具有光电显示单元的电路的制作方法

专利名称：具有光电显示单元的电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种包含根据权利要求1的前序部分所述的光电显示单元的电路。
背景技术：
在操作器控制元件领域，已知有例如由一系列LED(即发光二极管)所构成的、用来显示设定值的显示器。这可以是一行LED，也就是并排布置的发光二极管，其中一个元件发光，并表示一个实际值。通常，成行布置的发光元件适当地做出标记，以便能实现与数量的联系，例如以“dB”显示音量的控制。例如通过瞬时接触开关可以机械地实现至另外一个值的转换。通常，为了增加或者减少这个值，在不同情况下都使用不同的机械瞬时接触开关。由于显示器中的位置变化，通过按压适当的瞬时接触开关所产生的值的变化由LED行中的适当LED显示。


图1示出了现有技术中已知的LED显示器，其中通过加号键和减号键就可以调整LED的位置，并因此也调整了“音量级”。如此设置的优点在于能够清楚地观察到所设定的位置并提供了自发操作器的可控性。然而，其缺点是在操作器控制面板上需要有机械断路器并需要装配适当的键。
由DE 43 36 669 C1已知有一种包含有光学传感器的触摸面板，光学传感器配有不同的激活表面，对相应于手指大小的传感器表面的阴影做出反应。由此，环境光线的获取物是待处理的信息。通常，为了这一目的，使用另外一种用于产生光信号的装置。为了表示出一个所要显示的值，需要有一个附加的发光显示单元。光接收器和光发射器都可以仅以脉冲的方式操作，这对于所要设定值的不连续改变来说是不利的(也可参见DE 40 07 971 A1中的红外部分)。
在一个操作面板上改变待设定的值所需要的信息的获取也可以通过根据DE 694 19 735 T2或DE 36 85 749 T2的触摸敏感开关装置实现，这种装置通过电容值与所要操作的光学显示单元相符合；然而，由于这种装置对湿度的敏感性，这种应用限于特定范围。
DE 39 32 508 A1示出一种传统的没有分立控制设备的反射光栅。发射器和接收元件必须总是分开设置。DE 28 24 399 A1披露了一种具有分立的发射器和接收器的光学开关。在这两种情况下，这样构成的光栅只是用来设定显示的装置而并不是显示装置本身。
根据US-A 5,327,160，已知一种作为远程控制装置的接触控制器(touch fader)，它只能在开关模式下操作。
发光二极管还同样可被用作发光元件和接收光元件，且其光信号直接反映了所要显示的值。这种值可被控制以便跟踪手指或参照主体的运动，这样就可能达到所要调定的值，但是这种值也同样可以时钟控制的方式，因此也是自发地进行操纵。发光二极管的这种设置在现有技术中是没有的。

发明内容
根据这种技术背景，本发明的基本目标是提供一种具有优点的显示器和操作器控制单元，并在操纵控制这样的调节/校准单元时利用显示器本身作为操作器控制元件，其中就可能对要调定的值进行不连续调节和时钟控制处理。
该目标通过一种具有权利要求1所述特征的电路来获得。
由于显示单元由发光二极管所构成，接收元件就不需要单独的机械按键了。因此，在操纵控制这样的调节/校准单元时显示器本身就成为操作控制元件。所以也不需要按键或断路器。因此一方面这样的操作控制单元的制造费用降低，另一方面可以使调节/校准单元设置在一个封闭的保护表面之下，因而由于它容易清洗，而且对脏物不敏感，使用寿命就长，而且可用于许多应用。
按照权利要求3和4，发光二极管不仅是显示元件，而且还临时可作为发射和接收元件，这样就有可能进一步降低电路设计方面的费用。
其它的优点可由从属权利要求中得到。
附图简述以下参看附图对本发明进行详细说明。在附图中图1是根据现有技术的一种调节/校准单元；图2是根据现有技术的一种调节/校准单元的电路方框图；图3是选定LED作为显示元件和操作控制元件的电路图；
图4是可用于在一列LED上操作控制的反射元件；图5是用于实现灵敏的LED行的布局；图6和图7是根据本发明的电路；图8a至图8e是在与LED瞬间接触时的信号特征；图9是一种外置LED的选择电路；图10是比较器16的模拟输出信号S17的相位和幅度关系；图11是转换过程中随时间变化的模拟输出信号S17；图12是一种提高换接可靠性的电路；图13和图14是在有和没有零基准的情况下，图12中的缓冲器B的输出处随时间变化的模拟输出信号S17；图15是根据图14所示在具有相应LED选择的窗口比较器处从随时间变化的模拟输出信号S17中导出的信号V1；图16是按图12所示具有一个滞后探测器的电路；图17是同时使用滞后探测器的输出信号S17的信号特性；图18a至图18c是使用作为音量调节器，用于处理数据流或者用作位置显示的布局；图19是根据现有技术的一种机械滑动调节器；图20和图21是根据本发明的弧形和圆形的调节/校准单元；
