DE102016014507A1

DE102016014507A1 - Bedienanordnung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zur Auswahl eines Listenelements aus einer auf einem Display angezeigten Liste

Info

Publication number: DE102016014507A1
Application number: DE102016014507.2A
Authority: DE
Inventors: Christian Schirp
Original assignee: Leopold Kostal GmbH and Co KG
Current assignee: Kostal Automobil Elektrik GmbH and Co KG
Priority date: 2016-12-07
Filing date: 2016-12-07
Publication date: 2018-06-07
Also published as: WO2018104315A1

Abstract

Beschrieben werden eine Bedienanordnung und ein Verfahren zur Auswahl eines Listenelements aus einer Liste auf einem Display, wobei die Bedienanordnung in der haptischen Anmutung einem OFN-Modul nahe kommt, dabei aber eine komfortablere Funktionsweise aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedienanordnung für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zur Auswahl eines Listenelements aus einer auf einem Display angezeigten Liste.
Moderne elektronische Geräte, insbesondere auch solche in Kraftfahrzeugen, weisen oftmals eine Vielzahl von Bedienoptionen auf, zu deren Auswahl ein Bedienmenü vorgesehen ist. Das Bedienmenü hat im Allgemeinen die Form einer Liste, die auf einem Display dargestellt wird. Je nach Länge der Liste und Größe des vorhandenen Displays kann es zum Durchsuchen der Liste nach einer gewünschten Option erforderlich sein, die Liste auf dem Display vertikal zu verschieben („scrollen“). In Kraftfahrzeugen ist zur Steuerung eines solchen Bildlaufes oftmals ein Bedienelement im Bereich des Lenkrads vorgesehen, welches durch die Wischbewegung eines Fingers betätigt wird.
Zur Displaysteuerung am Lenkrad ist es insbesondere bekannt, sogenannte OFN-Module (Optical Finger Navigation) einzusetzen. Bei einem OFN-Modul erfasst ein Kamerachip eine infrarot beleuchtete Kontaktfläche eines Fingers (oder eines Handschuhs) auf seiner Sensoroberfläche. Ein Mikroprozessor berechnet aus der Verschiebung der Bildinhalte die Verschiebungsweite des Fingers. Aufgrund dieser Information kann eine auf einem Display dargestellte Liste verschoben und dadurch durchsucht und ein Eintrag aus der Liste selektiert werden. Zum Bestätigen der Auswahl des Listeneintrags ist zusätzlich meist noch ein Kurzhubtaster, eine Schnappscheibe oder ein ähnliches Schaltelement verbaut, das beim Drücken des Sensorelements eine Schaltfunktion auslösen kann.
Um Kosten und Bauraum zu sparen, sind ein solches OFN-Modul und damit auch dessen aktive Sensorfläche üblicherweise recht klein. Typische Abmessungen der Kontaktfläche betragen beispielsweise 7 mm × 7 mm. Die Tiefenausdehnung in der zur Kontaktfläche senkrechten Richtung beträgt etwa 3 mm, erfordert aber für die Bestätigungstastenfunktion nochmals Bauraum für eine Tastenmechanik oder eine Schnappscheibe. Ein OFN-Modul kann in ein Bedienfeld eingebaut sein, das auch noch weitere Betätigungsfunktionen enthalten kann (skizzenhaft dargestellt in der 2), die etwa als mechanische Schalter oder als kapazitive Sensoren ausgeführt sein können.
Naturgemäß „sieht“ der Kamerachip eines OFN-Moduls nur den Fingerausschnitt, der auf der optisch erfassten Kontaktfläche aufliegt. Längere Verschiebungen können dadurch praktisch nur entlang eines Fingers, also nur aufwärts oder abwärts entlang der Fingerlänge realisiert werden, da man ansonsten den Finger entlang seiner Längsachse drehen müsste - was physiologisch nur beschränkt möglich ist. Querbewegungen sind also im Wesentlichen auf die Breite des ausführenden Fingers beschränkt.
