-
Die Erfindung betrifft ein Bediensystem mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 11.
-
Die Erfindung betrifft allgemein eine Erfassung von Nutzereingaben über ein Bediensystem in einem Kraftfahrzeug, welches haptische Eingaben erfassen kann, über eine Erfassungsvorrichtung, welche eine berührungsempfindliche, flächig ausgebildete Positionserfassungseinheit umfasst. Als haptische Eingaben werden solche Eingaben angesehen, bei denen eine berührende Betätigungshandlung ausgeführt wird, die mittels der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit erfasst wird. Anhand der erfassten Berührpositionen wird die Nutzereingabe ermittelt. Um dem Nutzer eine Rückmeldung zu geben, wird an den Nutzer über das Betätigungselement, welches die haptische Nutzereingabe vornimmt, während der Betätigungshandlung ein haptischer Reiz übermittelt. Dies bietet den Vorteil, dass Bedienhandlungen möglich werden und dem Nutzer eine erfolgreich ausgeführte Nutzereingabe über das haptische Bedienfeedback vermittelt werden kann, das beispielsweise anzeigt, dass eine Nutzereingabe erfolgreich ausgeführt wurde. Die erfolgreiche Ausführung kann der Nutzer erfassen, ohne seine akustischen und/oder optischen Sinnesorgane hierfür nutzen zu müssen. Ist die berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit beispielsweise mit einer Anzeigevorrichtung gekoppelt, beispielsweise integral mit einer solchen als Touchscreen ausgebildet, so wird eine Bedienung und eine Rückmeldung an den Nutzer über eine beispielsweise erfolgreich ausgeführte Bedienung möglich, ohne dass der Nutzer, welcher beispielsweise ein Fahrer des Kraftfahrzeugs ist, seine Augen vom Verkehrsgeschehen abwenden muss. Somit wird durch ein solches Bediensystem einerseits eine Betriebssicherheit beim Führen des Kraftfahrzeugs erhöht und andererseits ein Bedienkomfort dadurch gesteigert, dass eine Rückmeldung an den Nutzer übermittelt wird, wie dieser es aus dem Bereich mechanischer Bedienelemente gewohnt ist.
-
Aus der
EP 1 560 102 A2 ist ein berührungsempfindliche Eingabevorrichtung mit haptischer Rückkopplung bekannt, die eine berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit zum Erfassen von berührenden Nutzereingaben und einen Aktor umfasst, der die Positionserfassungseinheit in zumindest einer Richtung relativ zu einem Referenzkörper, beispielsweise einer Anzeigevorrichtung zur Vermittlung eines haptischen Feedbacks bewegt.
-
JP 2006 - 107 140 A beschreibt eine Eingabe-/Ausgabevorrichtung mit einer taktilen Funktion, die einen Aktuator umfasst, der eine Funktion zum Erfassen der Druckkraft des Fingers eines Bedieners hat, um ein Krafterfassungssignal auszugeben, und eine Funktion, um dem Finger des Bedieners ein taktiles Gefühl gemäß einem Vibrationssteuersignal zu vermitteln, und eine Steuereinrichtung zum Steuern der Eingabe/Ausgabe des Aktuators. Die Steuereinrichtung erfasst, wenn der Aktuator gedrückt wird, ein erstes Krafterfassungssignal vom Aktuator, um eine Vibrationssteuerspannung an den Aktuator gemäß dem Krafterfassungssignal auszugeben, und erkennt, wenn der Aktuator weiter gedrückt wird, während der Aktuator dem Finger der Bedienperson ein taktiles Gefühl gemäß der Vibrationssteuerspannung vermittelt, die Eingabe eines zweiten Krafterfassungssignals vom Aktuator.
-
Die
JP 2008 - 65 518 A widmet sich dem Problem eine Eingabeoperation mit einer kleinen Bewegung eines Fingers mit Hilfe einer Eingabevorrichtung mit einem Berührungsfeld zu erfassen. Es wird Eingabeempfangsvorrichtung eines Informationsgeräts (z. B. eines Fahrzeugnavigationsgeräts) vorgeschlagen, welche ein Berührungsfeld und einen Vibrator zur Übertragung von Vibrationen auf das Berührungsfeld aufweist. Der Vibrator wird so gesteuert, dass das Vibrationsmuster entsprechend der Berührungszeit variiert. Der Eingabeinhalt wird in Abhängigkeit von der Berührungszeit und dem ausgewählten Vibrationsmuster bestimmt, wenn keine Berührung erfolgt.
-
Die
JP 2003 - 58 321 A widmet sich dem Problem, einem Bediener, der einen Berührungsbildschirm berührt, verschiedene Arten von Informationen über den Tastsinn zur Verfügung zu stellen. Vorsprünge sind an einer oberen, unteren, linken und rechten Seite des Berührungsfeldes angeordnet, die so angeordnet sind, dass das Berührfeld den gesamten Bildschirm einer Anzeige abdeckt. Ein horizontales Richtungsverschiebungsteil verschiebt das Berührungsfeld in der horizontalen Richtung und ein vertikales Richtungsverschiebungsteil verschiebt das Berührungsfeld in der vertikalen Richtung, wobei die Richtungsverschiebungsteile an Positionen angeordnet sind, die mit den jeweiligen Vorsprüngen korrespondieren. Das Richtungsverschiebungsteil zur Verschiebung in horizontaler Richtung und das Richtungsverschiebungsteil zur Verschiebung in vertikaler Richtung versetzen das Touchpanel in der zweidimensionalen Richtung mit verschiedenen Vibrationsmustern entsprechend der Antriebssteuerung eines Touchpanel-Steuerteils in Schwingung. Die Informationen werden einer Fingerspitze des Bedieners, der das Touchpanel berührt, über den Tastsinn durch die Vibrationsmuster zur Verfügung gestellt, und zusätzlich wird die Fingerspitze in einem Berührungszustand zu einer angezeigten vorgeschriebenen Tastenposition geführt.
