DE102011009561A1

DE102011009561A1 - Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche, Fahrzeug mit einer Eingabevorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche

Info

Publication number: DE102011009561A1
Application number: DE102011009561A
Authority: DE
Inventors: Thomas Schramm; Michael Wagner
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-08-02

Abstract

Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche, Fahrzeug mit einer Eingabevorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche Es wird eine Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche (5) bereitgestellt, die folgendes aufweist: – eine erste Schicht mit einem berührungsempfindlichen Tastfeld (14), – eine darunter liegende zweite Schicht mit einer reliefveränderlichen Oberfläche, wobei ein Relief des berührungsempfindlichen Tastfelds (14) durch Reliefveränderungen der Oberfläche der zweiten Schicht veränderbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche sowie ein Fahrzeug mit einer Eingabevorrichtung. Sie betrifft weiter ein Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche.
Berührungsempfindliche Tastfelder (Touchpads) finden als Eingabeoberflächen zunehmend auch in Kraftfahrzeugen Anwendung, beispielsweise zur Bedienung von Infotainmentsystemen.
Aus der US 2010/0156837 A1 ist es bekannt, ein Touchpad mit einer haptischen Oberfläche zu versehen, um dem Benutzer das Auffinden einzelner Bedienfelder zu erleichtern.
Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eingabevorrichtung insbesondere für Bedienelemente in einem Kräftfahrzeug im Hinblick auf eine leichte Bedienbarkeit weiterzubilden.
Darüber hinaus ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche anzugeben.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit dem Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche bereitgestellt, die eine erste Schicht mit einem berührungsempfindlichen Tastfeld und eine darunter liegende zweite Schicht mit einer reliefveränderlichen Oberfläche aufweist, wobei ein Relief des berührungsempfindlichen Tastfelds durch Reliefveränderungen der Oberfläche der zweiten Schicht veränderbar ist.
Unter dem Relief einer Oberfläche bzw. des Tastfelds werden Abweichungen von der ebenen Geometrie in Form von lokalen Erhebungen oder Absenkungen verstanden. Die Eingabeoberfläche der Eingabevorrichtung muss somit nicht eben sein, sondern kann lokale Höhenunterschiede aufweisen, die zeitlich und räumlich veränderbar sind durch Veränderungen im Relief der Oberfläche der zweiten Schicht. Dazu ist es vorgesehen, dass sich das Relief der Oberfläche der zweiten Schicht auf der Eingabeoberfläche abbildet, beispielsweise auf mechanische Weise dadurch, dass Verschiebungen der Oberfläche der zweiten Schicht direkt Verschiebungen der Eingabeoberfläche bewirken.
Unter einem berührungsempfindlichen Tastfeld werden Vorrichtungen verstanden, die auch als Touchpad oder Touchscreen bekannt sind und die Positionen oder Bewegungen auf ihrer Oberfläche beispielsweise durch lokale Veränderungen der elektrischen Kapazität registrieren.
Die Eingabevorrichtung ermöglicht es, auf dem berührungsempfindlichen Tastfeld in zeitlicher Abfolge verschiedene Tastenfelder zu definieren, die durch den Benutzer haptisch erkennbar sind. Dadurch ist es möglich, die Eingabevorrichtung als Fernbetätigung für eine Einrichtung auszubilden, die Tastenfelder auf einem Bildschirm anzeigt. Beispielsweise kann ein Infotainmentsystem in einem Fahrzeug mit einer derartigen Eingabevorrichtung ausgestattet sein.
Derartige Infotainmentsysteme weisen häufig einen Bildschirm auf, der im Bereich der Mittelkonsole angeordnet ist und der als Touchscreen ausgebildet ist oder der eine Reihe separater Eingabeelemente aufweist. Auf einem derartigen Bildschirm können Bedienelemente wie Lautstärkeregler, Programmwahltasten oder Kontextmenüs dargestellt sein. Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden diese Bedienelemente auf der als Fernbetätigung ausgebildeten und beispielsweise im Bereich des Lenkrads angeordneten Eingabevorrichtung als Relief des berührungsempfindlichen Tastfelds dargestellt.
Dazu kann es wünschenswert sein, die Abbildung auf dem Bildschirm nicht exakt auf das berührungsempfindliche Tastfeld zu übertragen, sondern einzelne Elemente durch eine größere oder kleinere Darstellung oder eine Positionsveränderung stärker hervorzuheben oder in den Hintergrund treten zu lassen oder sie sogar ganz wegzulassen.
Der Benutzer soll im Stande sein, die Anordnung von Eingabefeldern auf der Eingabevorrichtung erfühlen zu können und sie gegebenenfalls möglichst intuitiv der Darstellung auf dem Bildschirm zuzuordnen. Die Abbildung (Mapping) der Eingabefelder auf dem Bildschirm auf die berührungsempfindliche Oberfläche der Eingabevorrichtung wird daher unter eine Reihe von Kriterien vorgenommen, die eine intuitive Bedienbarkeit anstreben und die weiter unten beispielhaft erläutert werden.
Gemäß einer Ausführungsform weist die zweite Schicht eine Anzahl von elektronisch ansteuerbaren Aktoren auf, die beispielsweise als Piezoelemente ausgebildet sein können.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Eingabevorrichtung einen Bildschirm auf, wobei Objekte auf dem Bildschirm auf dem Relief des berührungsempfindlichen Tastfelds abbildbar sind.
Dabei kann der Bildschirm entfernt von dem berührungsempfindlichen Tastfeld mit der darunter liegenden zweiten Schicht mit reliefveränderlicher Oberfläche angeordnet sein. Alternativ kann er jedoch auch als berührungsempfindlicher Bildschirm ausgebildet sein und mit dem Tastfeld zusammenfallen. Bei dieser Ausführungsform umfasst die zweite Schicht somit den berührungsempfindlichen Bildschirm, dessen Oberfläche reliefveränderlich ist.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird die Eingabevorrichtung in einem Fahrzeug verwendet, insbesondere als Eingabevorrichtung für ein Infotainmentsystem, eine automatische Gangschaltung und/oder eine Klimaanlage bzw. Heizung. Unter einem Infotainmentsystem wird dabei ein Audiosystem, ein Navigationsgerät oder ein anderes System verstanden, das der Unterhaltung und/oder Information des Fahrers dient.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche angegeben, wobei das Verfahren folgendes aufweist:

