CN103309498A - 输入装置 - Google Patents

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    • B60K2360/1438—

Abstract

本发明涉及一种输入装置，尤其用于控制在机动车内的装置(4、5、6)，其包括对外部物体的触碰有反应的传感器面板和控制单元(2)，设置所述控制单元，确定所述传感器面板的至少一个第一反应区域(7)和在所述外部物体触碰所述第一反应区域(7)时提供预设的第一测量信号，并且所述控制单元(2)具有用于分析至少平行于所述传感器面板的起作用的加速度变化的方向的装置(8、9、10)。设置所述控制单元(2)，在加速度变化的作用下向所述加速度变化作用的方向暂时地平移所述第一反应区域(7)。

Description

输入装置
技术领域
本发明涉及一种输入装置，尤其用于控制在机动车上的电子设备的输入装置。
背景技术
所谓的触摸屏越来越流行用作电子设备，如移动电话、微型计算机、收音机装置等的输入装置，因为触摸屏能够实现舒适的和清楚明了地控制众多功能，而不必成本昂贵地安装大量开关、调节器或其他输入件。在触摸屏上操作区域的位置、外形和功能能够通过软件确定，由此能够在不同装置中应用统一的可大量廉价制造的触摸屏模型。
这些优点唤起了对触摸屏的需求，在机动车内安装的电子设备也能够借助触摸屏来控制。在此，存在这样的问题，使用触摸屏没有突出的按键并且只用敲击触摸屏的表面就足够可以引起反应。因为在行驶车辆上的乘客上被施加经常变换的加速度，可能是由于路面不平整或在通过弯道的情况，对于使用者很难能够用手指准确地触碰到触摸屏限定的操作区域。如果由于不可预知的加速、手指没有触碰到期望的区域，随后这会引起被该操作区域控制的装置的不希望的动作。这会使得对这种装置的操作，为了控制该装置需要多个精确的按次序敲击的动作，例如控制移动电话或导航装置，变得格外困难。
为了克服这种问题，在US2011/0082620A1中提供一种输入装置，对于该装置触摸屏的反应区域，该反应区域必须被触碰用于触发期望的动作，即所谓的“软按键”的尺寸，可以依据施加在触摸屏上的加速度的强度而改变。因此，虽然所述反应区域在剧烈加速情况下能够扩大，但是其相互间必须保持足够的距离。因此，反应区域的数量很少，该数量能够在触摸屏给出的表面上被定义，并且反应区域的较少数量使得输入复杂命令需要大量操作，这重新提高了在输入命令时出现错误的概率。
当使用者的手指由于突然的外部加速度变化如此远地偏离，以至于他短暂地离开期望的反应区域或甚至碰到了邻近的反应区域时，其结果是出现误操作。因为反应区域不允许大到与邻近的反应区域重叠，所以常用的输入装置能够被操作的可靠性被反应区域相互间的距离所限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种输入装置，当反应区域很小或间距较窄地安置多个反应区域时，该输入装置在外部加速度影响下仍能够确保可操作性。
所述技术问题被这样解决，即，在具有对外部物体的触碰有反应的传感器面板和控制单元的输入装置中将所述控制单元设置成，能够确定至少一个传感器面板的第一反应区域，和在外部物体触碰该第一反应区域时提供预设的第一测量信号，此外所述控制单元具有用于分析至少平行于传感器面板作用的加速度变化的方向的装置，并且该控制单元被设置成，在加速度变化的影响下向该加速度变化作用的方向暂时地平移第一反应区域。所以在传感器面板上的反应区域在理想情况下跟随通过在离心力或车辆震动所引起的使用者手指无意识的移动，因此，虽然该手指相对于传感器面板移动，但是在此没有离开确定的反应区域。
符合本发明目的地，反应区域平移的幅度随着作用的加速度变化的增大而变大。
为了补偿可能发生的在使用者手指移动和所述第一反应区域的补偿移动之间的偏差，可以规定，反应区域的尺寸尤其在加速度变化作用的方向上随着加速度变化的加剧而变大。
第一反应区域垂直于加速度变化作用方向的尺寸可不取决于加速度变化量或者说与之无关，因为在该方向上预期不会发生无意识的手指移动。
根据本发明的输入装备的传感器面板能够设有不改变的，例如写在上面的符号，其显示反应区域的位置。优选所述传感器面板同时设计为动态可控的显示面板，在该显示面板上可以显示表示分区位置的符号。
这种符号能够在加速度变化作用的情况下跟随其所属的反应区域的平移。这样对于使用者仍很难用手指去碰到反应区域，因此相宜地所述符号的位置不取决于作用的加速度。
实际中大多数情况下的应用是在传感器面板上确定两个或多个反应区域。因为根据本发明反应区域的平移只是暂时的，反应区域相互间的距离不会构成对于可允许的平移的上限；换言之，在达到足够强烈的加速度变化时第一反应区域能够完全地平移如此远，以至于该第一反应区域与未加速状态下的第二反应区域相交。
为了分析在车辆横向方向上作用的加速度，用于分析加速度的装置可包含速度计和转向角传感器，这些装置在很多机动车上已经作为其他用途而存在。
加速度传感器，尤其用于分析垂直的加速度分量，优选与传感器面板相结合在一个结构单元内，以便尽可能精确地测量加速度，该加速度也会施加在操作传感器面板的手指上。
