DE102018209963A1 - Method for tactile interaction of a user with an electronic device and a computer program product and an electronic device - Google Patents

Method for tactile interaction of a user with an electronic device and a computer program product and an electronic device Download PDF

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DE102018209963A1 DE102018209963.4A DE102018209963A DE102018209963A1 DE 102018209963 A1 DE102018209963 A1 DE 102018209963A1 DE 102018209963 A DE102018209963 A DE 102018209963A DE 102018209963 A1 DE102018209963 A1 DE 102018209963A1
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Ingo Hermanns
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Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur taktilen Interaktion eines Benutzers mit einem elektronischen Gerät (100), bei welchem eine Signalverarbeitungseinrichtung (16) eine Positionsänderung eines Bedienelements, insbesondere eines Fingers (F) eines Benutzers, auf einer berührungsempfindlichen Bedienoberfläche (10) des elektronischen Geräts (100) erfasst und aus der erfassten Positionsänderung eine Geschwindigkeit des Bedienelements (F) ermittelt, wobei aus der ermittelten Geschwindigkeit eine Vibrationsgrundfrequenz bestimmt wird, welche zur Bestimmung einer Vibrationsfrequenz mit einem Frequenzvariationswert multipliziert wird, wobei die sich dabei ergebende Vibrationsfrequenz an einen Aktuator (17) übermittelt wird, welcher in Abhängigkeit der ermittelten Vibrationsfrequenz eine Ausgabe einer haptischen Rückmeldung durch eine Auslenkung der berührungsempfindlichen Bedienoberfläche (10) an den Benutzer über die berührungsempfindliche Bedienoberfläche (10) steuert.The invention relates to a method for the tactile interaction of a user with an electronic device (100), in which a signal processing device (16) detects a change in position of an operating element, in particular a finger (F) of a user, on a touch-sensitive user interface (10) of the electronic device (100) and a speed of the operating element (F) is determined from the detected change in position, the determined speed being used to determine a basic vibration frequency, which is multiplied by a frequency variation value to determine a vibration frequency, the resulting vibration frequency being passed to an actuator (17 ) is transmitted, which controls, depending on the vibration frequency determined, an output of a haptic feedback by deflecting the touch-sensitive user interface (10) to the user via the touch-sensitive user interface (10) ,

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur taktilen Interaktion eines Benutzers mit einem elektronischen Gerät. Weiter betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt sowie ein elektronisches Gerät.The invention relates to a method for the tactile interaction of a user with an electronic device. The invention further relates to a computer program product and an electronic device.

Stand der TechnikState of the art

Elektronische Geräte, wie beispielsweise Smartphones, Tablet-PCs, Navigationsgeräte, Autoradiogeräte oder Spielkonsolen, weisen üblicherweise eine berührungsempfindliche Bedienoberfläche auf, welche Teil eines Displays sein kann, welches einen Bedienbereich bzw. Bedienfelder für einen Benutzer visuell anzeigt, so dass ein Benutzer aufgrund der visuellen Information die Berührung und damit die Funktion des elektronischen Geräts steuern kann. Typischerweise dienen diese Bedienbereiche, häufig als Icons oder Softkeys bezeichnet, zur taktilen Benutzung und weisen Größen auf, die etwa der Größe einer Fingerkuppe entsprechen.Electronic devices, such as smartphones, tablet PCs, navigation devices, car radio devices or game consoles, usually have a touch-sensitive user interface, which can be part of a display, which visually displays a control area or control panels for a user, so that a user can use the visual Information can control the touch and thus the function of the electronic device. Typically, these operating areas, often referred to as icons or softkeys, are used for tactile use and have sizes that correspond approximately to the size of a fingertip.