-
Aus der
DE 10 2005 048 230 A1 ist eine Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug bekannt, die einen Touchscreen und eine Aktoreinheit zum Vermitteln eines haptischen Feedbacks umfasst.
-
Aus dem Stand der Technik sind lediglich einfache Bediensysteme bekannt, über die eine Rückmeldung, d.h. ein Bedienfeedback, für komplexe Nutzereingabe nicht adäquat möglich ist.
-
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Bediensystem und ein Verfahren zum Erfassen von Nutzereingaben zu schaffen, mit denen eine bessere und komfortablere Nutzereingabe insbesondere im Hinblick auf eine Vermittlung eines haptischen Bedienfeedbacks möglich ist, um u.a. eine Betriebssicherheit in einem Fahrzeug zu steigern, wenn die Nutzereingabe eines Fahrzeugführers erfasst wird.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Geschaffen wird ein berührungsempfindliches Bediensystem mit einem haptischen Feedback, welches umfasst: mindestens eine Erfassungsvorrichtung zum Erfassen von mittels mindestens eines Betätigungselements vorgenommenen haptischen Nutzereingaben, wobei die mindestens eine Erfassungsvorrichtung eine berührungsempfindliche, flächig ausgebildete Positionserfassungseinheit umfasst, eine mit der mindestens einen Erfassungsvorrichtung gekoppelte Steuereinrichtung zum Auswerten der erfassten Nutzereingaben und mindestens eine mit der Steuereinrichtung und der Erfassungsvorrichtung gekoppelte Aktorvorrichtung, die gesteuert durch die Steuereinrichtung über die mindestens eine Erfassungsvorrichtung mindestens einen für das mindestens eine Betätigungselement haptisch wahrnehmbaren Reiz ausgibt. Hierbei ist vorgesehen, dass der mindestens eine für das mindestens eine Betätigungselement wahrnehmbare haptische Reiz abhängig von der erfassten Nutzereingabe variiert wird, um dem Nutzer ein Feedback zu vermitteln. Hierüber wird es möglich, dem Nutzer während der Nutzereingabe ein Bedienfeedback zu vermitteln, so dass eine Bedienung ohne eine Blickzuwendung allein durch ein Betätigungselement, welches vorzugsweise ein Körperteil, insbesondere ein Finger, des Nutzers ist, erleichtert wird. Ein erfindungsgemäßes Verfahren sieht somit die Schritte vor: Erfassen einer haptischen Nutzereingabe mittels einer berührungsempfindlichen, flächig ausgebildeten Positionserfassungseinheit einer Erfassungsvorrichtung, in dem eine Berührposition mindestens eines Betätigungselements eines Nutzers ermittelt wird, Auswerten einer Position zum Erkennen der Nutzereingabe mittels einer Steuereinrichtung und Ansteuern einer mit der Erfassungsvorrichtung gekoppelten Aktorvorrichtung, so dass die mindestens eine Erfassungsvorrichtung mindestens ein für das mindestens eine Betätigungselement haptisch wahrnehmbaren Reiz ausgegeben wird. Dabei ist vorgesehen, dass der mindestens eine für das mindestens eine Betätigungselement wahrnehmbare haptische Reiz abhängig von der erfassten Nutzereingabe variiert wird, um dem Nutzer ein Bedienfeedback zu vermitteln. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der eine oder die mehreren Reize, die für das mindestens eine Betätigungselement wahrnehmbar sind, in Abhängigkeit einer Anzahl der erfassten und erkannten zeitgleichen Berührungen durch das mindestens eine Betätigungselement und weitere Betätigungselemente variierbar ist.
-
Eine haptische Nutzereingabe umfasst eine Betätigung der Erfassungsvorrichtung, bei der das Betätigungselement des Nutzers die Erfassungsvorrichtung berührt.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Steuereinrichtung und die Aktorvorrichtung ausgebildet, während der Nutzereingabe einen Reizparameter, der den haptischen Reiz parametrisiert, kontinuierlich zu variieren, um über den Reizparameter einen Wert einer kontinuierlichen Zustandsvariable des Bediensystems an den Nutzer zu vermitteln. Eine Zustandsvariable ist eine Variable, die einen Zustand des Bediensystems oder einen Zustand eines durch das Bediensystem bedienten Fahrzeugsystems und/oder einer Fahrzeugfunktion angibt. Eine kontinuierliche Zustandsvariable ist eine Zustandvariable, die Werte aus einem fortlaufenden Wertebereich annehmen kann. Eine Rotationsgeschwindigkeit eines dargestellten drehenden Objekts auf einer Anzeigefläche des Bediensystems stellt beispielsweise eine kontinuierliche variable dar. Eine eingestellte Temperatur, eine Lüfterleitung oder Ähnliches stellen ebenfalls kontinuierliche Variablen dar.
