CN105759956A - 带有改善的触觉回馈的操作装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有改善的触觉回馈的操作装置，其在操纵虚拟操作元件时产生触觉反馈。本发明也涉及一种用于功能操作的方法，其包括：在显示面上示出虚拟操作元件，检测在位置检测装置的与显示面相联结的触摸面上的触摸位置，检测在触摸操纵触摸面时的按压力；评估所检测的触摸位置和按压力且测定是否存在虚拟操作元件的正确的触觉操纵，假如是该情况，激活与虚拟操作元件相关联的功能并且在触摸面处产生触觉反馈，将所测定的按压力与第一力阈值和第二力阈值比较且在超过第一力阈值时在触摸面处产生第一触觉反馈而接着在低于第二力阈值时在触摸面处产生与第一触觉反馈不同的第二触觉反馈，第一触觉反馈和第二触觉反馈实施为触摸面的脉冲式偏转。

Description

带有改善的触觉回馈的操作装置
技术领域
本发明涉及一种具有触摸屏的触摸敏感的操作装置，其在操纵虚拟操作元件时产生触觉反馈(Rueckkopplung)。
背景技术
在现代的机动车中要操作多个功能和车辆系统。由于车辆中的结构空间受限且由此不能为每个车辆系统和每个车辆功能构造和布置有单独的与特殊功能和车辆系统相关联的操作元件，现今常常通过多功能显示和操作装置来操作或使可操作大量这样的车辆系统和操作功能。这样的多功能显示和操作装置(其典型地布置在机动车的中控台中)通常包括可自由编程的显示面以及邻近于显示面布置的物理构造的操作元件如按键、旋转脉冲发生器等。通过在可自由编程的显示面上的图形显示，可图形地显示以不同的显示和操作关系与各个物理构造的操作元件相关联的功能。这样的图形显示被称为操作元件关联。
在这些显示和操作装置的改进方案中，使可自由编程的图形显示面关联有触摸敏感的位置检测装置。在此，在触摸敏感的位置检测装置的触摸面上的位置与在图形显示面上的位置相关联。如果触摸敏感的位置检测装置的触摸面构造成透明的且布置在显示面之前，则由可自由编程的显示面和触摸敏感的位置检测装置构成的组合被称为触摸屏。
用户在操纵物理构造的操作元件(例如按键)时在到达止挡或触发机构跳回的情况下获得触觉反馈(其尤其在机动车中还实现按键的盲操纵)，而在通常的触摸屏中不实现这样的触觉反馈(其也被称为触觉回馈或回应)。
然而从现有技术中已知改进方案，在其中促动器与触摸敏感的位置检测装置和/或触摸屏相联结。促动器引起机械振动或偏转，以产生可感觉到的、也就是说触觉上可感知的反馈或触觉上可感知的回馈。
对于配备有触摸屏或取下的触摸板的操作装置，尤其在机动车中在操作时的另一困难在于，由于在不平的车道上的振颤等可导致，用户在操纵过程的准备阶段中以操纵元件、例如其手指无意地或在不期望的位置处触摸到触摸敏感的位置检测装置。为了由此避免误激活，在一些改进方案中设置成，除了触摸位置之外还测定将操纵元件压向触摸敏感的位置检测装置的压力。在这些实施形式中，仅当在与虚拟操作元件相关联的规定的地点处或规定的区域中检测到接触位置并且同时按压力还超过规定的阈值时，那么才进行功能激活。在这种情况中进行功能激活，并且倘若促动器直接或间接与触摸敏感的位置检测装置相联结，也激活触觉反馈。
文件DE102006012147A1说明了一种尤其用于机动车的输入装置，其中，该输入装置包括罩壳、布置在罩壳中的用于光学地示出信息的显示装置、布置在显示装置之上的用于通过接触触摸面输入指令的触摸敏感的位置检测装置和用于使触摸敏感的位置检测装置或罩壳向至少一个方向运动的促动器，其中，罩壳可相对于显示装置运动。
由文件DE102008035907A1已知一种输入设备，其具有用于通过可在操作区上运动的操纵元件或操作者的手指触摸的操作区，其带有用于检测操纵元件或手指在操作区上的位置和/或运动的器件和用于产生相应于所检测的参量的控制信号的评估单元。该输入设备特征在于，操作区设计成由于通过操纵元件或手指产生的触摸力在触摸方向上从静止位置弹性屈服或弹性屈服地来支承并且在此作用到至少一个用于产生与触摸力成比例的信号的独立的压力传感器上并且压力传感器的信号内输送给评估单元以产生另一控制信号。此外说明了一种相应的方法。示出一实施形式，在其中借助于振动根据所检测的触摸力来接通和切断用于产生触觉反馈的促动器。如果超过了触摸力的接通阈值，接通用于产生振动的促动器，而在低于触摸力的切断阈值的情况下切断用于产生振动的促动器。接通阈值和切断阈值彼此不同，以避免在按压力处于接通阈值的范围中时无意地接上和切断触觉反馈。由此实现“接通-切断滞后”。
在现有技术中所说明的实施形式虽然改善了盲操作可能性，然而用户所经历的触觉反馈明显不同于在操纵物理构造的操作元件时对于用户出现的触觉反馈。对于不熟悉在文件102008035907A1中所说明的类型的触觉反馈的用户来说，其因此导致误解，这例如在用户使用事先不熟悉的租用车时将导致损害驾驶安全。
发明内容
由此，本发明的技术目的在于提供一种改进的操作装置，利用其尤其改善由用户的盲操作。
本发明通过一种具有权利要求1的特征的操作装置以及一种具有权利要求6的特征的用于检测操作输入的方法来实现。有利的实施形式由从属权利要求得出。
本发明所基于的思想是除了触摸位置之外还评估由操纵元件垂直于触摸面施加的触摸力或按压力，以使用户易于操作虚拟操作元件，对于虚拟操作元件在显示面上示出代表图形。设置成，将所检测的按压力与第一力阈值比较并且在所检测的操纵力或按压力达到或超过第一力阈值时将第一触觉反馈、也就是说第一触觉回馈通过触摸面反馈到用户处。该第一触觉反馈应告知用户，其已经以足够的操纵力压下虚拟操作元件，从而现在可实现功能激活。此外，将操纵力或按压力与小于第一力阈值的第二力阈值比较。如果在第一力阈值被所测定的按压力超过之后所测定的按压或操纵力又低于，则将与第一触觉反馈不同的第二反馈通过触摸敏感的位置检测装置的触摸面发出到用户处。该由用户所经历的反馈模式尽可能相应于用户在操纵物理构造的按键时所经历的触感。例如，第一触觉反馈与将操作元件压向止挡相对应而第二触觉反馈与例如在松开机械按键时通过弹性元件的回弹出现的触觉反馈相对应。优点在于，用于检测通过与显示装置相联结的触摸敏感的位置检测装置的用户输入的根据本发明的装置或根据本发明的方法借助尽可能接近机械操作元件的感觉的触觉反馈，从而实现由用户、尤其在不看的情况下简单且可靠地进行盲操作。
定义
用于检测用户的输入的装置理解成操作装置。在此，称为显示和操作装置的装置也被视为操作装置。
操作装置的构造在罩壳处或在其中的部分被称为操作单元，在罩壳中构有用于检测用户输入的物理构造的装置用于用户检测。在用户输入经由触摸敏感的位置检测装置的触摸操纵实现的操作装置中，操作单元包括构造在罩壳中或在罩壳处(在罩壳中或在其处布置有触摸敏感的位置检测装置的触摸面)的所有部件，包括罩壳。
