具有光束投射装置的家用电器 |
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| 申请号 | CN202311223136.4 | 申请日 | 2023-09-20 | 公开(公告)号 | CN117990205A | 公开(公告)日 | 2024-05-07 |
| 申请人 | emz-汉拿两合有限公司; | 发明人 | 卢卡斯·沙德; 马丁·伯拉比奇; 曼弗雷迪·西格诺里诺; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种 家用电器 ，特别是选自由 洗碗机 (1)、 洗衣机 和 烤箱 组成的组的家用电器，该家用电器具有光束投射装置(4)，该光束投射装置用于将光束投射到位于家用电器(1)外部的房间地板表面(5)上，其中光束投射装置(4)包括激光 光源 (10)作为光源，该激光光源被直接布置在家用电器(1)的面向房间地板表面(5)的地板区域(7)中，使得激光光源的从激光光源输出部(11)出射的 激光束 (6)被直接引导到房间地板表面(5)。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种家用电器，特别是选自由洗碗机(1)、洗衣机和烤箱组成的组的家用电器，所述家用电器具有光束投射装置(4)，所述光束投射装置用于将光束投射到位于所述家用电器(1)外部的房间地板表面(5)上； |
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| 说明书全文 | 具有光束投射装置的家用电器技术领域背景技术[0002] 洗碗机、洗衣机或烤箱，尤其是新一代产品，通常设置有光源，所述光源用于将光斑点投射到该电器所在的地板上，以例如指示洗碗机、烤箱或洗衣机当前正在运行。即，例如，一旦用户启动洗碗机并且洗碗机的门(例如前门)关闭，则就会在该前门下方的地板上感知到光斑点。这种光源通常总是具有自发发射特征的LED。 [0003] 以这种方式使用的LED的缺点在于，仅在地板上实现了低对比度的光斑点。这一方面是由于发射模块的长度，另一方面是由于LED的低焦深。既不能在地板或房间地板表面上成像期望的图案，也不能根据地板表面和房间中的当前日光感知到可靠的光斑点。 [0004] 因此，本发明的目的是提供一种具有光束投射装置的家用电器，所述光束投射装置能够实现在不属于家用电器的表面上的对光图像的可靠感知。 [0005] 该目的是根据权利要求1的特征解决的。 发明内容[0006] 有利地，一种家用电器，特别是选自由洗碗机、洗衣机和烤箱组成的组的家用电器，所述家用电器具有光束投射装置，所述光束投射装置将光束投射到位于所述家用电器外部的房间地板表面上，所述光束投射装置包括激光光源作为光源，所述激光光源被直接布置在家用电器的面向房间地板表面的地板区域中，使得所述激光光源的从激光光源输出部出射的光束被直接引导到房间地板表面上。通过使用这样的激光器或这样的激光光源，在光发射期间会发生激发发射而不是自发发射，从而在洗碗机的主动操作状态的情况下，可以在例如房间地板表面上获得相应的明亮和清晰的光图像。这种激光束的使用不仅允许在任何日光下以及在阳光下可靠地检测到地板上的激光束，而且还允许在地板上产生某种期望的光图像形式，例如该家用电器所参考的公司名称的字母。由于使用激光光源，因此获得相应的清晰边界区域，这使得可以反映不同的状态。 [0007] 一个要点是，当使用激光光源时，对于光束的发射，会发生受激发射或激发发射而不是自发发射。其结果是，对于受激发射，不仅存在大的相干长度，而且存在发射光束的高振幅稳定性。这样的激光辐射因此适合于产生更强的光束或高的光强度，并且适合于在图像中实现相应的清晰度。因此，例如，当使用相应形状的孔口时，可以在地板或房间地板表面上获得具有任意小凹部的文本字段和其他图案。 [0009] 为了在地板或房间地板表面上获得这样的光图案或图像，可以在激光光源输出部和房间地板表面之间的激光束中布置至少一个孔口装置，优选为针孔孔口或电光孔口或用于产生图像图案的孔口。这使得能够针对性地选择穿过一个或多个孔口的激光束，以便在房间地板表面上获得适当清晰的图像。这种孔口可以被布置在壳体内或地板区域中的前门内的正好在光束的下出口处的激光光源输出部的前方。理想情况下，这种针孔也已经集成在壳体中或家用电器的在地板区域中的门中。替代地，可以使用LCD显示器，所述LCD显示器也可以设计成一种颜色。 [0010] 替代地或另外地，散焦物镜装置可以布置在激光光源输出部和房间地板表面之间。例如，这可以是一个或多个凹透镜，所述凹透镜扩散激光束并因此散焦激光束，以便例如在地板或房间地板表面上获得更大面积的光图像。如果该图像或地板上的光图像仍然要被限制为有限的尺寸，则可以在散焦光学器件和房间地板表面之间另外布置孔口，这允许光线的大部分穿过相应的大开口，但对于用于在房间地板表面上成像的横截面是有限的部分。 [0011] 替代地或另外地，一个或多个凸透镜可以布置在激光光源输出部和房间地板表面之间，所述凸透镜可以根据其焦距而布置在距激光光源的预定距离处。此外，可以在该凸透镜和房间地板表面之间布置孔口。根据所布置的该凸透镜到激光光源的距离，会在房间地板表面上实现激光斑点的不同成像区域。因此，可以实现将激光束聚焦成在房间地板表面的位置处的斑点、对激光束的准直、或不完全聚焦。 [0012] 例如，激光二极管或激光模块形式的激光光源、散焦物镜装置和凸透镜装置可以被布置成一个在另一个后面。孔口装置也可以位于下游。这使得散焦物镜装置可以首先扩散激光束，然后通过凸透镜装置在房间地板表面的位置处获得激光束的平行化。这使得当使用孔口装置时可以获得具有精确边缘区域的期望的光图像，并且当使用文本成像孔口时可以准确地读取文本。 [0013] 此外，在这样的布置中，散焦物镜装置和凸透镜装置可以被设计为相对于彼此以及相对于激光光源和针孔可移动，以便以期望的形式在房间地板表面上获得上文提到的光斑点尺寸。 [0014] 特别地，当使用激光二极管时，优选使用其横截面不对称的透镜或透镜装置，以实现对激光二极管中经常存在的快激光轴和慢激光轴的补偿。 [0015] 由于激光光源的高焦深，在房间地板表面产生的一个或多个光斑点还可以主动改变其在表面上的位置，并产生警告标志。例如，这可以强调相应的警告信息。还可以设想将中断的光束作为地板表面上的图像，以便能够再现一种警告信号。类似地，具有不同发散角的快激光轴和慢激光轴可以用于在地板表面上再现宽字母。 [0016] 在该上下文中，还可以设想的是，将激光束分成多个光束，这可以通过适当设计的孔口装置或通过激光束分束装置来实现。因此，可以在房间地板表面上检测到多个光束斑点。 [0017] 如果待在房间地板表面上显示来自家用电器的制造商的两种颜色或多种颜色的标志或类似物，则可以设想使用LCD表面，所述LCD表面由具有不同波长的激光束的光偏振激发，并在房间地板表面上产生多种颜色的标志或类似图案。这使得无需在一个孔口装置内布置多个孔口。这需要多于一个的激光源和不同波长的激光束。 [0018] 多种颜色的图像以及由颜色变化的多种颜色组成的字符的期望图像的使用可以例如通过多于一个激光器的激光器的数量或通过将激光器与作为另一光源的LED结合使用来实现。由此，可以不同地启用该多个激光光源，从而可以实现房间地板表面上的图像的颜色变化。 [0019] 还可以设想波长可以改变以产生不同颜色的激光光源。 [0020] 还可以在光路中或在激光光源输出部与房间地板表面之间的路径上，以表面元件形式布置荧光材料，这使得通过激光束的激发而在房间地板表面上产生不同的荧光图像。 [0021] 这种荧光材料不仅可以以机械方式改变其性质和颜色再现，而且可以通过光学激发能量及其变化进行改变。 [0022] 还可以设想附加的颜色混合物，所述颜色混合物用于通过将相应的元件引入光路中而产生颜色组合和颜色变化。 [0023] 优选地，在光路或光学路径中还可以设想用于激光束的强度装置，所述强度装置使得激光束的光强能够改变。 [0026] 附图示出： [0027] 图1是根据本发明的主题的具有光束投射装置的家用电器的示意性表示； [0028] 图2是根据本发明第一实施例的用于家用电器的光束投射装置的基本原理表示； [0029] 图3是根据本发明第二实施例的用于家用电器的光束投射装置的基本原理表示； [0030] 图4是根据本发明第三实施例的用于家用电器的光束投射装置的基本原理表示； [0031] 图5是根据本发明第四实施例的用于家用电器的光束投射装置的基本原理表示； [0032] 图6是根据本发明第五实施例的用于家用电器的光束投射装置的基本原理表示； [0033] 图7是根据本发明第六实施例的用于家用电器的光束投射装置的基本原理表示； [0034] 图8是根据本发明第七实施例的用于家用电器的光束投射装置的基本原理表示； [0035] 图9是用于本发明的一个实施例的具有非对称性透镜光学器件的激光二极管的立体图； [0036] 图10a和图10b是可能的光成像图案的示意性表示示例。 