-
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Steuereinrichtung ausgebildet, einen oder mehrere Betätigungsparameter einer Betätigungshandlung des mindestens einen Betätigungselements und gegebenenfalls eines weiteren Betätigungselements für die haptische Nutzereingabe zu ermitteln und der mindestens eine für das mindestens eine Betätigungselement wahrnehmbare Reiz angepasst an den ermittelten Betätigungsparameter oder die mehreren ermittelten Betätigungsparameter zu variieren, um den ermittelten Wert des Betätigungsparameters oder die Werte der ermittelten Betätigungsparameter an den Nutzer zu vermitteln. Betätigungsparameter können beispielsweise eine Berührdauer, ein Abstand zwischen zwei Berührpositionen oder eine Geschwindigkeit einer wischend ausgeführten berührenden Betätigung der Erfassungsvorrichtung sein. Der mindestens eine Betätigungsparameter kann beispielsweise eine Bewegungsgeschwindigkeit einer gleitenden Bewegung des mindestens einen Betätigungselements über die flächig ausgebildete berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit sein.
-
Besonders bevorzugt wird der mindestens eine Reiz in Abhängigkeit einer von der Steuereinrichtung ausgewerteten Nutzerschnittstellenlogik variiert, so dass bei einer erfassten und erkannten Betätigungshandlung, die eine gemäß der Schnittstellenlogik nicht vorgesehene Bedienhandlung darstellt und/oder auf eine solche hinweist, ein eine Warnung vermittelnder Reiz ausgegeben wird bzw. ausgebbar ist. Wird in dem oben angegebenen Beispiel durch den Nutzer versucht, das Objekt an eine Rasterposition zu bewegen, an der bereits ein anderes Objekt angeordnet ist, so kann beispielsweise eine Frequenz der an das Betätigungselement übertragenen Vibration verändert werden, beispielsweise erhöht werden. In diesem Fall ist eine Warnung mit einem hochfrequenten Vibrationssignal verknüpft. Es versteht sich für den Fachmann, dass andere Zuordnungen möglich sind.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform werden beim Variieren des mindestens einen haptisch wahrnehmbaren Reizes einer oder zwei Reizparameter, die den mindestens einen wahrnehmbaren Reiz charakterisieren, verändert. Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen ist vorgesehen, dass der haptisch wahrnehmbare Reiz zwei unterschiedliche, getrennte wahrnehmbare und getrennt steuerbare Reizparameter an den Nutzer übermittelt. Ein Reizparameter kann beispielsweise die Art des Reizes charakterisieren. Ein anderer Reizparameter kann beispielsweise die Intensität des jeweiligen Reizes charakterisieren.
-
Bei einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Aktorvorrichtung mindestens ein als Vibrationseinheit ausgebildetes Aktorelement umfasst. Der mindestens eine haptisch wahrnehmbare Reiz ist somit eine über die Erfassungsvorrichtung auf das mindestens eine Betätigungselement übertragene Vibration. Ist der Reiz eine Vibration, so kann ein erster Reizparameter beispielsweise die Frequenz sein. Ein zweiter Reizparameter kann die Intensität, d.h. Amplitude der Vibration, sein, die zu dem Betätigungselement übertragen wird. Diese beiden Reizparameter können unabhängig voneinander variiert werden. Bei einer Ausführungsform sind die Steuereinrichtung und die Aktorvorrichtung ausgebildet, mindestens zwei Reizparameter des Reizes unabhängig voneinander zu variieren, um einen Informationsgehalt, der dem Nutzer vermittelt wird, zu steigern.
-
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Aktorvorrichtung ausgebildet, eine Viskosität mindestens einer Schicht der Erfassungsvorrichtung zu steuern, um als haptischen Reiz eine Nachgiebigkeit der Erfassungsvorrichtung bei Druckbeanspruchung zu variieren. Besonders bevorzugt ist die Aktorvorrichtung ausgebildet, die Variation der Viskosität lokal zu steuern. Hierzu können Elektroden relativ zu der Viskosenschicht angeordnet werden, über die lokal elektrische Felder in der Viskosenschicht erzeugt werden können, die eine Änderung der Viskosität bewirken.
-
Bei wieder einer anderen Ausführungsform umfasst die Aktorvorrichtung Aktorelemente, über die lokal eine Höhe entlang der lokalen Oberflächennormale der Positionserfassungseinheit variierbar ist. Beispielsweise können die Aktorelemente als Piezokristalle ausgebildet sein, die lokal eine Höhe der Oberfläche der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit variieren.
-
Es versteht sich für den Fachmann, dass die unterschiedliche Reize auslösenden Aktorelemente und Ausgestaltungen der Aktorvorrichtung nahezu beliebig miteinander kombiniert werden können. So können beispielsweise Piezokristalle, die zum einen eine lokale Erhöhung der Oberfläche der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit bewirken, ebenso verwendet werden, um zusätzlich ein Vibration an das Betätigungselement zu übertragen.
-
Der mindestens einen berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit ist vorzugsweise eine flächig ausgebildete, freiprogrammierbare Anzeigevorrichtung zugeordnet, wobei eine Positionszuordnung zwischen Punkten zumindest eines Flächenbereichs der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit und Positionen eines flächigen Anzeigenbereichs der Anzeigevorrichtung existiert. Hierüber lässt sich eine Benutzerschnittstelle ausbilden, bei der Berührpunkte der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit Darstellungspositionen auf der Anzeigefläche zugeordnet sind. Vorzugsweise ist die Positionserfassungseinheit benachbart zu der Anzeigefläche integral mit der Anzeigevorrichtung als Touchscreen ausgebildet.
