本发明涉及一种操作装置、特别是用于电子家用设备的操作装置。
背景技术
对于操作装置，已知具有不同工作原理的不同类型的操作元件。在构造为压力按键的操作元件中，例如可以在接触和/或接近灵敏的压力按键(所谓的“触控”)和能通过力作用操纵的压力按键之间区分，所述压力按键能分别以不同的结构和工作原理实现。
就此而言，在能通过力作用操纵的压力按键中，除了具有机械式操纵元件的这样的压力按键之外，特别是还已知电容式压力按键(例如参看de102011121897a1)、电感式压力按键(例如参看ep2529484b1)和压电式压力按键(例如参看ep2063533b1)。这些特殊的压力按键通常要求公差范围小的高的制造和装配精度。
此外，例如由申请人的de102014007036a1已知一种操作装置，该操作装置具有能通过力作用操纵的压力按键，对该压力按键的操纵可以借助于光学传感器检测。这种已知的操作装置尽管其光学的工作原理也可以在覆盖板不透光的情况下使用。
技术实现要素：
本发明的任务在于，提供一种改进的具有能通过力作用操纵的压力按键的操作装置，该操作装置能实现压力按键功能性的拓展。
该任务通过具有权利要求1的特征的操作装置解决。本发明的特别优选的实施方案和进一步改进方案是从属权利要求的技术方案。
本发明的操作装置包括：覆盖板和光学传感器，该覆盖板具有面向用户的用户侧和背离用户的背侧，其中，该覆盖板限定操作区并且在该操作区中能通过来自用户侧的力作用至少部分弹性地变形和/或运动，该光学传感器具有用于发射电磁辐射的发送器和用于位置分辨地检测被反射的电磁辐射的接收器。在此，操作区能通过不同程度的力作用而不同程度地变形和/或运动。此外，设置有用于分析由所述接收器产生的测量信号的电子控制器件，该电子控制器件这样设计，使得该电子控制器件能够根据被反射的电磁辐射的检测位置来区分：未操纵操作区、以第一力作用操纵操作区和以与所述第一力作用不同的第二力作用操纵操作区。
按照本发明的操作装置是压力按键，该压力按键光学探测对其的操纵，其中，该光学探测能与覆盖板的透光性无关地可靠地实现。在按照本发明的操作装置中特别是也可以使用由金属制成的覆盖板。
在按照本发明的操作装置中，操作区能通过不同程度的力作用而不同程度地变形或运动，并且电子控制器件这样设计，使得该电子控制器件能够根据被反射的电磁辐射的检测位置来区分：未操纵操作区、以第一力作用操纵操作区和以与所述第一力作用不同的第二力作用操纵操作区。在由接收器检测被反射的辐射时位置分辨的灵敏度以及还有由电子控制器件相应分析的灵敏度都足够高的情况下，不仅可以定性地而且可以定量地检测用户对操作区的操纵。由此，压力按键可以配备有多个操作功能性。结果，操作装置能为用户实现更舒适地操作例如电子家用设备。
就此而言，覆盖板可以由任意的材料、以任意的规格并且以任意的设计制成。覆盖板优选是例如电子家用设备的操作面板。
操作区优选与覆盖板构造为一件式的、作为单独的部件嵌入到覆盖板中或作为单独的部件与覆盖板连接。操作区为用户限定操作装置的压力按键，他/她可以通过力作用操纵该压力按键。操作区优选对于用户是可辨识的，优选通过该操作区的用户侧的特殊造型(触觉标记)、具有颜色和/或符号的标记、背光灯、与覆盖板其余部分的可识别的边界和类似物实现。
操作区能通过来自覆盖板的用户侧的力作用至少部分弹性地变形和/或运动。弹性的可变形性优选通过操作区段的特殊的材料选择和/或特殊的规格确定来实现。弹性的可运动性优选可以通过将操作区弹性地支承在覆盖板中的穿破部中实现。
由光学传感器发射且检测的电磁辐射优选是光学辐射、优选是在可见波长范围或者红外波长范围内的光学辐射。接收器在能由其检测的电磁辐射方面与由发送器发射的电磁辐射相协调、优选相应的波长范围基本上一致或具有显著的重叠范围。
光学传感器的发送器优选是发光二极管(led)、激光二极管、白炽灯、卤素灯或类似物。但是，发送器也可以通过环境光实现，该环境光可以通过例如设备壳体中或覆盖板中的相应的开口到达操作区段的背侧上。