具体实施方式[0037] 在图1中，以示意性立体图示出了包括根据本发明主题的光束投射装置的家用电器。这种家用电器1包括具有前门3的壳体2，所述前门3可以例如朝向前方打开。 [0038] 在前门3的下端，所述前门3例如可以是洗碗机的门，光束投射装置4被布置在下部区域中，即到房间地板表面5的地板区域中，所述光束投射装置4被定向成使得从激光光源输出部出射的激光束被直接引导到房间地板表面5上。因此，这些激光束6不通过光导等而引导到前门3的地板区域中的出射开口，而是在具有所述激光光源的光束投射装置内被直接引导到地板或房间地板表面5上。 [0039] 在图2中，根据功能表示，示出了根据本发明第一实施例的用于家用电器的光束投射装置。从该表示中可以看出，激光模块10c(其也可以是激光二极管)具有激光光源输出部11，激光束6从所述激光光源输出部出射。这些(光)束照射到前门3的地板区域7，此处仅示意性示出了所述地板区域7。在前门的该地板区域7中，激光束从前门3出射，并因此从家用电器的整个壳体出射，并照射到房间地板表面5。 [0040] 图3示出了根据本发明第二实施例的用于家用电器的光束投射装置的功能表示。在该表示中，现在布置有孔口12作为其他部件，所述孔口12可以例如被设计为具有穿孔的孔口，并仅允许某些激光束穿过孔13，即仅允许具有尽可能垂直于房间地板表面对准的路线的激光束穿过孔13。这会产生在房间地板表面5上的光图像的精确表示，所述光图像的精确表示具有例如圆形的形式的期望的精确边缘区域。 [0041] 图4示出了根据本发明第三实施例的用于家用电器的光束投射装置的基本功能表示。在该图示中，示出了散焦物镜装置20，所述散焦物镜装置20首先扩散(即散焦)从激光光源输出部11出射的激光束6，以便随后借助于孔口21选择性地分选出期望的横截面尺寸的激光斑点，并允许所述激光斑点继续沿房间地板表面5的方向穿过。以这种方式，例如，会在房间地板表面5上获得具有精确边缘表示的放大的圆形光图像。 [0042] 在图5中，示出了根据第四实施例的用于家用电器的光束投射装置的基本功能表示。在该表示中，布置了凸透镜装置30，所述凸透镜装置30根据其在激光光源输出部11和孔口22(如果需要的话)或房间地板表面5之间的定位，对待在房间地板表面上以斑点形式实现的光成像具有不同的作用。 [0043] 从该图示中还可以看出，根据双箭头31，可以设想对凸透镜30进行位移，以便由此产生从该凸透镜30到激光光源输出部11的不同距离。 [0044] 如果距离32大于凸透镜30的焦距，则会发生激光束聚焦成期望斑点的大小，所述斑点随后以有限的横截面尺寸成像在房间地板表面5上。 [0045] 如果距离32对应于(即等于)凸透镜30或相关透镜的焦距，则会实现激光束或激光光束的准直。这意味着所有的激光束被带到相互平行的路径上，并且在房间地板表面5上产生相应的大的光图像。因此，可以在房间地板表面的区域中获得横截面积增加的激光斑点。 [0046] 如果距离32小于属于凸透镜布置30的透镜的焦距，则获得激光束的扩散，从而获得期望尺寸的激光斑点的扩散，因此由于没有发生激光束的完全聚焦，所以会在房间地板表面5的位置处获得例如圆形形式的较大横截面的图像。 [0047] 在图6中，示出了根据本发明第五实施例的用于家用电器的光束投射装置的示意性功能表示。在该实施例中，散焦物镜装置40与凸透镜装置41一起布置在激光光源输出部11和房间地板表面5之间的光学路径上。此外，再现了孔口42。 [0048] 通过这种物镜装置的布置，首先可以获得激光束6的扩散，随后可以获得从凸透镜装置41出射后的激光束的平行化或束化。由孔口42中的开口的尺寸决定这些平行化的或较大程度平行化的激光束中的哪些激光束将穿过孔口42以在房间地板表面5以期望的横截面积尺寸成像。当然，孔口中的开口可以有各种各样的形状。例如，正方形、圆形的形状，或甚至文本、词语、图形表示、商标的形状，等等。 [0049] 图7示出了根据本发明第六实施例的用于家用电器的光束投射装置的功能图。根据该第六实施例的光束投射装置的操作与根据第五实施例的光束投射装置的操作的不同之处在于，散焦物镜装置50和凸透镜装置51可沿着光路移动。这可以通过使两个装置50和51沿双箭头53相对于彼此移动，或以所述两个装置的沿着激光光源输出部11的方向55或沿着孔口52的方向56一起沿参考线54移动的距离所述两个装置。