CN108063613B - 全息接近开关 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了一种包括基板的车辆开关。全息膜定位在基板上。第一光源和第二光源配置为将光发射到膜上，并且接近开关总成定位在基板上。全息膜配置用于产生位于全息膜上方的投射图像。

Description

全息接近开关
技术领域
本发明总体涉及开关，并且更具体地涉及全息接近开关。
背景技术
车辆通常包括控制车辆的各种功能的各种开关。开关的照明和指示可以为车辆提供美观的外观。
发明内容
根据本发明的一方面，提供一种包括基板的车辆开关。全息膜定位在基板上。第一光源和第二光源配置为将光发射到全息膜上，并且接近开关总成定位在基板上。全息膜配置用于产生位于全息膜上方的投射图像。
根据本发明的另一方面，提供一种包括基板的车辆开关。全息膜定位在基板上。第一光源和第二光源配置为将光发射到全息膜上，并且接近开关总成定位在基板上的与全息膜相对的一侧上。全息膜配置用于产生投射图像。
根据本发明的又一方面，提供了一种包括基板的开关。全息膜定位在基板上。光源配置为将光发射到全息膜上，并且接近开关总成定位在基板上并且配置用于产生激活场。全息膜配置用于产生位于激活场内的投射图像。
本领域的技术人员一经研究下列说明书、权利要求以及附图就可以理解和领会本发明的这些以及其他方面、目标以及特性。
附图说明
在附图中：
图1是根据一个实施例的车辆的乘客舱的透视图；
图2是根据一个实施例的车辆的开关的增强视图；
图3A是根据一个实施例沿图2的线IIIA截取的剖视图；
图3B是根据一个实施例沿图2的线IIIB截取的剖视图；以及
图4是进一步示出根据一个实施例的车辆的框图。
具体实施方式
本发明的附加特征和优点将在下面的详细描述中阐述，并且从本文描述其对本领域技术人员会变得显而易见，或通过实践如与权利要求书和附图一起描述的下列说明所述的本发明可以认识到这样的附加特征和优点。
如在此所用的，当用于一系列两个或更多个项目中时使用的术语“和/或”意味着可以单独使用任何一个所列项目、或可以使用两个或更多个所列项目的任意组合。例如，如果组合物被描述为包含组分A、B和/或C，则组合物可以单独包含A；单独包含B；单独包含C；A和B的组合；A和C的组合；B和C的组合；或A、B和C的组合。
在本文中，如第一和第二、顶部和底部等的关系术语仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不一定要求或意味着处于这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”、“包括有”或其任何其它变形旨在涵盖非排他性的包括，以使包含一系列要素的过程、方法、物品或装置不仅包括那些要素，也可以包括未明确列出的或这些过程、方法、物品或装置所固有的要素。前面由“包含一个……”修饰的要素在没有更多约束的情况下并非排除另外的相同要素存在于包含该要素的该过程、方法、物品或装置中。
参考图1-4，附图标记10总体表示车辆。车辆10包括车辆内部14，开关18定位在车辆内部14中。应当理解的是，虽然结合车辆10的内部14来描述，但开关18可以另外或可选地定位在车辆10的外部上。开关18包括基板22和定位在基板22上的全息膜26。第一光源30和第二光源34配置为将光发射到全息膜26上。接近开关总成38定位为邻近基板22。全息膜26配置用于产生在全息膜26上方的投射图像42。
现在参考图1和2，车辆10的内部14限定可以使用和实施开关18的多个位置。例如，包括多个开关18的信息娱乐***60、结合有多个开关18的方向盘64和结合有多个开关18的车门68可以在内部14中。开关18可以控制如车窗上升/下降、视镜调整、车门锁、巡航控制、音量、行程信息、抬头显示器调整、无线电控制(例如搜索、扫描、媒体选择)、空气调节、风扇速度、除霜以及时钟调整的车辆10的特征。此外，开关18可以是用于在信息娱乐***60的显示器上进行选择的切换按钮。在开关18定位在车辆10的外部的车辆10的实施例中，开关18可以用作进入键盘、锁定功能、行李厢或后挡板启动，发动机罩释放和/或存在于车辆10的外部上的其它开关。
