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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle, insbesondere in einem Fahrzeug. Die Nutzerschnittstelle ist für eine Bedieneinheit mit einer haptischen Nutzeroberfläche ausgebildet, welche in wenigstens zwei verschiedene haptische Zustände, die sich durch das Oberflächenprofil und/oder die Art der haptischen Rückmeldung unterscheiden, bringbar ist.
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Es ist bekannt, für Bedieneinrichtungen in Zusammenhang mit einer Anzeigefläche sogenannte Touchscreens oder Touchpads einzusetzen.
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Bei Touchscreens befindet sich dabei eine berührungsempfindliche Oberfläche auf der Anzeigefläche. Touchscreens besitzen den Vorteil, dass Schaltflächen, über welche ein Nutzer Bedieneingaben machen kann, an beliebigen Positionen und in beliebigen Formen auf der Anzeigefläche dargestellt werden können. Dabei wird eine Berührung des Touchscreens bei der dargestellten Schaltfläche erfasst und der dargestellten Schaltfläche zugeordnet, sodass ein entsprechendes Schaltsignal erzeugt werden kann. Eine solche Anzeigefläche stellt somit eine besonders komfortable Lösung für Geräte mit einer graphischen Nutzerschnittstelle dar.
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Im Gegensatz dazu ist bei einer Bedieneinrichtung als Touchpad die berührungsempfindliche Oberfläche räumlich von der Anzeigefläche getrennt, wobei einzelne Bereiche der berührungsempfindlichen Oberfläche entsprechenden Bereichen auf der Anzeigefläche zugeordnet sind.
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Es gibt vielfältige Anwendungsbereiche solcher Touchscreens oder Touchpads. Sie werden bevorzugt für tragbare elektronische Geräte wie Laptops, Computer oder Mobilfunkendgeräte verwendet. Sie werden zunehmend auch zum Bedienen von anderen technischen Geräten oder Maschinen benutzt. Beispielsweise werden sie als Bedienoberfläche zum Bedienen der Funktionseinrichtungen in einem Fahrzeug, z. B. einem Navigationssystem, einer Infotainmenteinrichtung oder der Fahrzeugklimaanlage, eingesetzt.
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Bedienvorrichtungen mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche haben gegenüber mechanischen Tastschaltern den Nachteil, dass einem Nutzer nur unzureichend eine Rückmeldung darüber gegeben wird, ob seine Eingabe erfasst wurde. Eine haptische Rückmeldung ist für den Nutzer insbesondere dann wichtig, wenn er sich nicht ganz auf den Bedienvorgang konzentrieren kann, weil er beispielsweise andere Aufgaben wie das Führen eines Fahrzeugs erledigen muss. Die Situation kann es beispielsweise erfordern, dass der Nutzer die Bedienung blind vornehmen muss, weil er seinen Blick wegen der anderen zu erledigenden Aufgabe nicht abwenden kann.
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Es sind inzwischen zahlreiche Lösungen entwickelt worden, mit Hilfe derer die haptische Rückmeldung von berührungsempfindlichen Oberflächen erzielt oder verbessert werden kann. Es sind beispielsweise haptische Oberflächen bekannt, die auf einem Touchscreen oder einem Touchpad angeordnet werden können und die durch Einführen einer Flüssigkeit oder eines Gases in vordefinierte Strukturbereiche auf den Touchscreen oder Touchpad taktil spürbare Erhebungen auf der Oberfläche ermöglichen, sodass der Finger bei einem blinden Bedienvorgang eine haptische Orientierung erhält. Der Innendruck der Erhebungen ist dabei so eingestellt, dass ein Herunterdrücken einer Erhebung mit dem Fingermöglich ist, wobei je nach Innendruck unterschiedliche haptische Stärken und Effekte erzielt werden können.
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In den Praxisberichten i-com 1/2010 wird beispielsweise ein haptisches Touchpad zur Infotainment-Bedienung für ein Fahrzeug beschrieben, bei dem der Aufbau von Haptikflächen mittels einer Matrix von Pins, die mittels Piezzoaktuatoren angehoben und wieder versenkt werden können, bereitgestellt wird. Die Verwendung von Pins beschränkt den Anwendungsbereich solcher Haptikflächen auf Touchpads, weil eine hinter den Pins liegende Anzeigefläche visuell beeinträchtigt würde.
