光学操作元件、尤其是键控器或开关制造技术

本发明专利技术涉及一种光学操作元件，尤其是键控器或开关，具有辐射光的光发送器、光学接收器、适用于光导的棱镜以及保护层，其中棱镜（8）具有侧面（12），所述侧面是有源的传感器面（13），并且棱镜（8）布置在保护层（2）下面，使得棱镜（8）的有源的传感器面（13）基本上平行于保护层（2）的底侧对准。保护层（2）具有传感器区域（2a），所述传感器区域是在有源的传感器面（13）上面的保护层（2）的区域，并且具有最高99%、最高95%、最高90%、最高80%或最高50%的透射度。棱镜（8）和光发送器（5）布置为，使得由光发送器（5）辐射的光通过棱镜（8）被引导并且穿过有源的传感器面（13）和保护层（2）。接收器（6）布置为，使得所辐射的并且在物体处反射的光穿过保护层（2）的传感器区域（2a）和有源的传感器面（13），并且通过棱镜（8）引导到接收器（6），并且反射的变化由分析电路识别并被解释为切换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种光学操作元件、尤其是键控器或开关，所述光学操作元件具有光发送器、光学接收器、适用于光传导的棱镜和辐射无法透过的保护层以及至少一个出射孔。
技术介绍
在例如移动电话、遥控器、家用电器设备、电梯的许多电子设备中以及在汽车工业中经常应用触摸式开关或键控器，所述触摸式开关或键控器通过使用者的触摸触发设备中的切换过程。在此已知电容式开关以及光学开关。在电容式触摸式开关的情况下，该触摸开关具有传感器面，所述传感器面作为电容式传感器元件的一部分与使用者共同形成电容，该电容通过触摸相应地改变。传感器面在此通常通过测量电极与向分析电路输送相应输出信号的电路装置相耦合。从输出信号可以确定，电容式触摸传感器是否被操纵。然而，电容式的测量方法只具有小的作用范围并且主要受限于直接的触摸。如果传感器的作用范围应被提高，则传感器一般有错误地或至少不期望地对湿度、温度变化或电磁干扰辐射做出反应。除此以外，传感器不对周围的传导性的表面——如金属或金属化部——起作用。除了电容式操作元件，已知的还有光学操作元件，在所述光学操作元件的情况下充分利用在可见或不可见范围、尤其是红外范围中的光的反射。因此可能的是，通过识别和分析所反射光的量的变化来不仅识别物体、例如手指的触摸，而且还识别该物体的靠近。通过对所反射的光的分析识别所反射的光的变化并且由此触发切换过程或相似的过程。虽然基于光学测量方法的操作元件具有更大的作用范围，然而该操作元件经常具有以下缺点，即其大多被外来光所干扰。除此以外，该操作元件在操作表面后面需要特定的结构空间，以便安置传感器(光电接收器)。该操作元件始终以如下操作表面为前提，该操作表面是光能透过的，使得可以辐射足够的光并且可以接收足够大份额的所反射的光并输送至光学传感器。光学传感器优选地使用LED做为光源和光传感器。光电二极管或光电元件被用作为接收器。光电二极管针对经调制的光具有与绝对亮度相关的敏感性，即所谓的环境-光-效应。因此，反射光挡板的接收信号不仅与要测量的反射率有关，也与环境光有关。对接收信号的分析在强烈摇摆的环境光情况下无法再可靠地实现。JP 2006-164672 A示出了布置在反射镜后面的光学传感器。反射镜在其银箔中具有一些孔，在所述孔后面布置有用于光传导和传感器的照明的光学棱镜。光学传感器被布置为，使得光直接通过银箔的孔之一被辐射并且由接近的物体反射的光被直接安置于孔后面的接收器接收到。发送器和接收器直接并排布置，使得发生串扰并且传感器的灵敏度被强烈降低为，使得物体靠近传感器不能被可靠地识别。