这样的具有显示面的装置被理解为可自由编程的显示装置，在其中可在显示面的相同位置处同时依次以图形示出最不同的信息。由于这受控地通过受程序控制的装置实现，所以称为可自由编程的显示装置。这样的可自由编程的显示装置的显示面被称为可自由编程的显示面。
触摸敏感的位置检测装置是具有触摸面的装置，该触摸面通常平地且光滑地来构造，并且其构造成确定由操纵元件触摸的部位。这样的所确定的部位被称为触摸位置。能够同时检测多个触摸位置的触摸敏感的位置检测装置被称为多重触摸敏感的位置检测装置或者也被称为多点触摸装置。其是触摸敏感的位置检测装置的子组。
如果触摸面构造成透明的并且与布置在其后面的可自由编程的显示面相联结，则整个装置被称为触摸屏。在此，还又一次存在划分成单重触摸敏感的触摸屏和可同时检测操纵元件的多个触摸位置的多重触摸敏感的触摸屏。
适合用于操纵触摸敏感的位置检测装置的对象被称为操纵元件。通常，其在此为躯体部分，例如伸出的手指、特别优选地食指。然而备选地，销或其它对象也可用作操纵元件。
操作元件在可自由编程的显示面上结合触摸敏感的位置检测装置的设计被称为虚拟操作元件。在此，虚拟操作元件通常关联有在显示面上的图形图示。附加地，存在相对于触摸敏感的位置检测装置限定的激活区域，在该激活区域内触摸位置被理解为相应的虚拟操作元件的选择。
能够测量在操纵位置检测装置的触摸面时垂直于触摸面作用的操纵力的任何测量装置被称为压力测量装置。在此，可考虑实现这样的测量的所有传感器类型和传感器或传感器元件。
根据条带的应变改变可物理测量的特性的条带形的传感器元件被称为应变测量条带(Dehnungsmessstreifen)。应变测量条带尤其构造为阻抗传感器元件，其在应变时改变其电阻。
设置用于评估所检测的信号或用户输入并且/或者用于控制该装置和/或其它装置的组成部分的所有部件的整体被称为装置的控制部。控制部的部件可以硬件和/或软件或者硬件和软件组合的形式来实现。构造在操作装置的操作单元中的控制部的部件被称为局部控制设备。
概念触觉反馈、触觉回馈和触觉回应作为同义概念来应用。其说明了为了反馈到装置的用户处的可由人的触觉感知的效应。
如果在此提到按压力的检测或测定，是指与触摸敏感的位置检测装置分开地构造的检测或测定。其利用至少一个附加于触摸敏感的位置检测装置构造的压力测量装置实现。
优选的实施形式
一种尤其用于机动车的优选的操作装置包括：罩壳；触摸屏，其具有带有用于示出至少一个虚拟操作元件的可自由编程的显示面的显示装置和带有布置在显示面之前的触摸面的触摸敏感的位置检测装置，其中，至少触摸面相对于罩壳可动地支承在罩壳处；至少一个用于测定在触摸操纵触摸屏时作用到触摸面上的按压力的压力测量装置；至少一个直接或间接地与触摸面相联结的用于针对性地使至少触摸面相对于罩壳运动的促动器设备；以及控制部，其构造成根据所检测的触摸位置和所检测的按压力测定是否存在该至少一个虚拟操作元件的正确的触觉操纵，并且如果是这种情况，激活与该至少一个虚拟操作元件相关联的功能并且操控该至少一个促动器设备，以在触摸面处产生触觉反馈，其中，控制部构造成将按压力与第一力阈值和与第一力阈值不同的第二力阈值比较，并且在超过第一力阈值时产生第一促动器激活信号，而在接着低于第二力阈值时产生与第一促动器激活信号不同的第二促动器激活信号，其中，第一和第二促动器激活信号设计成通过促动器设备分别引起在触摸面处短的机械脉冲的耦入，并且其中，在触摸面处由第一促动器激活信号和第二促动器激活信号产生的可触觉感知的反馈是不同的。这意味着，在用户处引起不同的触觉感受。在此重要的是，由这两个促动器激活信号引起的触觉反馈激活独立的脉冲式的触觉反馈。
同样提供一种用于操作功能的方法，其包括以下步骤：在显示面上示出虚拟操作元件，检测在触摸敏感的位置检测装置的与显示面相联结的触摸面上的触摸位置，检测在触摸操纵触摸面时的按压力；评估所检测的触摸位置和按压力并且测定是否存在虚拟操作元件的正确的触觉操纵，并且如果是这种情况，激活与该至少一个虚拟操作元件相关联的功能并且在触摸面处产生触觉反馈，其中，将所测定的按压力与第一力阈值和第二力阈值比较，并且在超过第一力阈值时在触摸面处产生第一触觉反馈而接着在低于第二力阈值时在触摸面处产生与第一触觉反馈不同的第二触觉反馈，其中，第一触觉反馈和第二触觉反馈被实施为触摸面的脉冲式偏转。当然，仅当之前产生了第一触觉反馈时，才产生第二触觉反馈。
优选地，倘若选择了该至少一个功能，才产生触觉反馈。这意味着，仅当所检测的触摸位置位于虚拟操作元件的激活区域中时才产生触觉反馈。如果没有功能被选择为待激活的功能，可停止所检测的按压力相对于力阈值的评估。如果选择了一功能作为待激活的功能，则在超过第一力阈时激活第一触觉反馈而在接着低于第二力阈时激活第二触觉反馈。因此，控制部构造成当所检测的触摸位置处于与该至少一个虚拟操作元件的激活区域(其与该至少一个虚拟操作元件相关联)中时选择该至少一个功能作为待激活的功能。对于改进的方法设置成，在评估时，当所检测的触摸位置位于与虚拟操作元件相关联的激活区域中时选择与该至少一个虚拟操作元件相关联的功能作为待激活的功能。
证实为特别有利的是，除了触觉反馈之外还设置听觉反馈。为此，本发明的特别优选的实施形式具有布置在罩壳处或在其中的扬声器并且控制部具有声响产生设备，其至少与促动器激活信号中的一个在时间上同步地通过扬声器发出声响。优选地，不仅利用第一触觉反馈而且利用第二触觉反馈分别通过扬声器发出声响。因此在一实施形式中设置成，不仅与第一触觉反馈而且与第二触觉反馈分别在时间上同步地发出声响信号。优选地，这两个发出的声响对于这两个触觉反馈不同地来设计。
由于人类用户能够在空间上定位声响源，对于通过与显示面相联结的触摸敏感的位置检测装置最佳地模仿机械按键需要在空间上靠近进行机械操纵的触摸面发出声响。因此，扬声器优选地布置在罩壳中或在其处，在其处支承触摸敏感的位置检测装置的触摸面。
为了确保在触摸面处的触觉反馈的检测和声响的检测方面的时间同步，操作装置优选地具有延迟设备，其使电子声响激活信号相对于促动器激活信号在时间上延迟成使得通过电子声响激活信号相对于促动器激活信号的相对延迟来平衡触摸面的机械偏转所需的时间，从而与声响、优选地声响脉冲的开始同时地发出脉冲式的机械偏转的最大偏转。声响激活信号通过发声器(Klanggenerator)引起声响或声音信号的发出。
时间同步改善了与触觉反馈的声音关联。
在一实施形式中，促动器设备构造成脉冲式地使触摸面垂直于其面延展偏转。这样的设计的优点在于，触觉反馈可与操纵方向相反地作用。由此，反馈例如可与机械操作元件的回位力类似地作用。
特别优选地，触摸面构造成抗弯的。这意味着，在操纵时出现尽可能小的弯曲或局部变形。这样的实施形式尤其在引起垂直于触摸面的面延伸的运动的促动器中导致，促动器须能够将比在促动器使触摸面在面延伸的平面中且由此垂直于操纵方向偏转的实施形式中更大的力施加到触摸面上。
