DE10022450C2

DE10022450C2 - Bedieneinheit zur Steuerung eines Zeigers auf einer Anzeigeeinheit einer Computereinheit

Info

Publication number: DE10022450C2
Application number: DE10022450A
Authority: DE
Inventors: Klaus Brandt-Anheuser
Original assignee: AM3 Automotive Multimedia AG
Current assignee: Interessengemeinschaft fuer Rundfunkschutzrechte GmbH Schutzrechtsverwertung and Co KG
Priority date: 2000-05-09
Filing date: 2000-05-09
Publication date: 2002-06-13
Anticipated expiration: 2020-05-10
Also published as: DE10022450A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bedieneinheit zur Steuerung eines Zeigers auf einer Anzeigeeinheit einer Computereinheit, insbesondere auf eine Bedieneinheit für Multimedia-Komponenten in einem Kraftfahrzeug.

Verschiedenartige Eingabeeinheiten für Computer-Anzeigeeinheiten sind bekannt. So ist beispielsweise eine Standard-Maus als Eingabeeinheit weithin bekannt. Hierbei wird ein Körper mit der Hand auf einer ebenen Fläche bewegt. Auf dem Bildschirm wird äquivalent dazu ein Zeiger bewegt. Mit diesem Zeiger kann durch Betätigen einer Taste am Maus-Körper eine Funktion aktiviert werden, auf die der Zeiger gerade zeigt oder eine Dateneingabe durchgeführt werden. Die Bewegung auf der Fläche wird über eine Erfassung der Wegstrecke, welchen der Maus-Körper über die ebene Fläche zurücklegt, ermittelt und in eine Bewegung auf dem zugehörigen Benutzerinterface visualisiert. Nachteilig hierbei ist aber, daß für die Bewegung des Maus-Körpers ein gewisser Platzbedarf vorhanden sein muß, sowie eine ebene Unterlagen, auf welcher die Bewegung durchgeführt wird. Derartige Eingabeeinheiten sind insbesondere verschmutzungs- und beschädigungsanfällig. Eine taktile Rückmeldung ist nicht vorgesehen. Im weiteren ist eine schlechte bzw. eingeschränkte Bedienbarkeit in bewegter Umgebung, wie beispielsweise in Bahn, Flugzeug oder Auto, nachteilig.

Eine weitere Eingabemöglichkeit stellt ein sogenannter Joystick dar. Hierbei handelt es sich um einen Stab, welcher an einem Körper derart befestigt ist, daß er in alle Richtungen, in zwei oder drei Ebenen, bewegt werden kann. Die Bewegungsrichtung des Joysticks wird in eine Bewegung eines Zeigers auf dem Bildschirm eines Computers umgesetzt. Zusätzliche Tasten am Joystick erlauben eine Handhabung wie bei der Maus. Nachteilig hierbei ist, daß zumeist eine unergonomische Handhaltung für die Eingabe dem Benutzer aufgezwungen wird und eine mechanisch aufwendige Realisierung hinter einem Joystick liegt. Im weiteren stellen derartige Joysticks keine Rückmeldung über die Eingabe dar.

Weiterhin ist ein sogenanntes Cursorkreuz bekannt. Die Steuerung des Zeigers wird durch vier kreuzförmig angeordnete Tasten durchgeführt. Die Richtung des Zeigers auf dem Bildschirm eines Computers wird anhand der Tastendrucklänge auf dem Cursorkreuz realisiert. Nachteilig hierbei ist, daß keine analoge Eingabe vorhanden ist. Die Bewegung erfolgt zumeist ruckartig. Im weiteren ist eine unergonomische Ausgestaltung in Verbindung mit der Zeigerbewegung vorhanden.