图22是一种虚拟旋钮形式的调节/校准单元；图23是具有两个发射元件的调节/校准单元；以及图24是一个完整的方块图。
优选实施例的详细说明以下根据附图对本发明进行详细说明。当然在这些实施例中只是指一些实例，它们不应该使本发明的方案局限于某一种布局。
在现有技术中，根据图1的校准单元的转换分配装置根据图2所示包括一个计数器91，其瞬态通过按键功能T1(例如+按键)和T2(例如-按键)来确定。每次在对按键T1和T2进行操作时，计数器91就加或减一个值，并将该信息传送给显示驱动器92，该驱动器使对应于调定值的LED发光。与此同时，将调定的值继续传给控制装置和/或数值调节器93。例如，使该数值调节器93根据调定值96在振幅上对一个模拟音频信号94/95进行调节。因此总是需要有至少一个外部控制信号T1或T2来调定数值。LED 1a...1n只显示调定值，没有其它功能。
下面所描述的发明无需借助按键T1或T2间接地传递信息，因而信息就直接由LED显示器接收和变换。
为实现此目标，使用发光二极管的双重功能当这些发光二极管由电流相应地驱动时，它们就会发光，当它们相应地发光时，就能产生电能和/或电流。如果选择了一种低串扰的线路布置，那么就可以使一个发光二极管依次作为发射器和接收器工作。理论上，当然也可通过使用交替的接收元件，例如类似于发光二极管的光二极管可以实现同样的功能。即使发光二极管并不具有上面的双重功能，由于整个尺寸的原因，该显示器同时也总是操作控制元件。
图3示出了这样一种线路布置，其中发光二极管(LED)按时间顺序作为发射器和接收器而工作。例如，在相位tx，开关Sa闭合并通过串联电阻R10使时钟发生器100的输出与LED连接。时钟发生器例如以10kHz的频率工作。在这一相位上打开开关Sb并使LED与放大器300断开。反相器200仅用于使控制信号Sts反相。在相位ty，开关的关系相反，开关Sa使LED与时钟发生器100断开，而开关Sb使LED与放大器300接通。
为了示出显示器，一般至少使一个LED行中的一个元件发光，而其它的元件则断开。当然，在有些设计方案中，所有达到调定值的显示元件都接通，也就是形成一个发光带。如果LED行中的发光元件并不通过连续的选定将它们的光作为恒定光发射出，而是例如以一种10kHz的矩形信号脉动，那么人眼决不会把它看成连续发光元件。它同时可以用作一个传感装置的发送元件。当一个反射物(例如一个手指2)位于发射脉冲光的LED之上时，相应地，作为接收器的邻近LED，也就可以接收脉冲控制的LED的信号。
假设根据图4的发射LED 1c的正上方有一反射物，发射出去的光就均匀地反射到相邻的LED 1b和1d上。在所述情况下，有一个对于各自由LED发射出的光线来说是透明的面板37也位于LED和反射元件(例如一个手指2)之间。尤其是所有在可见范围内的光线，但也适用于对于人眼来说不可见范围里的光线。在对称反射的情况下，在放大器5和6的输出处，输出的信号7和8的振幅大小相同。
图5示出了实现灵敏的LED行的一种配置。发光二极管1a...1n既可用在发射部位也可用在接收部位。对于发光二极管1a...1n的发射模式来说，设有可接通的驱动器级3a...3n，对接收部位则设有可接通的放大器2a...2n。通过位置计数器23的设置而相应地选择信号分配级44和45。方向判定单元47检测反射单元的方向并判定位置的偏差什么时候达到特定值。若达到此值，那就相应地控制位置计数器23并加上或减去一个位置值。同时该方向判定单元47能够首先确定在对手指2的运动做出反应之前，发光元件是否有“瞬间接触”；或者是否是不经意地接触到传感器的激活表面，因此不应该有对LED显示器进行反应。
位置计数器23通过控制单元24(图7)既控制发射元件的选择又控制接收模式。在每一种情况下，有唯一的一个LED被选定为发射器，而至少邻接于它的LED(例如下一个或再下一个LED)作为接收器而接入线路。但是两个LED也可以同时发射并可以使布置在两个发光LED之间的LED作为接收器接入线路，这当然也是可能的。理论上，也可能将单独的接收元件例如平行于LED相对于LED成排交错布置或偏移布置。另外，在位置计数器23处，还分出控制信号Sts用来影响任意的调节/校准单元30。
图6示出一个电路，用于探测方向、瞬间接触识别、并检测反射元件相对于发光的LED(这里为LED 1c)的水平运动。LED 1c在此处由时钟发生器100选定并发射光线，光线在手指2上反射。相邻的LED 1b和1d接收由手指2引起的反射分量。DCC 3和4构成了作为接收器的LED的操作点调节装置。借助于这些DCC(DC-compensation，直流补偿)就防止了LED在强烈的外来光线照射时达到饱和。这样的工作点调节装置的构造例如可见DE-PS 4431 117。
出于简化考虑，没有示出LED选定的换接开关。两个相同类型的放大器5和6将邻接于发射器的LED 1b和1d的小输出信号放大至容易进一步处理的值。在两个输出信号7和8结合在求和级10中之前，反相电路9使这两个信号中的一个信号反相。