在具有在触摸面的平面中的反馈偏转的这些实施形式中，在操作方向上“固定的”支承可更简单地实现。此外，促动器激活几乎对压力测量没有影响，因为在压力测量时仅测量垂直于反馈的运动方向、即垂直于触摸面的力。然而在这样的实施形式中不利的是，如果触摸面刚性地与布置在其后的显示面相联结并且其由此在触觉反馈时一起偏转，横向的运动导致在显示面上显示的信息的视觉感知的干扰。这些信息那么被感知为运动的或不清晰的，这是不利的。因此，偏转振幅要被选择成使得这些效应保持尽可能最小。
触摸面、必要时与显示装置的显示面一起优选地经由板簧支承在罩壳处。为了防止灰尘和污物侵入装置中，罩壳的框架优选地搭接触摸面的或者说与触摸面相联结的显示装置的边缘区域。
应变测量条带证实为特别合适的力测量传感器，其根据其应变改变其电阻。利用电子测量电路来测定测量条带的电阻并且产生代表按压力的电子信号。其在一优选的实施形式中设计成使得信号强度与所测定的按压力成比例。在使用应变测量条带的优选的实施形式中，多个应变测量条带被布置在触摸面与罩壳的多个支承部位处并且共同地或者单个地被评估。
在其它实施形式中，例如挺杆与触摸面相联结，挺杆在触摸操纵时经历在操纵方向上的偏转。通过挺杆使电容器电极偏转，使得电容器的电容根据由挺杆传递的按压力变化。通过电子电路重新产生力信号。在此也可考虑使用多个这样的力测量传感器的实施形式。
其它实施形式又感应式地测量按压力。在感应式力测量传感器中，例如伸入线圈中的罐形磁体与触摸面刚性联结。在触摸面偏转时，罐形磁体沿着线圈轴线运动并且如此引起在线圈中的感应。通过感应的电流能测定触发罐形磁体的运动的力。这样的实施形式的优点是，通过针对性地给线圈通电，被用于力测量的组件也可被用作促动器。优选的实施形式具有多个这样的感应式促动器传感装置，其例如布置在矩形地构造的触摸面的四个角部中、在触摸面的后侧处或者说在布置在其后的显示装置的后侧处。
其它实施形式可设置压电传感器用于测定力。
具有引起平行于触摸面的偏转的促动器的促动器设备优选地也构造为电子机械式促动器。促动器激活信号或由此导出的用于一个或多个促动器的操控信号以及促动器和触摸面的支承优选地被设计成使得用于不同的触觉反馈的反馈脉冲尽可能仅激活唯一的偏转以及必要时带有非常强缓冲的过调(Ueberschwinger)的到静止位置中的回位。由此，不同的触觉反馈可通过偏转的强度、但是也通过偏转的持续时间不同地来设计。
通常，通过这样的操作装置同时提供多个功能用于操作，从而显示装置构造成同时示出多个虚拟操作元件。每个虚拟操作元件那么关联有激活区域。根据所检测的触摸位置可测定用户希望利用操纵元件操纵哪个虚拟操作元件并且选择与相应的虚拟操作元件相关联的功能。仅当在操纵时超过第一力阈时，那么才相应实现相应的功能的激活。
在一些实施形式中，已在超过第一力阈时进行功能激活。
然而在低于第二力阈时才触发功能激活的实施形式是优选的。
如果可通过操作装置操作和激活多个不同功能，则需要复杂的逻辑电路，以实现人机接口(HMI-humanmaschineinterface)所基于的操作逻辑。其在现代的机动车中常常在中央计算机中受程序控制地与中央处理设备共同作用地来实现。显示装置和触摸敏感的位置检测装置分别具有各自的控制设备，其在空间上邻近于触摸面或显示面布置。由此，操作装置的控制可在这些局部控制设备和通过总线系统与其相联结的中央计算机之间分配。
为了获得对操纵的及时的触觉反馈，通过集成到操作单元中的触觉控制设备引起触觉反馈的激活。其在简单的实施形式中仅评估所检测的按压力。如果达到或超过了第一力阈值，发出第一触觉反馈且必要时发出以时间上同步发出的声音信号的形式的第一声学反馈。在随后低于第二力阈值时，发出第二触觉的且必要时第二声学的反馈。
然而为了防止当用户以操纵元件在不处于虚拟操作元件的激活区域中的部位处压向触摸面时产生触觉反馈，局部触觉控制优选地构造成使得触摸面的在显示面上示出的虚拟操作元件的激活区域所位于的位置或区域被传输给局部触觉控制。在局部触觉控制设备中进行力阈的监控以及当前测定的触摸位置相对于激活区域的触摸位置的检查。如果触摸位置处于激活区域的某处并且同时超过第一力阈，则产生第一促动器激活信号且必要时附加地产生第一声响激活信号。随后，在接着低于第二力阈之后产生第二促动器激活信号且必要时产生第二声响激活信号。该实施形式的优点是分别及时地且不受到中央计算机处的传输时间及其处理速度影响地在操作元件操纵时产生触觉反馈。附加地，通过总线系统将触摸位置和力值传输到中央计算机处，中央计算机随后引起真正的功能激活并且必要时引起在显示面上示出的信息的图形改变。
在其它实施形式中，促动器激活信号和/或声响激活信号的产生也可仅通过在中央计算机中实现的操作逻辑电路来产生和激活。这实现全面的逻辑控制。
附加地，可设置一实施形式，附加地将时间上相联系地检测的触摸位置联合成触摸轨迹并且这些触摸轨迹或区段由此相对于规定的触摸手势被分类。如果一触摸轨迹被分类为一触摸手势，则可激活与该触摸姿势相联系的功能。尤其如此可实现如放大和/或缩小图形图示(缩放)的功能、翻阅列表等。反之，各个列表条目可以是虚拟操作元件，其操纵激活上述触觉反馈。
备选地或附加地，在一些实施形式中可设置成，在按上和/或离开虚拟操作元件时、尤其在以扫过的方式接触触摸面时发出另一触觉反馈。如此可更简单地实现在不看的情况下找到可操纵的操作元件。在此，对于按上和离开虚拟操作元件的触觉反馈不同。如此，用户可在触觉上区分两个过程。此外，这些反馈优选地与在操纵虚拟操作元件时产生的反馈不同。在之前检测的触摸位置(如果其在之前确定的时间间隔中确实被检测到)不位于该激活区域中之后，第一次检测到在操作元件的激活区域中的触摸位置被理解为按上虚拟操作元件。反过来，通过之前检测到操纵元件的触摸位置当触摸位置不再在虚拟操作元件的激活区域中被检测到时，确定离开。在一些实施形式中，在激活区域中第一次触摸触摸面也被理解为按上并且之前在激活区域中实现的触摸的结束被理解为离开。其它实施方式排除这两个情况。
与虚拟操作元件相关联的功能尤其可以是机动车中的功能。以该方式可以以交互的方式控制机动车中的功能中的一部分或所有功能。因此在一实施形式中尤其设置成，相关联的功能是机动车中的功能。由此，尽管在机动车的客舱中空间有限，刚好对于当今在现代化机动车中须提供和控制的大量功能提供了以整齐的且清楚的方式示出所有功能并且使其可操控并且尽管如此不必放弃合意的触觉的可能性。
因此在另一实施形式中此外设置成，操作装置构造成使用在机动车中。例如，操作装置可布置在机动车的中控台中但是或者也可布置在机动车的后部区域中。