Touchpads, beispielsweise für Laptops, verfügen teilweise über abgesetzte Bereiche, wie etwa eine seitliche Scrollleiste, die durch eine vom Rest der Bedienoberfläche abweichende Oberflächenstruktur gekennzeichnet ist und damit eine haptische Orientierung erleichtert. Diese abweichende Oberflächenstruktur erstreckt sich über einen fest vorgegebenen Bereich und ist im Betrieb unveränderlich. Eine Orientierung auf den bekannten Bedienoberflächen ist daher ohne Sichtkontakt erschwert, so dass eine taktile Interaktion zwischen einem Benutzer und dem elektronischen Gerät wünschenswert wäre.Touchpads, for example for laptops, sometimes have separate areas, such as a side scroll bar, which is characterized by a surface structure that differs from the rest of the user interface and thus facilitates haptic orientation. This deviating surface structure extends over a predetermined area and cannot be changed during operation. Orientation on the known user interfaces is therefore difficult without visual contact, so that a tactile interaction between a user and the electronic device would be desirable.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung eines Verfahrens zur taktilen Interaktion eines Benutzers mit einem elektronischen Gerät sowie die Weiterbildung eines entsprechenden elektronischen Geräts, bei welchen die Interaktion eines Benutzers mit dem elektronischen Gerät basierend auf einem taktilen Auffinden und einer taktilen Wahrnehmung einer Funktion durch den Benutzer erweitert werden kann. Insbesondere soll das Auffinden einer Position beziehungsweise eines Bedienbereichs oder eines Bedienfeldes, beispielsweise eines Icons oder Softkeys, auf der Bedienoberfläche mit Hilfe einer taktilen Wahrnehmung erleichtert werden.The object of the invention is the development of a method for the tactile interaction of a user with an electronic device and the development of a corresponding electronic device, in which the interaction of a user with the electronic device is expanded based on a tactile detection and a tactile perception of a function by the user can be. In particular, the finding of a position or an operating area or an operating field, for example an icon or softkey, on the user interface should be made easier with the aid of tactile perception.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object of the invention is achieved with the features of the independent claims. Preferred refinements and developments of the invention are specified in the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass eine Signalverarbeitungseinrichtung eine Positionsänderung eines Bedienelements, insbesondere einer Kuppe eines Fingers eines Benutzers, auf einer berührungsempfindlichen Bedienoberfläche des elektronischen Geräts erfasst und aus der erfassten Positionsänderung eine Geschwindigkeit des Bedienelements ermittelt, wobei aus der ermittelten Geschwindigkeit eine Vibrationsgrundfrequenz bestimmt wird, welche zur Bestimmung einer Vibrationsfrequenz mit einem Frequenzvariationswert beaufschlagt wird, wobei die sich dabei ergebende Vibrationsfrequenz an einen Aktuator übermittelt wird, welcher in Abhängigkeit der ermittelten Vibrationsfrequenz eine Ausgabe einer haptischen Rückmeldung durch eine Auslenkung der berührungsempfindlichen Bedienoberfläche an den Benutzer über die berührungsempfindliche Bedienoberfläche steuert.The method according to the invention is characterized in that a signal processing device detects a change in position of an operating element, in particular a fingertip of a user's finger, on a touch-sensitive user interface of the electronic device and determines a speed of the operating element from the detected change in position, with a fundamental vibration frequency being determined from the determined speed It is determined which frequency variation value is applied to determine a vibration frequency, the resulting vibration frequency being transmitted to an actuator which, depending on the vibration frequency determined, outputs haptic feedback by deflecting the touch-sensitive user interface to the user via the touch-sensitive user interface controls.

Bei dem Bedienelement handelt es sich vorzugsweise um einen Finger des Benutzers, wobei dieser die Bedienoberfläche vorzugsweise mit der Fingerkuppe des Fingers berührt. Im Folgenden wird zur Vereinfachung von dem Finger des Benutzeres als Bedienelement ausgegangen.The control element is preferably a finger of the user, said user preferably touching the control surface with the fingertip of the finger. For the sake of simplicity, the user's finger is assumed as the operating element below.

Das Beaufschlagen der Vibrationsgrundfrequenz mit dem Frequenvariationswert erfolgt vorzugsweise im Wege der Multiplikation, das heißt, dass die Vibrationsfrequenz mit dem Frequenzvariationswert multipliziert wird, um die resultierende Vibrationsfrequenz zur Ansteuerung des Aktors zu erhalten. Grundsätzlich ist auch eine abweichende Form der Beaufschlagung möglich und liegt im Bereich der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise kann dem Wert der Vibrationsgrundfrequenz auch ein zeitlich veränderlicher Zufallswert additiv überlagert werden, woraus sich dann die resultierende Vibrationsfrequenz ergibt.The frequency variation value is preferably applied to the basic vibration frequency by multiplication, that is to say that the vibration frequency is multiplied by the frequency variation value in order to obtain the resulting vibration frequency for actuating the actuator. In principle, a different form of application is also possible and is within the scope of the present invention. For example, a time-varying random value can also be additively superimposed on the value of the basic vibration frequency, which then results in the resulting vibration frequency.

