可重构的用户接口装置 |
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| 申请号 | CN201310701627.5 | 申请日 | 2010-01-25 | 公开(公告)号 | CN103745864B | 公开(公告)日 | 2016-08-17 |
| 申请人 | C.R.F.阿西安尼顾问公司; | 发明人 | S.贝尔纳德; G.马索埃罗; C.卡尔维尼塞; D.马尔佐拉蒂; | ||||
| 摘要 | 一种用户 接口 装置包括多个标记元件(3)，各标记元件设有安装在结构(5)上的视觉标记(4)。在设于标记元件(3)的体部背面的 位置 中与至少一个标记元件(3)操作地相关联的是包括发光装置(12a,12b)的照明系统(12a,12b,14)。该照明系统还包括与所述发光装置(12a,12b)相关联并被构造成用于改变由所述发光装置(12a,12b)发射的光线的方向的、由透明材料制成的光学模 块 (14)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用户接口装置，其包括： |
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| 说明书全文 | 可重构的用户接口装置技术领域[0002] 本发明涉及一种用户接口装置，其包括用于显示信息和/或输入命令或数据的多个标记元件。 [0003] 更具体而言，本发明涉及一种用户接口装置，其能够根据需要被构建或重构，即，属于这种类型：其中标记元件能以各种方式定位在装置中，但在任何情况下都是以它们能由装置本身与其连接的电子元件唯一地识别的方式。 背景技术[0004] 被设计成使键盘或者一般而言用户接口装置的可重构性得到保证的装置对于本领域是公知的。 [0005] 例如，文献No. US 2004/0155868-读者也将其序言部分称为对可重构用户接口装置的总体说明——描述了一种设计成使用户系统的键可唯一地识别的装置。参照在此所附的图1，图1复制了所述文献的图8A-8C，基于本申请的目的增加，附加构件130处于对应于每个键110的下表面的位置为，其具有为每个键在独特构型中设定的一对突出部分131、132。当键被压下时，前述突出部分的独特构型与设于键盘体部上的传导检测网格140接触，该传导检测网格140识别已被按压的键。所述系统提出了相当复杂的生产步骤，这是因为在模制键体部的步骤后必须接着进行涂敷代表功能或字母数字字符的视觉标记以及在结束时增加前述的具有设计成使键可识别的突出部分的构型的构件的步骤。设有突出部分的构件必须被胶粘在键体部上，很小心地使视觉标记与突出部分的构型之间完全对应，或与键体部模制在一起。但是，在任何情况下，生产的过程复杂且需要进行充分的检查以便核实在表示的视觉标记与突出部分的构型之间未产生混淆。 [0006] 文献No. US 6,891,528描述了一种用于残疾人士的键盘，其中每个键200(参见复制前述文献的图1的附图2)通过金属圆柱体224的组合唯一地识别，这些金属圆柱体224可被插入形成在键体部的一端的八个圆柱形空穴222内。如与文献No. US 2004/0155868的情形一样，此技术方案，其明确针对在个人计算机的键盘上的应用，也表现出相当复杂的生产阶段，这是因为模制键体部的步骤必须接以在键本身的顶面上涂敷视觉标记(例如字母数字字符或代表与该键相关联的功能的图标)的步骤。接下来，必须在通过适当编码确定的位置并以与设置在键上的视觉标记一致的方式将金属圆柱体224插入对应的空穴222中。可供选择地，前述圆柱体可与键体部直接印刷在一起，但是，在此情形中，也存在相当复杂的生产过程。 发明内容[0007] 如已经说明的，在前述现有文献中描述的接口装置从生产过程的观点看存在不可忽略的复杂性。 [0008] 此外，前述的公知接口装置不能配备有用于设置在键上的视觉标记的背光照明的系统。因此，本发明的目标是以简单且经济有利的方式解决所述缺点，保证用户接口装置的每个视觉标记都被有效和均匀地照亮。 