Weiterhin ist ein sogenannter Trackball bekannt. Hierbei wird die Bewegung des Zeigers auf dem Bildschirm des Computermonitors durch das Drehen an einem Ball hervorgerufen. Bei einem Trackball handelt es sich um analoge Eingaben in sämtliche vorhandene Richtungen, jedoch nur zweidimensional. Nachteilig ist jedoch die Handhabung, da ein Nachgreifen für größere Bewegungen zwangsmäßig erfolgen muß. Ohne Nachgreifen am Trackball sind nur kleine Bewegungen des Zeigers realisierbar. Weiter nachteilig ist, daß ein Trackball eine offene mechanische Umsetzung benötigt, sowie sehr verschmutzungsanfällig ist. Im weiteren ist nur eine eingeschränkte Bedienung in bewegter Umgebung, wie in Bahn, Auto, Schiff, Bus oder Flugzeug usw. vorhanden.

Eine weitere bekannte Technologie für Bedieneinheiten ist ein sogenannter Touchscreen. Hierbei wird über Positionsaufnehmer auf einem Display die Position eines Fingers oder eines Stiftes ausgewertet und zur Positionierung oder Bewegung des Stiftzeigers benutzt. Hierbei erfolgt ein direkter Zusammenhang zwischen der Position des Eingabemediums mit der angezeigten Information. Nachteilig ist aber, daß das Eingabemedium, insbesondere die Hand, zumeist einen Teil der Information auf dem Bildschirm verdeckt. Im weiteren ist durch die Eingabe über den Touchscreen zumeist eine Gefährdung der Oberfläche gegeben, etwa durch unsachgemäße Bedienung des Gerätes. Außerdem neigt eine derartige Technologie zur Verschmutzung. Im weiteren ist für die Ergonomie stets ein Kompromiß zu machen. Entweder ist die Benutzung optimal für die Eingabe, dann ist aber stets für die visuelle Aufnahme der Daten ein schlechter Blickwinkel vorhanden, oder der Touchscreen ist für die Augen optimal angeordnet, dann ist es zumeist ergonomisch schlecht, diesen mit der Hand zu bedienen. Letztlich ist diese Technologie sehr teuer.

Aus DE 41 20 975 A1 ist eine weitere Bedieneinheit für ein Kraftfahrzeug bekannt. Bei dieser Bedieneinheit handelt es sich um eine Bedienvorrichtung für multifunktionale Anzeigen in einem Kraftfahrzeug. Die Bedienvorrichtung ist am Armaturenbrett oder an der Mittelkonsole befestigt und weist eine nach oben kalottenförmig gewölbte Handauflage mit eingearbeiteten Griffmulden für die Finger auf. In den Griffmulden sind Tasten zur Bedienung der Bedienvorrichtung angeordnet. Nachteilig bei einer derartigen Anordnung ist, daß moderne Bedienkonzepte, welche beispielsweise bei einer Menüsteuerung notwendig sind, nicht funktional erfaßt werden.

Aus DE 44 33 573 A1 ist ein Handschalthebel zum Steuern einer Vielzahl von Funktionen an einem Nutzfahrzeug bekannt. Der Handschalthebel weist ein Griffteil und einen Träger für die zur Steuerung der verschiedenen Funktionen benötigten Schaltelemente auf. Diese Schaltelemente befinden sich in Reichweite des Daumens der den Handschalthebel erfassenden Hand. Der Schalthebel ist in seinem freien Endbereich in einen Griffteil mit einer Auflagefläche für die Hand ausgestaltet, die das Abwälzen der Handfläche unterstützt und in einem vom Daumen beim Wälzen der Handfläche auf der Ablagefläche, überstrichenen Bereich, in welchem Schalter anordnet sind. Auch dieser Handschalthebel ist nicht ergonomisch auf die Betätigung von Menükonzepten in Multimediakomponenten in einem Kraftfahrzeug ausgestaltet.

Aus FR 26 54 233 A ist eine Bedieneinheit zum Steuern eines Zeigers auf einer Anzeigeeinheit einer Computereinheit bekannt. Die Bedieneinheit besteht aus einer Oberschale und einer Unterschale. Die Bedieneinheit ist fest mit Ihrer Arbeitsumgebung verbunden. In der Unterschale ist eine Sensoreneinheit angeordnet, welche auf die Bedieneinheit einwirkende Kräfte nach Richtung und Betrag erfasst. Eine Steuereinrichtung wertet die Signale der Sensoreneinheit aus und leitet diese an eine Computereinheit weiter. Aus dieser Erfindung ist jedoch nicht offenbart, Erschütterungen und Störungen, die durch Umgebungsbeeinflussungen entstehen, zu eliminieren.

