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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Steuergerät und einem Verfahren nach Gattung der unabhängigen Ansprüche. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist auch ein Computerprogramm.
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Systeme mit Interaktion basierend auf Berührungsgesten können bei beispielsweise Touchscreen- oder Touch Pad-Interaktionen verwendet werden. Auch kann ebenfalls die Anwendung von haptischem Feedback auf berührungssensitiven Oberflächen verwendet werden, um die Interaktion mit virtuellen Schaltflächen, z. B. Buttons, zu vereinfachen bzw. eine blinde Interaktion zu ermöglichen. Zumeist kann hierbei das gesamte System bzw. die gesamte Oberfläche mithilfe eines Aktuators, zumeist ein elektromechanischer oder elektromagnetischer Aktuator, angeregt. Denkbar ist es ferner, mit einem Aktuator ein Feedback bei Aktivierung eines virtuellen Buttons auf einer berührungssensitiven Oberfläche zu erzeugen. Ein reines Klickfeedback ermöglicht es nicht, einen Button blind zu ertasten, da dieses erst ausgegeben wird, wenn der bereits gefundene Button aktiviert wird. Um ein blindes Ertasten zu ermöglichen, kann ein haptisches Feedback ausgegeben werden, wenn der auf der Oberfläche bewegte Finger vom Hintergrund auf den Button übergeht, bzw. vom Button wieder auf den Hintergrund übergeht, dieses Feedback wird als Kantenfeedback bezeichnet. Über das Kantenfeedback hinaus kann auch eine Dauervibration ausgegeben werden, während sich der Finger auf einem Button bewegt. Auf diese Weise können Nutzer blind erfühlen, ob sie sich mit ihrem Finger aktuell auf einem interaktiven Button oder auf dem nicht-interaktiven Hintergrund befinden.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals, das eine Änderung einer Bewegungsrichtung eines eine berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objektes auf einem Teilabschnitt einer Oberfläche einer Vorrichtung repräsentiert, weiterhin ein entsprechendes Steuergerät sowie schließlich ein entsprechendes Computerprogramm gemäß den Hauptansprüchen vorgestellt. Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im unabhängigen Anspruch angegebenen Vorrichtung möglich.
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Es wird ein Verfahren zum Erzeugen eines Signals vorgestellt, das eine Änderung einer Bewegungsrichtung eines eine berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objektes auf einem Teilabschnitt einer Oberfläche einer Vorrichtung repräsentiert, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:
- – Einlesen eines Berührungssignals, das eine Bewegung des die berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objekts in die Bewegungsrichtung repräsentiert;
- – Ermitteln eines Änderungssignals, wenn die Bewegung des Objekts beim Berühren der berührungssensitiven Schaltfläche von der Bewegungsrichtung abweicht; und
- – Bereitstellen des Signals, ansprechend auf das Änderungssignal, um das Signal zu erzeugen.
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Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Als eine berührungssensitive Schaltfläche kann beispielsweise ein Abschnitt einer Oberfläche eines Touchscreens eines Computers oder Mobilgeräts wie beispielsweise eines Mobiltelefons oder Navigationsgerätes verstanden werden, der als virtueller Button zur Eingabe von Steueranweisungen an den Computer oder das Mobilgerät verwendet wird. Bei dem Objekt kann es sich hierbei um einen Finger eines Benutzers des Computers oder Mobilgeräts handeln, der mit dem Finger über die Schaltfläche des Touchscreens fährt. Unter einem Teilabschnitt einer Vorrichtungsoberfläche kann vorliegend ein Teil einer Außenoberfläche des Computers oder Mobilgeräts verstanden werden. Unter einem Änderungssignal kann ein Signal oder eine Information verstanden werden, die anzeigt, dass das Objekt bei dem Berühren oder Überstreichen der berührungsempfindlichen Schaltfläche seine Bewegungsrichtung ändert. Unter einem Signal kann vorliegend ein Ansteuersignal an einen Aktor verstanden werden, der eine von einem Benutzer der Vorrichtung wahrnehmbare Information wie beispielsweise eine haptische, optische und/oder akustische Information ausgibt.