根据不同的实施例，开关18可以配置为被点亮并且包括投射图像42。为了增强开关18的可视性以及提供美学上令人满意的光，期望开关18的照明。此外，来自开关18的照明可以向车辆10的内部14提供美观的环境照明。投射图像42的添加可以用于指示开关18的用途或功能，以及为开关18提供美观的外观。如下文更详细说明的，接近开关总成38(图3A)可以配置为通过感测车辆10的乘员靠近开关18的接近度而启动。例如，邻近开关18的车辆乘员的手指的接近和/或接触可以启动开关18，以使车辆10的适当功能被激活。
现在参考图3A所示的实施例，开关18包括基板22、全息膜26、第一光源30、第二光源34和接近开关总成38。基板22可以由配置用作开关18的各种部件的基座的聚合物材料构成。可以理解的是，根据开关18的位置，基板22可以由不同材料构成(例如金属、木材等)。基板22可以包括各种膜、涂层或着色剂，以向车辆10的内部14或外部提供美观的外观。基板22限定从基板22的A面22A向外延伸的环绕部72。应当理解的是，在不脱离本文提供的教导的情况下，环绕部72可以另外或可选地延伸到基板22的A表面22A的下方。环绕部72限定了孔76，第一光源30、第二光源34和全息膜26定位在孔76中。B面22B限定在基板22上的与A面22A相对的一侧上。基板22可以配置为允许各种电磁场和波通过。第一光源30和第二光源34定位为邻近环绕部72。第一光源30和第二光源34可以定位在孔76中、位于环绕部72的顶部上、或者位于允许来自第一光源30和第二光源34的光到达全息膜26的任何位置。第一光源30和第二光源34可以是白炽灯泡、发光二极管、电致发光器件和其他光源。根据不同的实施例，第一光源30和第二光源34中的至少一个配置用于发射相干光(即具有恒定相位差和大体上均匀频率的光)。第一光源30和第二光源34配置为将光发射到全息膜26上。在所示实施例中，第一光源30和第二光源34定位在环绕部72的相对侧上，以使第一光源30和第二光源34从不同的方向将光发射到全息膜26上。应当理解的是，在可选实施例中，第一光源30和第二光源34可以彼此相邻地定位，以使第一光源30和第二光源34从大体上相同的方向将光发射到全息膜26上。此外，还将理解的是，可以使用多于两个的光源将光发射到全息膜26上。第一光源30和第二光源34可以发射白色或有色光。此外，第一光源30和第二光源34可以同时或以交替模式操作以实现不同照明效果。如下文更详细说明的，通过来自第一光源30和第二光源34的光发射，第一光源30和第二光源34以及全息膜26配合以产生投射图像42。投射图像42仿佛在开关18上“浮动”或“悬停”。
全息膜26可以是具有配置用于形成干涉图案的多个特征的聚合物膜。全息膜26的特征可以是不透明度、密度或表面轮廓变化的脊状部。全息膜26可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯、有取向的聚丙烯和/或聚氯乙烯材料构成。全息膜26可以是金属化的或透明的。全息膜26的密度可以在约70gsm(克每平方米)至约450gsm之间。来自第一光源30和/或第二光源34的落在干涉图案上的光衍射为形成投射图像42的光场。投射图像42也可以被称为全息图。形成投射图像42的光场可以呈现视觉深度队列，例如视差和透视，其随观看者(例如车辆10内部14中的乘员)的相对位置的任何变化而实际变化。当投射图像42呈现深度并且随观看者的透视变化而变化时，投射图像42是全息图。使用结合了位于环绕部72周围的多个光源(例如第一光源30和第二光源34)的开关18的实施例有利于为投射图像42提供均匀的外观，而不管观看者观看视角(例如驾驶员座位与乘客座位)。换句话说，不会发生基于该照明的投射图像42的倾斜，或者这对于观看者而言不明显。
投射图像42可以采用多种配置，包括字母数字文本、符号(例如与开关18的功能相关，例如风扇、除霜线等)、图像以及电场的图形表示，如下文更详细说明的。投射图像42可以随着从第一光源30和/或第二光源34发射的光的颜色变化而改变颜色。此外，投射图像42由于不同角度以及使用不同定向或不同颜色的光源30、34的实施例而看起来不同。例如，投射图像42的强度或颜色可以基于车辆10的内部14内的观看者的座位位置而变化。可以通过相应增加或减少来自第一光源30和第二光源34的光而增加或减小投射图像42的强度。根据不同实施例，改变第一光源30和第二光源34的激活可以配置为给予投射图像42移动的外观。例如，通过以交替的方式激活第一光源30和第二光源34，投射图像42可以以交替的方式倾斜，给出移动的外观。应当理解的是，可以使用多于一个的全息膜26，并且可以存在用于每个全息膜26的光源。在这样的实施例中，可以基于激活哪个光源来改变投射图像42。基于来自第一光源30和第二光源34的照明，投射图像42可以提供来自开关18和/或全息膜26的120°锥形图像。