附图说明[0010] 现在将参照附图描述本发明，附图仅通过非限制性示例进行提供并且其中： [0011] -图1示出根据前述公知技术的装置； [0012] -图2示出根据前述公知技术的另一装置； [0013] -图3以示意形式示出根据本发明的用户接口装置； [0014] -图4示出图3的装置的一部分的通用实施例的透视图； [0015] -图5示出图4的部分的分解图； [0016] -图6示出图4的部分的纵向剖视图；以及 [0017] -图7示出图6所示截面的透视图。 具体实施方式[0018] 在图3-7中示意性地示出了根据本发明的可重构用户接口装置的可行实施例。在接下来的说明中，将关于该装置在机动车的仪表盘中的使用来描述本发明。但是，必须理解也可将本发明应用于其它的情形中，并且通常应用于可带有根据需要以各种方式构建的定位的标记元件的任何用户接口。 [0019] 在图3中，由1总体表示的是根据本发明的用户接口装置，其用于机动车的仪表盘，操作地与车载电子元件或控制系统CS连接。在所示的实例中，装置1包括支撑结构，例如基本上盒型体部2，其前壁2a设有开口，相应的标记元件3安装在其上，以便显示或表示信息；为此，各元件3设置在其暴露表面上，带有通过文字、图标或通用符号或字符(字母、数字、字母数字或缩略语)表示的标记4。在本例中，装置1的两个开口未被任何标记元件2占据，并且为此由相应的可取下的罩盖1a覆盖。装置1在任何情形中都被预先布置成用于在预先取下罩盖1a后在所述开口收容相应的元件2。 [0020] 根据需要，将标记元件3以可重新定位的方式安装在装置1上，或者可将它们安装在装置本身上的不同位置。基于所述目的，如在下文中将清楚显现的，元件3设有相应的识别装置，该识别装置被设计成与设置在装置1中的检测装置配合，所述检测装置与控制系统CS连接，该控制系统CS被预先布置成用于以唯一的方式识别元件3的单独身份，而不论在装置1中向其分配的位置如何。 [0021] 在图4-7中，以局限于对应于单个标记元件3的部分的方式示出用户接口1。 [0022] 在所述图4-7中，由5表示的是基板或基座的一部分，其基本上为平面，优选地由电绝缘材料制成。将至少一个连接装置6或连接器安装在基座5上，其优选地具有由电绝缘材料制成的体部，与相应传导通路8连接的至少一个电触头7与该体部相关联(可注意到，为了随后说明可能的辨别或识别逻辑，字母“a”、“b”、“c”和“d”仅在图3中与可视触头的标记“7”相关联)。在所示的实例中，用于元件3的设置成互相垂直的四个连接器6被固定在基座5上，各连接器6均具有设有两个触头7的体部。如可注意到，例如在图6中，触头7位于由6a表示的由连接器6的体部限定出的座内，该座基于所述目的具有基本上U形截面。相应的传导通路8从相对于连接器6的体部向外突出，以便与图1的控制系统CS连接，这属于本身就公知的概念。仅在图6中由7’表示的触头7的活动部分(即设计成执行电触头的实际功能的部分)位于相对于基座5的最大高度“d1”内。 [0023] 标记元件之一由3表示，其在所示实例中由基本上平行六面体形体部构成，具有上壁3a和四个侧壁3b。如在图4、图6和图7中可注意到，体部3的至少一个侧壁3b的下区域可被接纳在相应的连接器6的座内；在所示的实例中，体部3的各壁3b因此被插入相应的连接器b中。 [0024] 体部3的上壁3a，其设计成保持由装置1暴露，具有在外部设有视觉标记4的一面。基于所述目的，在本发明的优选实施例中，壁3a的外表面被覆涂一层涂料9a，优选不透光的涂料，标记4形成于其中。标记4例如可通过激光烧蚀、化学蚀刻或任何其它的适于根据希望的图案部分除去层9a的方法来获得，使相对于层9a的涂料具有不同色彩的下面的体部3的材料暴露。另一个可能性是以选择性的方式堆积层9a以便除在希望用于标记4的图案区域内之外覆涂壁3a的表面。 [0025] 体部3a的至少一个侧壁3b的面被由10表示并且下文也称为“传导层”的导电涂料层至少部分覆涂。构成层10的涂料例如可通过将金属粒子填料引入聚合物基质中而获得。在本例中，层10覆涂壁3b的外表面的下区域，用于从壁本身的下缘向上延伸到至少等于d1的高度的带。 [0026] 由9b表示并且下文也称为“绝缘层”的一层电绝缘涂料叠加在传导层10上。