Hierdurch erfordert das Durchsuchen längerer Auswahllisten ein mehrfaches Ansetzen und Verschieben der Fingerspitze an dem OFN-Sensor. Die Erfahrung zeigt, dass dieses Erfordernis als umständlich und unkomfortabel empfunden wird. Erkennbar ist das auch daran, dass Umgehungshandlungen ausgeführt werden, etwa ein Abkippen des Fingers und ein Entlangstreichen mit der Fingerseite an der Sensorfläche, um mit einer einzigen Fingerbewegung einen möglichst weiten Bildlauf zu erreichen und dadurch die erforderliche Anzahl des Wiederansetzens des Fingers zu minimieren.
Um dem Benutzer diesbezüglich entgegenzukommen, kann vorgesehen werden, das Umsetzungsverhältnis zwischen Fingerbewegungsstrecke und der Strecke der Bildlaufbewegung zu erhöhen. Hierdurch wird aber das genaue Treffen eines bestimmten Eintrags erschwert und die Bedienung wiederum unter diesem Gesichtspunkt unkomfortabler.
Grundsätzlich vorteilhaft erscheint es, einen größeren Sensor vorzusehen, welcher eine größere Kontaktfläche aufweist. Hierfür steht aber insbesondere im Lenkradebereich eines Kraftfahrzeugs oftmals nicht der erforderliche Anbauraum zur Verfügung. In diesem Fall müsste das Fahrzeugdesign und die Bedienelementeanordnung im Fahrzeuginnenraum grundsätzlich verändert werden, was aber in vielen Fällen nicht erwünscht ist.
Es stellte sich daher die Aufgabe, eine Bedienanordnung und ein Verfahren zu schaffen, die die Auswahl eines Listenelements aus einer auf einem Display angezeigten Liste auf komfortablere Weise ermöglicht. Darüber hinaus sollte die Bedienanordnung es auch ermöglichen, bereits eingesetzte Bedienanordnungen mit OFN-Modulen zu ersetzen, ohne dass dadurch ein höherer Kostenaufwand entstünde und ohne dass das Fahrzeugdesign oder die Art der Betätigung grundsätzlich verändert werden müsste.
Diese Aufgabe wird durch eine Bedienanordnung gemäß der Merkmalskombination des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren gemäß des Anspruchs 7 gelöst.
Das Bedienelement der Bedienanordnung wird dabei durch einen Abschnitt einer kapazitiven Sensorfläche ausgebildet.
Die vertikale Verschiebung einer Liste auf einem Display und die Auswahl eines Listenelements mittels einer Fingerbewegung auf einer kapazitiven Sensorfläche sind selbstverständlich in vielfachen Ausführungen vorbekannt. Beispiele sind die Oberflächen von berührungsempfindlichen Bildschirmen, insbesondere bei Tablet-Computern und Smartphones, die sowohl Auswahllisten anzeigen können, als auch das Scrollen durch Listen mittels Fingerwischbewegungen, sowie auch die Auswahl eines Listenelements durch ein- oder mehrfaches Antippen des Bildschirms ermöglichen.
Entsprechende Fingergesten sind, etwa bei Notebook-Computern auch auf berührungsempfindlichen Touchpads üblich, die unabhängig von einem Bildschirm angeordnet sind.
Bei Bedienanordnungen der vorgenannten Art, bei denen die Manipulation der Liste direkt am Bildschirm erfolgt, ist es üblich, dass die Fingergeste direkt am Anzeigeort der Liste ansetzt, was bedeutet, dass die Verschiebung der angezeigten Liste direkt der Verschiebung des Fingers folgt.
Bei Bedienanordnungen, die eine vom Bildschirm unabhängige Betätigungsfläche („Touchpad“) aufweisen, ist häufig eine bestimmte Fingergeste (z. B. eine Verschiebebewegung mit zwei Fingern) vorgesehen, welche die Liste bewegt. Zur Betätigung steht dabei zumeist die gesamte Fläche des Touchpad zur Verfügung. Oftmals muss vorher die zu scrollende Liste mittels mindestens einer weiteren Fingergeste, die etwa einen Markierungszeiger (etwa einen „Mauspfeil“) verschiebt, ausgewählt werden.