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Anhand des vorgestellten Verfahrens kann eine Schaltfläche als solche von einem Benutzer der Vorrichtung leicht identifiziert werden, ohne dass sie vom Benutzer gesehen werden muss. Zusätzlich können mechanische Eigenschaften realer Schalflächen wie beispielsweise bei mechanischen Tasten oder Knöpfen, bei Berührung derselben durch das Signal nachempfunden werden bzw. nachempfindbar gemacht werden. Es besteht somit die Möglichkeit, beim Benutzer ein authentisches Wahrnehmen der Schaltfläche entstehen zu lassen, wodurch eine hohe Benutzerakzeptanz für eine solche Vorrichtung erreicht werden kann.
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Im Schritt des Bereitstellens kann ein haptisches Signal, insbesondere ein Vibrationssignal erzeugt werden. Ein haptisches Signal oder Vibrationssignal kann eine Berührung einer Schaltfläche besonders authentisch nachempfindbar machen, da das haptische Signal oder Vibrationssignal wie die Berührung einer realen Schaltfläche von dem Benutzer über den Tastsinn wahrgenommen werden kann.
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Im Schritt des Bereitstellens kann gemäß einer Ausführungsform ein akustisches Signal erzeugt werden. Ein akustisches Signal ist für einen Benutzer der Schaltfläche ebenfalls ohne einen Gebrauch des Sehsinns wahrnehmbar.
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Im Schritt des Bereitstellens kann ein Signal erzeugt werden, das nicht länger als eine Sekunde, insbesondere nicht länger als 100 Millisekunden wiedergegeben wird. Eine kurze Zeitdauer der Wiedergabe des Signals kann für den Benutzer sehr angenehm wahrnehmbar sein, ohne eventuell wie eine Dauervibration als unangenehm, störend oder unrealistisch empfunden zu werden.
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Im Schritt des Ermittelns kann das Änderungssignal dann ermittelt werden, wenn die Bewegung des Objekts beim Berühren der berührungssensitiven Schaltfläche um mehr als einen Toleranzbereich von der Bewegungsrichtung abweicht. Der Toleranzbereich kann beispielsweise eine Abweichung bzw. einen Winkel von 20 Grad zwischen der Bewegungsrichtung und der Änderungsrichtung, insbesondere eine Abweichung bzw. einen Winkel von 10 Grad umfassen. Die Verwendung eines Toleranzbereichs kann verhindern, dass das Signal bei minimaler ungewollter Bewegungsänderung, beispielsweise bei einem Zittern des Objekts, beispielsweise des Fingers, wiedergegeben wird.
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Die Schritte des Einlesens, des Ermittelns und des Bereitstellens können zumindest einmal wiederholt ausgeführt werden, wobei im wiederholt ausgeführten Schritt des Einlesens ein weiteres Berührungssignal eingelesen wird, das ein Bewegen des die berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objekts in eine weitere Bewegungsrichtung repräsentiert, wobei im wiederholt ausgeführten Schritt des Ermittelns ein weiteres Änderungssignal ermittelt wird, wenn die Bewegung des Objekts beim Berühren der berührungssensitiven Schaltfläche von der weiteren Bewegungsrichtung abweicht und im wiederholt ausgeführten Schritt des Bereitstellens ansprechend auf das weitere Änderungssignal ein weiteres Signal bereitgestellt wird, das eine Änderung der Bewegung des die berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objektes von der weiteren Bewegungsrichtung auf dem Teilabschnitt der Oberfläche der Vorrichtung repräsentiert.
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Durch eine Wiederholung der Schritte des Verfahrens kann ein Identifizieren der Schaltfläche an einer weiteren Stelle der Schaltfläche ermöglicht werden. Es ist möglich, die vorgestellten Schritte des Verfahrens mehrfach zu wiederholen, um ein Identifizieren der Schaltfläche beliebig oft an jeder beliebigen Stelle der Schaltfläche zu ermöglichen.