层9b可基本上整体覆涂壁3b的外表面并且可属于堆积在顶壁3a上的层9a；在此情形中，例如，通过喷涂或滴涂基本上同时在外表面3a和3b上获得非传导涂料的堆积。 [0027] 绝缘层9b具有处于特定位置的一个或多个窗11，其能使下面的传导层10局部暴露，所述窗11具有至少等于d1的高度并在与连接器6的电触头7基本上重合的位置获得。但是，应该注意的是，不一定在对应于每个触头7的位置设置了窗11。换句话说，在该装置组装后，连接器6的触头7可定位在通过未设置窗11确定的对应于绝缘层9b的局部部分的位置；仅举例而言，绝缘层9b的这样一个局部部分在图4和图5中由11’表示。 [0028] 在本发明的一个特别有利的实施例中，窗11通过用于获得堆积在壁3b上的涂料层9a上的标记4的同一过程获得，从而在一个和同一处理步骤中，并且不存在任何混淆的可能性，将在体部3上既形成标记4，又形成相应接续的窗11。 [0029] 当将侧壁3b的下区域插入对应的连接器6中时，触头7自行设置成靠在壁本身的外表面上，在其上滑动。这样，触头7与在传导层10上打开的窗11或与绝缘层9b的局部部分11’的对应确定二元顺序(binary succession)，其能使装置1与其连接的控制系统CS以唯一方式识别由体部3表示的标记元件的身份。在优选的实施例中，触头7可至少部分弹性变形，以便与体部3联接，并且特别是在与连接器6联接后以它们的活动部分7’被弹性迫压在体部3的相应表面上的方式构成；借助于所述特征，改善了零件之间的电气接触，并且触头7在壁3b上的弹性反应确保体部3以没有任何振动的方式定位。 [0030] 在优选的实施例中，装置1设有优选的或唯一的定位装置，以便将体部3定位在基座5上，所述装置被布置成防止以不同于设计定向的定向将体部3组装在基座5上。所述装置可通过任何公知形式获得；基于所述目的，例如可在壁3b和基座5上的对应结构或座上设置一个或多个体部基准，或者可在壁3b的下表面以及基座5上重合的座或通道上设置销(或反之亦然)：这样，也可以以唯一的且可重复的方式限定触头7之一为基准触头，并且对应的窗11同样如此。 [0031] 用于通过控制系统CS执行识别触头7与窗11或局部部分11’之间对应顺序的方法可为多个。例如，通过经由对应于窗11的另一触头7将基准触头7与电压发生器的正极连接，控制系统CS可检测电流经传导层10从前述基准触头7的通过。这样，窗11和局部部分11’与非基准触头的触头7的对应顺序产生电流的通过和不通过顺序，其可被基本上编译为二进制代码数字信号。举例而言，如果我们假设体部3的每个表面3b存在两个触头7，其属于基准触头，则电流通过(非基准触头7与窗11之间的对应)和电流不通过(对应于局部部分11’的触头7)的读取顺序将形成七个二进制状态(通过或不通过)，总计27=128个可能的不同组合。再次，仅举例而言并且参照图4，如果我们将由7a表示的触头当作基准触头，则该顺序(沿逆时针方向并以局限于图中可见的触头的方式)示出触头7b与窗11(通过)之间的对应、触头7c与部分11’(不通过)之间的对应以及触头7d与窗11(通过)之间的对应。这种对应顺序能以二进制形式表示为“1 0 1”并能通过系统CS的数字控制逻辑完全解释，以它们本身公知的形式。这样，系统CS因此能够识别各种元件3的特性，以及装置1内向其分配的位置。 [0032] 在优选的实施例中，不论接以电子元件CS识别触头7与窗11或局部部分11’之间的对应顺序的读取方法如何，都以接通机动车的发动机以识别设有对应标记4的属于装置1的多个元件3的方式设定所述方法，并且将所有识别和定位信息存储在系统CS的存储装置中。在另一个可行的实施例中，并且再次不论读取方法如何，都以耐久的方式将多个元件3的识别和定位信息存储在车载电子元件CS的存储装置中，并且仅在用户经由适当的输入装置(例如键)发出清楚的命令后，特别是在元件3在构成用户接口的仪表盘上的布置改变后，再次存储(或在存储器中修改)。 [0033] 从前述内容可以理解，如何借助于识别装置9b、10、11、11’和检测装置6、7、CS的存在在用户接口装置1中配置标记元件3的布置。例如，装置1可根据机动车的型号或对应的车载设备(标准/可选)配备有不同的标记元件3。