5mm，进一步地，为了获得更好的成像效果，满足0.1mm≤a≤2mm，0.1mm≤b≤2mm。例如a＝0.2mm，b＝0.2mm；或者，a＝0.5mm，b＝0.5mm。在大屏幕显示时可以通过拼接多块光波导阵列来实现大尺寸需求。光波导阵列的整体形状根据应用场景需要设置，本实施例中，两组光波导阵列整体呈矩形结构，两对角的反射单元9为三角形，中间的反射单元9为梯形结构。单个反射单元9的长度不等，位于矩形对角线的反射单元9长度最长，两端的反射单元9长度最短。此外，平板透镜1还可以包括增透部件和视角控制部件，增透部件可以提高平板透镜的整体透过率，提高浮空实像25的清晰度和明亮度。视角控制部件可以用于消除浮空实像25的残像，降低观察者的眩晕感，同时防止观察者从其他角度窥视到装置内部，提升装置整体的美观度。其中，增透部件和视角控制部件可以组合，或者也可以分别独立设置在透明基板8与波导阵列的之间、两层波导阵列之间或透明基板8的外层。

具体地，本发明的空中成像原理如下：

在微米尺度上，使用相互正交的双层波导阵列结构，来对任意光信号进行正交分解。原始信号投射在第一光波导阵列6，以原始信号投射点作为原点、垂直于第一光波导阵列6为x轴建立直角坐标系，在该直角坐标系内原始信号被分解为位于x轴的信号x和位于y轴的信号y两路相互正交信号。其中，信号x在经过第一光波导阵列6时，按照与入射角相同的反射角在反射膜10表面进行全反射；此时，信号y保持平行于第一光波导阵列6，穿过第一光波导阵列6后，在第二光波导阵列7表面按照与入射角相同的反射角在反射膜10表面进行全反射，反射后的信号y与信号x组成的反射后的光信号便与原始光信号成镜面对称。因此任意方向的光线经过此平板透镜1均可实现镜面对称，任意光源的发散光经过此平板透镜1便会在对称位置重新汇聚成浮空实像25，浮空实像25的成像距离与平板透镜1到像源即显示器21的距离相同，为等距离成像，且浮空实像25的位置在空中，不需要具体载体，而是直接在空气中呈现实像。因此，使用者所看到的空间中的影像即是显示器21发出的图像。

在本发明实施例中，显示器21光源发出的光线在穿过平板透镜1时，在平板透镜1上发生上述过程。具体地，如图10所示，光线在第一光波导阵列6上的入射角分别为α1、α2和α3，光线在第一光波导阵列6上的反射角为β1、β2和β3，其中α1＝β1，α2＝β2，α3＝β3，经过第一光波导阵列6反射后，在第二光波导阵列7上的入射角分别为γ1、γ2和γ3，在第二光波导阵列7上的反射角分别为δ1、δ2和δ3，其中，γ1＝δ1，γ2＝δ2，γ3＝δ3。

进一步地，汇聚成像后的入射角分别为α1，α2，α3…αn，显示器21的光源与平板透镜1的距离为l，则浮空实像的成像位置与平板透镜的距离也为l，且该浮空实像25的可视角度ε为2倍max(α)。

可以理解的是，若光波导阵列的尺寸较小，则仅在距离光波导阵列成像侧的一定距离才可看到影像；而若光波导阵列的尺寸变大，即可实现更大的成像距离，从而增大视野率。

优选地，平板透镜1与显示器21的夹角设置为45°±5°的范围，从而可以有效利用平板透镜1的尺寸，提高成像质量和降低残像影响。此外，如果对成像位置有其他需求，则也可以在牺牲部分成像质量的情况下选择其他角度，优选地，平板透镜1的大小设置为可以显示整个显示器21所呈现的浮空实像25的画面。但如果实际使用时仅需要看到显示器21的部分画面，则平板透镜1的尺寸也可以根据实际显示画面自由调整大小和位置，对此不作限制。

另外，以上主要表述采用双层光波导阵列结构的平板透镜1的成像原理，在另一些实施例中，若将四周面均设为附有反射膜12的多个立方柱状反射单元9，且多个立方柱状反射单元9均在一层光波导阵列结构中沿x和y方向呈阵列排布，即将两层光波导阵列合并成一层，其成像原理与双层光波导阵列结构的成像原理相同，也可以作为平板透镜1的结构。

在实施例中，第一光波导阵列6与第二光波导阵列7的厚度相同，从而可以简化第一光波导阵列6与第二光波导阵列7结构的复杂度，降低第一光波导阵列6与第二光波导阵列7的制造难度，提升第一光波导阵列6与第二光波导阵列7的生产效率，减少第一光波导阵列6与第二光波导阵列7的生产成本。需要注意的是，此处的厚度相同为一个相对的范围，并非是绝对相同，即以提高生产效率为目的，在不影响空中成像质量的前提下，光波导阵列之间可以存在一定的厚度差。

根据本发明的一些实施例，显示器21的成像模式可以包括rgb(红色、绿色、蓝色)发光二极管(lightemittingdiode，led)、lcd(liquidcrystaldisplay，液晶显示器)、lcos(liquidcrystalonsilicon，液晶附硅)器件、oled(organiclight-emittingdiode，有机发光二极管)阵列、投影、激光、激光二极管或任何其他合适的显示器或立体显示器，对此不作限制。

在实施例中，可以设置显示器21的亮度不低于500cd/m²，从而可以降低光路传播中由亮度损失造成的影响。当然，实际应用时，可以根据环境光的亮暗来调整显示器21的显示亮度。

此外，根据本发明的一些实施例，对显示器21的显示图像表面进行可视角控制处理，可以减轻浮空实像25的残影，提高画面质量，也可以防止他人窥视，从而广泛应用到其他需要隐私信息保护的输入装置。

根据本发明的一些实施例，检测模块30可以为远近红外传感器、超声波传感器、激光干涉传感器、光栅传感器、编码器、光纤式传感器或ccd传感器。也就是说，检测模块3的感应形式包括但不限于远近红外、超声波、激光干涉、光栅、编码器、光纤式或ccd(电荷耦合器件)等。

根据本发明的一些实施例，控制模块40与成像模块20、检测模块30可以采用有线或无线方式连接，传输数字或模拟信号，从而可以灵活控制光学显示模组100的体积，而且可以增强光学显示模组100的稳定性。

本发明实施例提供的冰箱1000，其上安装的操控面板400通过可交互空中成像技术将显示画面在空中的确定位置处形成浮空实像25，用户可以根据浮空实像25中的画面信息进行操作，以完成用户对冰箱1000的操作目的。该冰箱1000可以使用户的操作方式更加方便直观，避免用户操作时接触冰箱本体，从而降低用户意外触电等风险，安全性更高，同时无接触操作更干净卫生，并且避免因用户触摸冰箱1000而对冰箱1000表面造成污染。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。