-
Die Steuereinrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, auf der Anzeigevorrichtung Objekte darzustellen, die über eine ziehende Bewegung des Betätigungselements in Berührung mit der Erfassungsvorrichtung verschiebbar sind und nur an vorgegebenen Positionen oder in vorgegebenen Bereichen ablegbar sind, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, ein Verlassen und/oder Erreichen einer vorgegebenen Position und/oder eines vorgegebenen Bereichs über eine abrupte Änderung des übertragenen wahrnehmbaren Reizes auszugeben. Können beispielsweise einzelne grafisch dargestellte Objekte an bestimmten Rastpositionen auf der Anzeigefläche angeordnet werden, so ist es üblich, um diese Rastpositionen Bereiche zu definieren, welche häufig als Snapbereiche bzw. Einrastbereiche bezeichnet werden. Wird das Objekt in diesem Snapbereich bewegt, so wird es an der entsprechenden Rasterposition angeordnet. Hierüber wird es dem Nutzer erleichtert, das Objekt auf die entsprechende Rasterposition zu bewegen. Um ein Objekt auf der Anzeigefläche von einer Rasterposition zu einer anderen Rasterposition zu bewegen, berührt der Nutzer das zu bewegende Objekt in dem Bereich, in dem es grafisch dargestellt ist. Durch eine anschließende gleitende Bewegung über die berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit kann das Objekt bewegt werden. Um dem Nutzer zu vermitteln, dass er ein Objekt gegriffen hat, wird beispielsweise ein Reiz an den Nutzer übertragen. Beispielsweise wird eine Vibration vorgegebener Frequenz und niedriger Intensität an den Nutzer ausgegeben. Sobald die Berührposition des Betätigungselements, die von der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit ermittelt wird, den Einrastbereich der ursprünglichen Rasterposition verlässt, wird dies dem Nutzer dadurch vermittelt, dass beispielsweise die Intensität der übertragenen Vibration abrupt gesteigert wird. Bewegt der Nutzer das Betätigungsobjekt in einen Rastbereich einer nicht belegten Rasterposition, so wird erneut eine abrupte Änderung des Reizes vorgenommen, beispielsweise eine abrupte Reduzierung oder einer erneuten abrupten Steigerung der Intensität der Vibration. Hierüber wird dem Nutzer vermittelt, dass er das Objekt loslassen kann, indem er das Betätigungselement von der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit abhebt, so dass das bewegte Objekt an die neue Rasterposition bewegt und dort dargestellt wird.
-
Es ergibt sich für den Fachmann, dass vielfältige andere Ausgestaltungen möglich sind.
-
Allgemein ist es von Vorteil, wenn die Steuereinrichtung ausgebildet ist, über das haptische Bedienfeedback codierte Zusatzinformationen des Bediensystems an den Nutzer auszugeben. Beispielsweise ist bei einer Ausführungsform vorgesehen, dass während des Erfassens der Nutzereingabe mindestens einer der Reizparameter kontinuierlich mit der Dauer der erfassten und erkannten Betätigungshandlung variiert wird, sofern von einer Dauer der Fortführung dieser Betätigungshandlung eine Erkennung einer Nutzereingabe und/oder eine Unterscheidung zweier Nutzereingaben abhängig ist. Werden beispielsweise eine kurze Berührung und eine lang andauernde Berührung als unterschiedliche Nutzereingaben erfasst, so ist es vorteilhaft, bei einem Reiz, der in Form einer Vibration übertragen wird, beispielsweise eine Frequenz kontinuierlich zu erhöhen, während das Betätigungselement mit der Positionserfassungseinheit in Kontakt ist. Hierüber wird dem Nutzer vermittelt, dass bei einer Fortführung der Betätigungshandlung, der Berührung der Positionserfassungseinheit durch das Betätigungselement, eine von der bisher erfassten Nutzereingabe abweichende Nutzereingabe bewirkt werden kann.
-
Eine andere übermittelbare Zustandsinformation des Bediensystems wird bei einer Ausführungsform an den Nutzer übertragen, bei der während des Erfassens der Nutzereingabe über eine abrupte Änderung des mindestens einen wahrnehmbaren Reizes eine Überschreitung einer Schaltschwelle bei der erfassten und/oder erkannten Nutzereingabe ausgebbar ist.
-
Um eine möglichst einfache und vielfältige Bedienung durch das Bediensystem zu ermöglichen, ist die Positionserfassungseinheit vorzugsweise so ausgebildet, dass sie zeitgleich mehrere Berührpositionen erfassen und bestimmen kann. Hierdurch wird es möglich, die Betätigungshandlungen zu erfassen, bei denen mehrere Betätigungselemente oder unterschiedliche Teile eines Betätigungselements gleichzeitig die Positionserfassungseinheit berühren.
-
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Aktorvorrichtung mehrere Aktorelemente, über die an unterschiedlichen Stellen der flächig ausgebildeten berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit zeitgleich unterschiedliche haptische Reize übertragbar sind. So ist es möglich, Berührungsgesten auszunutzen, die ein Nutzer mittels mehrerer Finger auf der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit ausführt, und unterschiedliche Reize an die beiden Betätigungselemente auszugeben.