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Ein Steuergerät zum Ausführen des Verfahrens zum Erzeugen eines Signals, das eine Änderung einer Bewegungsrichtung eines eine berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objektes auf einem Teilabschnitt einer Oberfläche einer Vorrichtung repräsentiert, weist die folgenden Merkmale auf:
- – eine Schnittstelle zum Einlesen eines Berührungssignals, das ein Bewegen des die berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objekts in die Bewegungsrichtung repräsentiert;
- – eine Einheit zum Ermitteln eines Änderungssignals, wobei die Einheit zum Ermitteln ausgebildet ist, das Änderungssignal zu ermitteln, wenn die Bewegung des Objekts beim Berühren der berührungssensitiven Schaltfläche von der Bewegungsrichtung abweicht; und
- – eine Einheit zum Bereitstellen des Signals, wobei die Einheit zum Bereitstellen ausgebildet ist, um ansprechend auf das Änderungssignal, das Signal zu erzeugen.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ein Steuergerät, das ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines der hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form eines Steuergeräts kann die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
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Hierzu kann das Steuergerät zumindest eine Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest eine Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, zumindest eine Schnittstelle zu einem Sensor oder einem Aktor zum Einlesen von Sensorsignalen von dem Sensor oder zum Ausgeben von Daten- oder Steuersignalen an den Aktor und/oder zumindest eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten aufweisen, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein Mikrocontroller oder dergleichen sein, wobei die Speichereinheit ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein kann. Die Kommunikationsschnittstelle kann ausgebildet sein, um Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben, wobei eine Kommunikationsschnittstelle, die leitungsgebundene Daten einlesen oder ausgeben kann, diese Daten beispielsweise elektrisch oder optisch aus einer entsprechenden Datenübertragungsleitung einlesen oder in eine entsprechende Datenübertragungsleitung ausgeben kann.
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Unter einem Steuergerät kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt durch das Steuergerät eine Steuerung einer Signaleinrichtung, die eine Änderung einer Bewegungsrichtung eines eine berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objektes auf einem Teilabschnitt einer Vorrichtungsoberfläche repräsentiert signalisiert. Hierzu kann das Steuergerät beispielsweise auf Sensorsignale wie Berührungssignale und Änderungssignale zugreifen. Die Ansteuerung erfolgt über Aktoren wie eine Änderung einer durch ein Objekt hergestellten Bewegungsrichtung auf der berührungssensitiven Schaltfläche.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit berührungssensitiver Oberfläche samt Steuergerät gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2A bis 2D Darstellungen zur Erläuterung einer Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes; und
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3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Erzeugen eines Signals, das eine Änderung einer Bewegungsrichtung eines eine berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objektes auf einem Teilabschnitt einer Oberfläche einer Vorrichtung.
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In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 100 mit berührungssensitiver Oberfläche 105. Bei der Vorrichtung 100 kann es sich beispielsweise um ein technisches Gerät wie einen Computer oder ein Mobilgerät wie beispielsweise ein Handy oder einen Tablet-Computer handeln. Die berührungssensitive Oberfläche 105 der Vorrichtung 100 kann ein Touchscreen, ein Touchpad, oder ähnliches sein, die auf eine Berührung durch ein Objekt 107, beispielsweise eine Berührung durch einen Finger eines Benutzers, reagiert. Die Oberfläche 105 weist eine virtuelle berührungssensitive Schaltfläche 110 auf, wobei die Schalfläche 110 ein Teilabschnitt der Oberfläche 105 ist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Oberfläche 105 mehrere solcher Schaltflächen 110 aufweisen. Die Schaltfläche 110 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel als ein rechteckiger („virtueller”) Button ausgeformt. Ein Berühren und anschließendes Loslassen der Schaltfläche 110 ermöglicht es, eine einem Steuerelement der Schaltfläche 110 zugeordnete Funktion der Schaltfläche 110 auszulösen.