Aus US 5,572,238 A ist ein Eingabeelement für einen Computer bekannt. Mit diesem Eingabeelement, welches Sensoren zur Erkennung der einwirkenden Kraft auf das Element aufweist, können Elemente auf dem Computerbildschirm bewegt werden.

Aus DE 41 40 780 A1 ist eine Eingabevorrichtung mit einem taktilen Feedback offenbart. Die Eingabevorrichtung ist mit beweglichen Elementen ausgestattet, welche an der Berührungs- und/oder Bewegungsfläche der Eingabevorrichtung angeordnet sind. Diese Elemente sind an elektromechanische Wandler, die vom Steuersystem aktiviert werden, gekoppelt und bewirken eine von der Bedienungsperson taktil wahrnehmbare Relativbewegung der Elemente zur Oberfläche.

Aus DE 198 16 117 A1 ist eine elektronische Schlüsseleingabevorrichtung zur Bereitsetzung eines Computersystems bekannt. Hierzu ist selbiges mit einem Fingerdruckeingabemodul zur Erzeugung eines Fingerdruckbildsignales ausgestattet. Aufgrund dieses Abdruckes und dessen biometrischen Eigenschaften wird auf die Zulässigkeit oder Unzulässigkeit eines Benutzers und dessen Zugang entschieden.

Aus US 5,587,558 A ist bekannt, ungewollte Beschleunigungen eines Eingabeelementes bei der Betätigung zu erkennen und zu unterdrücken. Es ist jedoch nicht offenbart, die Aktivierungsschwelle der Sensoren anzuheben, um damit eine adaptive Eliminierung der Umgebungsbeeinflussung zu beseitigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedieneinheit zu schaffen, welche den ergonomischen Anforderungen eines Computereingabemediums bezüglich Handhabung, Position und Ergonomie genügt, wobei die Bedieneinheit auch in bewegten Umgebungen, wie Auto, Bahn, Schiff, Omnibus oder Flugzeug einsetzbar ist und durch ungewollte Bewegungen, welche durch die Bewegung in einer bewegten Umgebung erzeugt werden, nicht beeinträchtigt wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der abhängigen Ansprüche sowie der weiteren Beschreibung.

Die erfindungsgemäße Bedieneinheit ist fest mit ihrer Arbeitsumgebung verbunden. Hierzu ist sie beispielsweise fest im Armaturenbrett oder in der Armlehne eines Kraftfahrzeuges integriert. Die Bedieneinheit weist eine ergonomische, insbesondere für die Hand ergonomisch geformte Bauweise auf.

Im weiteren weist sie verschiedene Sensoren für Eingaben auf. In der Bedieneinheit sind weitere Sensoren angeordnet, über welche eine auf die Bedieneinheit ausgeübte Kraft, welche von einem Nutzer mit seiner Hand ausgeübt wird, erkannt und ausgewertet wird. Hierbei wird die Richtung der Kraft, sowie die Kraft selbst, ausgewertet und in eine Bewegung eines Zeigers auf einem zugehörigen Bildschirm einer Computereinheit umgesetzt. Im weiteren ist in der Bedieneinheit eine Steuereinheit angeordnet. Diese Steuereinheit wertet die Daten der Sensoren der Bedieneinheit, welche zur Detektion der Kraft, welche von einem Nutzer auf die Bedieneinheit ausgeübt wird, angeordnet sind, aus. Im weiteren ist ein Aktuator vorgesehen, über welchen eine Rückmeldung an den Benutzer möglich ist. Dies bedeutet, daß die Steuereinheit über den Aktuator Vibrationen oder Impulse an die Hand und somit an die Sensorik des Bedieners leiten kann.

Die weitere Funktionalität der Bedieneinheit, sowie deren Aufbau, wird im weiteren anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Bedieneinheit ist im Ausführungsbeispiel als Bedieneinheit in einem Kraftfahrzeug für eine dort installierte Multimediakomponente ausgeführt.

Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Bedieneinheit;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Bedieneinheit;

Fig. 3 einen schematischen funktionellen Aufbau der Bedieneinheit.

Die Bedieneinheit 1 besteht aus einer Oberschale 2 und einer Unterschale 5. In der Oberschale 2 sind die Sensoren 3 und 4 eingearbeitet. Die Oberschale 2 ist mit der Unterschale 5 fest verbunden. Die Unterschale 5 weist mechanische Einrichtungen auf, um die Bedieneinheit 1 in einem Kraftfahrzeug zu fixieren.

Die Oberschale 2 der Bedieneinheit 1 ist über eine Sensoreneinheit 6 mit der Unterschale 5 verbunden. Diese Verbindung ermöglicht es, daß eine Kraft auf die Oberschale 2 gegenüber der Unterschale 5 ausgeübt werden kann und von der Sensoreneinheit 6 erfaßt wird.

Die Sensoreneinheit 6 besteht aus den Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d. Bei diesen Sensoren handelt es sich um Druck- bzw. Kraftaufnahmesensoren. Die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d sind in der Bedieneinheit 1 derart angeordnet, daß bei Ausübung einer Kraft auf die Bedieneinheit 1 diese Kraft von den Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d detektiert wird. Die Bedieneinheit 1 ist bei ihrer Funktionsauslegung jedoch derart konstruiert, daß ein Nutzer die Bedieneinheit mit einer Hand, welche er auf die Oberschale 2 auflegt, bedient. Der Nutzer übt dann mit seiner Hand, wie bei einer herkömmlichen und bekannten Computer-Maus Kraft auf die Bedieneinheit 1 aus, um diese zu bewegen. Die Bedieneinheit 1 ist aber mit der Umgebung - Einbauumgebung fest verbunden, so daß die Kraft, welche der Nutzer gegen die Bedieneinheit 1 aufwendet, von der Sensoreneinheit 6, von den Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d, detektiert wird.

Im weiteren ist in der Bedieneinheit 1 eine Steuereinheit 8, mit welcher die Sensoreneinheit 6 nebst Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d verbunden ist, angeordnet. Bei Ausübung einer Kraft auf die Bedieneinheit 1, wird diese Kraft von den Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d detektiert. Die Steuereinheit 8 wertet die Signale der Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d aus. Die Steuereinheit 8 errechnet anhand der von den Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d detektierten Kraft die Richtung der Kraft - in einer 360° Richtung zum Einbauort der Bedieneinheit 1.

Durch die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d und die Steuereinheit 8 wird diese Kraft analysiert und ausgewertet. Die Steuereinheit 8 analysiert die einwirkende Kraft nach Kraftrichtung und Kraft und übermittelt diese Daten an eine angeschlossene Computereinheit, welche diese Daten in eine Bewegung eines Zeigers auf dem Bildschirm der Computereinheit umsetzt. Auf diese Weise ist es möglich, mittels der Bedieneinheit 1 einen Mauszeiger über eine Computer- Anzeigeeinheit zu steuern.

Die Richtung der auf die Bedieneinheit 1 einwirkenden Kraft wird durch Anordnung der Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d und der Steuereinheit 8 in Grad in einem Winkelbereich von mindestens 360° Genauigkeit erfaßt. Die Intensität der von der Hand eines Nutzers auf die Bedieneinheit 1 ausgeübten Kraft wird ebenfalls durch die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d erfaßt und von der Steuereinheit 8 ausgewertet. Die von der Steuereinheit 8 ermittelten Daten überträgt diese über ein Interface 7, welches als Sende-Empfangseinheit ausgestaltet ist, an einen angeschlossenen Computer. Dort wird anhand der übermittelten Daten die Bewegung eines Zeigers auf einem Bildschirm, welcher an den Computer angeschlossen ist, dargestellt.

