[发明专利]光学操作元件、尤其是键控器或开关

说明书

技术领域      

本发明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。

背景技术

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 0 706 648 B1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 1 671 160 B1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 0 706 648 B1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。

发明内容