光学传感器的接收器能实现位置分辨地检测被反射的辐射。优选地，接收器由恰好一个具有位置分辨的工作原理的接收元件形成或由多个并排设置的接收元件形成。与此相应地，接收元件优选从ccd芯片、有源像素传感器、光电二极管、光电晶体管、环境光传感器和类似物中选择。
在本发明的一种有利的实施方案中，电子控制器件这样设计，使得该电子控制器件将以第一力作用操纵操作区与第一操作功能性相配，并且将以第二力作用操纵操作区与不同于所述第一操作功能性的第二操作功能性相配。这些操作功能性例如涉及调节不同的参量、选择不同的功能、不同的输入模式和诸如此类。
优选设置有承载板，该承载板在覆盖板的背侧与该覆盖板间隔开距离地设置。所述承载板优选基本上平行于该覆盖板设置并且例如构造为电路板。
在本发明的一种实施方式中，光学传感器设置在承载板上并且覆盖板的背侧设计为在操作区的区域内至少部分地反射电磁辐射。在本发明的另一实施方式中，光学传感器设置在覆盖板的背侧上并且承载板的面向覆盖板的一侧设计为在操作区的区域内至少部分地反射电磁辐射。操作区或者说承载板的反射特性优选通过特殊的材料选择、特殊的表面结构、特殊的表面处理(优选涂层等等)或类似方式来实现。
在本发明的一种有利的实施方案中，在覆盖板的背侧上围绕操作区设置有形状稳定的至少一个支撑件，该支撑件阻止该覆盖板在该操作区之外由于来自该覆盖板的用户侧的力作用而弹性地变形或运动。借助于该支撑件可以将操作区与覆盖板其余部分分开，从而仅该操作区弹性地变形或运动，由此能通过电子控制器件实现可靠地分析压力按键操纵。形状稳定的支撑件优选也可以用于将光学传感器相对于其环境屏蔽。所述支撑件优选设计为对于由发送器发射的电磁辐射是基本上不可穿透的。因此，所述支撑件例如可以阻止与相邻的其它按键的光学传感器或类似物的串扰。优选地，支撑件构造为与覆盖板或承载板集成的。
在本发明的进一步有利的实施方案中，覆盖板限定多个操作区，该覆盖板在这些操作区中分别能通过来自用户侧的力作用至少部分弹性地变形和/或运动，为所述多个操作区中的每个操作区都设置一个具有发送器和接收器的光学传感器，并且电子控制器件设计用于分析由所述多个光学传感器的接收器产生的测量信号。换言之，操作装置具有按照本发明的结构的多个压力按键。
在该实施方式中，所述多个压力按键的光学传感器也可以由电子控制器件优选时钟驱动地运行。以这种方式可以可靠地相互区分对不同的操作区的操纵。
除了能通过力作用操纵且能光学分析的操作区之外，操作装置例如可以包括具有其他工作原理的其它操作区。在此，特别是也可以使用个别的按键、其他的压力按键以及接触和/或接近灵敏的按键。
此外，本发明的技术方案是一种电子家用设备，其具有本发明的至少一个上述操作装置。
所述电子家用设备优选是衣物处理设备(洗衣机、衣物干燥机等等)、洗碗机、冷藏和/或冷冻设备(冰箱、冷冻箱等等)、烹调区、灶、微波炉、排气装置或类似物。
附图说明
本发明的上述以及其它特征和优点由借助于附图对优选的、非限制性的实施例的以下说明变得更好理解。在图中，示出
图1a示出本发明的操作装置在未操纵操作区的状态下的示意图；
图1b示出图1a的操作装置在以第一力作用操纵操作区的状态下的示意图；以及
图1c示出图1a的操作装置在以第二力作用操纵操作区的状态下的示意图。
具体实施方式
操作装置包括例如以例如电子家用设备的操作面板形式的覆盖板10。所述覆盖板10具有面向用户的用户侧10a(在图1a至图1c中上方)和背离用户的背侧10b(在图1a至图1c中下方)，该用户侧对应于操作面板的或者说设备的外侧，该背侧对应于操作面板的或者说设备的内侧。覆盖板10例如由塑料或者金属制成。
所述覆盖板10具有操作区12，该操作区为用户限定其可以操纵的压力按键。操作区12集成到覆盖板10中或者说与该覆盖板构成为一件式的或作为分开的部件嵌入到该覆盖板中并且可选地与该覆盖板连接。如图1a至图1c的对比所示，操作区12设计成能通过以来自用户侧的压力形式的力作用、例如利用用户的手指而弹性变形。亦即，在结束力作用之后，操作区12重新返回其在图1a中的初始状态中。