操作装置适合于所有需要或期望人机交互的应用可能性。在另一实施形式中因此设置成，操作装置是陆上车辆、飞机、船舶、贩卖或信息自动装置、电话、平板电脑、个人电脑、交互式家具、电视机、家用电器、生产或处理设备、控制台、家用器具或者电子娱乐设备的仪器或游戏机的组成部分。操作装置以有利的方式允许即使在用于布置用于检测触觉的用户输入的操作元件的空间受限时也以清楚的和整齐的方式示出装置的多个功能并且使其可操控。在此，操作装置的罩壳可以是外部的装置罩壳的组成部分或是相应的装置的装置罩壳。但是，该罩壳也可仅与相应的装置的外部装置罩壳相连接、例如插入其中。
附图说明
下面参照附图来详细阐述本发明。其中：
图1显示了操作装置及其在机动车中的布置的示意图；
图2显示了触觉控制的示意图；
图3显示了操作单元的各个组成部分的示意性分解图；
图4显示了具有保持装置的部件的触摸屏的示意图；
图5显示了装置的一实施形式的示意图，在其中促动装置在操纵方向上起作用，其中，出于清楚性原因未包含触摸屏；
图6显示了操控电子设备和保持板的示意图；
图7显示了组装的操作单元的透视性后视图；
图8显示了用于阐述利用应变测量条带力测量的示意图；
图9显示了用于阐述经由应变测量条带力测量的另一透视图；
图10显示了用于阐述通过感应测量方法力测量的示意图；
图11显示了用于阐述通过平板电容压力测量的示意图；
图12显示了对了引起偏转必需的所需的按压力的示意图，
图13显示了用于阐述在操作时出现的操纵力相对于时间描绘的示意图以及偏转与所出现的力的关联；
图14显示了用于阐述促动器操控信号和由此产生的触摸面的偏转的示意图以及声音信号的时间同步性；
图15a,15b显示了对于不同阻尼所得到的不同的触摸面的偏转曲线；
图16显示了用于阐述控制到不同控制设备上的分配的示意图；
图17显示了用于操作单元的运行的局部控制设备的示意图；
图18显示了用于阐述具有复杂的人机接口逻辑电路的操作装置的实现的示意图；
图19显示了用于一实施形式(在其中在不使用中央计算机的情况下在各个控制设备中局部地实现控制)所出现的潜在时间(Latenzzeit)与附加地使用中央计算机的控制的对比；
图20显示了在中央计算机和与操作单元局部相联系的控制设备之间的接口的示意图；
图21显示了在控制部的一部分实施有中央计算机的实施形式中所交换的消息图表的示意图；
图22显示了触觉反馈的控制在操作单元的局部控制设备中实现的实施形式的消息的示意图；以及
图23显示了具有操作装置的一装置的示意图。
附图标记清单
1操作装置
2操作单元
3机动车
4装置(例如自动装置、智能电话、控制台等)
5罩壳
6罩壳组成部分
7装置罩壳
10触摸屏
15触摸屏控制设备
20可自由编程的显示装置
21显示面
25显示控制设备
30触摸敏感的位置检测装置
31触摸面
35位置检测控制设备
36位置信号
40压力测量装置
41传感器元件
45压力测量控制设备
46压力信号
50促动器设备
51促动器
55促动器控制设备
60发声器
70扬声器
80操作单元控制设备
100触觉控制设备
106促动器激活信号
108声响激活信号
110第一比较器
116比较结果信号(第一力阈)
120第二比较器
126比较结果信号(第二力阈)
130另外的比较器
133储存器
136比较结果信号(激活区域位置)
140触觉逻辑电路设备
150接口
160延迟设备
200中央计算机
210中央计算机接口
300总线
501操纵方向箭头
502促动器偏转方向箭头
510保持板
520触摸屏支架
530保持元件
540L型材
550板簧
560电路板
570电路板
610罐形磁体
620线圈
621线圈轴线
630电子电路板(Elektronikplatine)
640联接部
710应变测量条带
720粘合层
810保持框架
820电路板
830挺杆
840平板电容
850第一力阈值
860第二力阈值
900工作范围
910斜率
920按压力曲线
930操控信号
940偏转
950脉冲式偏转
951过调
952过调
960扬声器信号
t1-t5时刻
1010物理操作元件
1011按键
1012旋转脉冲发生器
1020人机模型
1030人机接口逻辑电路
1110确定运行模式
1120设置
1130确定激励轮廓
1140超过力阈值
1150力值
1160版本信息
1170触摸位置/操作元件信号
1210初始化
1220传输触摸位置数据
1230传输超过第一力阈
1240逻辑评估
1250激活第一反馈
1260传输低于第二力阈
1270另外的逻辑评估
1280激活第二反馈
1290功能激活
1310初始化
1320传输触摸位置数据
1330探测到超过第一力阈
1340激活第一反馈
1350传输超过第一力阈(虚拟操作元件完全按压)
1360识别低于第二力阈
1370激活第二反馈
1380传输低于第二力阈
1390功能激活。
具体实施方式
在图1中示意性地示出了具有操作装置1的机动车3。操作装置1包括具有罩壳5的操作单元2，该罩壳通常布置在仪表板的区域中、但是特别优选地布置在中控台中。在罩壳中布置有触摸屏10，其包括可自由编程的显示装置20和与此相联系的触摸敏感的位置检测装置30。在大多数实施形式中，可自由编程的显示装置20的显示面21固定地与触摸敏感的位置检测装置30的触摸面31相连接。无论如何，至少触摸敏感的位置检测装置30的触摸面31相对于罩壳5可动地、优选地弹性地被支承。
显示控制设备25控制在显示面21上的信息的显示。位置检测控制设备35构造成使得其测定触摸面31由操作元件(未示出)触摸操纵的所检测的触摸位置的坐标。触摸面31是透明的并且可集成到显示面21中。由此，透过触摸面31因此可见在显示面21上示出的信息，例如操作元件的图形字符、象形文字、图形图示等。
压力测量装置40与触摸面31或者(如果触摸面与可自由编程的显示装置10固定地相连接)与触摸屏10相联结，压力测量装置40能够在触摸操纵时测量垂直于触摸面31作用到其上的操纵力。例如，一个或多个传感元件41可与触摸面31相连接，传感元件41在触摸面31偏转时产生信号，该信号由压力测量控制设备45转换成说明所测定的压紧力或操纵力的压力信号46。此外，与触摸面31或者(如果触摸面31固定地与显示面21相连接)与触摸屏10联结有至少一个促动器设备50，其包括由促动器控制设备55所控制的促动器51。
操纵装置1此外包括布置在罩壳5中的触觉控制设备100，其至少与压力测量控制设备45、也就是说压力测量装置40和促动器控制设备55、也就是说与促动器设备50相连接。触觉控制设备100构造成根据所检测的按压力产生促动器激活信号106，其然后由促动器控制部55转换成使得促动器51使触摸敏感的位置检测装置30的触摸面31偏转，从而产生可触觉感知的效应。