– Vorgeben von Eingabefeldern auf einem berührungsempfindlichen Tastfeld und
- lokales Anpassen eines Reliefs des berührungsempfindlichen Tastfelds an die Ausdehnung und Position der Eingabefelder.

Dabei wird unter dem lokalen Anpassen des Reliefs die Festlegung der Höhe jedes Punktes des berührungsempfindlichen Tastfelds verstanden. Das Anpassen erfolgt dabei derart, dass die vorgegebenen Eingabefelder auf dem berührungsempfindlichen Tastfeld abgebildet werden.
Dabei kann das Vorgeben der Eingabefelder auf dem Tastfeld insbesondere durch Abbilden von auf einem entfernt angeordneten Bildschirm angezeigten Eingabefeldern auf das Tastfeld erfolgen. Bei einer Veränderung von Ausdehnung und Position der angezeigten Eingabefelder wird dann auch das Relief des berührungsempfindlichen Tastfelds verändert, so dass das Relief des berührungsempfindlichen Tastfelds jederzeit eine Abbildung der Darstellung auf dem Bildschirm bildet.
Das Abbilden kann mittels eines Verfahrens erfolgen, das eine auf Benutzerfreundlichkeit optimierte Aufteilung des Tastfelds verwirklicht. Das heißt, es wird in dieser Ausführungsform keine originalgetreue Abbildung angestrebt. Vielmehr wird eine optimale Bedienbarkeit angestrebt, wobei mögliche Kriterien sind:

– Es kann angestrebt werden, möglichst wenig Freiflächen auf dem Tastfeld anzulegen, um den Platz bestmöglich für die Anordnung der Eingabefelder ausnutzen zu können. Dies kann insbesondere erstrebenswert sein, weil auf der Eingabeoberfläche nur ein sehr begrenzter Platz zur Verfügung steht.
– Es kann ferner angestrebt werden, die Anordnung der Eingabefelder auf dem Bildschirm zueinander auf dem Tastfeld zu erhalten, so dass auf dem Bildschirm neben- oder übereinander liegende Eingabefelder auch auf dem Tastfeld neben- oder übereinander liegen.
– Es kann ferner angestrebt werden, Abstände und Größenverhältnisse prinzipiell zu wahren, wobei jedoch Anpassungen vorgenommen werden können, um den knappen Platz besser für die Anordnung von Eingabefelder zu nutzen.
– Es kann ferner angestrebt werden, geometrische Formen von Eingabefeldern bei der Abbildung entweder zu wahren oder in ähnliche Formen zu übersetzen, beispielsweise einen Kreis in ein Quadrat, das sich besser in die räumliche Aufteilung des Tastfelds einfügt als eine runde Form.
– Es kann ferner angestrebt werden, Begrenzungen zwischen den einzelnen Eingabefeldern vorzusehen, entweder in Form von ebenen Freiflächen oder in Form von erhabenen oder abgesenkten Stegen.