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Die
US 2009/0174673 A1 beschreibt eine Anzeigefläche mit haptischer Oberfläche, die durch aufblasbare Bedienelemente oder Bedienbereiche gekennzeichnet ist. Dabei ist auf dem bilderzeugenden Display eine Schicht mit Kavitäten ausgebildet, die gemäß der Lage der auf dem Display angezeigten Bedienelemente oder Bedienbereiche aufblasbar sind.
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Die
DE 103 03 793 A1 beschreibt eine Bedieneinheit, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer berührungsempfindlichen Schicht zum Erfassen eines Drucks auf die Anzeigefläche und einer weiteren Schicht, die wenigstens teilweise deformierbar ist und zur taktilen Rückmeldung dient. Die taktile Rückmeldung kann insbesondere durch ein Luftpolster, aber auch durch andere mechanische oder elektrische Wirkungen erzeugt werden.
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Alternativ zu diesen fluidmechanischen Haptikoberflächen sind elektrische Haptikoberflächen vorgeschlagen worden. In dem Internetartikel der Fachzeitschrift Elektronik Praxis vom 29.09.2010 werden fühlbare Texturen für Touchscreens beschrieben. Dabei werden Displays mit einer dünnen Lage eines transparenten elektrischen Leiters überzogen. Eine darüber angeordnete glatte, nichtleitende Oberflächenbeschichtungen fühlt sich rau an, wenn an den elektrischen Leiter eine Wechselspannung angelegt wird.
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Die
DE 10 2009 026 408 A1 beschreibt ein taktiles Rückmeldungssteuerungssystem, das zu einer Benutzereingabe eine taktile Rückkoppelung für den Benutzer ausgibt. Es können dabei eine Anzahl verschiedener Rückmeldungen erzeugt werden, indem beispielsweise die Frequenz, Amplitude oder das Pulsmuster variiert wird.
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Die
US 2009/0250267 A1 beschreibt eine Vorrichtung mit einer haptischen Schicht. Die haptische Schicht umfasst eine Tastenmatrix, deren Tasten angehoben und wieder versenkt werden können, und eine Schicht eines elastischen Materials auf der Tastenmatrix, um eine flexible Rekonfigurierbarkeit zu ermöglichen.
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Als Nachteilig hat sich herausgestellt, dass haptische Oberflächen durch Profiländerungen optische Brechungen erzeugen, die eine Anzeige einer dahinterliegenden Anzeigefläche beeinträchtigen. Außerdem kann das Gesamterscheinungsbild der Anzeigefläche unästhetischer wirken. Ferner verbrauchen die zuvor genannten haptischen Oberflächen Energie.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche die Betriebs- und die Bedieneigenschaften einer Nutzerschnittstelle mit haptischer Oberfläche verbessert.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 9 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedienabsicht für eine manuelle Betätigung der Bedieneinheit erfasst wird und in Abhängigkeit von der erfassten Bedienabsicht die haptische Nutzeroberfläche von einem ersten haptischen Zustand in einen zweiten haptischen Zustand versetzt wird. Hierdurch kann die haptische Nutzeroberfläche bedarfsgerecht gesteuert werden und an die momentane Benutzungssituation angepasst werden. Die verschiedenen haptischen Zustände können sich dabei in ihrem Energiebedarf und ihrem visuellen Erscheinungsbild unterscheiden, sodass eine auf die Benutzungssituation optimierte Lösung erzielt wird.
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Eine haptische Rückmeldung im Sinne der Erfindung umfasst alle Änderungen des Oberflächenprofils mit der Zeit. Das Oberflächenprofil kann beispielsweise in Schwingung versetzt werden. Ferner kann über das Oberflächenprofil eine Gegenkraft ausgeübt werden, welche einer von außen auf die Oberfläche wirkende Kraft während eines Bedienvorgangs entgegenwirkt. Die Art der haptischen Rückmeldung kann sich auch darin unterscheiden, ob die Rückmeldung bereits beim Berühren der Oberfläche oder erst beim Andruck der Oberfläche, insbesondere in Abhängigkeit der Andruckstärke, erzeugt wird. Eine haptische Rückmeldung kann auch erzeugt werden, indem beispielsweise dünne Metalldrähte auf der Oberfläche angeordnet werden und eine geringe Wechselspannung angelegt wird. Diese Wechselspannung kann ein Nutzer beim Berühren mit seinem Finger spüren.