以这种方式，可以获得激光束的不同聚焦效果，还可以获得通过孔口52进行的期望的选择。 [0050] 原则上，可以使用任何类型的透镜系统，即还可以使用本文中没有详细示出的系统。 [0051] 图8示出了根据本发明第七实施例的用于家用电器的光束投射装置的基本原理图。该实施例与图7所示的实施例的不同之处在于，具有激光光源输出部11的激光光源10的定向与根据图7中所示的第六实施例的定向不同。在这种情况下，从激光光源输出部11出射的激光束6被反射镜60偏转，以随后照射到散焦物镜装置50和凸透镜装置51。本文中可以设想激光光源的任何对准角度以及由此待对准的反射镜的任何对准角度。 [0052] 还可以设想布置用于激光束的多次偏转的多个反射镜。 [0053] 这种反射镜60原则上可以布置在光路的任何点处，例如直接布置在激光输出部11处，或者也可以布置在家用电器的下端处的光输出部的附近，即房间地板表面附近。为此，激光模块和从激光光源输出部出射的激光束的方向可以在其定向上具有任何可设想的角度，只要通过反射镜60会发生沿房间地板表面的方向的足够的聚焦偏转即可，并且如果需要，在它们之间设置聚焦装置50、51、52。 [0054] 这种反射镜60可以被设计为平面且平坦的反射镜，或也可以具有凹形或凸形。有利地，该反射镜可以是固定的，或例如是通过马达驱动器或MEMS可移动的，并且是可枢转的(如果需要的话)，以便获得较好的聚焦和偏转特性。例如，当安装或移除激光光源时，可能需要重新聚焦，这在这种反射镜的情况下是可能的。然而，通过沿着不同的移动轴或倾斜度移动反射镜60，也可以在房间地板表面上获得某些期望的图像。 [0055] 反射镜可以是简单的反射镜或多面的反射镜。 [0056] 两个透镜装置50、51优选在使用反射镜60时固定在它们的位置。这些装置的位置及其光学特性定义了聚焦、散焦和斑点尺寸调整过程。 [0057] 图9示出了具有透镜装置61的激光二极管的简单表示，其用于通过在其X轴和Y轴(即，慢轴和快轴)上的相应不对称形状，来校正激光二极管的卵圆形激光束。 [0058] 图10a示出了可能的光成像图案的示意性表示，以及图10b示出了可能的光成像图案的示例。在图10a中，可以用附图标记71、72和73标识变化的光成像图案，所述变化的光成像图案根据装置(诸如洗碗机等)的当前操作时间而具有不同的面积比例。例如，根据附图标记71，洗碗机可能已经运行了其洗碗程序的一半，而根据附图标记72，洗碗程序的四分之三的时间已经过去。根据附图标记73的完整圆形指示洗碗程序的结束。这种作为房间地板上的图案的变化的光图像是例如通过变化的孔口实现，所述孔口在本文中没有更详细地示出，所述孔口随着时间的增加而越来越多地打开，使得在结束时可以在地板上看到根据附图标记73的完整圆形。 [0059] 在图10b中，根据附图标记74的光图像的完整条形图案被示出在地面上。本文中未详细地示出的孔口适合于随着时间的增加而在不同位置覆盖该条形光成像图案74的部分，使得在条形图案74中形成根据附图标记75的间距。该间距75在洗碗程序开始时被布置在左侧，并且在洗碗过程或其程序序列期间从左向右缓慢移动。在洗碗过程结束时，该间距75位于最右侧。这在其运动中由根据附图标记76的双箭头表示。 [0060] 附图标记列表 [0061] 1 家用电器 [0062] 2 壳体 [0063] 3 前门 [0064] 4 光束投射装置 [0065] 5 房间地板表面 [0066] 6 激光束 [0067] 7 地板区域 [0068] 10激光光源 [0069] 11激光光源输出部 [0070] 12孔口 [0071] 13孔 [0072] 20物镜 [0073] 21孔口 [0074] 22孔口 [0075] 30凸透镜装置 [0076] 31双箭头 [0077] 32距离 [0078] 40物镜 [0079] 41凸透镜装置 [0080] 42孔口 [0081] 50散焦物镜装置 [0082] 51凸透镜装置 [0083] 52孔口 [0084] 53双箭头 [0085] 54参考线 [0086] 55方向 [0087] 56方向 [0088] 60反射镜 [0089] 61透镜装置 [0090] 71、72、73光成像图案 [0091] 74条形光成像图案 [0092] 75间距 [0093] 76双箭头 |
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