In einer Ausführungsform wird ein Schieber und/oder eine Bildlaufleiste zur Bedienung eines Bildlaufs als erhabener oder abgesenkter Bereich des berührungsempfindlichen Tastfelds angezeigt.
In einer Ausführungsform wird auf eine Eingabe durch einen Benutzer hin das Relief des betätigten Eingabefeldes verändert. Auf diese Weise kann dem Benutzer ein haptisches Feedback zu seiner Bedienung zur Verfügung gestellt werden. Beispielsweise kann sich dazu ein betätigtes Eingabefeld absenken und/oder vibrieren. Eine Bildlaufleiste könnte sich beispielsweise bei Berührung durch weiteres Heben/Absenken stärker definieren. Auch ist es denkbar, dass einzelne Elemente bei begonnener Betätigung durch Veränderung ihrer Größe oder Ausprägung des Reliefs stärker hervorgehoben oder „gezoomt” werden.
In einer Ausführungsform erfolgt das lokale Anpassen des Reliefs des berührungsempfindlichen Tastfelds mittels Piezoelementen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens angegeben, wenn das Computerprogramm auf einer Rechnereinheit oder einem Steuergerät ausgeführt wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.
1 zeigt schematisch einen Bildschirm und eine Eingabeoberfläche einer Eingabevorrichtung in einem Kraftfahrzeug;
2 zeigt schematisch Vorgänge bei der Bedienung der Eingabevorrichtung gemäß 1 und
3 zeigt ebenfalls schematisch Vorgänge bei der Bedienung der Eingabevorrichtung gemäß 1.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
1 zeigt schematisch einen Bildschirm 1 einer Eingabevorrichtung für ein Infotainmentsystem in einem Kraftfahrzeug. Der Bildschirm 1, der beispielsweise im Bereich der Mittelkonsole angeordnet sein kann, ist in dieser Ausführungsform als berührungsempfindlicher Bildschirm (Touchscreen) ausgebildet. Er kann jedoch auch als herkömmlicher Bildschirm ohne Eingabefunktion ausgebildet sein.
Er weist eine Reihe von Eingabefeldern 2 auf, die durch Freiflächen 3 voneinander abgegrenzt sind. In der Darstellung in 1 wird das Eingabefeld 2 oben links betätigt, was durch eine vergrößerte Darstellung des betätigten Eingabefelds angezeigt wird.
Die Betätigung erfolgt über die in der unteren Hälfte von 2 gezeigte Eingabeoberfläche 5 mit einem berührungsempfindlichen Tastfeld 14. Diese weist ebenfalls eine Reihe von Eingabefeldern 6 auf, die voneinander durch Stege 7 getrennt sind. In der Darstellung in 1 wird das Eingabefeld 8 oben links durch Drücken betätigt.
Jedem Eingabefeld 2 auf dem Bildschirm 1 entspricht ein Eingabefeld 6 auf der Eingabeoberfläche 5, wobei die räumliche Anordnung zueinander erhalten bleibt. Lediglich wurden bei der Abbildung der Eingabefelder auf dem Bildschirm 1 auf die Eingabeoberfläche 5 die Freiflächen 3 durch sehr schmale Stege 7 ersetzt, um ausreichend Platz für komfortabel bedienbare Eingabefelder 6 zu erhalten. Die Eingabefelder 6 nehmen somit praktisch den gesamten auf der Eingabeoberfläche 5 zur Verfügung stehenden Platz ein und teilen ihn sich entsprechend ihrer Anordnung und Größe auf.
Die Eingabefelder 6 werden durch das Relief der Eingabeoberfläche 5 für einen Benutzer ertastbar dargestellt. Dabei sind in der gezeigten Ausführungsform die Eingabefelder 6 als erhabene Bereiche und die Stege 7 dazwischen als abgesenkte, in sich flache Bereiche ausgebildet.
Bei einem Wechsel der Darstellung auf dem Bildschirm 1 wechselt auch die Darstellung der Eingabefelder 6 auf der Eingabeoberfläche 5 entsprechend, wobei unter dem Tastfeld 14 der Eingabeoberfläche 5 liegende Piezoelemente das Relief der Eingabeoberfläche 5 entsprechend anpassen.
2 zeigt ebenfalls einen Bildschirm 1 sowie eine Eingabeoberfläche 5 der Eingabevorrichtung. Auf dem Bildschirm 1 wird hier zusätzlich zu den Eingabefeldern 6 eine Beschriftung 10 angegeben, die jedoch keine Betätigungsfunktion aufweist. Die Beschriftung 10 wird daher auch nicht auf der Eingabeoberfläche 5 abgebildet und es wird kein Platz für die reserviert. Stattdessen steht für die Anordnung der Eingabefelder 6 im Verhältnis mehr Platz zur Verfügung.
Als weiteres Eingabefeld 2 ist auf dem Bildschirm 1 ein Kontextmenü gezeigt, das auf der Eingabeoberfläche als Kontextmenüfeld 11 abgebildet ist und dessen Betätigung anhand von 3 erläutert wird.
3 zeigt die Betätigung des Kontextmenüfelds 11. Wird das als Kontextmenüfeld 11 ausgebildete Eingabefeld 6 berührt, so nimmt es die Funktion einer Bildlaufleiste an und erlaubt dem Benutzer das Scrollen durch das Menü. Dies ist durch die Pfeile 12 und 13 angedeutet. Um die Funktion der Bildlaufleiste anzuzeigen, wird auf dem Kontextmenüfeld 11 ein schmaler vertikaler erhabener Bereich ausgebildet.
Bezugszeichenliste