Diese bekannten Bedienanordnungen und Verfahren sind durchaus effektiv, aber auch relativ komplex und erfordern eine relativ starke Konzentration auf die Ausführung der Fingergeste und zudem eine Betrachtung des Bildschirms. Für eine Verwendung in einem Kraftfahrzeug ist das eher nachteilig, da der Fahrer hierdurch im Vergleich zur Betätigung eines relativ kleinen und ortsfesten Bedienelements mit spezifischer Funktion, verstärkt abgelenkt werden kann.
Darüber hinaus sind die vorbekannten Bedienanordnungen auch nicht geeignet, die weiter oben beschriebenen OFN-Module ohne Änderungen hinsichtlich des Fahrzeugdesign und unter Beibehaltung der gewohnten Betätigungsweise funktionell zu ersetzen.
Diese nachteiligen Eigenschaften bekannter Bedienanordnungen werden durch die erfindungsgemäße Bedienanordnung und durch das zu deren Betätigung vorgeschlagene Verfahren beseitigt oder zumindest deutlich vermindert.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels dargestellt und näher erläutert werden. Es zeigen

1 eine erfindungsgemäße Bedienanordnung,
2 eine Bedienanordnung nach dem Stand der Technik,
3 vorteilhafte Ausgestaltungen der Bedienanordnung nach 1,
4 bis 6 gültige Betätigungen der Bedienanordnung, und die
7 bis 12 ungültige Betätigungen der Bedienanordnung.

Die 2 zeigt eine Bedienanordnung 10' nach dem Stand der Technik. Die Bedienanordnung 10' weist ein Bedienfeld 20' mit mehreren Funktionselementen 22' auf, die durch auf der Oberfläche 21' des Bedienfelds 20' angeordnete Funktionssymbole dargestellt sind. Die Funktionselemente 22' könnten beispielsweise als mechanische Taster oder auch als durch Berührung zu betätigende Sensorelemente ausgebildet sein.
Eines der Funktionselemente ist als ein OFN-Modul 60 ausgeführt, welches durch eine Kamera eine optische Erfassung von Fingerwischbewegungen auf einer Sensoroberfläche ermöglicht, die hier als eine dunkle Fläche dargestellt ist. Ausgewertet werden Fingerwischbewegungen in vertikaler Richtung. Der Einsatz solcher OFN-Module 60 war insbesondere zu den Zeiten vorteilhaft, als ortsauflösende kapazitive Sensorelemente noch relativ teuer waren.
Mit dem Bedienfeld 20' verbunden ist ein Display 30, welches eine zeilenweise Darstellung von Elementen 41 einer Liste 40 ermöglicht. Das Display 30 stellt daher mindestens eine Zeile einer Information aus Zahlen, Buchstaben und/oder anderen Symbolen dar. Vorzugsweise ist das Display 30 ein Bildschirm, welcher mehrere Zeilen und damit mehrere Listenelemente 41 der Liste 40 gleichzeitig darstellen kann.
Häufig weist eine Liste 40 mehr Listenelemente 41 auf als ein Display 30 gleichzeitig darstellen kann, so dass auf dem Display 30 immer nur ein Listenausschnitt 42 als Teilbereich der Liste 40 angezeigt wird. Um alle Listenelemente 41 anzuzeigen, muss daher der dargestellte Listenausschnitt 42 verändert werden, was üblicherweise durch eine als Scrollen oder als Bildlauf bezeichnete vertikale Verschiebung des dargestellten Listenausschnitts 42 geschieht, durch den aufeinanderfolgende Listenelemente 41 auf dem Display 30 nacheinander zur Anzeige gebracht werden. Ein solcher Bildlauf wird bei der Bedienanordnung 10' durch Aufsetzen und vertikales Verschieben eines Fingers auf dem OFN-Modul 60 ausgelöst.