依据特别优选的改进方案，所述控制单元能够自我学习；该控制单元尤其能够被设置成，测量由作用的加速度变化量引起的外部物体在传感器面板上的移动，以便领会学习手指加速度变化和偏移量之间的关系，并且在认识这些关系后使得第一反应区域总是，如在当前的加速度变化影响下预测使用者手指的平移一样地平移。
附图说明
根据如下附图对实施例的说明，获得本发明的其它特征和优点。由说明和附图还可知未在权利要求中提及的实施例的特征。这些特征也能够以与此处特定公开的组合不同的方式出现。在相同的语句中或者以另一种上下文的方式相互涉及了本发明的多个特征，但是这种情况并不证明，这些特征只能以特定公开的组合出现；取而代之的是，只要不影响本发明的功能性，也可以从多个这种特征中去除或更换单个特征。附图中:
图1示出根据本发明的输入装置的方框图；
图2示出在未加速或加速度不变的状态下所述输入装置的屏幕截图；
图3示出受向左轻微增加的加速度作用情况下的屏幕截图；
图4示出向左剧烈增加的加速度情况下的屏幕截图；
图5示出向上增加的加速度情况下的屏幕截图；
图6示出所述输入装置的控制单元工作方法的流程图；
图7示出在手写输入字符的情况下所述输入装置的屏幕示意图；
图8示出在突然加速影响下手写输入时的屏幕示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的方框图，例如表示在机动车仪表板内安装的输入装置。该输入装置包括具有显示屏1，例如液晶电子显示屏(LCD-Matrixanzeige)的触摸屏。显示屏1像素的亮度和/或色调可通过控制单元2分别调节，以便能够在显示屏1上展现任意画面，显示屏的图像元件，例如由输入装置控制的装置的按键或调节器，分别包含大量的这种像素。在图1所示示意图中像素受到控制，用于模仿形成移动电话的键盘区域。虽然下面结合这个例子来阐述输入装置的工作方式，但是当然能够将控制单元2设置成，在显示屏1上显示任意其他图像，并且由此形成任意其他的在机动车上携带的装置(例如导航系统、收音机、媒体播放装置或类似装置)的用户界面。
显示屏1具有对触碰有反应的面板。这种传感器面板的构造和运行方式被技术人员所熟知，所以这里不必再进行详尽阐述。对于理解本发明而言仅仅重要的是，控制单元2被设置成，能够依据显示屏1的传感器面板提供的返回信号来识别，使用者的手指是否触碰显示屏1或触碰了显示屏1的哪个位置。
通常使触摸屏这样工作，即，所述控制单元2在显示屏1上显示按键的图像3并且同时对传感器面板的测量信号进行分析，是否触碰到了图像3的某个位置。如果触碰到了，所述控制单元2分别向受它控制的装置(例如移动电话4)提供相应的测量信号。因此，当使用者按顺序触碰数字按键的图像3时，他能够选择电话号码并且随后通过触碰在数字区域底部的连接键的图像3拨通移动电话4，进行对所选号码的通话连接。
除了移动电话4，其他装置5、6例如导航装置或收音机也能够连接到控制单元上，为了操作这些装置所述控制单元2在显示屏1上显示其他图像。
当车辆行驶时，出于安全原因不推荐驾驶者去尝试拨通电话号码和进行通话，但当车辆经过不平坦路面和弯路不断地变换加速度时，对于副座乘客也很难用手指无误地敲击显示的数字键。虽然电话号码的输入能够例如通过下述方法变得容易，显示屏1的反应区域7的边界(这里用虚线表示，但是在显示屏1上不可见)，对此边界的触碰被控制单元2解读为在此区域内显示的按键的操作，比在这个反应区域7内显示的按键的图像3稍微扩大，但是只是使用这种方法不能避免，使用者因不能平衡其受到的突然加速而致使其手指碰到反应区域7外的无效区域(使用者原本是有意要触碰该反应区域7的)，或者甚至碰到设在反应区域7内邻近的其他按键。
为了克服这种问题，所述控制单元2与用于分析在显示屏1上作用的加速度矢量的装置8、9、10相连接。这些装置能够包含在多个空间方向上灵敏的加速度传感器，该传感器能直接地提供表示实时作用的加速度矢量的信号。在此情况中，控制单元2与速度计8和转向角传感器9相连接，用于根据测得的转向角计算机动车行驶路径的曲率半径，并且依据该曲率半径和机动车速度计算在机动车横向y上的加速度ay。显示屏1安装在仪表板内，因此车辆横向方向平行于显示屏的传感器面板延伸。与车辆横向方向正交和与传感器面板平行的第二空间方向在下面叙述中出于简化描述为z方向，尽管这个第二空间方向并非严格竖直。为了在此z方向上测量加速度分量，加速度度传感器10与显示屏10结合在一个结构单元内。当加速度传感器10和显示屏1被预装配在该结构单元内并且被一起装配时，应该保证加速度传感器10能够灵敏测量的方向总是很精确地平行于传感器面板定向，并且在车辆不同的位置能够是不相同的加速度被在一个位置上测量，在此位置上所述加速度与作用在使用者手上的加速度高精度地吻合。
当车辆进入左转弯道并且由此产生向左增加的加速度时，可以考虑到，使用者的接近显示屏的手指与在车辆上作用的加速度方向相反，向右偏转并且因此没有碰到数字“1”的图像3，而是触碰到显示屏1在数字“1”和“2”的图像之间的区间11(参照图2)。根据本发明的控制单元2对这一点如此加以考量，即，当控制单元记录到加速度向左适当增加时，就使与各按键相配置的反应区域7(如图3所示)分别向右扩大。