1: Bildschirm
2: Eingabefeld
3: Freifläche
4: betätigtes Eingabefeld
5: Eingabeoberfläche
6: Eingabefeld
7: Steg
8: betätigtes Eingabefeld
9: Kontextmenü
10: Beschriftung
11: Kontextmenüfeld
12: Pfeil
13: Pfeil
14: berührungsempfindliches Tastfeld

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010/0156837 A1 [0003]

Claims

Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche (5), die folgendes aufweist: – eine erste Schicht mit einem berührungsempfindlichen Tastfeld (14), – eine darunter liegende zweite Schicht mit einer reliefveränderlichen Oberfläche, wobei ein Relief des berührungsempfindlichen Tastfelds (14) durch Reliefveränderungen der Oberfläche der zweiten Schicht veränderbar ist.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die zweite Schicht eine Anzahl von elektronisch ansteuerbaren Aktoren aufweist.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zweite Schicht eine Anzahl von Piezoelementen aufweist.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 1, die einen Bildschirm (1) aufweist, wobei Objekte auf dem Bildschirm (1) auf dem Relief des berührungsempfindlichen Tastfelds (14) abbildbar sind.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Bildschirm (1) entfernt von dem berührungsempfindlichen Tastfeld (14) mit der darunter liegenden zweiten Schicht mit reliefveränderlicher Oberfläche angeordnet ist.
Eingabevorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Bildschirm (1) als berührungsempfindlicher Bildschirm ausgebildet ist und mit dem Tastfeld (14) zusammenfällt.
Fahrzeug mit einer Eingabevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Eingabevorrichtung als Eingabevorrichtung für ein Infotainment-System, eine automatische Gangschaltung und/oder eine Klimaanlage ausgebildet ist.
Verfahren zum Betreiben einer Eingabevorrichtung mit einer Eingabeoberfläche (5), wobei das Verfahren folgendes aufweist: – Vorgeben von Eingabefeldern (6) auf einem berührungsempfindlichen Tastfeld (14) und – lokales Anpassen eines Reliefs des berührungsempfindlichen Tastfelds (14) an die Ausdehnung und Position der Eingabefelder (6).
Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Vorgeben der Eingabefelder (6) auf dem Tastfeld (14) durch Abbilden von auf einem entfernt angeordneten Bildschirm (1) angezeigten Eingabefeldern (2) auf das Tastfeld (14) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Abbilden mittels eines Verfahrens erfolgt, das eine auf Benutzerfreundlichkeit optimierte Aufteilung des Tastfelds (14) verwirklicht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei ein Schieber und/oder eine Bildlaufleiste zur Bedienung eines Bildlaufs als erhabener oder abgesenkter Bereich des berührungsempfindlichen Tastfelds (14) angezeigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei auf eine Eingabe durch einen Benutzer hin das Relief des betätigten Eingabefeldes verändert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei das lokale Anpassen des Reliefs des berührungsempfindlichen Tastfelds (14) mittels Piezoelementen erfolgt.
Computerprogrammprodukt zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wenn das Computerprogramm auf einer Rechnereinheit oder einem Steuergerät ausgeführt wird.