假设不存在反射物(如手指2)，或假设存在反射物，但发射信号对称地反射回LED 1b和1d，那么在求和级的输出处没有信号，或者说由于在反相电路9处，两个大小相同的信号分量相互抵消，因而在求和级10的输出处没有信号。假设存在反射物(如手指2)，并且对于发射LED 1c来说不对称，如果当手指2轻轻地向右移动时，LED 1d由于增强的反射而形成了一个比LED 1b所产生的信号的强度更大的信号。从而在求和级10的输出处产生一个信号，该信号经过时钟调制，相应于与时钟发生器100的信号有关的相位信号。信号的大小由手指2相对于发射LED 1c的水平位置决定。
将求和级10的输出信号输入同步解调器11，以进行进一步的评估。同步解调器的控制信号由时钟发生器100提供。其基本对应于发射信号，但考虑了在放大器5和6中所产生的相位移动。同步解调器11将求和级10的输出信号又分解成两个分别对应于LED 1b和1d的单个的信号12和13。为了明确地判定手指2相对于发射元件1c的运动方向和/或位置，将两个单个的信号12和13在比较器14中进行比较。比较器14的数字化输出信号S15提供了反射元件相对于发射元件1c的位置的明确信息，也就是说手指2是否位于LED 1c的中点的右边或者左边。
为了判定类似于手指2运动的发光LED的前进是从哪个位置开始发生变化的，将同步解调器11的输出信号12和13在一个合适的模拟操作比较器16中进行比较，例如该比较器可以是一个运算放大器。模拟输出信号S17相应于手指与发射LED 1c的中点的水平位置偏差。在对信号进一步处理的过程中从这个输出信号得出用于位置计数器23(图7)的开关信号。数字输出信号S15用于为位置计数器23定义合适的计数方向。在实施例中，向较高数值的计数方向可以把发射驱动器从LED 1c推进至LED 1d，同时将放大器5和6从LED 1b和1d换接至1c和1e。
为了防止由于不经意的接触而造成的无意调整，可以提供对发光元件的预先的“瞬间接触”，以继续激活调整装置。为此目的，必须从手指2朝着发光元件或离开发光元件的垂直运动中获得信息。这个信息可以取自求和级18，在求和级中使接收LED的两个信号相加。同步解调器19对相加的信号进行相应的评估，该信号通过缓冲级20后即可得到模拟距离信号S21。
图7示出对信号S21、S15、和S17的分析处理。当实际上是手指相对于发射LED的水平位置的模拟值的输出信号S17高于或低于在窗口比较器22中事先选定的值时，窗口比较器22就输出一个输出信号S22。当反射物(也就是手指2)从发射元件(LED 1c)中间部分向着相邻的接收元件(LED 1b或1d)径向移动了一段距离时，即使这段距离小于两个相邻元件之间距离的一半，那么就可以达到这个值。窗口比较器22的输出信号S22作为时钟信号提供给位置计数器23。
通过比较器14的输出信号S15就可以判定位置计数器23应该向上计数或应该向下计数，而这就对应了发光LED的向左或向右的“移位”。将位置计数器23的输出信号S23输入控制单元24。用控制单元24就可以确定发射LED的对应于输出信号S23的数字值的位置，并确定发射LED的至少两个间接或直接相邻的接收LED或接收元件的位置。
原则上，若只是偶然地用手抚过LED，发光LED不应改变其位置。更确切地说，在发光LED与运动着的手指“一起移动”之前，首先应该手动激活位置敏感度。为此目的，将输出信号7和8在求和级18中合并，并同步解调，使所获得的距离信号S21在一个相应的评估电路25中进行处理，从而只有在发光LED一次或多次“瞬间接触”之后才可以使位置移动。瞬间接触识别装置优先识别作为瞬间接触的运动模式，这种运动模式包括物体(目标物)的接近、在靠近瞬间接触的表面上的物体的突然制动、以及在表面上停留一个事先选定的时间t28。
为此目的，在该实施例中，使距离信号S21经过高通滤波器26，高通滤波器仅使距离信号S21中的高频频谱部分通过。根据图8a，这些信号分量只有当距离信号S21快速变化时才会出现。因此，手指在LED行上的透明表面上突然制动就可能产生一个输出信号S26，对距离信号S21求微分得到的信号(距离信号S21的微分信号)。根据图8b，若这个输出信号S26超过一个预定参考值，那么比较器27就输出一个数字输出信号S27(图8c)给第一定时器28，该定时器的定时时间t28为几百毫秒至几秒(图8d)。经过短暂的时间后，根据图8e的定时器29启动。其运行时间为几秒钟。输出信号S29激活位置计数器23。计数器读数的变化则重新触发(rt)定时器29。若发光LED的位置在定时器29的运行时间t29之内没有变化，那么经过时间t29，使位置计数器23禁止。这种电路布置阻止了由于无意中的运动而使发光LED在LED行中的位置发生变化。只是在一次“瞬间接触”之后才能通过重新触摸发光LED和移动手指使发光LED的位置发生移动。