操作区12优选为用户标记出，以便该用户可以更轻易地找出该操作区并且辨识该操作区的功能性。为此，操作区12或其外侧自身可以是被标记的或覆盖板10在操作区12附近可以是被标记的。所述标记例如通过颜色和/或符号视觉地进行、通过表面结构触觉地进行、通过背光灯或信号灯电学地进行、或以类似方式进行。
在覆盖板10之后，基本上平行地且与该覆盖板间隔开间距地设有以电路板形式的承载板14。在该承载板14上可以设有电子控制器件22，该电子控制器件与家用设备的控制装置连接。电子控制器件22也可以可选地与承载板14分开地定位。
操作区12在覆盖板10的背侧10b上由至少一个以支撑条形式的形状稳定的支撑件20围绕。支撑件20阻止覆盖板10在操作区12之外的区域中弹性变形。支撑件20优选设计成不可透光的，从而所述支撑件同时也形成用于随后描述的光学传感器的传感器框架，该传感器框架也可以阻止操作装置的光学按键的相邻的传感器之间的串扰。支撑件20例如装配在承载板14上(例如借助压铸)和/或与覆盖板10的背侧粘接(备选地旋拧、锁定或类似方式)。
此外，操作装置具有光学传感器，该光学传感器具有例如以led形式的发送器16和例如以ccd芯片形式的接收器18。发送器16发射电磁辐射、优选在可见波长范围或者红外波长范围内的光，而接收器18可以检测同一波长范围的电磁辐射。
在此，接收器18这样设计，使得该接收器可以位置分辨地检测辐射。这意味着：一个单独的接收器元件(例如ccd芯片、传感器阵列等等)拥有这样的能力，或多个接收器元件(例如光电二极管、光电晶体管等等)并排地设置且被一起分析。
光学传感器的发射器16以及接收器18都与电子控制器件22连接。电子控制器件22例如具有微型控制器或者说由这样的微型控制器形成。电子控制器件22操控发送器16，亦即在最简单的情况下仅接通和切断该发送器。此外，电子控制器件22分析由接收器18产生的测量信号，以便可以探测用户对操作区12的操纵。
如在图1a至图1c中阐明的那样，光学传感器在此特别是如下地工作。由发送器16发射的辐射e在操作区12的区域中碰撞到覆盖板10的背侧上并且在那里被反射。在操作区12上被反射的辐射r0、r1、r2然后碰撞到接收器18上并且被该接收器检测，该接收器产生相应的测量信号，该测量信号由电子控制器件22分析。
在图1a的初始状态下，亦即在用户没有操纵操作区的情况下，操作区12处于其未变形的初始状态下并且将辐射r0反射至接收器18。该接收器18在相应的检测位置x0上探测被反射的辐射r0。
在第一力作用f1的情况下、亦即在以第一压力操纵操作区的情况下，覆盖板10在操作区12的区域中变形，如在图1b中示例性示出的那样。由此，辐射e在操作区12的背侧上的反射位置移动。作为结果，在接收器上的反射位置也移动，从而接收器18在反射位置x1上检测被反射的辐射r1，该反射位置与反射位置x0明显不同。
在第二力作用f1的情况下，该第二力作用的强度与第一力作用f1明显不同，覆盖板10在操作区12的区域中还进一步变形，如在图1c中示例性示出的那样。由此，辐射e在操作区12的背侧上的反射位置也进一步移动。作为结果，在接收器上的反射位置移动，从而接收器18在反射位置x2上检测被反射的辐射r2，该反射位置与反射位置x0和反射位置x1明显不同。
即使在操作区12的变形方面相对小的区别也引起在被反射的辐射在接收器18上的检测位置方面的明显改变。进行位置分辨的接收器18将测量信号提供给电子控制器件22，该测量信号特别是也包含关于检测位置x0、x1、x2的数据。电子控制器件22这样设计，使得该电子控制器件可以这样分析接收器18的测量信号，从而该电子控制器件可以根据相应的检测位置x0、x1、x2来区分：未操纵操作区12(图1a)、以第一力作用f1操纵操作区12(图1b)和以第二力作用f2操纵操作区12(图1c)。