印刷电路板80定位在基板22的B表面22B上。印刷电路板80可以配置用于为第一光源30和第二光源34供电，以及支撑接近开关总成38和为其供电。接近开关总成38可操作用于致动开关18的功能。在一些实施例中，接近开关总成38是单个或多个接近传感器。每个传感器可以配置用于控制对应于车辆10的***或设备的至少一个控制输出。在一些实施例中，接近传感器可以以电容式传感器实施。但本领域技术人员应当理解的是，除了任何其他可行的传感器之外或可选地，可以使用其它类型的接近传感器。接近传感器的其它实施例可以包括但不限于磁性传感器、感应传感器、光学传感器、电阻传感器、温度传感器等或其任何组合。
电容式传感器检测由物体(例如邻近接近开关总成38(例如开关18)或与之接触的手指)的放置或移动引起的电容的变化。用户的手指可以在接近开关总成38上或附近点击或滑动以输入切换事件。接近开关总成38可以由导电层86的第一部分82和第二部分84形成。电容式传感器可以大体上不用力来致动而实现开关激活。可以通过检测电路调整这种类型的开关的实际灵敏度。电容式开关有利地提供对干扰的抵抗性，并且不需要机电开关装置(例如按钮或滑动开关)。
接近开关总成38配置用于发射激活场88。激活场88从开关18向外延伸。根据不同的实施例，在邻近开关18或与之接触的物体(如手指)干扰激活场88时，接近开关总成38的传感器被激活。激活场88可以在投射图像42上方延伸。激活场88延伸的距离可以被调整。根据各种实施例，激活场88可以是电场和/或磁场。
在操作中，投射图像42可以配置为向车辆10内部14的观看者或乘员表明为了激活开关18所需触摸的位置。换句话说，投射图像42可以表明为了激活开关18而触摸的位置。例如，如上文所述，投射图像42可以图形地表示激活场88的激活场线，以使观看者可以明白哪里是开关18的激活空间而哪里不是。换句话说，投射图像42显示在激活场88内。在这样的实施例中，印刷的标记(例如薄膜或涂料)可以定位在全息膜26或基板22的顶部上，以表明开关18的功能。在另一实施例中，投射图像42可对应于开关18的功能的图示。例如，开关18是空调的实施例可以由“A/C”的投射图像42表示，或开关18是风扇转速的实施例可以由风扇形状的投射图像42表示。在这样的实施例中，投射图像42也可以用于向用户表明要想激活开关18他们的手指需要离开关18多近。例如，全息膜26可以配置为在开关18的最远可操作距离(例如激活场88或激活域延伸的最远距离)处形成投射图像42。换句话说，开关18的用户仅需要足够近地(例如在激活场88内)“触摸”投射图像42来激活开关18。
现在参考图3B，描述了包括光导管98的开关18的可选实施例。应当理解的是，光导管98可以是任何类型的波导。在所描述的实施例中，第二光源34位于基板22上的与全息膜26相对的一侧的下方或该侧上。换句话说，第二光源34定位为邻近基板22的B面22B。应当理解的是，虽然仅将第二光源34描述为位于基板22上的与全息膜26相对的一侧上，但第一光源30和/或第二光源34可以都位于基板22上的与全息膜26相对的一侧上(即第一光源30和第二光源34都可以连接到光导)。光导管98光学连接到第二光源34，并且配置为将光输送到全息膜26。光导管98向上延伸穿过基板22、穿过环绕部72并且终止于全息膜26的上方。光导管98的端部配置为向全息膜26上发射新的光。光导管98的端部可以定位在环绕部72上方、环绕部72中、孔76中或邻近全息膜26的其它区域。此外，开关18可以包括多个光导管98，其全部光连接到单个光源(例如第一光源30或第二光源34)，每个光导管向上延伸在不同的点穿过基板22并且穿过环绕部72，以使单个光源从多于一个方向将光发射到全息膜26上。