同样，通过简单地将元件本身重新定位在设置在装置1中的开口内，对应的连接器6在其定位在体部2内，随后例如可根据最终用户的要求或偏好改变配备装置1的元件3的布置。还清楚地显现的是，可对原始设置在装置1上的标记元件增加新的标记元件3。参照图1的示例，基于所述目的，足以在希望的位置取下罩盖1a，并插入将与下面的连接器或多个连接器6联接的元件3。 [0034] 装置1优选地设有用于以可取下的方式将元件3固定在相应位置的装置，其还可用于所述装置获得任何已知的形式。例如，参照图3，体部2的前壁2a设有用于定位元件3的开口，并且设有对应于前述开口的通道的前仪表板(fascia)2b以可取下的方式使用螺钉被固定在所述壁2a上。元件3的体部设有至少一个周边突起——其在本例中由代表单个元件3的凸缘3c构成——设计成保持设于壁2a与仪表板2b之间，以便将元件3保持在适当位置。例如，另一个可能性是在元件3与体部2和/或基座5之间设置可释放的卡扣作用接合装置。 [0035] 根据本发明，背光照明系统与一个或多个基准元件3相关联。 [0036] 基于所述目的，体部3是中空的并且由透明塑性材料制成，例如聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯，并且发光装置与基座5相关联。在所示的实例中，所述装置包括与供电源(未示出)连接的经由导电通路13供电的两个不同光源12a和12b。源12a、12b优选的为半导体源，例如适合通过表面安装技术(SMT)安装的LED源，或适合通过载芯片板(COB)技术安装的芯片LED源。 [0037] 在本例中，光学模块14定位在源12a、12b的竖直线上，其具有由透明材料(如聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯)制成的体部。模块14被构造成用于收集发光装置12a、12b发出的光线，并在输出时在设于与基座5相距距离“d0”处的、在图6中由15表示的平面中形成预定形状和尺寸的预设半发散角α的光线锥体和均匀的发光轮廓。在所安装的构型中，模块14被收容在中空体部3内，该体部3在其基座处打开。在图6中可注意到体部3的上表面如何平行于平面15并在平面15附近延伸，或平面15如何与壁3a基本上重合或跨越壁3a。 [0038] 再次参照所示的特别有利的实施例，模块14具有在图6中由16表示的主光轴，其垂直于基座5并基本上穿过发光装置；在举例说明的情形中，轴线16经过基座5与两个源12a、12b的中心之间的半距离基本上重合的点。此外，轴线16经过模块14的两个光学上明显的表面14a、14b，其中第一表面14a面向发光装置12a、12b，而第二表面14b面向平面15。在所述构型下，装置12a、12b发出的大部分光线被第一表面14a折射，跨越模块14的体部，并被第二表面14b再次折射。光学模块14因此可类似于具有焦距“f”的镜头，所述焦距f可根据已知的几何光学分析公式基于表面14a、14b的轮廓、它们隔开的距离和组成模块14的体部的材料确定。同样已知的是，在所谓的“近轴”情形中，如果“S0”为光源与具有焦距f的镜头之间的距离，其中S0小于f，则基于公式： [0039] [0040] 源发出的光线被镜头折射并以光线离开镜头本身的方向与光线在其中它们由虚拟源发出的情形中具有的方向重合的方式偏斜，该虚拟源设于与所述镜头相距距离“S1”处并设在光线的真实源的同一侧(相对于所述镜头)上。离开所述镜头的光线锥体的半发散角α为： [0041] [0042] 其中φ/2为前述镜头的半径。 [0043] 因而，给定镜头的直径φ和焦距f，在近轴近似中，光源与所述镜头之间的距离S0决定离开所述镜头的光束的半发散角α。在所述的有利实施例的情形中，发光装置12a、12b所发出并离开光学模块14的第二表面14b的光束的半发散角α可采用类似方式评价为第一近似值。 [0044] 在优选的实施例中，通过围绕圆锥形曲线的一部分的光学轴线16旋转获得两个表面14a、14b各者(例如，圆周的圆弧、抛物线的圆弧或双曲线的圆弧)并以近似方式实现平面15上的照明均匀性。