这里可以插入所有想得到的电路配置，包括计数器的配置，仅当与发光LED多次瞬间接触之后，才能激活位置计数器23。由WO01/54277 A1已知(此处例如优选可应用的)有一种布置方式，其中当手指快速触摸(瞬间接触)LED上的透明表面，并且至少保持某一个时间内(例如200ms)时处于相对静止的状态时，才切换该功能。
位置计数器23的数字输出信号S23用于控制控制单元24。在控制单元24中，将发射驱动信号相应地分配给LED，并将放大器5和6(图6)的两个放大器输入分配给与发射二极管相邻的LED。另外，位置计数器23(图7)的输出信号S23可以用来控制调节/校准单元30的任意数值控制器，例如，用于音量控制。
若将发光LED“转移”到两个末端位置中的一个上，那么至少两个相邻的LED不可能都作为接收器，而只能有一个作为接收器。若此时在透明表面上出现寄生反射，那么单个的接收LED，例如LED 1a，会接收一个信号，类似于“移动的”手指的信号。在极端的情况下，这种不希望的信号可能会引起从LED 1a到LED 1b的重复跳跃选择。
为了防止这种情况，选择LED 1a时，向放大器6(图6)提供了一个模拟的“光信号”。图9示出了相应的换接。通过位置计数器23(图7)的控制信号S23，由控制单元24激活开关S1、S2、和S3。开关S1使时钟发生器100的输出连接在对应的LED上。在这个实施例中，在图9中与LED 1a连接，也就是说完全最左方。开关S3将放大器5的放大器输入接到右边相邻的LED 1b上。开关S2将放大器6的放大器输入接在分压器R1/R2上，该分压器与时钟发生器100的输出连接。确定分压器R1/R2的分压比例，使分配下来的发射时钟信号略微大于通过在透明表面上的寄生反射所产生的LED 1b的接收信号。
从而，也就保证了当手指在LED行上运动时，例如从中间起向左到LED 1a之上，后者作为行中的最后的一个LED发光。相反如果手指从边上起越过发光的LED 1a运动至LED行的中间，那么在LED 1a和LED 1b之间的手指2的位置处，发射LED 1a在手指上的反射将产生一个比分压器R1/R2所提供的信号更大的信号。信号S10(图6)的相位反转，对LED 1a的选定转移到LED 1b上，和/或紧随手指2。
在上述的用于控制LED行的结构中，当然可以用手指将光线只是在一个方向上推移。其原因在于由在窗口比较器22(图7)里所确定的阈值确定手指离开实际的发光LED的某一距离，光线在运动的手指2前发生变向。若由于连续不断的手指运动使现在发光的LED又被触摸到的话，那么光线在手指之前换接至下一个LED，依此类推。但是如果手指2变向后停止并且向后移动，那么最后发光的LED就停留在其最后的位置上。为使运动方向反转，现在必须使手指放在发光LED前面(从运动方向上观察)。必须朝相反的运动方向触摸它。然后，显示跟着手指的位置。
但由于这在通常的使用中是不现实的，因而在比较器16(图6)和窗口比较器22(图7)之间加入了一个电路，该电路用于保证光点总是直接跟随着手指运动。这种电路结构利用了以下效果即在从一个LED转接至下一个LED时，计数器控制信号(输出信号S15)的极性和比较器16的模拟输出电压(输出信号S17)的极性相反。例如，当手指离开发光LED向右运动并且位于这个LED右面的LED能检测到增强的反射时，认为换接发生，这是容易解释的。若这个值超过了一个预先规定的大小，那么窗口比较器22就提供一个相应的信号，位置计数器23(图7)就“向上”增加一个值，在这种情况下也就是向“右边”移动。初始的发光LED从相对于手指2的左边位置“跳”到手指右边的位置。初始作为发光元件接入电路的LED改变其功能并变成光接收器，但该光接收器位于发射元件的左边。但由于手指2还位于近似相同的位置上，那么位于发射元件左边的LED就得到了一个相对于位于发射元件右边的LED来说更多的反射。但这意味着在求和级10(图6)的输出处相位反向，因此数字输出信号S15和模拟输出信号S17的极性也都反向了。
图10描述了在这种情况下比较器16的模拟输出信号S17(图6)的相位和振幅的关系。位置51或LED 1a...1n分别表示LED的机械布局，52表示比较器16的模拟输出信号S17的相关信号值。在所示情况下，当LED 1c发光时，53对应于一个信号。若在手指向右运动时比较器16的输出信号S17低于事先选定的下阈值US，位置计数器23就向上计一个数(图10中54)。计数器设置确定在开关模式哪个LED被选定(图10中55)。粗实线56表示在手指2从左向右在LED行上移动时比较器16的输出信号S17的特性。
在换接的情况下，在另一个极性上超过了窗口比较器22的阈值OS并因此又使位置计数器23返回。结果也可能是对称对应于手指2的LED位置不断换接。发光LED紧随手指2，因为当手指处在一个LED上的中央位置时，仅使这个LED发光，而当手指位于两个LED之间时，则两个LED就快速交替发光。