现在参考图4，示出了车辆10的框图，其中实施了开关18。车辆10包括与开关18通信的控制器110。控制器110可以包括具有包含在其中的指令的存储器114，该指令由控制器110的处理器118执行。控制器110可以经由位于车辆10上的电源122向开关18提供电力。另外，控制器110可以配置为基于从一个或多个车辆控制模块或传感器接收到的反馈来控制第一光源30和第二光源34中的每一个的光输出，传感器是例如车速表126、光传感器130和/或温度传感器134。存储器114可以包括配置用于改变由第一光源30和/或第二光源34发射的颜色和强度的各种程序。例如，第一光源30和第二光源34可以与开关18的操作模式对应地增加亮度或改变颜色。在具体示例中，第一光源30和第二光源34的强度可以相对于彼此改变，以使投射图像42看起来移动或改变颜色，如上文所述。此外，一个开关18的第一光源30和第二光源34的强度可以相对于另一开关18的第一光源30和第二光源34的强度而改变。例如，当加热座椅实施例的开关18激活时，可以增强加热座椅关闭开关18(例如颜色、强度和/或移动改变)，以使加热座椅关闭开关18相对于加热座椅启动开关18增强，从而能够被快速识别。在另一实施例中，存储器114可以包括基于由一个或多个传感器(例如车速表126、光传感器130和/或温度传感器134)感测的数据来改变开关18的颜色、强度和/或移动的程序。换句话说，开关18可以电连接一个或多个传感器。在第一示例中，可以利用来自光传感器130的传感器数据来确定车辆10所处的环境照明状况，从而增加或降低来自开关18的第一光源30和第二光源34的光的强度。这样的示例可以使开关18在车辆10的当前照明状况下更可见。在第二示例中，来自车速表126的速度数据可以用于增强某些开关18以减少驾驶分心。例如，可以增强在车辆10的操作期间驾驶员通常使用的开关18(例如投射图像42的强度、颜色和/或移动)，以使开关18在驾驶时对于驾驶员更为可见。在第三示例中，来自温度传感器134的温度数据可用于增强与温度相关的开关18的感知。例如，如果温度传感器134检测到车辆10外部或内部的冷的温度，则与加热和/或除霜控制有关的开关18可以被增强(例如改变颜色、移动和/或强度)，以向驾驶员突出显示这些开关18。应当理解的是，当温度传感器134检测到车辆10外部或内部的热的状况时，可以增强用于冷却的开关18(例如空调、通气座椅)。
本公开的使用可以提供多种优点。首先，使用全息膜26以及第一光源30和第二光源34可以提供看起来浮在开关18上方的投射图像42，并且提供对开关18的功能的直观的识别和增强的美学外观以及增加可视性。第二，使用开关18与车辆传感器结合可以允许投射图像42基于感测的车辆10的状况而交互地变化。第三，使用多个光源(例如第一光源30和第二光源34)允许投射图像42通过改变投射图像42的外观以及开关18通过改变强度、颜色和/或移动来改变开关18的外观或功能识别。开关18对于观看者或驾驶员更易于引人注目，从而减少识别合适的开关18所需的时间，这会减少分心驾驶并且增加车辆10的安全性。
对于本领域技术人员以及实施或使用本公开的人员来说，可以想到所公开内容的修改。因此，应当理解的是，附图中所示出和上文描述的实施例仅仅是为了说明的目的，而不是旨在限制本公开的范围，本公开的范围是由根据专利法原理解释的下列权利要求所限定，其包括等同原则。
本领域普通技术人员将理解的是，所描述的本发明和其它部件的构造不限于任何特定的材料。本文公开的本发明的其它示例性示例可以由各种材料制成，除非这里另有说明。
为了本发明的目的，术语“连接”(以其所有格式，连接、连接有、被连接等)总体上表示两个部件(电的或机械的)直接地或间接地彼此连接。这样的连接实际上可以是固定的或可拆装的。这样的连接可以由两个部件(电的或机械的)和任何额外中间元件来实现，额外中间元件彼此或者与该两个部件整体构造成一体。除非另有声明，这样的连接实际上可以是固定的或者可以是可移动或可释放的。
同样应当重点注意的是，在示例性示例中示出的本发明元件的构造和设置仅仅是说明。虽然在本发明中仅对本发明的几个示例进行了详细描述，但查阅本发明的本领域技术人员容易理解在实质上不脱离所述主题的创新教导和有利之处的情况下，许多变化是可行的(例如各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数值、安装设置、材料的使用、颜色、取向等)。例如，显示为整体成型的元件可以构造为多个部件或以多个部分示出的元件可以整体成型，交互操作可以反转或以其它方式变化，结构和/或元件或连接件或其它***元件的长度或宽度可以变化，设置在元件之间的调整位置的性质或数量可以变化。应当注意的是，***的元件和/或总成可以由提供足够的强度或耐久性的各种材料中的任何种类、以多种颜色中的任何颜色、纹理和它们的组合来构造。相应地，所有这样的变化旨在包括于本发明的范围内。在不脱离本发明精神的情况下，可以在期望的和其它示例性示例的设计、操作状况和设置中做出其它替换、改变、变化和省略。