在最简单的实施形式中，触觉控制设备100相对于第一力阈或者说第一力阈值检查所检测的按压力或操纵力。如果达到或超过该力阈或者说第一力阈值，则产生第一促动器激活信号106，其通过促动器控制设备55和促动器51在触摸面31处引起第一触觉反馈。如果接着在第一力阈或者说第一力阈值被所检测的按压力或操纵力达到或超过一次之后低于比第一力阈值更小的第二力阈或者说第二力阈值，产生第二促动器激活信号106，其通过促动器控制设备55和促动器51在触摸面51处引起第二可触觉检测的效应。优选地，这两个可检测的触觉效应不同，使得使用者可区别它们。特别优选地，触觉效应实施为触摸面的短的尽可能一次的偏转。它们优选地在偏转振幅方面区别，其中，对于由第一促动器激活信号所产生的触觉效应的偏转振幅优选地大于对于由第二促动器激活信号所激活的触觉效应的偏转振幅。
为了改善由用户的传感感知，尤其为了能够通过触摸屏10更好地模拟按键操作元件，优选地通过触觉控制部100还分别将声响激活信号108发出到发声器60处，发声器通过布置在罩壳处或在其中的扬声器70与经由促动器51引起的触摸面31的偏转同步地发出声音信号或声响。在此，优选地在触觉控制设备100中设置有延迟设备160，其使相应的促动器激活信号106和声响激活信号108相互延迟成使得触摸面31的最大偏转与声音信号的发出同时实现。通过时间上与触觉反馈同步地发出声音信号，更好地模拟用户熟悉的按键操作的传感感知。在此，通过将扬声器70布置在罩壳5处或在其中确保，用户根据其空间听觉将所发出的声学声音信号与触觉效应相联系，因为其被感知为来自触摸位置。反馈效应被加强。显示出，由局部邻近于触摸面发出的声学声音信号辅助的反馈被感知为强化的反馈。同样显示出，具有减少的机械偏转的触觉反馈(其由局部同步地发出的声音信号来补充)与无声响辅助的具有提高的机械偏转的反馈同样强化地被感知。由此，当使用同步的局部发出的声响辅助时，可使用更弱的促动器。此外，由此，在由用户所感知的反馈效应几乎同样强时由于触摸面的较少的偏转使磨损最小化。
这样的简单的实施形式具有该缺点，即在任意位置处的触摸操纵时发出触觉反馈，而不管在显示面上的该位置是否通过人机用户接口关联有虚拟操作元件的激活区域。
因此，在另一优选的实施形式中，触觉控制设备100优选地同样与位置检测控制设备35相联结，从而触觉控制设备100附加地检查所检测的触摸位置是否处于虚拟操作元件的激活区域中。如果是该情况，则在超过第一力阈或第一力阈值时且在随后低于第二力阈或第二力阈值时发出促动器激活信号106并且必要时也发出声响激活信号108。附加地，触觉控制设备100可构造成使得其当超过了第一力阈并且就此测定了与相应的激活区域相关联的操作功能时根据所检测的触摸位置测定激活区域(在其中检测到触摸位置)。由此实现，触觉控制设备100产生用于功能激活的信号并且例如通过接口90发出。
通常，人机接口逻辑电路不完全在操作单元的触觉控制设备100中被实现，而是至少部分地在中央计算机200(其通过中央计算机接口210和总线300与操作单元2的接口90相连接)中被实现。在特别优选的实施形式中，中央计算机200至少传输关于各个虚拟操作元件的激活区域的信息，如上所述，对于这些操作元件在以足够的按压力触摸操纵时应发出两个不同的触觉反馈效应。由此，当超过第一力阈或低于第二力阈时，倘若在激活区域中的一个内识别出所检测的触摸位置，触觉控制部能够独立于到中央计算机处的信息传递时间及其处理时间及时地产生触觉反馈。
然而，触觉控制设备100的所有或几乎所有功能性如上所述在中央计算机200中被实现的实施形式也是可能的。那么将所测定的按压力值以及所检测的触摸位置传输到中央计算机200处。然后，中央计算机200评估触摸位置直到测定触摸位置是否处于虚拟操作元件中的一个的激活区域中，其中，虚拟操作元件分别与待操作的功能相联系。由此，通过该评估选择待激活的功能。如果这样的选择成功，附加地评估所传输的按压力值并且将其与第一力阈、也就是说第一力阈值比较。如果达到或超过了该力阈值，第一促动器激活信号从中央计算机通过总线300传递至触觉控制设备100或者直接至促动器控制设备55处。类似地，附加地可将声响激活信号通过触觉控制设备100或者直接传输到发声器60处。优选地，仅传输激活信息而在促动器控制设备55中产生具体的操控信号或在发声器60中产生被发出到扬声器70处的声音信号。
在图2中示意性地示出了触觉控制设备100的一实施形式。其包括两个比较器110,120，其将代表按压力的信号与第一力阈和第二力阈比较。此外，设置有另一比较器130，其关于该位置信号是否处于虚拟操作元件中的一个的激活区域中评估所检测的触摸位置的位置信号36。为此必需的关于激活区域的信息例如被储存在储存器133中。比较结果信号116,126,136由触觉逻辑电路设备140(其产生促动器激活信号106和/或相应的声响激活信号108)处理。各个所检测的信号也就是说位置信号36、压力信号46以及促动器激活信号106和必要时声响激活信号108附加地通过接口150被发出。通过该接口150还可将被储存在储存器133中的关于激活区域的信息传输到触觉控制设备100处。
在图3中示意性地示出了操作单元2的多个部件的后视图。可识别出触摸屏10，其显示面和触摸面背对观察者。通过箭头501来表示用于按压操纵的操纵和偏转方向。触摸屏10布置在保持板510上，保持板510为了稳定具有蜂窝样式。该保持板510尽可能刚性地来构造。保持板510仅部分地被示出。在保持板510与触摸屏10之间布置有触摸屏支架520，其在四个角部处具有保持元件530。保持元件530和/或触摸屏支架520构造成使得可使触摸屏在操纵方向上弹性地偏转。此外，在保持元件530处安装有板簧550，其使能够可动地支承在未示出的罩壳处，从而通过促动器51可实现在触摸屏10的平面中的偏转，如通过促动器偏转箭头502所示。在图3中此外示意性地示出电路板560,570，在其中构造有不同的局部控制设备，例如显示控制设备、压力测量控制设备、触觉控制设备、促动器控制设备和发声器。此外，可识别出扬声器70以及促动器51，其一方面固定在未示出的罩壳处而另一方面固定在触摸屏支架520的L型材540处。
在图4中显示了与图3类似的另一示意图，在其中没有电路板560和570。可良好识别出L型材540。
在图5和6中显示了操作单元的备选设计方案。在图5中可识别出罩壳5的正视图，在其中布置有触摸屏、局部控制设备以及促动器。出于说明性原因，在图5中未示出并且没有触摸屏以及保持板和触摸屏支架。此外未示出罩壳5的遮盖框架，其通常遮盖触摸屏的边缘以防止灰尘和其它污物成分侵入。可识别出板簧550，触摸屏的保持板被固定在其处。此外，板簧550与罐形磁体610相连接，罐形磁体610布置在保持板的下侧处(见图6)。这些罐形磁体接合到布置在电子电路板630上的线圈620中。通过线圈的通电，可使罐形磁体在线圈轴线621的方向上、也就是说垂直于电子电路板或保持板510偏转，以引起在布置在电路板510的未示出侧上的触摸屏处的触觉反馈，触摸屏的联接部640在图6中可识别出。罐形磁体610与线圈620共同构造促动器。作用到触摸屏上的操纵力也可通过这些促动器来测量，其同时用作力测量传感器。在罐形磁体610在线圈620中偏转时，其将电流感应到线圈620中，该电流可被评估以测定导致触摸屏以及在其上保持板和罐形磁体的加速的按压力。