然而由于公差方面的原因，在第一次超出阈值US之后，可以造成转换，接着又超出阈值OS，造成第二次切换回至初始位置，只是这一次不低于阈值US，从而不一定保证再次换接。因而当手指在LED行上运动时有可能使显示器“停止”。
图11示出位置识别比较器16的模拟输出信号S17(图6)。在部分61处，例如，手指2从发射LED的中间向右运动，比较器16的模拟输出信号S17相应地增加。若达到上阈值OS，LED选定进行至右边的下一个LED。因而输出信号的符号反向(62)而且这信号达到了下阈值US。LED选定切换回先前的LED。自然地，作为接收器而接入线路的LED也相应地换接。
若出现了不希望的公差，例如由于在透明表面上的划痕而可能产生以下情况LED实际“转接”了，因为顺利地达到了上阈值OS(63，图11)，然而此后在变换符号之后就不再低于下阈值US了(64，图11)。如果操作者在这种情况下使手指运动的方向反向，例如操作者想从这一调定值退回，尽管手指在运动，那么显示器就没有什么反应，仍停留在其位置上。因为在每次换接LED后利用这一输出信号S17，在其整个幅度上从零开始，所以可以容易地防止这种误操作。以前，不得不穿过从上阈值OS通过零至下阈值US的电压范围。在第二开关操作退回至起始位置时，关于重新达到下阈值US有一种不确定性因素。然而如果比较器16在换接时刻的瞬间输出信号S17指定为“0”的话，那么信号的Δ增量以零开始并因此超过了具有双倍振幅的各个阈值，这样就保证了无条件切换的可靠性。
图12中一个由R3和C3构成的低通电路实现了对比较器16的信号S17的时间延迟。电容器C2与开关S4一起形成了一个参考单元。缓冲器B仅用于使参考单元C2/S4与低通电路R3/C3电隔离。D1是一个用于位置计数器23的计数信号的微分装置。当位置计数器23的计数值S23每次有变化时，就经过信号线路SD1将一个短脉冲施加在开关S4上，并在开关S4关闭时，使电容器C2放电至零。由于在缓冲器B的输出处低通电路R3/C3的低通延迟作用，比较器16的输出信号S17在开关S4的开关时间内只有不大的变化，从而输出信号S17的几乎整个Δ在窗口比较器22的输入处都能发挥作用。当然零只是一个事先选定的或可事先选定的值的实例。也可以对确定的事先选定的或可事先选定的其他值进行参照，从而在换接后，输出信号S17的部分达到下一个阈值US或OS。
在根据图12的电路中保证了易于检测手指的每次运动，而且发光LED总是跟踪手指的运动。此时当手指处在LED正中间时，仅有一个LED发光，当手指位于它们之间时，就有两个相邻的LED发光。在后面的情况下，发光LED的位置以由低通电路R3/C3所确定的频率相互交替。假设大小合适，频率可以比眼睛所能看到的频率高，因而感觉到光是连续不断的发射出的。类似于两个LED之间的手指位置，发光强度也有一种相应的强度分布。在实施例中，R3为10kΩ，R4为1MΩ，R5为10kΩ，R6为1kΩ，和R7为10kΩ。C2的值为0.1μF，C3的值为10nF。
图13示出当手指在LED行上运动但没有激活开关S4时，缓冲器B(图12)输出处的模拟输出信号S17。图14示出当开关S4每次变换位置将信号S17置零(71，图14中)时，同样的模拟输出信号S17，但仅仅是在窗口比较器22的输入处。如果没有其它换接时，虚线72和73相当于信号。可以清楚地看到在参照点71之后输出信号S17肯定超出阈值OS或US并因此使开关操作顺利进行。在参照点71处，当开关S4在位置转换操作期间，短时间内使电容器放电至“0”，那就出现陡削的脉冲前缘。为了使窗口比较器22的输入电压并不由于开关S4的打开而“漂移”，平行于开关S4接入一个高阻抗的电阻R4。通过电容器C2和电阻R4的直流去耦也额外阻止了干扰的影响，例如由于在透明表面上的划痕而造成的比较器16输出处的不对称的影响。在手指已经离开后，由于干扰所产生的信号与零的偏差在经过电容器C2之后自动地指定为零。
然而当手指位置在两个相邻的LED之间时，为了更方便地进行选择，两个LED中只有一个发光。也就是离正在控制的手指最近的那个LED发光。在以前所描述的实施例中两个LED交替发光，按照此实施方式，发光频率很快，以至对于眼睛来说好像是连续不断地发光。图15示出当手指2处于两个LED之间时，在图12所示的窗口比较器22的输入处，由输出信号S17所导出的信号V1。AP示出两个LED n和LED n+1的激活相位。
为了在这种状态下选择两个LED中的一个，用一个滞后探测器84(图16)作为判定辅助装置来产生对两个阈值OS和US的控制信号S84。滞后探测器84监测位置计数器23(图7)的计数值，在最大计数增量为+/-1的周期性的计数操作中。在一个事先确定的时间内在连续多个周期内(例如大于5)的计数值S23里若出现了这样一种接通次序，那么滞后探测器84打开开关S5。当手指位于两个相邻的LED之间时，那就总是这样。若开关S5打开，从由分压器R5、R6、R7事先选定的阈值对电容器C5进行充电，一直充到一个较高的电位。此时上阈值升高，而下阈值降低。