Das hier schematisch dargestellte Display 30 kann beispielhaft jeweils drei Zeilen einer Liste 40 als Listenausschnitt 42 anzeigen. Die angezeigten Listenelemente 41 stellen üblicherweise verschiedene Bedienfunktionen oder Bedienoptionen zur Auswahl. Durch einen Fingerdruck auf das OFN-Modul 60 oder alternativ auf ein anderes dafür vorgesehenes Funktionselement 22' des Bedienfelds 20' kann die Funktion oder Option, die mit dem momentan zentral auf dem Display 30 dargestellten Listenelement 41 verknüpft ist, ausgewählt und ausgelöst werden. Die Liste 40 kann beispielsweise als Listenelemente 41 verschiedene Musiktitel enthalten, die durch ein Audiosystem abspielbar sind. Durch Auswahl eines Listenelements 41 kann dann der jeweils auf dem Display 30 zentral dargestellte Musiktitel abgespielt werden.
Das in der 1 skizzierte Bedienfeld 20 der Bedienanordnung 10 weist statt eines OFN-Moduls ein ortsauflösend erfassendes Bedienelement 70 auf, das durch einen Abschnitt einer berührungssensitiven kapazitiven Sensorfläche 50 ausgebildet ist. Darüber hinaus bilden mehrere mit Funktionssymbolen gekennzeichnete Teilabschnitte dieser Sensorfläche 50 Funktionselemente 22 in Form berührungsempfindlicher Sensorschaltfelder aus.
Das Bedienelement 70 ist zur Steuerung des Bildlaufs einer auf einem Display 30 angezeigten Liste 40 vorgesehen. Die hervorgehoben markierte Kontur des Bedienelements 70 entspricht der gewohnten Form eines OFN-Moduls 60 gemäß der 2. Diese Kontur wird durch zumindest eine Linie 71 erkennbar, die einen optisch hervorgehobenen zentralen Bereich Z markiert. Der zentrale Bereich Z ist umlaufend von einem äußeren Bereich A umgeben, dessen äußere Begrenzung ebenfalls durch eine Umrandung 72 kenntlich gemacht sein kann. Das gesamte Bedienelement 70 wird somit auf der Sensorfläche 50 durch den zentralen Bereich Z und den äußeren Bereich A gebildet.
Wie die 3 andeutet, kann zusätzlich zur besseren Auffindbarkeit oder für ein besseres Betätigungsempfinden die Oberfläche durch eine oder mehrere fühlbare Erhebungen wie zum Beispiel durch einen zentralen Pickel 73 oder durch Rillen strukturiert sein.
Die äußere Begrenzung des äußeren Bereichs A kann ebenfalls durch eine Umrandung 72, ein Symbol oder eine geometrische Figur dargestellt sein. Die Flächenabschnitte des äußeren Bereichs A können zudem gegenüber ihrer Umgebung als erhabene oder vertiefte Bereiche 74 ausgebildet und dadurch haptisch erkennbar gemacht sein.
Damit die Betätigung der Bedienelement 70 der gewohnten Betätigung eines OFN-Moduls 60 (2) entspricht und diese zugleich funktionell verbessert, ist der zentrale Bereich Z in Form und Größe der Sensorfläche des OFN-Moduls 60 nachgebildet. Zugleich wird aber auch der um den zentralen Bereich Z herum angeordnete äußere Bereich A bei einer Betätigung mit berücksichtigt.
Eine Verbesserung besteht darin, dass auch Fingerbewegungen, die außerhalb des markierten zentralen Bereichs Z gestartet sind und/oder enden, erfasst und zur Auswertung herangezogen werden. Dabei können alle Bewegungen, die ohne einen Richtungswechsel zumindest einen überwiegenden Anteil der zurückgelegten Strecke innerhalb des zentralen Bereichs Z beinhalten, als funktionsrelevante Bewegung gewertet werden. Dieser Bewegungsanteil kann vorteilhaft auf mindestens 50% der gesamten Betätigungslänge festgelegt sein.