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Vorteilhafterweise ist die haptische Nutzeroberfläche im ersten haptischen Zustand elektrisch und mechanisch passiv und es werden im zweiten haptischen Zustand elektrisch und/oder mechanisch steuerbare Haptikmittel eingeschaltet. Hierdurch kann im ersten haptischen Zustand Energie gespart werden. Dies kann besonders dann angewendet werden, wenn auf kurze, sporadische Bedienvorgänge längere Phasen der Inaktivität folgen.
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Alternativ kann vorgesehen sein, dass im ersten haptischen Zustand zwar elektrisch und/oder mechanisch steuerbare Haptikmittel eingeschaltet sind, diese aber gegenüber dem zweiten haptischen Zustand reduziert sind. Es wird z. B. nur ein Teilbereich der haptischen. Nutzeroberfläche aktiviert oder es werden die Haptikmittel mit geringerem Energieaufwand betrieben.
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Ein elektrisch und mechanisch passiver Zustand ist im Sinne der Erfindung ein Zustand, bei welchem keine Energiezufuhr von außen benötigt wird. Dies wird beispielsweise durch das Material oder die Form eines fest vorgegebenen Oberflächenprofils erreicht, wobei allerdings auch in einem passiven Zustand eine haptische Rückmeldung durch Eigenschwingungen erzeugt werden kann, wie diese beispielsweise durch Vibrationen des Fahrzeugs entstehen. Das Oberflächenprofil ist im passiven Zustand typischerweise glatt, kann aber einzelne Konturen umfassen, wie z. B. Orientierungslinien oder Bereiche zur Handabstützung.
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Um weiter Energie einzusparen, wird, wenn das Ende des zu der erfassten Bedienabsicht gehörigen Bedienvorgangs erfasst wurde, die haptische Nutzeroberfläche vom zweiten haptischen Zustand wieder in den ersten haptischen Zustand versetzt und es werden die elektrisch und/oder mechanisch steuerbaren Haptikmittel wieder ausgeschaltet. Ein Ende des Bedienvorgangs kann beispielsweise über den betreffenden Bedienvorgang selber erfasst werden, z. B. durch eine Taste „Ausschalten” oder „Verlassen des Programms”, oder durch einen Timeout, der nach Ablauf eines Zeitintervalls, z. B. 5 Sekunden, aktiviert wird.
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Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Bedienabsicht durch eine Annäherung eines Betätigungselements an die Bedieneinheit erfasst, bevor die Bedieneinheit berührt wird. Hierdurch wird eine blinde Bedienung ermöglicht, bei welcher der Nutzer seinen Blick nicht auf die Bedieneinheit richten muss. Dem Nutzer steht die haptische Nutzeroberfläche dann sofort zur Verfügung, wenn er die Bedieneinheit berührt. Insbesondere werden damit Verzögerungen im Bedienvorgang vermieden. Das unmittelbar vor der Betätigung der Bedieneinheit liegende Zeitintervall wird somit für die systembedingte Umschaltverzögerung zwischen dem ersten haptischen Zustand und dem zweiten haptischen Zustand genutzt.
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Besonders vorteilhaft kann das erfindungsgemäße Verfahren für eine Bedieneinheit benutzt werden, die als berührungsempfindliche Oberfläche auf einer Anzeigefläche bereitgestellt wird, auf der die haptische Nutzeroberfläche ausgebildet ist. Im ersten haptischen Zustand kann ein Anzeigemodus bereitgestellt werden, bei welchem keine Bedienung vorgesehen ist und die Informationsanzeige optimiert wird. Im zweiten haptischen Zustand kann dann ein Bedienmodus bereitgestellt werden, bei welchem die Hervorhebung der Bedienmöglichkeiten optimiert wird.