Die Lösung der Erfindung erfolgt ferner mit einem elektronischen Gerät, welches eine berührungsempfindliche Bedienoberfläche, eine Signalverarbeitungseinrichtung, mittels welcher eine Positionsänderung eines Bedienelements, insbesondere der Kuppe eines Fingers eines Benutzers, auf einer berührungsempfindlichen Bedienoberfläche des elektronischen Geräts erfasst und aus der erfassten Positionsänderung eine Geschwindigkeit des Bedienelements ermittelt wird, wobei aus der ermittelten Geschwindigkeit eine Vibrationsgrundfrequenz bestimmt wird, welche zur Bestimmung einer Vibrationsfrequenz mit einem Frequenzvariationswert beaufschlagt wird, und einen Aktuator aufweist, mittels welchem eine Auslenkung der berührungsempfindlichen Bedienoberfläche steuerbar ist, wobei die ermittelte Vibrationsfrequenz von der Signalverarbeitungseinrichtung an den Aktuator übermittelt wird und der Aktuator in Abhängigkeit der ermittelten Vibrationsfrequenz eine Ausgabe einer haptischen Rückmeldung durch eine Auslenkung der berührungsempfindlichen Bedienoberfläche an den Benutzer über die Bedienoberfläche steuert.The solution of the invention is further achieved with an electronic device, which detects a touch-sensitive user interface, a signal processing device, by means of which a change in position of an operating element, in particular the tip of a finger of a user, is detected on a touch-sensitive user interface of the electronic device, and a speed of the change in position is detected from the detected position change Control element is determined, with the determined speed being used to determine a basic vibration frequency which is subjected to a frequency variation value for determining a vibration frequency and has an actuator by means of which deflection of the touch-sensitive user interface can be controlled, the determined vibration frequency being transmitted from the signal processing device to the actuator is transmitted and the actuator depending on the determined Vibration frequency controls an output of a haptic feedback by deflecting the touch-sensitive user interface to the user via the user interface.

Erfindungsgemäß wird bei einer Benutzung eines elektronischen Geräts durch einen Benutzer die Bewegung seines Fingers entlang der berührungsempfindlichen Oberfläche des elektronischen Geräts, welche Teil eines Displays des elektronischen Geräts sein kann, erfasst, indem eine Signalverarbeitungseinrichtung des elektronischen Geräts die durch die Bewegung erzeugte Positionsänderung des Fingers, hier und im Folgenden stellvertretend für ein Bedienelement, erfasst. Aus dieser Positionsänderung kann die Geschwindigkeit des Fingers, mit welcher der Finger entlang der berührungsempfindlichen Oberfläche bewegt wird, bestimmt werden. Aus dieser Geschwindigkeit kann eine Vibrationsgrundfrequenz ermittelt werden. Zur Ermittlung der Vibrationsgrundfrequenz kann die Geschwindigkeit beispielsweise mit einem linearen Faktor, insbesondere einem Proportionalitätsfaktor, multipliziert werden. Dieser Proportionalitätsfaktor, kann vorzugsweise der Periodizität der auf der Bedienoberfläche visuell dargestellten Textur, über welche der Benutzer seinen Finger bewegt, entsprechen. Diese Vibrationsgrundfrequenz stellt eine konstante Vibrationsfrequenz dar, welche bei einer gleichmäßigen Bewegung des Fingers entlang der Bedienoberfläche dem Benutzer unabhängig von der dargestellten Oberfläche eine gleichförmige haptische Rückmeldung über den Aktuator geben würde, so dass der Benutzer unabhängig von der dargestellten, visuell für den Benutzer erkennbaren Oberfläche immer die gleiche haptische Rückmeldung erhält. Erfindungsgemäß ist es nunmehr vorgesehen, nicht diese Vibrationsgrundfrequenz an den Aktuator zu übermitteln, um eine haptische Rückmeldung zu geben, sondern diese Vibrationsgrundfrequenz zuvor noch mit einem Frequenzvariationswert zu beaufschlagen, insbesondere zu multiplizieren. Dieser Frequenzvariationswert wird in Abhängigkeit der dargestellten, visuell erkennbaren Textur auf der Bedienoberfläche, über welche der Benutzer seinen Finger bewegt, ausgewählt. Der Wert der Vibrationsgrundfrequenz wird durch Hinzunahme des Frequenzvariationswertes verfeinert und dadurch gezielter bzw. realer auf die visuell auf der Bedienoberfläche dargestellte Textur angepasst. Hiermit ist es möglich, dass unterschiedliche Texturen für einen Benutzer auch unterschiedlich haptisch wahrnehmbar und damit erfühlbar sind, wenn er seinen Finger über die Bedienoberfläche bzw. das Bedienfeld mit der entsprechenden Textur bewegt. Wird beispielsweise ein Stein auf der Bedienoberfläche dargestellt, so kann der Benutzer auch diesen Stein erfühlen, da durch die Einbeziehung des Frequenzvariationswertes die an den Aktuator übermittelte Vibrationsfrequenz nun nicht mehr konstant ist, sondern entsprechend variiert wird, so dass sich auch bei einer konstanten Bewegungsgeschwindigkeit des Fingers entlang der Bedienoberfläche eine leicht schwankende Vibrationsfrequenz ergibt. Diese an den Aktuator übermittelte schwankende Vibrationsfrequenz ermöglicht eine leicht schwankende haptische Rückmeldung durch eine leicht schwankende Auslenkung der Bedienoberfläche. Dadurch kann erreicht werden, dass der Benutzer die visuell dargestellte Bedienoberfläche natürlicher erfühlen kann, indem der von dem Benutzer bei der Bewegung seines Fingers entlang der Bedienoberfläche erfühlte, haptische Eindruck der visuellen Darstellung angepasst ist. Die taktile Wahrnehmung kann dadurch für den Benutzer des elektronischen Gerätes wesentlich verbessert werden.According to the invention, when a user uses an electronic device, the movement of his finger along the touch-sensitive surface of the electronic device, which can be part of a display of the electronic device, is recorded by a signal processing device of the electronic device, the change in position of the finger generated by the movement, here and below representative of a control element. The speed of the finger with which the finger is moved along the touch-sensitive surface can be determined from this change in position. A basic vibration frequency can be determined from this speed. To determine the basic vibration frequency, the speed can be multiplied, for example, by a linear factor, in particular a proportionality factor. This proportionality factor can preferably correspond to the periodicity of the texture visually represented on the user interface, over which the user moves his finger. This basic vibration frequency represents a constant vibration frequency, which would give the user a uniform haptic feedback via the actuator, regardless of the surface shown, if the finger moves along the user interface evenly, so that the user is independent of the surface that is visually recognizable to the user always receives the same haptic feedback. According to the invention, it is now provided that this basic vibration frequency is not transmitted to the actuator in order to provide haptic feedback, but that this basic vibration frequency is first subjected to a frequency variation value, in particular to be multiplied. This frequency variation value is selected as a function of the visually recognizable texture shown on the user interface over which the user moves his finger. The value of the basic vibration frequency is refined by adding the frequency variation value and thus more specifically or realistically adapted to the texture visually represented on the user interface. This makes it possible for different textures to be perceived and thus felt by a user with different haptics when he moves his finger over the user interface or the control panel with the corresponding texture. If, for example, a stone is displayed on the user interface, the user can also feel this stone, because by including the frequency variation value, the vibration frequency transmitted to the actuator is no longer constant, but is varied accordingly, so that even with a constant movement speed Fingers along the user interface results in a slightly fluctuating vibration frequency. This fluctuating vibration frequency transmitted to the actuator enables a slightly fluctuating haptic feedback through a slightly fluctuating deflection of the user interface. It can thereby be achieved that the user can feel the visually represented user interface in a more natural way, in that the haptic impression felt by the user when his finger is moved along the user interface is adapted to the visual representation. The tactile perception can thereby be significantly improved for the user of the electronic device.