Durch diesen Bewegungsanteil innerhalb des zentralen Bereichs Z können auch Bewegungen quer zur Fingerachse, die längere Strecken als die Fingerfläche selbst beinhalten, zur Erzeugung von Bewegungsvektoren genutzt werden, die nachgelagerte Systeme steuern. Bewegungen, die den festgelegten Schwellwert dagegen nicht überschreiten, können als ungewollte Berührung (Fehlbedienung) verworfen oder gegebenenfalls als eine Betätigung benachbarter Funktionselemente 22 gewertet werden.
Dieses soll nachfolgend anhand der 4 bis 12 näher erläutert werden. Das Bedienfeld 20 ist in diesen Figuren weiter vereinfacht dargestellt, so dass nur noch das Bedienelement 70 mit den Umrandungen 71, 72 des zentralen und des äußeren Bereichs Z, A dargestellt sind. Betätigungen des Bedienelements 70 sind jeweils durch einen Pfeil P dargestellt, wobei eine kleine dunkle Kreisfläche am Anfang des Pfeils P den Anfangspunkt einer Fingerwischbewegung symbolisiert. Die Fingerwischbewegung verläuft in der Richtung des Pfeils P und endet an dessen Pfeilspitze, so dass die Pfeillänge zugleich die Länge der Fingerwischbewegung und damit die Länge der Betätigung des Bedienelements 70 wiedergibt.
Eine hier nicht dargestellte elektronische Auswertevorrichtung, welche zur kapazitiven Sensorfläche 50 gehört oder mit dieser elektrisch verbunden ist, bestimmt die durch die Fingerwischbewegung berührten Orte des Bedienelements 70, berechnet die Gesamtlänge der Fingerwischbewegung und bestimmt darüber hinaus, ob die Betätigung als gültig anerkannt oder als ungültig verworfen wird. Erfolgt bei der Fingerwischbewegung eine Richtungsumkehr, das heißt, ändert sich die Richtung der Bewegung um einen Winkel von mehr als 90°, so können die Bewegungsabschnitte entweder insgesamt verworfen oder als zwei einzelne aufeinanderfolgende Bewegungen interpretiert werden. Zur Steuerung eines Displays kann die Auswertevorrichtung entweder jeweils die Gesamtlänge einer Fingerwischbewegung oder alternativ nur deren Komponente in vertikaler Richtung des Bedienelements 70 verwenden.
Gültige Betätigungen sind beispielhaft in den 4 bis 6 dargestellt. Wesentlich für eine gültige Betätigung ist, dass die Fingerwischbewegung vollständig innerhalb der äußeren Umrandung 72 und dabei mindestens zur Hälfte der Gesamtlänge der Fingerwischbewegung innerhalb des zentralen Bereichs Z verläuft.
Dabei kann, wie in der 4 dargestellt, die Fingerwischbewegung im Bereich Z beginnen und enden, oder im Bereich A beginnen und im Bereich Z enden (5) oder auch, wie die 6 zeigt, vom Bereich A durch den Bereich Z zum Bereich A verlaufen, wobei jedes Mal mindestens 50% der Gesamtlänge der Fingerwischbewegung innerhalb des zentralen Bereichs Z liegt. Selbstverständlich kann eine gültige Fingerwischbewegung auch im zentralen Bereich Z beginnen und im äußeren Bereich A enden (nicht bildlich dargestellt).
Die 7 bis 9 stellen Fingerwischbewegungen dar, die als ungültig bewertet und verworfen werden, weil sie außerhalb des äußeren Bereichs A beginnen (7) oder enden (8) oder weil beides zutrifft (9). Die 10 bis 12 zeigen ungültige Fingerwischbewegungen, die zwar die Umrandung des äußeren Bereichs A nicht überschreiten, von denen aber ein zu geringer (10, 11) oder gar kein (12) Anteil innerhalb des zentralen Bereichs Z verläuft.
Eine genaue Unterscheidung zwischen als gültig und ungültig bewerteten Fingerwischbewegungen ist vorteilhaft, um unbeabsichtigte Betätigungen, welche etwa durch eine versehentliche Berührung des Bedienelements 70 oder durch eine Berührung der Sensorfläche 50, die eigentlich nicht dem Bedienelement 70 sondern einem anderen Funktionselement 22 gelten soll, entstehen, von einer Auswertung und Verwendung auszuschließen.