这种没有离原本想要触碰的图像3很远的触碰，能够以控制单元2的这种方法准确地被解读和被分析。如果手指的触碰点在强烈侧向加速度影响下向侧面发生更远的偏离，以至碰到邻近按键的图像3时，结果仍是输入错误。因此，控制单元2在强烈变化的加速度的影响下不仅移动设置按键的反应区域7的边缘，而是还要移动整个反应区域。这样能够导致，如图4所示，例如反应区域7-2，对其触碰解读为选择数字“2”，与按键“2”的图像3-2只是还没有完全重叠，反而按键“1”的反应区域7-1扩展到按键“2”的图像3-2内。
当向左的加速度在离开弯道情况下重新减少时，控制单元2会作出相应的反应，通过将设置按键的测量区域7暂时地向左移动。以类似的方法右转弯的行驶首先导致测量区域7向左暂时地平移，并且随后在离开弯道的情况下向右平移。
以相类似的方法，加速度在z方向上的变化导致测量区域7相对于所属按键的图像3发生z方向上的平移，如图5所示。因为在y和z方向上的加速度能够同时发生，所以控制单元能使测量区域同时在y和z方向上移动。
操作本发明输入装置的可靠性和舒适性，依赖于测量区域7的平移在改变加速度的情况下跟随使用者手指平移的精确性。偏移和加速度变化之间的关系能够事先依据以往经验来确定，并且比例系数(控制单元2将在y方向或z方向上测得的加速度变化乘以该比例系数，以便得到反应区域或分区7的平移)或描述加速度改变与偏移之间关系的函数，能够被储存在控制单元2内。
但是还可以考虑到，这种加速度变化和平移之间的关系会根据车辆类型和/或使用者而改变。考虑依据改进方案将控制单元2设置成，确定加速度变化和偏移之间的关系，并且将该关系本身作为确定反应区域7的平移量的基础。这种自学习的控制单元2的工作方法由图6中的流程图示出。在步骤S1中确定，使用者的手指是否在显示屏1上。如果结果为“是”，在步骤S2中测定手指触碰点的坐标(y，z)。
在步骤S3中测定在y和z方向上加速度的变化。如果示出的方法在规定的少于100ms时间间隔内重复进行，则测定的加速度变化量ay，az能够是连续重复所述方法测得的加速度值的差。
如果随后在步骤S4中手指总是在显示屏1上，则在步骤S5中重新测定手指的坐标，并且测量值组由在两次连续测量S5，S2之间的在y或z方向上的加速度变化量ay，az以及由此引起的y和z坐标的变化量组成，会被在步骤S6中记录。在进行这种方法时以这种方式得到加速度和由此引起的在y和z方向上手指移动△y，△z的统计数字。当这种统计数字足够多能够用以做出可靠的判断时，则分析该统计数字。在此，将测得的加速度变化量ay，az的取值范围分成多个区间。在步骤S7中选择这种区间中的一个，并且对于所有测得的测量值组，其加速度值ay都落在这个区间内，在步骤S8中计算手指移动△y的平均值。附加地能够在步骤S9中计算该y-移动的标准偏差σy。对于所有确定的y方向加速度的区间重复步骤S7、S8和可能的步骤S9，并且随后对z方向加速度和由此引起的手指移动进行相同的分析，所以在随后重复这种方法的情况下对于每个在步骤S3中测得的加速度变化量能够计算出可能的在使用者要选择和实际触碰到的点间的偏差(△y，△z)，并且反应区域7在步骤S10中根据计算出的偏差移动，由此反应区域准确到达使用者手指可能实际触碰显示屏1的位置。
如果进行了标准偏差(S9)的计算，还能够在步骤S11中放大反应区域7，如图3所示，其中放大的尺寸根据计算出的标准偏差来确定。反应区域7也能随着使用者触碰准确性减小的加剧而扩大。基于移动按键的反应区域7不可以重叠的要求，规定所述扩大的上限。
图7示出用于可选的没有固定按键的输入方法的显示屏。显示屏1的传感器面板在此被矩阵式地分割成大量的区域12，该区域的边界虽然(与图中不同)在显示屏1上不可见，但是由于每个区域具有按键的功能，通过使用者的手指13触碰其中一个区域12触发控制单元2，提供测量信号，该信号明显地标识被触碰的区域12，例如通过在y和z方向上的坐标。当使用者用他的手指13在显示屏1上写下字母，这里例如字母W，然后控制单元2提供测量信号的次序，其标识手指13依次触碰区域12的顺序，并且据此通过输入控制的装置，例如导航装置，根据已知的光学数字识别(OCR)算法识别被使用者写下的字母。
当在写字母期间车辆发生突然的加速时，使用者的手指13偏离想要书写的路径并且在显示屏1上写出曲线，如图8所示。该曲线的粗实弧线段14相应于手指13实际预想的移动，而细虚的锯齿线15则由于震荡导致。
当控制单元2如参照图6所述那样，在显示屏1上向作用加速度变化的方向移动全部区域12时，由此能够实现，在手指沿着锯齿线15移动的时间内，恰恰是在未加速状态下准确地位于弧线段14末端之间的这样的区域12'(或这些区域)随着手指尖一起移动。因此，在震动影响下由控制单元2提供的测量信号的结果与未受干扰输入得到的结果没有区别。因此，锯齿线15对识别结果没有影响，并且使用者写下的字母会被准确地识别。
附图标记列表
1显示屏
2控制单元
3图像
4移动电话
5装置
6装置
7反应区域
8速度计
9转向角传感器
10加速度传感器
11区间
12区域
13手指
14弧线段
15锯齿线