从EP O 706 648 BI已知一种测量方法,在所述测量方法中光电二极管的传输功能被排除。至少两个光源交替地向至少一个接收器发射光。所述光源被调节为，使得所述光源从接收器的视角来看一直以同样亮度发光。由此，光电二极管的接收信号对于两个信号是同样大的。如果两个光源发送反相的矩形形式的光信号，则通过调节测量路段得出为零的接收信号。这具有的结果是，接收器的放大可以被选择为几乎任意高的，因为只有带通滤波的接收信号被估算。如果光源中的一个过强，则这被后续电路识别到并且相应地再调节光源的强度，直到接收器处的两个光源的差信号再次等于零。EP I 671 160 BI公开了一种用于确定和分析差分光学信号的方法。该方法基于EP O 706 648 BI并附加地具有补偿光源，以便将所获得的调节参量再次引入到调节路段中。基于反射的光学传感器始终以这样的传感器表面为前提，通过所述传感器表面可以有足够份额的光出射。在现有技术中对光学操作元件有很大的需求，在所述操作元件中充当功能或键盘面的传感器表面只具有非常小的透光度。这可以例如基于，使用具有低透射度的材料或具有高发散值的材料，使得在材料之外反射的光束无法再被分析。经常也由于美学的原因应使用具有压印或带有空隙的掩膜的传感器表面。例如使用由金属片、金属化箔构成的或具有金属镀膜的传感器表面，在所述传感器表面镂空出标记或符号。也有涂漆的表面并且在所述表面中符号可通过构成掩膜被识别。在不能透过的表面中的这些空隙或掩膜容许光的出射。但所述空隙或掩膜经常是很小的，使得无法使用常规的光学的基于反射的测量方法，因为传感器表面本身具有过高的衰减值。这种操作面原则上也经常不适合于电容式测量方法或其他的测量方法。此外，按键经常由光源从后面被照明，使得空隙的形状在表面上发光。
技术实现思路
由现有技术得出的任务是，实现改善的光学操作元件，所述操作元件基于反射测量方法并且具有带有小遮蔽的不透光的表面。所述任务通过具有权利要求1的特征的光学操作元件和根据权利要求18的方法来解决。根据本专利技术的光学操作元件一其尤其可以是开关或键控器——具有辐射光的光发送器、光学接收器、适用于光导的棱镜以及保护层。所述棱镜具有侧面，所述侧面是有源的传感器面并且布置在保护层下面，使得棱镜的有源的传感器面基本上平行于保护层的底侧对准。布置在有源的传感器面上面并且与棱镜的有源的传感器面相对应的保护层的区域是保护层的传感器区域。保护层的该传感器区域具有最高为99%的透射度。优选地，透射度最高为95%或最高为90%，特别优选地最高为80%或最高为50%。保护层本身优选地具有低的透射度，所述透射度最高为20%，最高为15%或最高为10%，优选地最高为5%或最高为2%。该保护层也可以基本上为辐射无法透过的并且由此优选地具有至少一个出射孔，使得保护层包括出射孔的总的透射度具有上述的值。光发送器可以是光源，例如可以是LED。光学接收器优选地是光传感器，例如光电二极管。光发送器和接收器利用可见或不可见范围、例如红外范围中的光工作。应将概念“有源的传感器面”理解为用于光学分析的面。通过有源的传感器面发射测量光并且在要检测的物体处反射的测量光入射到棱镜中。优选地，棱镜的整个侧面是有源的传感器面。概念“适用于光导的棱镜” 一般被理解为在其内部适合于光传播的光学体。信号棱镜(棱镜)是非发散的，使得在棱镜内部输入耦合的光直线地从一个限制面引导到相对的限制面，并且在那里根据限制面上的入射角被反射或被透射。尤其是玻璃体或形状稳定的塑料体适合做为棱镜。保护层由具有低的透射的材料组成，例如“黑色面板材料”或相应的塑料材料。也可以使用染色的材料或强发散的材料，所述材料只具有小的至可忽略的透射的部分。