因此，与(例如由de102014007036a1已知的)具有光学检测原理的传统的压力按键不同，电子控制器件22不仅识别对操作区12的操纵，而且也定量地识别该操纵。
因此，压力按键可以通过如下方式提供两个不同的操作功能性，即电子控制器件22将以第一力作用f1操纵操作区12与第一操作功能性相配，并且将以第二力作用f2操纵操作区12与不同于所述第一操作功能性的第二操作功能性相配。例如，在以第一力作用f1操纵操作区12时可以缓慢改变(例如增大或减小)参量(例如烹调时间、烹调级等等)，而在以第二力作用f2操纵操作区12时可以快速(例如以五倍速或者十倍速)改变所述参量。
优选地，用户获得关于他/她操纵操作区12以及识别出的力作用f1或f2的视觉的、触觉的和/或听觉的反馈。
不言而喻地，本发明不限于具有两个操纵级的操作装置。根据应用和实施方式，操作装置也可以构造用于区分三个、四个或更多个操作级。
在图1a至图1c的实施例中，操作装置包括压力按键，该压力按键具有操作区和光学传感器。在本发明的其它实施方式中，操作装置也可以包含多个压力按键，所述多个压力按键分别具有一个操作区和一个光学传感器。在多个压力按键的情况下，这些压力按键可以彼此无关地设计和分析。在本发明的其它实施方式中，也可以将多个压力按键组合成一个共同的操作元件，以便形成滑动控制器、滑动器或者类似器件。
在图1a至图1c的实施例中，光学传感器装配在承载板14上并且由发送器发射的辐射e在操作区12的背侧上被反射。在本发明的另一个实施方式中，光学传感器的发送器16和接收器18装配在覆盖板10的背侧上。与此相应地，承载板14的面向覆盖板10的侧面设计成反射电磁辐射的。
在实施变型方案中，也可以将上面描述的操作装置这样改型，使得电子控制器件22可以自动地重新校准光学传感器。
如上面阐明的那样，电磁辐射e从发送器16经由在表面(覆盖板10的背侧或承载板14的侧面)上的反射而作为被反射的辐射被传导至接收器18。经由接收器18分析基本信号r0并且将该基本信号用作在不对操作区12进行力作用时的未操纵的状态下的参考信号。如果该参考信号由于外部影响(例如温度、湿度等等)、相应表面的反射特性(例如由于氧化、污染、发送/接收元件相对于反射表面的间距例如由于连接元件的热膨胀、老化而改变等等)改变而变化，则该参考信号变化。这可能导致必须更新参考信号。参考信号的这样的更新例如可以通过经由调整机构(例如led驱动器)改变由发送器18发射的电磁辐射e来实现。同时，也可以经由更新发送功率来补偿光学传感器的发送器16的和/或接收器18的老化，以便将参考信号保持在确定的范围内。
尽管未示出，在本发明的另外的实施例中也可以改变操作区段12在覆盖板10中的设计。操作区12在上面描述的实施方式中设计成能分别通过用户的力作用f1、f2弹性变形的，而操作区12备选地可以是能通过用户的力作用而运动的。为了这个目的，操作区12优选制造为与覆盖板10分开的部件并且在覆盖板10中的穿破部中可运动地支承。在操纵操作区12时，将该操作区(根据力作用f1、f2的强度而不同程度地)挤压到覆盖板10中并且向内移动；在结束力作用之后，操作区12然后重新返回其初始位置中。这例如借助于弹性的弹簧元件实现，该弹簧元件将操作区12预紧到该操作区的初始位置中。
尽管未示出，上面描述的实施方式也可以这样改型，使得覆盖板10设计为在操作区12的区域中和/或在该操作区附近至少部分透光的并且至少一个光源装配在承载板14上。在该实施方案中，操作区12可以为用户视觉上标记出和/或可以给用户关于操作装置或者说设备的运行状态的反馈，操作装置构建在所述设备中。
附图标记列表
10覆盖板、例如操作面板
12操作区
14承载板、例如电路板
16发送器
18接收器
20支撑件、例如支撑条
22电子控制器件
e被发射的辐射
f1第一力作用、例如压力
f2第二力作用、例如压力
r0在没有力作用下被反射的辐射
r1在力作用f1下被反射的辐射
r2在力作用f2下被反射的辐射
x0、x1、x2在接收器上的检测位置