Die Geschwindigkeit, mit welcher sich der Zeiger auf dem Bildschirm bewegt, wird anhand der vom Nutzer auf die Bedieneinheit 1 ausgeübten Kraft ermittelt. Je stärker die Krafteinwirkung auf die Bedieneinheit 1 ist, desto schneller bewegt sich der Zeiger über den Bildschirm. Die Richtung der Bewegung des Zeigers über den Bildschirm wird durch die Kraftrichtung, wie oben beschrieben, welche der Nutzer auf die Bedieneinheit 1 ausübt, bestimmt.

Der Einbau der Bedieneinheit 1 bzw. die Fixierung der Bedieneinheit 1 im Kraftfahrzeug hat in der Weise zu erfolgen, daß diese in ergonomischer Weise für einen Nutzer erfolgt.

An der Innenseite der Oberschale 2 der Bedieneinheit 1 sind weitere Sensoren 3, 4 angeordnet. Diese weiteren Sensoren 3, 4 sind unterhalb der Oberschale 2 angeordnet und befinden sich an der Stelle, an der sich üblicherweise Tasten einer handelsüblichen Computer-Maus befinden. Diese weiteren Sensoren 3, 4 dienen als Eingabe- bzw. Eingabebestätigungstasten. Dies bedeutet, daß durch Druck auf die weiteren Sensoren 3, 4 mit dem Finger eine Funktion, wie bei einer Computer-Maus, ausgelöst wird - bei den weiteren Sensoren 3, 4 handelt es sich um Drucksensoren. Die Steuereinheit 8 überwacht diese Sensoren 3, 4 und leitet diese Signale über das Interface 7 an die angeschlossene Computereinheit, welche die dortigen weiteren Maßnahmen veranlaßt. Zugleich erfaßt die Steuereinheit 8, wenn eine Kraft auf einen der Sensoren 3, 4 ausgeübt wird und berücksichtigt diese ausgeübte Kraft auf einer der Sensoren 3, 4 bei der Berechnung der Kraft in Richtung und Betrag, welche von den Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d erfaßt wird. Somit kann eine ungewollte Beeinflussung der Bewegungssteuerung des Zeigers auf dem Bildschirm der Computereinheit durch Betätigung eines der Sensoren 3, 4 vermieden werden. Die Anzahl derartiger Sensoren 3, 4 ist beliebig erweiterbar, so daß in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung für jeden Finger einer Bedienhand ein Sensor angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, ohne großen Aufwand die Bedieneinheit 1 auf fünf Funktionstasten, welche über die Sensoren in beschriebener Weise realisiert sind, zu erweitern.

Die Steuereinheit 8 ist in der Weise ausgestaltet, daß sie die Signale der Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d derart auswertet, daß adaptiv, je nach mechanischer Umwelt- bzw. Umgebungsbelatung, die Aktivierungsschwelle angepaßt wird. Bei starken Rüttelbewegungen, welche beispielsweise in bewegter Umgebung entstehen, kommt es sonst zu Fehlauslösungen und Fehleingaben. Wird die Eingabeschwelle adaptiv angepaßt, so werden über die Steuereinheit 8 die Bewegungen, welche in einem bewegten Objekt, wie in einem Kraftfahrzeug oder Flugzeug ohne Einwirkung eines Nutzers, alleinig durch die Rüttelbewegung im bewegten Objekt, kompensiert. Über eine stochastische Signalauswertung der Signale der Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d, werden die durch die mechanische Trägheit des Körper der Bedieneinheit 1 hervorgerufenen Störungen durch eine Anhebung des Schwellpegels adaptiv eliminiert.