Der Frequenzvariationswert liegt vorzugsweise in einem Bereich zwischen -20 % und +20 % der bestimmten Vibrationsgrundfrequenz. Der Frequenzvariationswert kann somit in einem Bereich zwischen 0,8 und 1,2 liegen, mit welchem die Vibrationsgrundfrequenz multipliziert wird, um eine die visuell dargestellte Textur der Bedienoberfläche möglichst natürlich wiedergebende Vibrationsfrequenz zu bestimmen. Liegt der Frequenzvariationswert in einem Bereich zwischen -20 % und +20 % der bestimmten Vibrationsgrundfrequenz, kann damit eine besonders realistische taktile Wahrnehmung bei dem Benutzer erreicht werden.The frequency variation value is preferably in a range between -20% and +20% of the determined basic vibration frequency. The frequency variation value can thus be in a range between 0.8 and 1.2, by which the basic vibration frequency is multiplied, in order to determine a vibration frequency that reproduces the visually represented texture of the user interface as naturally as possible. If the frequency variation value lies in a range between -20% and +20% of the determined basic vibration frequency, a particularly realistic tactile perception can be achieved with the user.

Bevorzugt wird der Frequenzvariationswert mittels einer Zufallsfunktion ermittelt. Die Zufallsfunktion kann eine softwaretechnisch realisierte Funktion sein. Beispielsweise kann eine den Frequenzvariationswert darstellende Zufallszahl durch eine sogenannte BASIC-Funktion RND() erzeugt werden.The frequency variation value is preferably determined by means of a random function. The random function can be a software-implemented function. For example, a random number representing the frequency variation value can be generated by a so-called BASIC function RND ().