-
Die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrensweisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale des erfindungsgemäßen Bediensystems auf.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Bediensystems;
- 2 eine weitere Ausführungsform eines Bediensystems;
- 3 noch eine weitere Ausführungsform eines Bediensystems;
- 4 eine schematische Ansicht eines Bediensystems zur Erläuterung eines haptischen Feedbacks in Abhängigkeit von unterschiedlichen erkannten Nutzereingaben;
- 5 eine weitere schematische Darstellung eines Bediensystems und
- 6 eine schematische Ansicht eines Bediensystems, auf dem eine Navigationskarte über Nutzereingaben manipuliert werden kann.
-
In 1 ist schematisch ein Bediensystem 1 mit einem haptischen Feedback dargestellt. Das Bediensystem 1 umfasst eine Erfassungsvorrichtung 2 zum Erfassen von haptischen Nutzereingaben, die über ein oder mehrere Betätigungselemente 3, 4 vorgenommen werden. Bei den Betätigungselementen handelt es sich vorzugsweise um Finger einer Hand eines Nutzers eines Kraftfahrzeugs.
-
Die Erfassungsvorrichtung 2 umfasst eine berührungsempfindliche, flächig ausgebildete Positionserfassungseinheit 5. Diese ist in der Lage, mindestens eine Berührposition eines Betätigungselements auf der Positionserfassungseinheit 5 zu ermitteln.
-
Die Positionserfassungseinheit ist mit einer Steuereinrichtung 6 gekoppelt, die Positionsinformationen der Positionserfassungseinheit 5 empfängt und auswertet, um hieraus Nutzereingaben zu erkennen. Eine jeweils erkannte Nutzereingabe kann beispielsweise von der absoluten Berührposition eines der Betätigungselemente 3, 4 auf der Positionserfassungseinheit 5, einer Berührdauer, einer Abfolge von Berührpositionen, einer Geschwindigkeit, mit der eine wischende Berührung ausgeführt wird, abhängig sein, d.h. einer Geschwindigkeit, mit der eine durch Berührpositionen festgelegte Bahnkurve durchlaufen wird. Die Steuereinrichtung 6 ist mit einer Aktorvorrichtung 7 gekoppelt, die durch die Steuereinrichtung 6 ansteuerbar ist. Die Aktorvorrichtung 7 ist mit der Positionserfassungseinheit 5 in der Weise gekoppelt, dass die Aktorvorrichtung 7, gesteuert durch die Steuereinrichtung 6, einen für das mindestens eine Bedienelement 3, 4 haptisch wahrnehmbaren Reiz ausgeben kann. Der haptische Reiz wird abhängig von der erkannten Nutzereingabe variiert. Wird beispielsweise eine Berührung der Positionserfassungseinheit 5 durch das Betätigungselement 3 an einer Position erfasst, der eine bestimmte Funktion und/oder Aktion zugeordnet ist, so wird beispielsweise bei einer Ausführungsform über die Aktorvorrichtung 7 eine Vibration der Positionserfassungseinheit 5 bewirkt, die mit einer ersten Frequenz und ersten Amplitudenstärke ausgeführt wird. Dieses vermittelt dem Nutzer die Rückkopplung (Feedback), dass er die Positionserfassungseinheit 5 an einer Stelle berührt hat, an der eine Nutzereingabe als Betätigung der entsprechenden Funktion und/oder Aktion ausgelöst hat. Berührt der Nutzer hingegen beispielsweise die Positionserfassungseinheit 5 mit dem Betätigungselement 3 an einer Position, der keine Aktion und/oder Funktion zugeordnet ist, so wird seitens der Steuereinrichtung 6 eine unkorrekte Nutzereingabe erfasst, die auch eine Betätigungs- bzw. Nutzereingabe als solches darstellt, und als Feedback an den Nutzer eine Vibration ausgegeben, die eine sehr viel höhere Frequenz als jene Frequenz aufweist, mit der die Aktorvorrichtung 7 die Positionserfassungseinheit 5 in Vibration versetzt, wenn eine erfolgreiche Aktivierung einer Aktion/Funktion durch die Betätigungshandlung bewirkt wurde.
-
Es versteht sich für den Fachmann, dass es eine Vielzahl unterschiedlicher Möglichkeiten gibt, ein haptisches Feedback auszugestalten. Bei der soeben beschriebenen Ausführungsform kann die Aktorvorrichtung 7 beispielsweise als Vibrationseinheit ausgebildet sein. Eine Zuordnung von Aktionen/Funktionen, die ein Nutzer auslösen kann, zu Positionen der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit 5 kann beispielsweise über eine Anzeigevorrichtung 8 erfolgen. Ist die berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit 5 beispielsweise transparent ausgestaltet, so kann die Anzeigevorrichtung 8 hinter der Positionserfassungseinheit 5 angeordnet sein. Eine solche Anordnung, bei der transparente Positionserfassungseinheit vor einer Anzeigefläche angeordnet ist, wird häufig auch als Touchscreen bezeichnet.
-
Bei anderen Ausführungsformen, bei denen die Anzeigevorrichtung beabstandet von der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit angeordnet ist und eine virtuelle, flächige Zuordnung der Fläche der Positionserfassungseinheit zu der Fläche der Anzeigevorrichtung vorliegt und der Nutzer beispielsweise auf der Anzeigefläche grafisch dargestellte Bedienelemente selbst gedanklich bestimmten Flächenbereichen der Positionserfassungseinheit zuordnen muss, wird die berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit häufig als Touchpad bezeichnet.