在图7中显示了组装的操作单元2的后视图。可识别出扬声器70，罩壳组成部分6以及电路板560,570，在其中如上所述实现控制设备。
在图8中示意性地显示了触摸屏10的示意性侧视图，触摸屏10利用L型材540布置在触摸屏支架520上。触摸屏10例如通过粘合层720与触摸屏支架520相连接。邻接到保持元件530处地布置有应变测量条带710，其在触摸屏支架520在保持元件的区域中变形时和/或保持元件530由于作用到触摸屏上的操纵力而变形时改变其特性、尤其其电气特性。电子特性、例如电阻的该变化通过压力测量控制设备(未示出)被转换成压力信号。压力信号说明所检测的按压力的强度。压力测量控制设备此外能够将在不同的应变测量条带710处所检测的变化转换成压力信号。
在图9中显示了触摸屏10的透视图，其例如借助于粘合层720固定在触摸屏支架520处。
在图10中再次示意性地示出了借助于感应促动器的压力检测。可识别出触摸屏10，其通过板簧550弹性地且可动地支承在罩壳5的保持框架810处。接合到线圈620中的罐形磁体610与触摸屏10固定地连接，线圈620与在电路板820上的促动器控制设备相连接，电路板同时包括压力测量控制设备。电路板820固定地与保持框架810相连接，使得线圈靠着保持框架810和罩壳由此来支撑并且可引起触摸屏相对于罩壳在操纵方向上的偏转，该操纵方向通过操纵方向箭头501来表示。促动器偏转平行于此进行，如促动器偏转箭头502所示。
在图11中示意性地示出了用于检测操纵力的另一可能性。触摸屏10再次通过板簧550弹性地支承在保持框架810处，用于在通过操纵方向箭头501所示的操纵方向上偏转。挺杆830与触摸屏10或其保持板或触摸屏支架(两者未示出)固定地连接。挺杆830机械地作用到构造在电路板820中的平板电容840上，电路板820支撑在保持框架810处。如果触摸屏10在操纵时被压入罩壳5中，则挺杆压到平板电容840上并且由此改变了板间距，其又改变了平板电容840的电容。从该电容变化(其在电容器充电时例如伴随有在平板电容之间的电压变化)可导出作用的压力。
优选地集成在触摸屏中的触摸敏感的位置检测装置的触摸面在罩壳中优选地被支承成使得在操纵方向上的弹性偏转实现成使得在该偏转与为此所需的力之间存在线性关系。这在图12中以图示来描绘。示出力测量设备的工作范围900。描绘出所需的力关于以此引起的偏转。斜率910说明了力测量的刚度。优选实施形式，在其中偏转尽可能小、例如小于十分之一毫米。此外在图12中绘出两个力阈值850,860。与较大的按压力或操纵力相关联的第一力阈值850须在操纵虚拟操作元件时首先被达到或超过一次，以便完全可实现与虚拟操作元件相联系的功能的激活。在达到或超过第一力阈或第一力阈值850时，产生第一触觉反馈、第一触觉回馈。在接着低于第二力阈或第二力阈值860(其与比第一力阈值850更小的力相关联)时激活第二触觉反馈。第一触觉反馈和第二触觉反馈不同。优选地，在与达到或超过第一力阈相联系的反馈中所引起的触摸敏感的位置检测装置的触摸面的最大偏转大于与低于第二力阈相联系的最大偏转。这相应于物理构造的按键的触觉特性。重要的是，仅当之前达到或超过第一力阈值850时才在低于第二力阈值860的情况下引起触觉反馈。
在图13中，除了图示出在偏转与所需按压力之间的关系之外，再次图示出在操纵过程期间的按压力。作为在操纵过程(其导致与虚拟操作元件相联系的功能的激活)中的按压力曲线920相对于时间绘出典型的按压力。在时刻t1，用户将其操纵元件、例如其手指在处于相应的虚拟操作元件的激活区域中的位置处放到触摸敏感的位置检测装置上。其优选地是处于虚拟操作元件的图形图示的区域中的位置。然后，用户提高其按压力，直到其在时刻t2以操纵力超过第一力阈值850。在该时刻，产生第一促动器激活信号并且就此借助于促动器产生脉冲式偏转作为在触摸面处的第一触觉反馈。用户关于此记录，即其成功操纵了虚拟操作元件并且减小压力。在时刻t3低于第二力阈或第二力阈值860时，产生第二促动器激活信号并且就此引起第二脉冲式的、与第一脉冲式的触觉反馈不同的反馈，优选地以触摸面的另一脉冲式的偏转的形式。其向使用者发出如使用者所识别出物理构造的操作元件的触觉反馈那样的触觉反馈，在时刻t4用户重新将手指从触摸面拿下。
在图14中示意性地分别相对于时间以图形绘出以操控信号930的形式的操控以及由此造成的偏转。在上部的图示中，相对于时间绘出操控信号930，如其从促动器控制设备传输到促动器处那样。可识别出，产生短的激励脉冲。在中间的图示中，相对于时间示出显示器偏转、也就是说触摸面的偏转。可识别出，触摸面偏转在时刻t6达到脉冲式的偏转950的最大值955，在时刻t6操控信号930已又近似达到零值。根据触摸面或触摸屏的阻尼，得到一个或两个所谓的减振(Nachschwinger)或过调。在第三图示中，示出了所发出的扬声器信号960，其代表短的声响脉冲。该扬声器信号960在时间上相对于促动器的操控信号930延迟地来产生，使得声学信号的最大偏转与触摸面的最大偏转重合。
在图15a和15b中显示了对于如在图14中所示的激励信号触摸面相对于时间的示例性偏转。在与根据图15a的图示相对应的实施形式中触摸面的支承仅被较弱地减振从而导致上面已说明的过调951,952，反之在较强减振(见图15b)的情况下除了所期望的脉冲式的偏转950之外仅可观察到表现较弱的过调951。在图15b中示出的偏转特性相应于优选的偏转特性。
在图16中示意性地显示了具有不同控制设备的操作装置1，这些控制设备实现了具有根据本发明的触觉反馈的对虚拟操作元件的功能激活。操作装置1包括具有罩壳5的操作单元，在罩壳5中除了触摸屏10之外构造有另外的以按键1011和旋转脉冲发生器1012的形式的物理构造的操作元件1010。在罩壳5中，一方面集成有局部的操作单元控制设备80，其例如通过一个或多个总线300展开与中央计算机200的通讯。例如，控制信号也就是说促动器激活信号、声响激活信号、力阈值激活信号、力值等可通过串联总线、例如CAN总线被来传输。在此，CAN代表控制器区域网络。图形信息优选地通过LVDS总线来传输。LVDS在此代表低压差分信号。此外，操作单元控制设备80负责用于处理物理构造的操作元件1010的信号。附加地，在罩壳5处或在其中存在触摸屏10以及触摸屏控制设备15，其包括显示控制设备以及位置检测控制设备(参见图1)。附加地，存在触觉控制设备100，其与压力测量控制设备45相联结。此外，促动器设备50以及发声器60与触觉控制设备100(它们如上所述经由触觉控制设备100相应地被操控以产生触觉和听觉反馈)相联结。触觉控制可完全在局部地集成到罩壳中的控制设备中实现。然而备选地，触觉反馈的一部分可经由人机接口来控制和影响，人机接口在中央计算机上在人机模型1020中来实现。