若手指2总是停留在相邻的发光二极管之间，那么控制装置24就在相邻的发光二极管之间来回切换，并提高位置识别灵敏性，直到超过一个事先选定的值。因此在多次来回切换时激活一个判定辅助装置，该装置使得接收元件越来越不灵敏，直到离物体最近的发光二极管可以清楚地确定为止。接着这判定辅助装置又恢复到检测手指2的进一步运动的灵敏状态。
图17示出阈值OS和US的变化。在时间段t1里滞后探测器84至少识别了在两个相邻LED之间的五个开关操作，而且控制信号S84置于“低位”，从而使开关S5打开。这种状态一直延续到信号V1不再超过阈值(81，图17)为止，并且只有一个LED发光。这由滞后探测器84记录下来而且它又关闭开关S5。电容器C3和电阻R5的时间常数应当大于C2和R4的时间常数，从而保证信号V1的顺利参照。现在该电路布局又达到了其原始的检测手指运动的灵敏性。阈值OS和US的转换可以很快地进行，以至于在手指运动期间两个LED同时仅发光很短时间，眼睛觉察不到。
为了更加方便，还可以另外加入一个电路(此处没有详细描述)，在手指2离开产生无意的移动时，该电路使LED的位置以及所希望的控制值不会移动。出于此目的，对距离信号S21进行评估。若其表示在手指离开时伴随着位置的同时变化，那么通过禁止位置计数器23将这个位置的变化相应地忽略不计。优选也可以事先选定一个与最后信号有例如10％偏差的偏差值。如果在移去物体时超过了这个值，那么控制装置24就选择该发光二极管，在该发光二级管上的物体最终停留的时间比事先选定的时间(例如t28)更长。
尽管进行了似乎很复杂的信号评估，但完全可以容易地实现一种具有外部LED的IC(集成电路)形式的接触灵敏的LED行。这样的装置例如可以直接用作“音量控制”，处理数字数据流或者也可以只输出“位置”(图18a，图18b，图18c)。也可以采取措施，以便在切断供电电压之后使位置计数器23的当前计数值一直保持到下一次激活。机械的滑动调节器一般具有从点A至点B的滑动区域，与这些机械滑动调节器相反(图19)，接触敏感的LED组可以以任何所希望的显示形式来实现，例如弧形或者圆形(图20/图21)。为了加长工作路径，也可以使LED行列级联起来。如果相应地将组列中最后一个LED的功能与同一组列中第一个LED从功能上联系起来的话，那么就可以容易地产生一种虚拟的旋钮(图22)调节/校准单元30通常只包括一种显示器，也就是仅有一种发光元件。但是不言而喻，这种结构(即一个发射器和两个接收器围绕发射器以小的或大的、均匀的或不均匀的间距编组)也可以被改变。在所述的情况下，两个发射器交替地发射，布置在两个发射器中间的一个接收器对反射的信号进行评估。这样的电路布局(但没有对于接触敏感的LED行来说必需的位置变化)已在较早的德国专利101 33 823.6中描述。通过自动地使接收信号自动调整至零，在上述提到的电路布局中完全避免了可能发生的外来干扰影响。
在具有两个发射元件的装置中，手指被定位在两个发射元件之间的“空隙”上，然后通过手指的运动而移到所期望的位置上。当然此处与“空隙”的“瞬间接触”首先也激活了另外一种转移设备(图24)。
图25示出“接触敏感型LED行”的一个完整的方块图。
有时，快速改变调节/校准单元所选择的设置情况也是理想的。直到现在，经常提到的是与发光LED或空隙的瞬间接触。然而在校准之后，也就是说当已经识别到活动的物体移走时，例如，可以每隔一定时间间隔用对于人眼来说不可见的频率来对于整个LED激活，以便检查是否有物体和物体接近何处，或者在何处瞬间接触，并且在瞬间接触之后，将LED用作显示器，而且相应地激活调节/校准单元。
显而易见，对这些说明可以进行更改、修改、和调整，但都在所附的权利要求的范围之内。
参考标号列表1a...1n 发光二极管(LED)2手指2a...2n 放大器3a...3n 驱动器3，4 直流补偿5，6 放大器7，8 输出信号9反相电路10 求和级S10 信号11 同步解调器12，13 单个信号14 比较器S15 数字输出信号16 位置识别比较器
S17模拟输出信号18 求和级19 同步解调器20 缓冲级S21距离信号22 窗口比较器S22输出信号23 位置计数器S23计数值24 控制单元25 评估电路26 高通滤波器S26，S27 输出信号27 比较器28，29 定时器30 调节/校准单元37 面板
44，45信号分配级47方向判定单元51LED的位置(图10)52信号值S1753LED 1c的信号54计数器55计数器位置56图10中的线61图11中的部分62，63图11中的位置71参照点72，73线81图17中的部分84滞后探测器S84 控制信号91计数装置92显示驱动器