-
In 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Bediensystems 1 schematisch dargestellt. Gleiche technische Merkmale weisen in allen Figuren dieselben Bezugszeichen auf. Bei dieser Ausführungsform ist die berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit 5 über einer flächig ausgebildeten Aktorvorrichtung 7 angeordnet. Die Aktorvorrichtung 7 umfasst eine Vielzahl von Aktorelementen 9. Diese sind beispielsweise als Piezokristalle ausgebildet. Hierüber ist es möglich, als Feedback an unterschiedlichen Positionen der Positionserfassungseinheit 5 unterschiedliche haptische Feedbacks zu erzeugen. Hierüber ist es möglich, unterschiedlich erkannten Nutzereingaben unterschiedliche haptische Feedbacks zu geben. Dies ist beispielsweise dann von Vorteil, wenn mehrere Nutzer zeitgleich Nutzereingaben über dasselbe Bediensystem vornehmen. Ist beispielsweise eine erkannte Nutzereingabe nicht nur von der absoluten Position der Berührung durch eines der Betätigungselemente abhängig, sondern zusätzlich davon, wie lange die berührende Betätigung andauert, so ist bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass ein Parameter eines erzeugten haptischen Reizes, der als Feedback an das Betätigungselement ausgegeben wird, zeitlich variiert wird, vorzugsweise kontinuierlich mit der Zeit variiert wird. Beispielsweise wird eine Vibration mit kontinuierlich ansteigender Frequenz aber konstanter Vibrationsamplitude an den Nutzer als Feedback einer Betätigung ausgegeben, wenn an dieser Position durch eine länger anhaltende Berührung die erkannte Nutzereingabe kurze Betätigung noch in eine andere Betätigungshandlung/Nutzereingabe „lange Berührbetätigung“ verändert werden kann. Wird eine Berührdauer überschritten, ab der die Betätigungshandlung als eine lange Berührungshandlung erkannt wird, so wird vorzugsweise das haptische Feedback abrupt geändert. Beispielsweise wird die Vibrationsamplitude sprungartig erhöht. Alternativ könnte auch die Frequenz noch einmal sprunghaft erhöht werden oder beide Parameter des haptischen Reizes, das heißt sowohl die Vibrationsfrequenz, als auch die Vibrationsamplitude zeitgleich sprunghaft erhöht werden. Umfasst die Aktorvorrichtung eine Vielzahl von Aktorelemente, so können solche haptischen Rückkopplungen an unterschiedliche Benutzer zeitgleich ausgegeben werden, jeweils ohne das haptische Feedback für die anderen Nutzer zu beeinflussen.
-
Bei einer Ausführungsform nach 2, bei der eine Vielzahl von Aktorelementen 9 vorgesehen ist, kann als haptisches Feedback auch eine lokale Erhöhung bzw. Erniedrigung relativ zu der Ebene der Positionserfassungseinheit als lokales haptisches Feedback genutzt werden.
-
3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Bediensystem 1 schematisch. Bei dieser Ausführungsform sind zwischen der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit 5, die hier im Schnitt dargestellt ist, und der Anzeigevorrichtung 8 segmentierte Elektroden 10 sowie zwischen eine elektroviskose Substanz 11 angeordnet. Über ein Anlegen von Spannungen zwischen den segmentierten Elektroden 10 kann eine Viskosität der elektroviskosen Substanz 11 in Abhängigkeit des elektrischen Felds in der elektroviskosen Substanz variiert werden. Als haptisches Feedback wird somit die Viskosität der Erfassungsvorrichtung 2 genutzt. Hierbei wird vorausgesetzt, dass die berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit, sowie die segmentierten Elektroden, welche beispielsweise aus Indiumzinnoxid (ITO) gebildet sind, elastische Schichten darstellen.
-
In 4 ist eine Draufsicht auf ein als Touchscreen ausgebildetes Bediensystem 1 schematisch dargestellt. Auf der sichtbaren Anzeigefläche 12 sind Objekte 13 in Form eines virtuellen Karussells 14 angeordnet. Die Objekte 13 können beispielsweise die unterschiedlichen Titel einer Playlist, einer CD oder Ähnlichem darstellen. Wird die über der Anzeigefläche 12 der Anzeigevorrichtung angeordnete berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit 5 durch ein Betätigungselement 3, welches als Zeigefinger ausgebildet ist, berührt, so dreht sich das Karussell 14 um eine Position, wie dies mittels eines Pfeils 15 angedeutet ist. Als haptisches Feedback wird dem Betätigungselement 3 beispielsweise eine Vibration mit einer ersten Frequenz und einer ersten Amplitudenstärke übermittel. Berührt der Nutzer die berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit zusätzlich mit einem zweiten Betätigungselement 4, so wird diese Nutzereingabe als kontinuierliches Drehen des Karussells erkannt. Solange die Berührung der beiden Betätigungselemente 3, 4, der beiden Finger, andauert, wird das Karussell 14, kontinuierlich gedreht. Als haptisches Feedback wird eine Vibration mit derselben Frequenz, jedoch einer deutlich erhöhten Amplitudenstärke ausgegeben. Über eine Variation eines Abstands 16 zwischen den Berührpositionen 17, 18 der Betätigungselemente 3, 4 auf der Positionserfassungseinheit 5 kann eine Drehgeschwindigkeit des Karussells 14 verändert werden. Wird der Abstand vergrößert, so wird beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit des virtuellen Karussells 14 erhöht; als haptisches Feedback wird die Vibration mit einer höheren Frequenz ausgegeben. Ein Verringern des Abstands 16 führt somit zu einer Verlangsamung der Rotationsgeschwindigkeit, welches über eine geringere Vibrationsfrequenz als haptisches Feedback an den Nutzer zurückgemeldet wird.