在图17中显示了与根据图16的实施形式类似的实施形式，然而在其中没有中央计算机并且整个触觉控制在操作单元2的罩壳5中的局部控制设备中实现，触摸屏支承在罩壳5中。
在图18中示意性地示出了一实施形式，在其中用于触觉反馈的整个逻辑电路构造在中央计算机200中。通过总线300、例如CAN总线来传输触摸和力信息并且在中央计算机上的人机接口逻辑电路中进行评估，中央计算机将用于控制触觉反馈的信号回传到在围绕触摸屏的罩壳中的局部控制设备处。
在图19中示出了在控制部的各个示意性示出的控制设备之下的潜在时间。在无中央计算机的情况下实现触觉反馈的变体中，仅出现触摸屏10及其触摸屏控制设备15以及操作单元控制设备80引起的处理时间。附加地，出现触觉控制部100和促动器设备50需要的时间，以产生触觉反馈信号。
在逻辑电路在中央计算机200中实现的备选的设计方案中，还有对于总线传输以及在中央计算机中的逻辑评估所需的另外的潜在时间。所说明的用于各个组件的潜在时间相应于示例性的实施形式。不被用户感觉为时间延迟的可接受的整个潜在时间应不超过在超过力阈的事件与触觉反馈之间50毫秒的反应时间。
在图20中示出了用于在中央计算机与局部地构造有触摸屏10的操作单元2之间的通讯的接口。传输路线例如可以是CAN总线。由中央计算机来控制局部的操作单元的运行模式1110。就此可确定，应进行具有对中央计算机的追溯的触觉控制。同样可确定，仅在有足够的操纵力或已在简单触摸的情况下应实现虚拟操作元件的促动和激活。此外，经由该接口来设置1120局部操作单元，例如确定力阈，确定声响、声学信号的声强，但是还确定激励轮廓1130等。相反，由操作单元2的局部控制设备将力阈超过1140以及绝对力值1150传输至中央计算机。此外传输关于局部存在的控制设备及其版本状态的信息1160以及与物理构造的操作元件的操纵相联系的触摸位置和信号1170。
根据图21应来阐述在对于具有构造在中央计算机上的操作逻辑电路的实施形式的操作过程中所传输的消息的过程。首先将初始化消息包1210从中央计算机传输至局部操作单元，初始化消息包设置局部操作单元。如果发生触摸，将触摸位置数据1220传输到中央计算机处。如果接着探测到超过或达到第一力阈，则还将第一力阈的超过传输到中央计算机处1230。中央计算机执行逻辑评估1240并且产生用于激活第一触觉和听觉反馈的信号1250。如果低于第二力阈，则重新将这传输到中央计算机处1260，中央计算机根据另外的逻辑评估1270将用于激活第二触觉效应和第二声音信号的信号传输到局部操作单元处1280。此外，中央计算机引起与所操纵的虚拟操作元件相联系的功能1290。
在图22中显示了对于一实施形式的消息报文，在其中在局部的操作单元2中局部地实施触觉激活。通过中央计算机200重新进行初始化1310，利用该初始化来设置局部操作单元。在检测到操纵时将所测定的触摸位置重新传输到中央计算机处，1320。如果通过压力测量测定超过了第一力阈1330，则在局部的操作装置中由触觉控制设备激活第一触觉的和听觉的反馈1340。告知中央计算机1350，虚拟操作元件完全被压下。如果用户又松开虚拟操作元件，低于第二力阈。一旦这被识别1360，由局部的触觉控制设备通过促动器激活信号和声响激活信号发出第二触觉反馈1370。告知中央计算机1380，使用者又松开了按键。接着中央计算机激活功能1390。
在图23中示意性地示出了具有操作装置1的装置4。操作装置1与根据图1类似地来构造。装置4是具有交互的人机接口以检测触觉输入的技术装置。例如，装置4可以是陆上车辆、飞机、船舶、贩卖或信息自动装置、电话(尤其智能电话或其它移动电话)、平板电脑、个人数字助理(PDA)、个人电脑、交互式家具、电视机、家用电器、生产或处理设备、控制台、家用器具或者电子娱乐设备的仪器或自动游戏机、游戏机等。不仅例如可通过促动器匹配的家具如床或沙发椅、而且实现信息传输的家具(如具有完全地或部分地构造为屏幕的桌板的桌子或者具有屏幕的墙壁面板等)被视为交互式家具。
在一些实施形式中，罩壳5与在图1中类似地布置且优选地固定在装置4处或在其中。为此，罩壳5可具有固定元件。操作装置1的罩壳5利用固定元件固定在装置4的装置罩壳7中或在装置4的装置罩壳7处。
在其它实施形式中，操作装置的罩壳5与装置4的装置罩壳7相同或至少部分地相同。这尤其适用于可自由编程的显示装置20的显示面21遮盖或者占据多于侧面、优选地面积最大的侧面的一半的实施形式。例如对于这样的实施形式在此提及平板电脑、智能电话、PDA。装置4的中央计算机200那么在空间上布置在操作装置4的罩壳5(其那么也是装置罩壳7)中。尽管如此保留了功能上的优点，因为操作装置1仅是装置4的一组成部分而其它组成部分提供待通过操作装置1操作的功能。
操作装置1包括具有罩壳5的操作单元2，罩壳5在装置4中布置或构造成使得与可自由编程的显示装置20相联系的触摸敏感的位置检测装置30形成装置4的外表面。在大多数实施形式中，可自由编程的显示装置20的显示面21固定地与触摸敏感的位置检测装置30的触摸面31相连接。显示面21和相联系的触摸敏感的位置检测装置30的布置在其之前的且固定地连接的透明的触摸面31的组合也被称为触摸屏10。至少触摸敏感的位置检测装置30的触摸面31相对于罩壳5可动地、优选地弹性被支承。
与触摸面31或者(假如触摸面与可自由编程的显示装置20固定地相连接)与触摸屏10相联结有压力测量装置40，其能够在触摸操纵时测量垂直于触摸面31作用到触摸面上的操纵力。例如，一个或多个传感元件41可与触摸面31相连接，传感元件41在触摸面31偏转时产生信号，其由压力测量控制设备45转换成说明所测定的压紧力或操纵力的压力信号46。此外，与触摸面31或者(如果触摸面31固定地与显示面21相连接)与触摸屏10相联结有至少一个促动器设备50，其包括促动器51，促动器由促动器控制设备55来控制。
操纵装置1此外包括布置在罩壳5中的触觉控制设备100，其至少与压力测量控制设备45、也就是说压力测量装置40和促动器控制设备55、也就是说与促动器设备50相连接。触觉控制设备100构造成根据所检测的按压力产生促动器激活信号106，其然后由促动器控制部55转换成使得促动器51使触摸敏感的位置检测装置30的触摸面31偏转，从而产生可触觉感知的效应。