Die Erfassung der Positionsänderung des Fingers des Benutzers erfolgt vorzugsweise in einem sich kontinuierlich wiederholenden Abtastintervall ts, wobei pro Abtastintervall tS eine Vibrationsfrequenz ermittelt werden kann, die an den Aktuator übermittelt werden kann. In der Signalverarbeitungseinrichtung kann damit für jedes Abtastintervall eine Vibrationsgrundfrequenz ermittelt werden, aus welcher wiederum für jedes Abtastintervall eine Vibrationsfrequenz ermittelt und an den Aktuator übermittelt werden kann. Aufgrund der Vielzahl an ermittelten Vibrationsfrequenzen, die an den Aktuator zur Steuerung der Bedienoberfläche übermittelt werden, kann eine besonders hohe Genauigkeit bei der taktilen Interaktion mit dem Benutzer erreicht werden. Das Abtastintervall ist die Häufigkeit, mit der ein Signal, hier die Positionsänderung des Fingers, in einer vorgegebenen Zeit abgetastet, das heißt gemessen und in ein zeitdiskretes Signal umgewandelt wird.The detection of the change in position of the user's finger is preferably carried out in a continuously repeating sampling interval ts, wherein a vibration frequency can be determined for each sampling interval t S , which can be transmitted to the actuator. A basic vibration frequency can thus be determined in the signal processing device for each sampling interval, from which in turn a vibration frequency can be determined for each sampling interval and transmitted to the actuator. Due to the large number of determined vibration frequencies, which are transmitted to the actuator for controlling the user interface, a particularly high degree of accuracy can be achieved in the tactile interaction with the user. The sampling interval is the frequency with which a signal, here the change in position of the finger, is sampled in a predetermined time, that is, measured and converted into a time-discrete signal.

Auch der Frequenzvariationswert wird vorzugsweise nach jedem Abtastintervall neu bestimmt. Dadurch kann erreicht werden, dass bei einer gleichförmigen Bewegung des Fingers aus einer konstanten Vibrationsgrundfrequenz eine Frequenz ermittelt wird, die sich nach jdem Abtastintervall ändern kann.The frequency variation value is also preferably redetermined after each sampling interval. It can be achieved that at a uniform movement of the finger from a constant fundamental vibration frequency, a frequency is determined which can change after each sampling interval.

Bevorzugt beträgt das Abtastintervall ts < 20 ms, besonders bevorzugt beträgt das Abtastintervall ts < 10 ms. Bei diesem Abtastintervall ist eine besonders gute Reaktion auf die Bewegung des Fingers erreichbar, wodurch die taktile Interaktion mit dem Benutzer sehr genau erfolgen kann.The sampling interval ts is preferably <20 ms, particularly preferably the sampling interval ts <10 ms. With this sampling interval, a particularly good reaction to the movement of the finger can be achieved, as a result of which the tactile interaction with the user can take place very precisely.

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe erfolgt ferner mit einem Computerprogrammprodukt, welches Programmteile zum Ausführen eines wie vorstehend beschrieben aus- und weitergebildeten Verfahrens aufweist.The object of the invention is also achieved with a computer program product which has program parts for executing a method which has been developed and developed as described above.

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend anhand der Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung anhand der nachfolgenden Figuren näher dargestellt.Further measures improving the invention are described in more detail below on the basis of the description of preferred configurations of the invention with the aid of the following figures.

Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung eines elektronischen Geräts gemäß der Erfindung, und
  • 2 eine schematische Darstellung eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
Show it:
  • 1 is a schematic representation of an electronic device according to the invention, and
  • 2 is a schematic representation of a method according to the invention.

In 1 ist ein elektronisches Gerät 100 schematisch gezeigt, welches von einem Benutzer bedienbar ist. Das elektronische Gerät 100 weist eine berührungsempfindliche Bedienoberfläche 10 auf, entlang welcher ein Benutzer mit seinem Finger F eine Bewegung ausführen kann, um das elektronische Gerät 100 anzusteuern und zu bedienen.In 1 is an electronic device 100 schematically shown, which can be operated by a user. The electronic device 100 has a touch-sensitive user interface 10 on, along which a user points his finger F can make a movement to the electronic device 100 to control and operate.

Die berührungsempfindliche Bedienoberfläche 10 ist Teil eines Displays 11, auf welchem dem Benutzer visuell Bedienfelder 12, wie beispielsweise Icons oder Softkeys, dargestellt werden. Diese Bedienfelder 12 können unterschiedliche visuell dargestellte Texturen aufweisen. Die berührungsempfindliche Bedienoberfläche 10 ist an einem Grundkörper 13 des Displays 11 angeordnet und weist eine sogenannte Touch-Oberfläche 14 und ein Abdeckglas 15 auf. The touch-sensitive user interface 10 is part of a display 11 on which the user can visually control panels 12 such as icons or softkeys. These control panels 12 can have different visual textures. The touch-sensitive user interface 10 is on a body 13 of the display 11 arranged and has a so-called touch surface 14 and a cover glass 15 on.

Das Display 11 kann kontextabhängige Bedienfelder 12, die unterschiedliche optische Texturen, wie beispielsweise raue Steinoberflächen, aufweisen können, anzeigen, welche von einer Signalverarbeitungseinrichtung 16 erzeugt werden können. Die Signalverarbeitungseinrichtung 16 ist mit dem Display 11 verbunden, so dass Signale von dem Display 11 an die Signalverarbeitungseinrichtung 16 und umgekehrt übertragen werden können.the display 11 can context-sensitive panels 12 , which can have different optical textures, such as rough stone surfaces, are displayed by a signal processing device 16 can be generated. The signal processing device 16 is with the display 11 connected so that signals from the display 11 to the signal processing device 16 and vice versa.