-
Bei einer anderen Ausführungsform wird die Drehgeschwindigkeit über ein einzelnes Betätigungselement festgelegt. Ein Abstand einer Berührposition von einem Mittelpunkt des virtuellen Karussells und gegebenenfalls zusätzlich eine Berührdauer legen die Drehgeschwindigkeit fest. Wird das eine Betätigungselement nur für eine begrenzte Zeitspanne auf die berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit aufgesetzt, so wird das Karussell um eine Position gedreht. Als haptisches Feedback wird beispielsweise eine Vibration mit einer ersten Frequenz und Vibrationsamplitude erzeugt. Um anzudeuten, dass bei einer länger dauernden Betätigung eine hiervon abweichende Nutzereingabe erkannt wird, wird beispielsweise die Vibrationsfrequenz kontinuierlich mit der Zeit erhöht. Dauert die Berührung länger als eine vorgegebene Zeitdauer an, so beginnt eine kontinuierliche Drehung des Karussells. Als haptisches Feedback wird die Vibrationsamplitude erhöht. Wird nun, ohne die Berührung der Positionserfassungseinheit zu unterbrechen, der Abstand der Berührposition zu dem Mittelpunkt des Karussells verändert, so ändert sich die Drehgeschwindigkeit. Analog wird die Vibrationsfrequenz des haptischen Feedbacks erhöht bzw. erniedrigt. Der Nutzer kann ohne eine optische Kontrolle die Geschwindigkeit der Drehung erfühlen und kontrollieren.
-
In 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Bediensystems schematisch dargestellt. Dieses umfasst wiederum eine als Touchscreen ausgebildete Erfassungsvorrichtung 2. Auf der Anzeigefläche sind zwei Bedienelemente 21, 22 dargestellt. Diese virtuellen Bedienelemente 21, 22 können durch den Nutzer an unterschiedlichen Positionen auf der Anzeigefläche positioniert werden. Dies ist beispielsweise von Vorteil, wenn im Hintergrund, hinter den virtuellen Bedienelementen 21, 22 beispielsweise eine Navigationskarte (nicht dargestellt) gezeigt wird. Auf diese Weise kann der Nutzer Gebiete der Navigationskarte betrachten, die ansonsten durch eines der Bedienelemente 21, 22 verdeckt wären. Bei der dargestellten Ausführungsform existiert relativ zu der Anzeigefläche ein virtuelles Raster 24, welches durch senkrechte Linien 25 und waagerechte Linien 26 schematisch dargestellt ist. An den Schnittpunkten der senkrechten und waagerechten Linien 25, 26 können die virtuellen Bedienelemente 21, 22 angeordnet werden. Berührt der Benutzer das virtuelle Bedienelement 21 mit einem als Zeigefinger ausgebildeten Betätigungselement 3, so wird an diesem über eine als Vibrationsvorrichtung ausgebildete Aktorvorrichtung ein haptisches Feedback in Form einer Vibration bei einer vorgegebenen Frequenz und Amplitudenstärke ausgegeben. Beginnt der Nutzer das Bedienelement 21 nun über die Anzeigefläche 12 entlang einer X-Richtung, die mittels eines Pfeils 27 angedeutet ist, zu bewegen, so ändert sich die Frequenz und Amplitude, wie dies entsprechend in den unter der Anzeigefläche 12 dargestellten Graphen 31 und 32 dargestellt ist. Ein oberer Graph 31 stellt beispielsweise eine Vibrationsamplitude als ersten Parameter des als Feedback ausgegebenen Reizes aufgetragen gegen die X-Richtung dar. Der zweite Graph 32 stellt einen zweiten Parameter des Reizes, beispielsweise die Vibrationsfrequenz aufgetragen gegen die X-Richtung dar. Wird das Bedienelement von einer Rasterposition R1 wegbewegt, so sinkt zunächst die Vibrationsamplitude ab. Die Vibrationsfrequenz bleibt dann konstant. Sobald sich das Vibrationselement in einen so genannten Fangbereich einer Rasterposition R2 bewegt, steigt die Vibrationsamplitude drastisch an, um zu signalisieren, dass das Bedienelement 21 an diese Rasterposition R2 verschoben werden kann. Wird der Fangbereich 28 überstrichen ohne die Berührung der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit 5 zu unterbrechen, so sinkt die Vibrationsamplitude erneut ab. Sobald das Bedienelement 21 über das andere Bedienelement 22 gelegt wird, steigen sowohl die Vibrationsamplitude als auch die Vibrationsfrequenz sprunghaft an. Hierdurch wird ein haptisches Feedback vermittelt, dass hier zwar eine Rasterposition 3 erreicht ist, diese jedoch belegt ist. Die Tatsache, dass die Rasterposition belegt ist und ein Ablegen des Bedienelementes 21 an dieser Rasterposition 3 nicht möglich ist, wird durch die erhöhte Vibrationsfrequenz als Feedback an den Nutzer übermittelt. Sobald das Bedienelement 21 wieder von dem Bedienelement 22 wegbewegt ist, sinken die Vibrationsamplitude und die Vibrationsfrequenz wieder ab. Die Vibrationsamplitude steigt erneut, wenn ein weiterer Fangbereich einer Rasterposition R4 erreicht ist, an die das Bedienelement 21 ebenfalls verschoben werden kann, indem die Berührung in dem weiteren Fangbereich 29 beendet wird.