应当理解的是，任何所述程序或在所述程序中的步骤可以与所公开的其它程序或步骤组合以形成在本发明范围内的结构。这里所述的示例性结构和程序是用于说明的目的而并非解释成限制。
也应当理解的是，在不脱离本发明构思的情况下，可以对上述结构和方法做出变化和修改，并且进一步应当理解的是，这些构思旨在被下述权利要求覆盖，除非这些权利要求通过其文字另有明确表述。进一步地，以下阐述的权利要求被并入并且构成本具体实施方式的一部分。

Claims (19)

1.一种车辆开关，包含：
基板；
全息膜，所述全息膜定位在所述基板上；
第一光源和第二光源，所述第一光源和所述第二光源配置用于将光发射到所述全息膜上；以及
接近开关总成，所述接近开关总成定位在所述基板上，其中所述全息膜配置用于形成位于所述全息膜上方的投射图像；
控制器，所述控制器被配置为基于从一个或多个车辆控制模块或传感器接收到的反馈来控制所述第一光源和所述第二光源中的每一个的光输出。
2.根据权利要求1所述的车辆开关，其中所述接近开关配置用于发射激活场。
3.根据权利要求2所述的车辆开关，其中所述投射图像显示在所述激活场内。
4.根据权利要求1所述的车辆开关，其中所述第一光源和所述第二光源中的至少一个定位在所述基板上的与所述全息膜相对的一侧上。
5.根据权利要求1所述的车辆开关，进一步包含：
与所述第一光源和所述第二光源中的至少一个光连接的波导。
6.根据权利要求5所述的车辆开关，其中所述波导配置用于将所述光发射到所述全息膜上。
7.根据权利要求5所述的车辆开关，其中所述接近开关总成包含电容式开关，所述电容式开关包含一个或多个电容式传感器。
8.根据权利要求1所述的车辆开关，其中所述第一光源和所述第二光源定位在所述全息膜的相对侧上。
9.一种车辆开关，包括：
基板；
全息膜，所述全息膜定位在所述基板上；
第一光源和第二光源，所述第一光源和第二光源配置用于将光发射到所述全息膜上；以及
接近开关总成，所述接近开关总成定位在所述基板上的与所述全息膜相对的一侧上，其中所述全息膜配置用于形成投射图像；
控制器，所述控制器被配置为基于从一个或多个车辆控制模块或传感器接收到的反馈来控制所述第一光源和所述第二光源中的每一个的光输出。
10.根据权利要求9所述的车辆开关，其中所述第一光源和所述第二光源中的至少一个电连接到光传感器。
11.根据权利要求9所述的车辆开关，其中所述第一光源和所述第二光源中的至少一个电连接到车速表。
12.根据权利要求9所述的车辆开关，其中所述全息膜限定至少一个干涉图案。
13.根据权利要求9所述的车辆开关，其中所述接近开关总成包含电容式开关，所述电容式开关包含一个或多个电容式传感器。
14.根据权利要求9所述的车辆开关，其中所述第一光源和所述第二光源中的至少一个定位在所述基板上的与所述全息膜相对的一侧上。
15.一种开关，包括：
基板；
全息膜，所述全息膜定位在所述基板上；
第一光源，所述第一光源配置用于将光发射到所述膜上；
定位为邻近所述全息膜的第二光源，第一光源和所述第二光源定位为将光从不同的方向发射到所述全息膜上；以及
开关总成，所述开关总成定位在所述基板上，其中所述全息膜配置用于形成位于所述开关总成上方的投射图像；
控制器，所述控制器被配置为基于从一个或多个车辆控制模块或传感器接收到的反馈来控制所述第一光源和所述第二光源中的每一个的光输出。
16.根据权利要求15所述的开关，其中所述开关总成是配置用于产生激活场的接近开关总成，并且其中所述投射图像位于所述激活场内。
17.根据权利要求16所述的开关，其中所述接近开关总成包括电容式开关，所述电容式开关包含一个或多个电容式传感器。
18.根据权利要求17所述的开关，其中所述第一光源配置用于发射相干光。
19.根据权利要求18所述的开关，其中所述接近开关总成位于车辆中。
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