Die berührungsempfindliche Bedienoberfläche 10, insbesondere die Touch-Oberfläche 14 der berührungsempfindlichen Bedienoberfläche 10, kann zur Positionsbestimmung des Fingers F des Benutzers dienen. Die dabei ermittelte Positionsänderung wird von der Signalverarbeitungseinrichtung 16 erfasst und derart weiterverarbeitet, dass die Signalverarbeitungseinrichtung 16 einen Aktuator 17 derart steuert, dass dieser wiederum die berührungsempfliche Bedienoberfläche 10 derart steuert, insbesondere auslenkt, dass der Benutzer die visuell wahrgenommene Textur des Bedienfeldes 12, über welche er mit seinem Finger F fährt, auch haptisch entsprechend seiner Textur wahrnehmen kann, so dass der Benutzer beispielsweise eine raue Steinoberfläche nicht nur visuell wahrnehmen, sondern auch haptisch wahrnehmen und erspüren kann.The touch-sensitive user interface 10 , especially the touch surface 14 the touch-sensitive user interface 10 , can be used to determine the position of the finger F serve the user. The change in position determined in this way is determined by the signal processing device 16 detected and further processed such that the signal processing device 16 an actuator 17 controls in such a way that this in turn controls the touch-sensitive user interface 10 controls, in particular deflects, that the user perceives the visually perceived texture of the control panel 12 over which he runs his finger F drives, can also perceive haptically according to its texture, so that the user, for example, can not only perceive a rough stone surface visually, but can also perceive and feel it haptically.

Das dabei verwendete Verfahren ist in 2 gezeigt.The procedure used is in 2 shown.

Bei einer Bewegung des Fingers F des Benutzers entlang der berührungsempfindlichen Bedienoberfläche 10, wie dies mit dem Pfeil angedeutet ist, werden zur Positionsbestimmung des Fingers F die X- und Y-Koordinaten der Bewegung des Fingers F ermittlt. Zur Erfassung der Positonsänderung durch die Signalverarbeitungseinrichtung 16 wird der Abstand zwischen den X- und Y-Koordinaten bestimmt und entsprechend umgerechnet.When the finger moves F of the user along the touch-sensitive user interface 10 , as indicated by the arrow, are used to determine the position of the finger F the X and Y coordinates of the movement of the finger F ermittlt. To detect the change in position by the signal processing device 16 the distance between the X and Y coordinates is determined and converted accordingly.

Aus der erfassten Positionsänderung des Fingers F wird die Geschwindigkeit des Fingers F bei der Bewegung des Fingers F entlang der Bedienoberfläche 10 ermittelt, wobei die Geschwindigkeit aus der Positionsänderung im Verhältnis zu der Zeit bestimmt wird.From the detected change in position of the finger F becomes the speed of the finger F when moving the finger F along the user interface 10 determined, the speed being determined from the change in position in relation to the time.

Wird beispielsweise ein 7-Zoll-Display verwendet, welches einer Länge von 18 cm entspricht, überquert der Finger F, wenn er sich schnell bewegt, die Distanz von 18 cm in einer Zeit von 0,5 s. Daraus ergibt sich eine maximale Geschwindigkeit des Fingers F von 36 cm/s.For example, if a 7-inch display is used, which corresponds to a length of 18 cm, the finger crosses F if he moves quickly, the distance of 18 cm in a time of 0.5 s. This results in a maximum speed of the finger F of 36 cm / s.

Aus der ermittelten Geschwindigkeit des Fingers F wird eine Vibrationsgrundfrequenz bestimmt. Die Umsetzung der Geschwindigkeit des Fingers F in eine Vibrationsgrundfrequenz erfolgt mit einem Faktor, insbesondere einem Proportionalitätsfaktor, der der Periodizität der visuell dargestellten Textur entspricht. Wird beispielsweise eine visuell dargestellte Textur mit einer Periodizität von 2 mm mit einer Geschwindigkeit des Fingers F von 50 mm/s überquert, ermittelt die Signalverarbeitungseinrichtung 16 eine Vibrationsgrundfrequenz von 25 Hz (50 mm/s / 2 mm = 25 Hz).From the determined speed of the finger F a basic vibration frequency is determined. Implementing the speed of the finger F into a basic vibration frequency takes place with a factor, in particular a proportionality factor, which corresponds to the periodicity of the visually represented texture. For example, a visually represented texture with a periodicity of 2 mm with the speed of the finger F of 50 mm / s, the signal processing device determines 16 a basic vibration frequency of 25 Hz (50 mm / s / 2 mm = 25 Hz).