-
In 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Bediensystems schematisch dargestellt. Auf der Anzeigefläche 12 ist schematisch eine Navigationskarte 41 dargestellt. Über eine wischende Bedienhandlung, bei der das eine Betätigungselement 3 auf die berührungsempfindliche Positionserfassungseinheit 5 aufgesetzt und dann in Kontakt mit dieser über die Positionserfassungseinheit 5 wischend bewegt wird, kann die Navigationskarte 41 virtuell verschoben werden. Eine Frequenz einer Vibration, die als haptisches Feedback ausgegeben wird, wird beispielsweise angepasst an die jeweilige Geschwindigkeit ausgeben, die der Navigationskarte durch die Wischbewegung verliehen wird. Sobald die Berührhandlung endet, bremst die Verschiebbewegung schnell ab. Wird hingegen die Wischbewegung mit zwei Betätigungselementen, beispielsweise zwei Fingern, zeitgleich ausgeführt, so wird die Karte mit einer höheren Geschwindigkeit bewegt, was beispielsweise über eine höhere Vibrationsfrequenz des haptischen Feedbacks an den Nutzer zurückgemeldet wird. Nach einem Ende der Berührhandlung wird die Karte vorzugsweise langsamer abgebremst. Hierdurch kann eine intuitivere Bedienung angepasst an eine reale Verschiebung einer Landkarte auf einem Tisch realisiert werden.
-
Es ist eine Vielzahl weiterer Bedienmöglichkeiten, die mit einem haptischen Feedback gekoppelt sind, möglich. Beispielsweise kann ein Zoomen einer Navigationskarte in Abhängigkeit von einer Spreizbewegung von zwei Betätigungselementen auf der Positionserfassungseinheit ausgeführt werden. Je weiter die Berührpositionen auseinandergespreizt werden, desto stärker wird in die Karte hineingezoomt. Die Größe der Darstellung wird beispielsweise über die Vibrationsamplitude an den Nutzer als Feedback zurückgemeldet. Wird ein Abstand zwischen den Berührpositionen nach deren Aufsetzen verringert, so wird ein Herauszoomen aus der Karte bewirkt, welches über ein Absinken der Vibrationsamplitude als Feedback zurückgemeldet wird.
-
Bei anderen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass beispielsweise über eine spreizende Fingerbewegung in einem unteren Randbereich der Anzeigefläche ein Neigungswinkel der Karte in einem 3D-Darstellungsmodus verändert werden kann.
-
Es versteht sich für den Fachmann, dass lediglich beispielhafte Ausführungsformen für unterschiedliche erfassbare Gesten, die mittels ein oder mehreren Betätigungselementen auf der berührungsempfindlichen Positionserfassungseinheit ausführbar sind, so wie die unterschiedlichen haptischen Feedbacks, die mit den erkannten Nutzereingaben verknüpft sind, beschrieben sind. Insbesondere die Möglichkeit, einzelne Parameter des an den Nutzer ausgegebenen Reizes dynamisch während der Betätigungshandlung zu ändern, bietet die Möglichkeit, den Nutzer einerseits darauf aufmerksam zu machen, dass durch die entsprechende Betätigungshandlung bei einer Fortsetzung entlang einer bestimmten Richtung oder über eine fortdauernde Berührung noch eine Abänderung/Fortsetzung der bereits erkannten Nutzereingabe bewirkt werden kann. Hierdurch kann der Nutzer animiert werden, beispielsweise sein Betätigungselement rechtzeitig von einem Bedienelement abzuheben, welches unterschiedliche Funktionen über eine kurze Betätigung und eine lange Betätigung zugewiesen sind. Ebenso wird in einer solchen Situation der Nutzer dazu animiert, sein Betätigungselement lange genug auf dem Bedienelement berührend ruhen zu lassen, bis die Nutzereingabe als lang andauernde Nutzerbetätigung des Bedienelements erkannt ist. Während dieser Zeitspanne wird ein Reizparameter, vorzugsweise beispielsweise eine Vibrationsamplitude oder eine Vibrationsfrequenz kontinuierlich erhöht, bis die Nutzereingabe beispielsweise als lange Berührhandlung erkannt ist. Um dieses kenntlich zu machen, werden ein oder mehrere Reizparameter abrupt geändert.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Bediensystem
- 2
- Erfassungsvorrichtung
- 3
- Betätigungselement
- 4
- Betätigungselement
- 5
- Positionserfassungseinheit
- 6
- Steuereinrichtung
- 7
- Aktorvorrichtung
- 8
- Anzeigevorrichtung
- 9
- Aktorelement
- 10
- segmentierte Elektroden
- 11
- elektroviskose Substanz
- 12
- Anzeigefläche
- 13
- Objekte
- 14
- (virtuelles) Karussell
- 15
- Pfeil
- 16
- Abstand
- 17, 18
- Berührpositionen
- 21
- Bedienelement
- 24
- Raster
- 25
- senkrechte Linien
- 26
- waagerechte Linien
- 27
- Pfeil
- 28
- Fangbereich
- 29
- weiterer Fangbereich
- Ri
- Rasterposition i, i = 1,2,...