保护层优选地由辐射无法透过的材料构成，例如金属片、金属镀膜或金属化的箔或涂漆箔。优选地在保护层中引入至少一个出射孔，使得光能够通过保护层的所述出射孔出射。棱镜布置在保护层下面，使得棱镜的限制面基本上平行于保护层分布。光发送器相对棱镜布置为，使得辐射的光通过棱镜被引导并且在与保护层相邻的限制面处出射，使得所述光可以通过保护层或——如果在优选的实施方式中存在的话——通过保护层的出射孔透射。在操作元件以外，出射的光在物体、例如手指处被反射，使得反射的光份额通过保护层或出射孔被引导回棱镜中。接收器布置为，使得由在操作元件外部的物体反射的光穿过棱镜并且被输送给接收器。反射的变化在所连接的分析电路中被识别并且被解释为切换。在此有利地，保护层本身可以具有希望的形式和光无法透过的表面。保护层可以是强发散的。然而重要的是，使用的棱镜是非发散的并且基本上直线地转发光束。如果实现操本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.07.16 DE 102010027499.2;2011.04.14 DE 20201101.光学操作元件，尤其是键控器或开关，具有辐射光的光发送器、光学接收器、适用于光导的棱镜以及保护层，其特征在于， -棱镜(8 )具有侧面(12)，所述侧面是有源的传感器面(13)， -棱镜(8)布置在保护层(2)下面，使得棱镜(8)的有源的传感器面(13)基本上平行于保护层(2)的底侧对准， -保护层(2)具有传感器区域(2a)，所述传感器区域是在有源的传感器面(13)上面的保护层(2)的区域，并且具有最高99%、最高95%、最高90%、最高80%或最高50%的透射度， -棱镜(8)和光发送器(5)布置为，使得由光发送器(5)福射的光通过棱镜(8)被引导并且穿过有源的传感器面(13)和保护层(2)， -接收器(6)布置为，使得辐射的并且在物体处反射的光穿过保护层(2)的传感器区域(2a)和有源的传感器面(13)，并且通过棱镜(8)被引导到接收器(6)，并且反射的变化由分析电路识别并被解释为切换。2.根据权利要求1的光学操作元件，其特征在于，保护层(2)是辐射无法透过的并且具有至少一个出射孔(10)，所辐射的光可以闯过所述出射孔，其中保护层(2)的出射孔(10)具有与保护层(2)的面积相比至少小50%的孔面积，并且光发送器(5)和棱镜(8)布置为使得光从光发送器(5 )通过所述至少一个出射孔(10 )出射。3.根据权利要求1或2的光学操作元件，其特征在于用于对入射光进行发散的散射元件(4)，其中入射到散射元件(4)的光经发散地通过保护层(2)的出射孔(10)出射并且实现光学操作元件(100)的背景照明。4.根据前述权利要求之一的光学操作元件，其特征在于，保护层(2)具有多个出射孔(10)。5.根据前述权利要求之一的光学操作元件，其特征在于，出射孔(10)的孔面积的总和最大为保护层(2)的面积的百分之30，优选地最大为百分之20，百分之10，百分之7，百分之5，百分之3或百分之2。6.根据前述权利要求之一的光学操作元件，其特征在于，出射孔(10)的孔面积的总和最大为 IOmm2, 7mm2, 5mm2, 2mm2 或 2mm2。7.根据前述权利要求之一的光学操作元件，其特征在于，出射孔(10)中的至少一个具有符号、数字、字母或表形文字的形式。8.根据前述权利要求之一的光学操作元件，其特征在于，至少两个出射孔(10)共同表示符号、字母、数字或表...

【专利技术属性】
技术研发人员：E施维宁格，M哈泽，
申请(专利权)人：梅卡雷斯系统有限责任公司，
类型：
国别省市：