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Die Vorrichtung 100 weist ferner ein Steuergerät 120 auf, welches in der Vorrichtung 100 angeordnet ist und deshalb in der 1 gestrichelt dargestellt ist. Das Steuergerät 120 umfasst eine Schnittstelle 125 zum Einlesen eines Berührungssignals 130, das eine Bewegung des die berührungssensitive Schaltfläche 110 berührenden Objekts 107 in eine Bewegungsrichtung 132 repräsentiert. Ferner umfasst das Steuergerät 120 eine Einheit 135 zum Ermitteln eines Änderungssignals 140, wobei die Einheit 135 zum Ermitteln ausgebildet ist, das Änderungssignal 140 zu ermitteln, wenn die Bewegung des Objekts 107 beim Berühren der berührungssensitiven Schaltfläche 105 von der Bewegungsrichtung 132 abweicht. In einem besonderen Ausführungsbeispiel kann das Änderungssignal 140 dann ermittelt werden, wenn das Objekt 107 in eine Richtung bewegt wird, die einen Toleranzbereich 145 um die Bewegungsrichtung 132 verlässt, wobei dieser Toleranzbereich 145 beispielsweise eine Winkelabweichung von 20 Grad von der Bewegungsrichtung 132 darstellt. Beispielsweise kann das in der 1 der Fall sein, wenn das Objekt 107, hier beispielsweise der Finger, den Punkt 147 auf der berührungssensitiven Schaltfläche 110 erreicht hat. Das Steuergerät 120 umfasst schließlich noch eine Einheit 150 zum Bereitstellen des Signals 155, wobei die Einheit 150 zum Bereitstellen ausgebildet ist, um ansprechend auf das Änderungssignal 140, das Signal 155 zu erzeugen. Das Signal 155 kann dann beispielsweise zur Ansteuerung eines Aktors 160 verwendet werden, wobei dieser Aktor 160 im Bereich der berührungssensitiven Schaltfläche 110 ein haptisch wahrnehmbares Signal für das Objekt 107 wie den Finger erzeugt, beispielsweise in der Form einer Vibration. Zusätzlich oder alternativ kann der Aktor 160 auch ein akustisches Signal erzeugen.
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Denkbar ist ferner, dass ein weiteres, dem Signal 155 entsprechendes Signal ermittelt wird, wenn nach dem Erreichen des Punktes 147 das Objekt, hier der Finger, wieder eine Änderung von einer weiteren Bewegungsrichtung 165 erfährt, in die es nach dem Erreichen des Punktes 147 bewegt wird. Auf diese Weise kann ebenfalls wieder eine Änderung der Bewegung des Objektes 107 über die berührungssensitive Schaltfläche 110 erkannt werden.
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2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform des hier vorgestellten Ansatzes.
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Damit reale Buttons 200 aktiviert, also gedrückt werden können, ist eine mechanisch bewegliche Lagerung notwendig. Entsprechend verschieben sich reale Buttons 200 oder kippen, wenn man mit dem Finger 107 beim Darüberstreichen die Bewegungsrichtung ändert, bis zu einem Anschlag, der durch eine mechanische Begrenzung vorgegeben ist. Dies ist in der 2A bis 2D dargestellt. Hierbei ist in der 2A dargestellt, wie sich ein Schaltknopf 200 bei einem Berühren bzw. Überstreichen durch ein Objekt 107 wie den Finger nach links bewegt bzw. verkippt. In der 2B ist dargestellt, wie sich ein Schaltknopf 200 bei einem Berühren bzw. Überstreichen durch ein Objekt 107 wie den Finger nach rechts bewegt bzw. verkippt. In der 2C ist dargestellt, wie der Schaltknopf 200 bei einem Berühren bzw. Überstreichen durch ein Objekt 107 wie den Finger nach links bewegt bzw. verkippt und an einem Anschlag 210 anschlägt. Dieses Anschlagen an mechanische Begrenzungen 210 ist bei realen Buttons 200 spürbar.