在另一个优选的实施例中，通过非球面曲线的一部分的旋转获得两个表面14a、14b中的至少一个，例如在采用公知方案之一后通过以下公式： [0045] [0046] (其中“c”为该表面的曲率，“k”为锥度因子，且“αi”为非球面因子)描述并优化所述非球面曲线，使得光学模块14在设于距离d0处的平面15上产生的照明轮廓将是均匀的。 [0047] 概括而言，给定标记4相对于它们与发光装置12a、12b设于其上的基座5之间的距离d0的小尺寸，模块14的表面14a、14b可为球形盖的简单部分，而不存在用户感到麻烦的引导到照明轮廓上的均匀性不足。但是，在其中标记4的延伸与距离d0基本上相当或大于距离d0的情形中，优选地表面14a、14b中的至少一个呈非球形轮廓，以便最大限度地减少平面15中的照明轮廓的任何不足，并随后最大限度地减少用户感到的标记4的亮度的均匀性的任何不足。 [0048] 在又一个实施例中，中空体部3的上壁3a的两个面(外表面和/或内表面)中至少一个是不平滑的，或通过一定表面粗糙度进行区分，区分方式是从垂直于表面本身的方向投射在其上的准直光束将不会无干扰地跨越壁3a，而是将被扩散，即其发散角以特征扩散角δ增加。已知当发散角为α的光束跨越其两个表面中的至少一个为扩散表面且特征在于扩散角δ的壁时，离开所述壁的所述光束的最终发散αf可作为所述初始发散α和所述扩散角δ的二次方总和被确定为第一近似值，即： [0049] [0050] 以扩散角α扩散的至少一个面的存在使得用户能够感到标记4的照明的均匀性作为亮度的均匀性。通过将由光学模块14引导的发散角α与由顶壁3a的两个面中的至少一个的表面粗糙度引导的特征扩散角δ适当结合，可在从标记4输出时获得期望发散角αf的光束，并从而获得以可视角αf被均匀照亮的标记。 [0051] 在一个实施例中，在其中发光装置包括至少两个源的情形中，与图中举例说明的情形一样，后者具有不同色彩或发射谱峰，其方式是标记4将根据是否仅一个源12a、12b被点亮或所述源与相同或不同强度结合而以不同颜色被用户感知。 [0052] 在一个实施例中，两个源12a、12b之一点亮以使对标记4进行背光照明并通知其位置，而所述源12a、12b中的另一个点亮以通知命令的激活，或对应于标记4的事件的发生。 [0053] 在不同于图中举例说明的实施例的本发明一个可行的实施例中，标记4在输入或命令元件上，例如可由用户操作的键，其体部与体部3基本上对应，并且根据公知技术获得其操作，例如，由基座5承载的单稳态或双稳态按钮系统：在此情形中，标记4的识别同与该键关联的命令的识别一致并在机动车起动 后执行。在另一个实施例中，只要键被压下就执行键的识别，其方式是车载电子元件CS将同时记录已施加的压力以及与所施加的压力相关联的命令的识别。 [0054] 当然，在不违背本发明的原理的情况下，结构和实施例的细节可与文中仅通过例子描述和示出的内容相差甚远，而不脱离如所附权利要求所限定的本发明的范围。 [0055] 在不具备背光照明系统的用户接口装置的情形中，根据前文所述的内容，体部3也可为非中空体部，其足以用于将传导层10和具有窗11和/或局部部分11’的绝缘层9b设置在其外壁上。 [0056] 于是显而易见的是，如果需要，连接器6能以触头7将与壁3b的内表面配合的方式构成，这种情形中它将是设有传导层10和绝缘层9b以及绝缘层的窗11和局部部分11’的所述内表面。此外，为了增加编码可能性，第一和第二触头可设置成用于分别设置成靠在一个或多个壁3b的外表面和内表面上，所述面均设有传导层10和绝缘层9b以及窗11和/或局部部分11’。 [0057] 触头7也可与基板5直接相关联，即，不具备对应的体部连接器，并沿竖直方向从所述基板凸出。 [0058] 最后，清楚地显现的是，标记元件3的体部的总体形状，不论这些元件是命令元件还是仅用于发送信息的元件，都可以不同于举例说明的元件，即使具有多个不同于举例说明的元件的多个侧壁，可以存在与其对应的相应连接器。同样清楚的是，也可将所述编码装置9b、10、11、11’设置在体部3的单个侧壁上，从而向对应的连接器6提供足够数量的触头7。 |
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