Vorzugsweise liegt eine zu ermittelnde Vibrationsgrundfrequenz zwischen 10 Hz und 300 Hz, da dieser Bereich gut haptisch wahrnehmbar ist und einem Frequenzbereich entspricht, der beim Überfahren einer natürlichen Oberfläche mit dem Finger F entsteht.Preferably, a fundamental vibration frequency to be determined is between 10 Hz and 300 Hz, since this area can be perceived haptically and corresponds to a frequency range which arises when the finger F is passed over a natural surface.

Die ermittelte Vibrationsgrundfrequenz wird mit einem Frequenzvariationswert in Abhängigkeit der visuell dargestellten Textur, über welche der Finger F bewegt wird, multipliziert. Dieser Frequenzvariationswert liegt in einem Bereich zwischen -20 % und +20 % der Vibrationsgrundfrequenz. Beispielsweise wird bei einer rauen Steinoberfläche ein Frequenzvariationswert von +20 % von einem Benutzer als besonders realistisch wahrgenommen, wobei jedoch auch hier der Frequenzvariationswert mit jedem Abtastintervall in einem Bereich zwischen -20 % und +20 % der Vibrationsgrundfrequenz variiert.The determined basic vibration frequency is compared with a frequency variation value depending on the visually represented texture over which the finger F is moved, multiplied. This frequency variation value lies in a range between -20% and +20% of the basic vibration frequency. For example, for a rough stone surface, a frequency variation value of +20% is perceived as particularly realistic by a user, although here too the frequency variation value varies with each sampling interval in a range between -20% and +20% of the basic vibration frequency.

Der Frequenzvariationswert wird von einer Zufallsfunktion erzeugt. Diese Zufallsfunktion kann derart konfiguriert sein, dass sie Zufallswerte im Bereich von 0,8 bis 1,2 ausgibt, mit welchen die Vibrationsgrundfrequenz multipliziert wird.The frequency variation value is generated by a random function. This random function can be configured such that it outputs random values in the range from 0.8 to 1.2 by which the fundamental vibration frequency is multiplied.

Die Bestimmung der Position des Fingers F erfolgt in einer Vielzahl von aufeinander folgenden Abtastintervallen ts, so dass für jedes Abtastintervall ts eine Vibrationsgrundfrequenz und damit auch eine Vibrationsfrequenz ermittelt wird. Nach jedem Abtastintervall tS wird der Frequenzvariationswert neu bestimmt, wie 2 entnommen werden kann. Dadurch kann erreicht werden, dass bei einer gleichförmigen Bewegung des Fingers aus einer konstanten Vibrationsgrundfrequenz eine Frequenz wird, die sich nach jedem Abtastintervall ändern kann.Determining the position of the finger F takes place in a large number of successive sampling intervals ts, so that a vibration fundamental frequency and thus also a vibration frequency is determined for each sampling interval ts. After each sampling interval t S , the frequency variation value is redetermined as 2 can be removed. It can thereby be achieved that, with a uniform movement of the finger, a constant fundamental vibration frequency becomes a frequency which can change after each sampling interval.

Beispielsweise weist das Abtastintervall einen Wert von tS = 7 ms auf. Die Signalverarbeitungseinrichtung 16 multipliziert dann jeden Vibrationsgrundfrequenzwert, der im zeitlichen Abstand von 7 ms ausgegeben wird mit dem durch die Zufallsfunktion pro Abtastintervall ermittelten Frequenzvariationswert. Die dabei jeweils ermittelte Vibrationsfrequenz wird an den Aktuator 17 übermittelt, welcher das Display 11 und insbesondere die berührungsempfindliche Bedienoberfläche 10 des Displays 11 entsprechend steuert und anregt, so dass der Benutzer eine entsprechende, möglichst wirklichkeitsgetreue haptische Rückmeldung erhält, über welches visuell dargestellte Bedienfeld 12 er seinen Finger F bewegt.For example, the sampling interval has a value of t S = 7 ms. The signal processing device 16 then multiplies each basic vibration frequency value that is output at a time interval of 7 ms by the frequency variation value determined by the random function per sampling interval. The vibration frequency determined in each case is sent to the actuator 17 which transmits the display 11 and especially the touch-sensitive user interface 10 of the display 11 controls and stimulates accordingly, so that the user receives a corresponding, as realistic as possible haptic feedback via which visually represented control panel 12 he his finger F emotional.

Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausgestaltungen. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von den dargestellten Lösungen auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehende Merkmale und/oder Vorteile einschließlich konstruktiven Einzelheiten räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritte können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.The embodiment of the invention is not limited to the preferred embodiments specified above. Rather, a number of variants are conceivable which make use of the solutions shown, even in the case of fundamentally different types. All of the features and / or advantages arising from the claims of the description or the drawings, including constructive details of spatial arrangements and method steps, can be essential to the invention both individually and in the most varied of combinations.