93控制装置94，95模拟音频信号100 时钟发生器S1 00 传输给LED的信号200 反相器300 放大器(图3)AP激活相位B 缓冲器C2，C3电容器D1微分装置LED 发光二极管R1/R2分压器R3/C3低通电路R4电阻R5，R6，R7分压器R10串联电阻(图3)rt对图7中29的重新触发
S1，S2，S3，S4，S5开关Sa，Sb开关Sts 控制信号t1时间段tx，ty相位T1，T2按键US，OS上阈值和下阈值V1信号
权利要求
1.具有光电显示单元的电路，所述光电显示单元用于不连续地显示调节/校准单元(30)的设置情况，所述电路包括至少一个检测元件，用于检测所述调节/校准单元(30)借助一个物体例如手指(2)的活动，所述物体用于改变所述调节/校准单元的设置情况，其中所述检测元件在活动时提供一个对应于期望改变的输出信号(S23)；多个发光二极管(1a，...，1n)，至少在一个方向上大体并排成行布置，用于发射光辐射，这些发光二极管构成所述显示单元的显示元件；控制装置(24)，根据所述检测元件产生的输出信号，控制所述发光二极管(1a，...，1n)中的至少一个，以显示所述相应的设置情况，并控制所述调节/校准单元(30)，以改变所述设置情况，其特征在于，所述控制装置(24)基于根据所述物体相对于发出光辐射的发光二极管(1c)的移动而形成的输出信号(S23)，控制所述发光二极管、所述检测元件、以及所述调节/校准单元(30)中的至少一个，以跟随所述物体的运动；且设置有至少两个对于所述发光二极管(1a，...，1n)的光辐射敏感的接收元件，这些接收元件作为检测元件检测由至少一个发光二极管(1c)发射并被所述物体(2)反射的光辐射；或者设置有至少一个对所述发光二极管(1a，...，1n)的光辐射敏感的接收元件，所述接收元件作为检测元件检测由至少两个发光二极管(1c)发射并被物体(2)反射的光辐射，其中在这两种情况下，只要所述控制装置(24)根据所述输出信号(S23)将所述显示单元在一个方向上推进至下一个发光二极管，那么所述控制装置(24)也在相同方向上推进与发射所述光辐射的所述发光二极管(1c)相邻的接收元件(1b，1d)。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述接收元件是所述发光二极管(1b，1d)中的一个，对所述接收元件至少部分按时间进行控制，从而使它在发亮时产生一个电压。
3.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，所述发光二极管(1a，...，1n)按照时间顺序作为发射器和接收元件工作。
4.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，直接邻接于发射出光辐射的所述发光二极管(1c)的那些发光二极管(1b，1d)作为接收元件而工作；而且一旦所述控制装置(24)根据所述输出信号(S23)将所述显示单元推进至下一个发光二极管，那么作为接收元件工作的相邻发光二极管也在相同方向上被推进。
5.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，所述发光二极管(1c)发射出的光辐射由一个时钟发生器(100)调制；而且在这些接收元件的下游接入一个同步解调器(11)，用于识别被所述物体(2)反射的经过调制的光。
6.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，设有一个用于识别与所述发光二极管(1a，...，1n)的瞬间接触的装置，所述装置激活一个定时器(28)，所述定时器能够激活所述显示单元。
7.根据权利要求6所述的电路，其特征在于，所述发光二极管(1a，...，1n)和所述接收元件至少形成了两个反射部分；而且为了识别这种瞬间接触，将由此产生的个别信号(12，13)输入一个求和级(18)，以生成一个到所述发光二极管表面的距离的信号(S21)。
8.根据权利要求6或7所述的电路，其特征在于，所述瞬间接触识别装置识别作为瞬间接触的运动模式，所述运动模式包括物体的靠近、在靠近瞬间接触的表面时物体的突然制动、以及在表面上停留一个事先选定的时间(t28)。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的电路，其特征在于，所述瞬间接触识别装置仅将重复的瞬间接触识别为瞬间接触。
10.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，所述发光二极管(1a，...，1n)和所述接收元件形成至少两个反射部分，而且比较器(14)比较由此产生的个别信号(12，13)，以判定运动方向，从而产生一数字输出信号(S15)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，所述发光二极管(1a，...，1n)和所述接收单元形成至少两个反射部分；而且比较器(16)比较由此产生的个别信号(12，13)，以判定在两个相邻发光二极管之间的换接时刻，并输出表示所述手指(2)位置的模拟输出信号(S17)。