Eine gültige Betätigung erfordert somit eine Konzentration auf den zentralen Bereich Z des Bedienelements 70 als dem eigentlichen Bedienbereich, vergleichbar der Betätigungsbereich des OFN-Sensor 60 bei einer Bedienanordnung gemäß der 2, wobei aber der äußere Bereich A des Bedienelements 70 als eine Erweiterung der Bedienfläche die Bedienung komfortabler macht.
Bezugszeichenliste

10, 10': Bedienanordnung
20, 20': Bedienfeld
21': Oberfläche
22, 22': Funktionselemente
30: Display
40: Liste
41: Listenelement
42: Listenausschnitt
50: (kapazitive) Sensorfläche
60: OFN-Modul
70: Bedienelement
71: Linie (innere Umrandung)
72: (äußere) Umrandung
73: Pickel (Erhebung)
74: erhabener oder vertiefter Bereich
A: äußerer Bereich
P: Pfeil
Z: zentraler Bereich

Claims

Bedienanordnung (10) für ein Kraftfahrzeug, mit einem Bedienfeld (20) und einem Display (30), wobei das Bedienfeld (20) ein ortsauflösend erfassendes Bedienelement (70) aufweist, das durch einen Abschnitt einer kapazitiven berührungssensitiven Sensorfläche (50) ausgebildet ist, wobei das Bedienelement (70) einen zusammenhängenden, markierten zentralen Bereich (Z) und einen darum angeordneten äußeren Bereich (A) aufweist, und wobei das Bedienfeld (20) die Länge einer Fingerwischbewegung auf dem Bedienelement (70) erfasst, wenn diese ohne Richtungsumkehr auf dem Bedienelement (70) und zu zumindest 50% innerhalb des markierten zentralen Bereich (Z) des Bedienelement (70) erfolgt.
Bedienanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich (Z) durch eine Linie (71) umrandet dargestellt ist.
Bedienanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zentrale Bereich (Z) durch ein Symbol oder eine geometrische Figur dargestellt ist.
Bedienanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Begrenzung des äußeren Bereichs (A) ebenfalls durch eine Umrandung (72), ein Symbol oder eine geometrische Figur markiert ist.
Bedienanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Bedienfeld (20) ein Display (30) verbunden ist, und dass das Bedienfeld (20) durch die durch das Bedienelement (70) erfasste Länge eine proportionale Verschiebung von auf dem Display (30) abgebildeten Grafikelementen veranlasst.
Bedienanordnung nach Anspruch 5, dass die Grafikelementen Elemente (41) einer linearen Liste (40) sind.
Verfahren zur Auswahl eines Listenelements (41) aus einer auf einem Display (30) angezeigten Liste (40), wobei das Display (30) einen Teilbereich (42) der Liste (40) darstellt, wobei die Liste (40) zur Veränderung des auf dem Display (30) dargestellten Teilbereichs (42) durch eine auf der Bedienelement (70) ausgeführte Fingerwischbewegung vertikal verschiebbar ist, und wobei die Länge von Wischbewegungen auf einer Bedienelement (70) entweder absolut oder nur in vertikaler Richtung erfasst werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Bedienelement (70) einen hervorgehoben markierten zentralen Bereich (Z) und einen direkt um den zentralen Bereich (Z) herum angeordneten äußeren Bereich (A) aufweist, und dass nur die Längen von Wischbewegungen als gültig erfasst werden, die a) im zentralen Bereich (Z) sowohl beginnen als auch enden, oder b) im äußeren Bereich (A) beginnen und innerhalb des zentralen Bereich (Z) enden, oder c) im äußeren Bereich (A) beginnen, den zentralen Bereich (Z) durchlaufen und im äußeren Bereich (A) enden, und d) die zumindest zu 50% der Gesamtläge im zentralen Bereich (Z) verlaufen.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umkehr der vertikalen Bewegungskomponente der Fingerwischbewegung als eine neue Fingerwischbewegung mit umgekehrter Bewegungsrichtung bewertet wird.