Claims (7)

Verfahren zur taktilen Interaktion eines Benutzers mit einem elektronischen Gerät (100), bei welchem eine Signalverarbeitungseinrichtung (16) eine Positionsänderung eines Bedienelements, insbesondere eines Fingers (F) eines Benutzers, auf einer berührungsempfindlichen Bedienoberfläche (10) des elektronischen Geräts (100) erfasst und aus der erfassten Positionsänderung eine Geschwindigkeit des Bedienelements (F) ermittelt, wobei aus der ermittelten Geschwindigkeit eine Vibrationsgrundfrequenz bestimmt wird, welche zur Bestimmung einer Vibrationsfrequenz mit einem Frequenzvariationswert beaufschlagt wird, wobei die sich dabei ergebende Vibrationsfrequenz an einen Aktuator (17) übermittelt wird, welcher in Abhängigkeit der ermittelten Vibrationsfrequenz eine Ausgabe einer haptischen Rückmeldung durch eine Auslenkung der berührungsempfindlichen Bedienoberfläche (10) an den Benutzer über die berührungsempfindliche Bedienoberfläche (10) steuert.Method for the tactile interaction of a user with an electronic device (100), in which a signal processing device (16) detects a change in position of an operating element, in particular a finger (F) of a user, on a touch-sensitive user interface (10) of the electronic device (100) and a speed of the control element (F) is determined from the detected change in position, the determined speed being used to determine a basic vibration frequency which is subjected to a frequency variation value for determining a vibration frequency, the resulting vibration frequency being transmitted to an actuator (17) which is transmitted depending on the vibration frequency determined, an output of a haptic feedback is controlled by deflecting the touch-sensitive user interface (10) to the user via the touch-sensitive user interface (10). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzvariationswert in einem Bereich zwischen -20 % und +20 % der bestimmten Vibrationsgrundfrequenz liegt.Procedure according to Claim 1 , characterized in that the frequency variation value lies in a range between -20% and +20% of the determined basic vibration frequency. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzvariationswert mittels einer Zufallsfunktion ermittelt wird.Procedure according to Claim 1 or 2 , characterized in that the frequency variation value is determined by means of a random function. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung der Positionsänderung des Bedienelements (F) in einem sich kontinuierlich wiederholenden Abtastintervall ts erfolgt, wobei pro Abtastintervall tS eine Vibrationsfrequenz ermittelt wird, die an den Aktuator (17) übermittelt wird.Procedure according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the detection of the change in position of the control element (F) takes place in a continuously repeating sampling interval ts, wherein a vibration frequency is determined per sampling interval t S , which is transmitted to the actuator (17). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtastintervall ts < 20 ms beträgt.Procedure according to Claim 4 , characterized in that the sampling interval ts <20 ms. Computerprogrammprodukt, aufweisend Programmteile zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche 1 bis 5.Computer program product, comprising program parts for executing a method according to one of the preceding Claims 1 to 5 , Elektronisches Gerät (100), mit einer berührungsempfindlichen Bedienoberfläche (10), einer Signalverarbeitungseinrichtung (16), mittels welcher eine Positionsänderung eines Bedienelements, insbesondere eines Fingers (F) eines Benutzers, auf einer berührungsempfindlichen Bedienoberfläche (10) des elektronischen Geräts (100) erfasst und aus der erfassten Positionsänderung eine Geschwindigkeit des Bedienelements (F) ermittelt wird, wobei aus der ermittelten Geschwindigkeit eine Vibrationsgrundfrequenz bestimmt wird, welche zur Bestimmung einer Vibrationsfrequenz mit einem Frequenzvariationswert beaufschlagt wird, und einem Aktuator (17), mittels welchem eine Auslenkung der berührungsempfindlichen Bedienoberfläche (10) steuerbar ist, wobei die ermittelte Vibrationsfrequenz von der Signalverarbeitungseinrichtung (16) an den Aktuator (17) übermittelt wird und der Aktuator (17) in Abhängigkeit der ermittelten Vibrationsfrequenz eine Ausgabe einer haptischen Rückmeldung durch eine Auslenkung der berührungsempfindlichen Bedienoberfläche (10) an den Benutzer über die berührungsempfindliche Bedienoberfläche (10) steuert.Electronic device (100) with a touch-sensitive user interface (10), a signal processing device (16), by means of which a change in position of an operating element, in particular a finger (F) of a user, is detected on a touch-sensitive user interface (10) of the electronic device (100) and a speed of the control element (F) is determined from the detected change in position, with a speed from the determined speed Basic vibration frequency is determined, which is subjected to a frequency variation value for determining a vibration frequency, and an actuator (17) by means of which a deflection of the touch-sensitive user interface (10) can be controlled, the determined vibration frequency being transmitted from the signal processing device (16) to the actuator (17 ) is transmitted and the actuator (17) controls an output of a haptic feedback depending on the vibration frequency determined by deflecting the touch-sensitive user interface (10) to the user via the touch-sensitive user interface (10).
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