在最简单的实施形式中，触觉控制设备100相对于第一力阈或者说第一力阈值检查所检测的按压力或操纵力。如果达到或超过该力阈或者说第一力阈值，则产生第一促动器激活信号106，其通过促动器控制设备55和促动器51在触摸面31处引起第一触觉反馈。如果接着在第一力阈或者说第一力阈值被所检测的按压力或操纵力达到或超过一次之后低于第二力阈或者说第二力阈值(其小于第一力阈值)，产生第二促动器激活信号106，其通过促动器控制设备55和促动器51在触摸面51处引起第二可触觉检测的效应。优选地，这两个可检测的触觉效应不同，从而使用者可区别它们。特别优选地，触觉效应实施为触摸面的短的尽可能单次的偏转。它们优选地在偏转振幅方面有区别，其中，在由第一促动器激活信号所产生的触觉效应中的偏转振幅优选地大于在由第二促动器激活信号所激活的触觉效应中的偏转振幅。
其它实施形式具有与上面结合其它实施形式已阐述的类似的改善的触觉控制。此外，具有与其它实施形式的特征相同的附图标记的该实施形式的其余技术特征也与在其它实施形式中技术上相同并且具有相同的优点。
对于专家得出可实现本发明的不同的设计方案。重要的是，控制部包括逻辑电路，其评估第一和与此不同的第二力阈并且产生两个彼此分离地引起的触觉反馈，这些触觉反馈对于用户可分开感知。其优选地构造成脉冲式，特别优选地构造成使得特别优选地与使用者的按压力相反地分别引起仅仅一个从静止位置的脉冲式偏转。此外，优选地在时间上同步地、局部邻近于操作装置的触摸面发出声学信号或声响，从而根据空间上的听觉感知将声响源与触摸位置相关联并且由此对于人类用户改善整体传感感觉，以模拟物理按键。如上面所详细阐述的那样，控制部可一方面在局部的操作单元(触摸屏或者触摸敏感的位置检测装置可弹性运动地支承在其中)中或者与中央计算机(其在空间上从触摸屏取下地安置在车辆中)共同作用地来实施。控制部和逻辑电路的分布的混合形式是可能的。不仅在中央计算机中而且在局部的控制设备中可通过软件与微处理器共同作用地实现逻辑电路的部分。

Claims (13)

1.一种尤其用于机动车(3)的操作装置(1)，其包括：罩壳(5)；触摸屏(10)，所述触摸屏具有带有用于示出至少一个虚拟操作元件的可自由编程的显示面(21)的显示装置(20)和带有布置在所述显示面(21)之前的触摸面(31)的触摸敏感的位置检测装置(30)，其中，至少所述触摸面(31)相对于所述罩壳(5)可动地支承在所述罩壳处；至少一个压力测量装置(40)用于测定在触摸操纵所述触摸屏(10)时作用到所述触摸面(31)上的按压力；至少一个直接或间接地与所述触摸面相联结的促动器设备(50)用于使至少所述触摸面(31)相对于所述罩壳(5)针对性地运动；以及控制部，其构造成根据所检测的触摸位置和所检测的按压力测定是否存在至少一个所述虚拟操作元件的正确的触觉操纵并且假如是这种情况就激活与至少一个所述虚拟操作元件相关联的功能且操控至少一个所述促动器设备(50)，以便在所述触摸面(31)处产生触觉反馈，
其特征在于，
所述控制部构造成将所述按压力与第一力阈值(850)和与此不同的第二力阈值(860)比较并且在超过所述第一力阈值时(850)产生第一促动器激活信号而在接着低于所述第二力阈值(860)时产生第二的与所述第一促动器激活信号不同的第二促动器激活信号，其中，所述第一促动器激活信号和所述第二促动器激活信号设计成经由所述促动器设备(50)分别在所述触摸面(31)处引起触觉反馈，并且其中，在所述触摸面处通过所述第一促动器激活信号和所述第二促动器激活信号所产生的可感知的触觉反馈是不同的，其中，所述控制部构造成产生分别以短的机械脉冲的形式的触觉反馈。
2.根据权利要求1所述的操作装置(1)，其特征在于，所述控制部构造成当所检测的触摸位置处于至少一个所述虚拟操作元件的与至少一个所述虚拟操作元件相关联的激活区域中时选择该至少一个功能作为待激活的功能并且仅当该至少一个功能被选择为待激活的功能时才产生所述触觉反馈。
3.根据上述权利要求中任一项所述的操作装置(1)，其特征在于，在所述罩壳(5)处或在其中布置有扬声器(70)，并且所述控制部具有发声器(60)且构造成将所述发声器(60)操控成使得经由所述扬声器(70)与由所述第一触觉反馈引起的所述触摸面(31)的偏转在时间上同步地发出声音信号。
4.根据上述权利要求中任一项所述的操作装置(1)，其特征在于，所述控制部构造成不仅利用所述第一触觉反馈而且利用所述第二触觉反馈分别发出声音信号。
5.根据权利要求4所述的操作装置(1)，其特征在于，对于所述第一触觉反馈和所述第二触觉反馈所发出的声音信号是不同的。
6.一种用于功能操作的方法，其包括以下步骤：在显示面(21)上示出虚拟操作元件，检测在触摸敏感的位置检测装置(30)的与所述显示面(21)相联结的触摸面(31)上的触摸位置，检测在触摸操纵所述触摸面(31)时的按压力；评估所检测的触摸位置和按压力并且测定是否存在所述虚拟操作元件的正确的触觉操纵，并且假如是这种情况，激活与至少一个所述虚拟操作元件相关联的功能并且在所述触摸面(31)处产生触觉反馈，
其特征在于，
将所测定的按压力与第一力阈值(850)和第二力阈值(860)比较并且在超过所述第一力阈值(850)时在所述触摸面(31)处产生第一触觉反馈而接着在低于所述第二力阈值(860)时在所述触摸面(31)处产生与所述第一触觉反馈不同的第二触觉反馈，其中，将所述第一触觉反馈和所述第二触觉反馈实施为所述触摸面(31)的脉冲式偏转。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，仅当所检测的触摸位置处于至少一个所述虚拟操作元件的与至少一个所述虚拟操作元件相关联的激活区域中时才产生所述触觉反馈。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，至少与所述第一触觉反馈或所述第二触觉反馈在时间上同步地发出声学的声音信号。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在空间上邻近于所述触摸面(31)发出声学的声音信号。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述声音信号在时间上同步的发出如此来进行，即所述触摸面(31)的最大偏转在时间上与所发出的声学的声音信号的开始相重合，使得使用者使用一手指作为与声学的声音信号的开始同时地感知所述触觉反馈的操纵元件。
11.根据权利要求6至10中任一项所述的方法，其特征在于，相关联的所述功能是机动车(3)中的功能。
12.根据权利要求1至5中任一项所述的操作装置(1)，其特征在于，所述操作装置(1)构造成应用在机动车(3)中。
13.根据权利要求1至5或12中任一项所述的操作装置(1)，其特征在于，所述操作装置(1)是陆上车辆、飞机、船舶、贩卖或信息自动装置、电话、平板电脑、个人电脑、交互式家具、电视机、家用电器、生产或处理设备、控制台、家用器具或者电子娱乐设备的仪器或游戏机的组成部分。
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