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Das Anschlagen realer Buttons an mechanische Begrenzungen wird gemäß dem hier vorgestellten Ansatz bei virtuellen Buttons, zuvor als Schaltflächen 110 bezeichnet, nachgebildet, indem bei einer Änderung der Bewegungsrichtung 132, des Fingers bzw. Objekt 107, auf der Schaltfläche 110 ein gemäß diesem Ausführungsbeispiel haptisches Signal 155 ausgegeben wird. Dieses kann beispielsweise derart gestaltet sein, dass es eine durch einen Aktor 160 ausgelöste Vibration in der Form eines Klick- oder Kantenfeedbacks mit geringerer Amplitude entspricht. Andere Anregungsformen, wie die Ansteuerung eines akustischen Signals auf das Signal 155 hin, sind alternativ oder zusätzlich denkbar.
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Solange sich der Finger 107 auf einem nicht-interaktiven Hintergrund, also auf einem Teilbereich der berührungssensitiven Oberfläche 105 bewegt, der keine Schaltfläche 110 ist, wird kein Signal 300 ausgegeben. Der Übergang vom Hintergrund auf die Schaltfläche 110 kann durch ein haptisches Signal beispielsweise in der Form eines Kantenfeedbacks einem Nutzer der Vorrichtung 100 signalisiert werden. Bei der Bewegung auf der Schaltfläche 110 erfolgt eine Rückmeldung, also das Signal 300 bei jeder Änderung der Bewegungsrichtung 132 des Fingers 107. Auf diese Weise kann durch das auf das Signal 155 hin beispielsweise ausgegebene haptische Signal bei Änderung der Bewegungsrichtung 132 zur Identifikation interaktiver Schaltflächen 110 auf einer berührungssensitiven Oberfläche 105 beim Nutzer der Eindruck entstehen, dass die Schaltfläche 110 beweglich und damit interaktiv ist. Die Auswertung der Änderung der Bewegungsrichtung 132 im Steuergerät kann hierbei sowohl in x- als auch in y-Richtung erfolgen.
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Der hier vorgestellte Ansatz nutzt hierbei eine Vorrichtung mit einer berührungssensitiven Oberfläche 105, z. B. einen Touchscreen, Touchpad, o. ä. mit zumindest einer Schaltfläche 110, sowie ein Steuergerät 120 zur Auswertung und Klassifikation der Berührung und einen Akttor 160, zur Generierung eines beispielsweise haptischen Feedbacks 300, ansprechend auf das Signal 155 des Steuergeräts 120.
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Denkbar ist ein Einsatz eines Ausführungsbeispiels der hier vorgestellten Vorrichtung in jedem System, das mit berührungssensitiven Interaktionselementen ausgestattet ist.
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Erzeugen eines Signals, das eine Änderung einer Bewegungsrichtung eines eine berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objektes auf einem Teilabschnitt einer Oberfläche einer Vorrichtung repräsentiert. Das Verfahren 300 umfasst einen Schritt 302 des Einlesens eines Berührungssignals, das ein Bewegen des die berührungssensitive Schaltfläche berührenden Objekts in die Bewegungsrichtung repräsentiert. Ferner umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 310 des Ermittelns eines Änderungssignals, wenn die Bewegung des Objekts beim Berühren der berührungssensitiven Schaltfläche von der Bewegungsrichtung abweicht. Schließlich umfasst das Verfahren 300 einen Schritt 315 des Bereitstellens des Signals, ansprechend auf das Änderungssignal, um das Signal zu erzeugen.
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Umfasst ein Ausführungsbeispiel eine „und/oder”-Verknüpfung zwischen einem ersten Merkmal und einem zweiten Merkmal, so ist dies so zu lesen, dass das Ausführungsbeispiel gemäß einer Ausführungsform sowohl das erste Merkmal als auch das zweite Merkmal und gemäß einer weiteren Ausführungsform entweder nur das erste Merkmal oder nur das zweite Merkmal aufweist.