Claims (11)

1.一种输入装置，其具有对外部物体的触碰有反应的传感器面板和控制单元(2)，所述控制单元被设置成，确定所述传感器面板的至少一个第一反应区域(7)和在所述外部物体触碰所述第一反应区域(7)时提供预设的第一测量信号，其特征为，所述控制单元(2)具有用于分析至少平行于所述传感器面板起作用的加速度变化的方向的装置(8、9、10)，并且所述控制单元被设置成，在加速度变化的作用下向所述加速度变化作用的方向暂时地平移所述第一反应区域(7)。
2.根据权利要求1所述的输入装置，其特征为，所述平移的幅度随着所述加速度变化量的增大而变大。
3.根据权利要求2所述的输入装置，其特征为，所述第一反应区域(7)的尺寸，尤其在所述加速度变化量作用方向上的尺寸，随着加速度变化的加剧而扩大。
4.根据权利要求3所述的输入装置，其特征为，垂直于所述加速度变化的作用方向的所述第一反应区域(7)的尺寸与加速度变化量无关。
5.根据权利要求1至4之一所述的输入装置，其特征为，所述传感器面板同时设计为动态可控的显示面板(1)，在所述传感器面板上能够显示表示所述反应区域(7)的位置的符号(3)。
6.根据权利要求5所述的输入装置，其特征为，所述符号(3)的位置与所述加速度变化无关。
7.根据权利要求1至6之一所述的输入装置，其特征为，所述控制单元被设置成，确定第二反应区域(7-2)和在触碰所述第二反应区域(7-2)时提供预设的第二测量信号，并且所述第一反应区域(7-1)在加速度变化的作用下可平移这么远，以至于所述第一反应区域与在未加速状态下的所述第二反应区域(7-2)至少局部地相交。
8.根据权利要求1至7之一所述的输入装置，其特征为，所述用于分析加速度的装置包括速度计(8)和转向角传感器(9)。
9.根据权利要求1至8之一所述的输入装置，其特征为，所述传感器面板和加速度传感器(10)在一个结构单元内相结合。
10.根据权利要求1至9之一所述的输入装置，其特征为，所述控制单元(2)被设置成，依据之前所测得的移动分析由作用的加速度变化引起的外部物体的移动，并且依据所述被分析的移动确定所述第一反应区域(7)平移的幅度。
11.根据权利要求1至4之一所述的输入装置，其特征为，所述输入装置安装在机动车内。
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