Die Unterbindung bzw. der Ausgleich der mechanischen Umwelteinflüsse, wie Stoßbelastung bei unebenen Fahrbahnen. Fliehkräfte bei Kurvenfahrten oder das eigentliche Rütteln des Fahrzeugs selbst bei Geradeauslauf erfolgt durch folgende Maßnahmen:
Das sogenannte mechanische Rauschen wird durch die Anhebung der Auswerteschwelle ausgeglichen. Hierbei werden Signale, die durch kleine Bewegungen der Maus hervorgerufen werden, ausgeblendet. Das Grundsignal, welches über die Senoren 6a, 6b, 6c, 6d von der Steuereinheit 8 ständig überwacht wird, wird statistisch bewertet. Wird dieses Signal größer durch Unebenheiten der Fahrbahn, so hebt die Steuereinheit 8 die Aktivierungslevels an, damit keine fehlerhaften Auslösungen erfolgen. Die aufzuwendende Aktivierungskraft für den Nutzer wird entsprechend größer, was dem Nutzer allerdings auch in einer "bewegten" Umgebung, wie in der Bahn, in einem Kraftfahrzeug, einem Flugzeug usw. ein sicheres Gefühl für die Bedienung gibt.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wertet die Impulslängen aus. Hierbei wird ähnlich wie bei elektromechanischen Tasten vorgegangen. Es wird davon ausgegangen, daß bereits eine Krafteinwirkung auf die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d, welche durch die Steuereinheit 8 erfaßt wird, ansteht, ehe sich der Zeiger auf dem Bildschirm der Anzeigeeinheit bewegt. Im Gegensatz zu einer Tasteneingabe, bei deren Betätigung ein Nutzer eine sofortige Reaktion erwartet, auch bei kurzzeitigem Betätigen, kann vorliegend das Bewegen des Zeigers in eine bestimmte Richtung auch erst nach einer Verzögerung erfolgen. Hierdurch ist es der Steuereinheit 8 möglich, sehr kurze Fehlauslösungen adaptiv zu unterdrücken. Insbesondere in Verbindung mit der taktilen Rückmeldung über einen Aktuator 9 und der Steuereinheit 8, welche im weiteren näher beschrieben wird, wird ein Nutzer die Bedieneinheit solange drücken, bis er das "Ticken" in der Hand spürt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Impulsanstiegsgeschwindigkeit zur Anhebung der Auswerteschwelle bzw. zur Absenkung der Auswerteschwelle herangezogen. Das mechanische System der menschlichen Hand und des Armes haben eine ähnliche Grenzfrequenz von ca. 15 Hz. Dadurch ist es nicht möglich, Kraftaufwendungen mit einer Anstiegsgeschwindigkeit größer als diese Grenzfrequenz von einem Nutzer zu initiieren. Stellt die Steuereinheit 8 nunmehr Impulse fest, die schneller als die definierte Geschwindigkeit ansteigen, so bewertet sie diese als ungewollte Umwelteinflüsse und blendet diese aus.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung arbeitet die Steuereinheit 8 wie folgt:
Bei Kurvenbewegungen entstehen in der Horizontalen Fliehkräfte, welche auf die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d einwirken und Signale auslösen. Diese Signale sind kontinuierlich und nicht von den gewollten Signalen des Bedieners zu unterscheiden. In vorteilhafter Weise ist daher neben den Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d eine zweite Sensoreneinheit vorgesehen, welche unabhängig von der Oberschale 2 und einer Krafteinwirkung auf diese eine Querbeschleunigung mißt. Diese zweite Sensoreneinheit wird ebenfalls von der Steuereinheit 8 ausgewertet und überwacht. Liegt nunmehr eine Krafteinwirkung auf diese zweite Sensoreneinheit vor und zugleich eine Krafteinwirkung auf die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d, so rechnet die Steuereinheit 8 diese Fliehkraft aus der errechneten Kraft aus den Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d heraus. Auf diese Weise ist es möglich, die Fliehkräfte zu eliminieren.

Im weiteren ist der Aktuator 9 an der Unterseite der Oberschale 2 der Bedieneinheit 1 angeordnet. Dieser Aktuator 9 ist mit der Steuereinheit 8 verbunden. Die Steuereinheit 8 steuert den Aktuator 9 in der Weise, daß von der Computereinheit über das Interface 7 übertragene Signale von der Steuereinheit 8 ausgewertet werden und den Aktuator 9 steuern. Hierdurch ist eine taktile Rückmeldung der Computereinheit an den Nutzer möglich. Hierdurch können beispielsweise das Fortschreiten im Menü, die Erfolgsmeldung über eine durchgeführte Aktion durch Einzelimpulse oder eine Bewegung des Zeigers auf der Anzeigeeinheit selbst durch eine kontinuierliche Impulsfolge angezeigt werden. Es ist auch im weiteren möglich, über eine Änderung der Impulsfolgen und/oder Impulsfreqzenzfolgen den Übergang von einem Areal auf der Anzeigeeinheit auf ein anderes dem Nutzer mitzuteilen.