12.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，对于位于边缘的发光二极管(1a)来说，模拟电路模拟了远离与位于边缘的发光二极管(1a)邻接的发光二极管(1b)的那一侧处的光信号。
13.根据权利要求12所述的电路，其特征在于，模拟电路设置有一个分压器(R1/R2)，其分压比值的大小应使所述时钟发生器(100)的分压下来的传送的时钟信号(S100)在模拟信号方面略微大于由于在透明表面上的寄生反射而产生的相邻发光二极管(1b)的接收信号。
14.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，所述控制装置(24)根据所述输出信号控制所述发光二极管，从而使构成所述显示元件的发光二极管(1c)位于所述物体下面，例如在所述手指(2)下面。
15.根据权利要求14所述的电路，其特征在于，当所述手指(2)停留在相邻的发光二极管之间的固定位置时，所述控制装置(24)就在相邻的发光二极管之间来回转换，提高位置检测的灵敏度，直至超过一个事先选定的值为止。
16.根据权利要求14或15所述的电路，其特征在于，在多次来回转换时激活了一个判定辅助装置，所述判定辅助装置使所述接收元件越来越不敏感，直到可以选出靠近所述物体的位置处的发光二极管为止，接着又返回对于检测所述手指(2)的进一步运动来说是敏感的状态。
17.根据权利要求16所述的电路，其特征在于，所述判定辅助装置是一个滞后探测器(84)。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的电路，其特征在于，所述输出信号(S17)在换接时刻被指定了某一个事先选定的或可以事先选定的值，因而在换接之后，所述输出信号(S17)的一部分可以达到下一个阈值(US；OS)。
19.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，在所述物体离开所述发光二级管(1c)时，如果所述距离信号(S21)同时发生变化，那么就可以忽略所述物体位置的输出信号(S17)。
20.根据权利要求19所述的电路，其特征在于，在离开过程中，当用于所述物体位置的输出信号(S17)改变超过一事先选定的值时，所述控制装置(24)选择所述物体在其上最终停留时间长于一个事先选定的停留时间(t28)的所述发光二极管。
21.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，设置有存储装置，所述存储装置即使在断电状态下也能储存所述的最后设置情况。
22.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，为了加长工作路径，可以将多行发光二极管(1a，...，1n)级联起来。
23.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，将一行发光二极管中的最后一个发光二极管(1n)与同一行的第一个发光二极管(1a)进行功能性连接，同时生成一种虚拟旋钮。
24.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，所述发光二极管(1a，...，1n)成弧形或圆形布置。
25.根据上述权利要求中任一项所述的电路，其特征在于，所述控制装置(24)将所有的发光二极管(1a，...，1n)操作到所述物体的位置或者用于形成一个发光带的作为显示元件的接收元件的位置。
全文摘要
本发明提供了具有光电显示单元的电路，用于不连续地显示调节/校准单元的设置情况，包括至少一个检测元件，检测物体的动作，以改变调节/校准单元的设置情况，该检测元件传输对应于期望改变的输出信号。多个基本上并排成行布置的发射光辐射的发光二极管(1a，…，1n)被用作显示单元。控制装置根据检测单元产生的输出信号控制至少一个发光二极管(1a，…，1n)，显示各自的设置情况，同时还控制调节/校准单元，改变设置情况。由于至少设有两个对发光二极管(1a，…，1n)光辐射敏感的接收元件，起到检测元件的作用，检测由至少一个发光二极管(1c)和物体(2)反射的光射线，由物体相对于发射光辐射的发光二极管(1c)的运动而形成的输出信号，控制装置根据物体的运动除控制调节/校准单元外还控制至少一个发光二极管。
文档编号H03K17/945GK1611003SQ02818618
公开日2005年4月27日 申请日期2002年9月21日 优先权日2001年9月25日
发明者格尔德·赖梅 申请人:格尔德·赖梅