Beim Interface 7 handelt es sich vorzugsweise um eine RS-232 Schnittstelle eine USB-Schnittstelle, eine Funkschnittstelle oder eine Infrarotschnittstelle.

Im weiteren ist ein Fingerabdrucksensor 11 im Bereich des Zeigefingers angeordnet. Dieser Fingerabdrucksensor 11, welcher über die Steuereinheit 8 angeschlossen ist, ermöglicht es, einen Nutzer zu identifizieren. Hierdurch kann ein Menü der Computereinheit auf den Benutzer optimiert und abgespeichert werden. So können die Schwell- bzw. Schwellenwerte für die Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d für einen Nutzer spezifisch angepaßt werden. Im weiteren kann durch den Fingerabdrucksensor 11 auch eine Zugangskontrolle geschaffen werden.

Die Bedieneinheit 1 ist durch die Bauart bedingt extrem widerstandsfähig gegen Vandalismus und Witterung. Das resultiert aus der Technik der Kraftaufnehmer der Sensoren 6a, 6b, 6c, 6d, welche in vorteilhafter Ausgestaltung als Piezoelektrik oder Dehnungsmeßstreifen ohne bewegte Teile und offene Kontakte realisiert sind, und der Auswertung von aufgewendeten Kräften, wobei keine mechanischen Wege der Bedienelemente, damit folglich keine Schlitze in der Oberfläche vorhanden sind. Die Bedieneinheit kann praktisch mit einer geschlossenen, glatten Oberfläche verbaut werden, so daß eine Beeinträchtigung von Außen durch Flüssigkeiten oder andere Stoffe ausgeschlossen ist. Der Verbau kann mit einer relativ runden Oberfläche so fest an einen Einbauort erfolgen, daß mutwilliges Entfernen oder Zerstören der Bedieneinheit verhindert wird. Durch den Einsatz von "Lowpower-Elektronik" und festeingebauten, praktisch verschleißfreien Kraftaufnehmern ist das Medium weitgehend wartungsfrei.

Bezugszeichenliste

1

Bedieneinheit

2

Oberschale

3

,

4

weitere Sensoren

5

Unterschale

6

Sensoreneinheit

6

a,

6

b,

6

c,

6

d Sensoren

7

Interface

8

Steuereinheit

9

Aktuator

11

Fingerabdrucksensor

Claims

1. Bedieneinheit (1) zur Steuerung eines Zeigers auf einer Anzeigeeinheit einer Computereinheit, bestehend aus einer Oberschale (2) und einer Unterschale (5), wobei die Bedieneinheit (1) fest mit ihrer Arbeitsumgebung verbunden und in der Unterschale (5) eine Sensoreneinheit (6), bestehend aus mindestens zwei Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d), angeordnet ist, welche die auf die Bedieneinheit (1) einwirkende Kraft nach Richtung und Betrag erfassen, und eine Steuereinheit (8) die Signale der Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) auswertet und an die Computereinheit leitet, wobei die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) in definierten Winkeln zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) die jeweiligen mechanischen Umgebungsbeeinflussungen der Bedieneinheit (1) über eine adaptive Anpassung der Aktivierunsschwelle der Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) ausfiltert und die Steuereinheit (8) über eine stochastische Signalauswertung der Signale der Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) die durch die Trägheit des Körpers der Bedieneinheit (1) hervorgerufenen Störungen durch eine Anhebung der Aktivierungsschwelle der Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) adaptiv eliminiert.

2. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) Kraft- oder Drucksensoren sind und die Steuereinheit (8) die Kraft, welche auf die Bedieneinheit (1) ausgeübt wird, über die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) in Richtung und Intensität auswertet.

3. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (1) ergonomisch zur Benutzung mit einer Hand ausgestaltet ist.

4. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberschale (2) mindestens ein weiterer Sensor (3, 4) angeordnet ist und dieser Sensor (3, 4) mit der Steuereinheit (8) verbunden ist.

5. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die weiteren Sensoren (3, 4) als Eingabetasten nutzbar sind.

6. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) erkennt, wenn ein Nutzar die weiteren Sensoren (3, 4) als Eingabetasten nutzt, und diese einwirkende Kraft auf die Bedieneinheit (1) bei der Analyse der Krafteinwirkung auf die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) berücksichtigt um eine ungewollte Beeinflussung der Bewegungssteuerung des Zeigers auf der Anzeigeeinheit der Computereinheit zu vermeiden.

7. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (1) in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.

8. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (1) in der Mittelarmlehne, im Armaturenbrett oder in der Mittelkonsole angeordnet ist.

9. Bedieneinheit (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit (1) in oder an einem tragbaren Computer, an einem Verkaufsautomaten oder einem Informationsautomaten angeordnet ist.

10. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberschale (2) ein Aktuator (9) angeordnet ist, welcher mit der Steuereinheit (8) verbunden ist.

11. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (9) eine taktile Rückmeldung an den Nutzer gibt, indem der Aktuator (9) Vibrationen oder Impulse an die Hand des Nutzers überträgt.

12. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Aktuators (9) die Bedieneinheit (1) dem Nutzer ein Fortschreiten des Menüs auf der Anzeigevorrichtung der Computereinheit oder eine Erfolgsmeldung über eine durchgeführte Aktion durch Einzelimpulse oder die Bewegung des Zeiger selbst durch eine kontinuierliche Impulsfolge mitteilt.

13. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikation zwischen der Bedieneinheit (1) und der Computereinheit über ein Interface (7), welches an die Steuereinheit (8) angeschlossen ist, erfolgt.

14. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der Bewegung des Zeigers auf der Anzeigeeinheit der Computereinheit in Abhängigkeit von der einwirkenden Kraft auf die Bedieneinheit (1) erfolgt.

15. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung der Bewegung des Zeigers auf der Anzeigeeinheit der Computereinheit in Abhängigkeit von der Richtung der einwirkenden Kraft auf die Bedieneinheit (1) erfolgt.

16. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) zur Vermeidung von Fehlauslösungen bereits eine Krafteinwirkung auf die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) anstehen läßt, bevor sie Auswertungssignale weiterleitet.

17. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) anhand der Impulsgeschwindigkeit der Eingaben eine Fehlauslösung erkennt, wenn die Impulsfolge der Eingaben mit einer Frequenz größer als fünfzehn Hz erfolgt.

18. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Sensoreneinheit neben den Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) in der Bedieneinheit (1) integriert ist, welche keine mechanische Verbindung zur Oberschale (2) aufweist und Querbeschleunigungen misst, und die Steuereinheit (8) eine Fehlauslösung erkennt, wenn die Steuereinheit (8) an der zweiten Sensoreneinheit eine Krafteinwirkung feststellt und zugleich an den Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) keine Krafteinwirkung feststellt, welche größer ist als diejenige Kraft an der zweiten Sensoreneinheit.

19. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (8) die gemessene Querbeschleunigung über die zweite Sensoreneinheit aus der Krafteinwirkung auf die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) herausrechnet.

20. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Oberschale (2) der Bedieneinheit (1) ein Fingerabdrucksensor (11) angeordnet ist.

21. Bedieneinheit (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Fingerabdrucksensor (11), welcher über die Steuereinheit (8) angeschlossen ist, eine Identifizierung eines Nutzers ermöglicht.

22. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für einen Nutzer jeweils ein spezifisches Benutzerprofil zur Bedienung der Benutzereinheit (1) abspeicherbar ist, wobei die Schwellwerte für die Sensoren (6a, 6b, 6c, 6d) individuell anpassbar sind.

23. Bedieneinheit (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Interface (7) eine RS-232 Schnittstelle, eine USB-Schnittstelle, eine Funkschnittstelle oder eine Infrarotschnittstelle ist.