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Insbesondere kann die haptische Nutzeroberfläche beim Wechsel vom ersten haptischen Zustand in den zweiten haptischen Zustand in Abhängigkeit von den auf der Anzeigefläche dargestellten Anzeigeinhalten erfolgen, sodass nur die Bereiche der haptischen Nutzeroberfläche in den zweiten haptischen Zustand versetzt werden, deren dahinter angezeigten Anzeigeeinhalte für eine Betätigung der Bedieneinheit vorgesehen sind. Hierdurch können die Bedienflächen in einem Bedienmodus kenntlich gemacht werden, wodurch der Nutzer in der visuellen Orientierung unterstützt wird. Die Bereiche, die für eine Betätigung der Bedieneinheit vorgesehen sind, sind insbesondere Schaltflächen, deren auszuführende Funktion auf der dahinter liegenden Anzeigefläche dargestellt ist. Es können ferner auch solche Bereiche für eine Betätigung der Bedieneinheit vorgesehen sein, zu welchen keine Anzeigeinhalte oder nur solche Anzeigeinhalte ausgegeben werden, mit denen keine konkrete Bedienaktion assoziiert wird, z. B. kontextspezifische Hilfemenüs. Diese werden somit erst beim Umschalten vom ersten haptischen Zustand in den zweiten haptischen Zustand sichtbar, sodass sie einerseits beim Darstellen der Information im Anzeigemodus den Nutzer nicht irritieren und andererseits im Bedienmodus den Nutzer auf zusätzliche Eingabflächen hinweisen.
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In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die erfasste Bedienabsicht einem von mehreren Nutzern der Nutzerschnittstelle, insbesondere dem Fahrer oder Beifahrer in einem Fahrzeug, zugeordnet. Es werden die von diesem zugeordneten Nutzer bedienbaren Bedienelemente der Bedieneinheit ermittelt und nur der diesen ermittelten Bedienelementen zugeordnete Bedienbereich der haptischen Nutzeroberfläche vom ersten haptischen Zustand in den zweiten haptischen Zustand versetzt. Hierdurch kann die Bedieneinheit vorteilhafterweise individualisiert werden, wodurch Fehleingaben reduziert werden können und der Nutzer durch für ihn nicht bedienbare Bedienelemente nicht irritiert wird.
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In einer weiteren Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden, wenn die Anzeigefläche betrachtungswinkelselektiv ist. Es wird dann nur derjenige Bereich der haptischen Nutzeroberfläche, der den für den jeweiligen Betrachtungswinkel sichtbaren Anzeigeinhalten zugeordnet ist, vom ersten haptischen Zustand in den zweiten haptischen Zustand versetzt. Hierdurch wird sichergestellt, dass der oder die anderen Nutzer, von denen keine Bedienabsicht erfasst wurde, weniger gestört werden, wenn die visuelle Erscheinung der Anzeigeinhalte beim Wechsel vom ersten haptischen Zustand in den zweiten haptischen Zustand herab gesetzt wird. Bezüglich der Nutzererkennung und Nutzerzuordnung bei betrachtungswinkelselektiven Anzeigeflächen sei hier auf die
DE 10 2008 011 442 A1 verwiesen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle, insbesondere in einem Fahrzeug, umfasst eine Bedieneinheit mit einer haptischen Nutzeroberfläche, welche in wenigstens zwei verschiedene haptische Zustände, die sich durch das Oberflächenprofil und/oder die Art der haptischen Rückmeldung unterscheiden, bringbar ist. Sie umfasst ferner eine Annäherungserfassungseinrichtung zum Erfassen einer Bedienabsicht für die manuelle Betätigung der Bedieneinheit und eine Steuervorrichtung, die mit der Bedieneinheit und der Annäherungserfassungseinrichtung verbunden ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuervorrichtung die haptische Nutzeroberfläche derart steuerbar ist, dass in Abhängigkeit von einer erfassten Bedienabsicht die haptische Nutzeroberfläche von einem ersten haptischen Zustand in einen zweiten haptischen Zustand versetzbar ist. Die Bedieneinheit umfasst insbesondere einen Touchscreen oder einen Touchpad. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle ist insbesondere zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet. Sie weist somit auch die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens auf.
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Die Annäherungserfassungseinrichtung kann beispielsweise als Kamerasystem ausgestaltet sein. Sie kann ferner eine Reflektionslichtschranke umfassen, die mindestens ein Leuchtmittel zum Emittieren von elektromagnetischer Detektionsstrahlung in einen Detektionsbereich und ein Empfangselement zum Detektieren eines an dem Betätigungselement gestreuten und/oder reflektierten Anteils der Detektionsstrahlung umfassen. Sie kann insbesondere so ausgebildet sein, das Betätigungselement in dem Detektionsbereich anhand der Intensität der empfangenen Detektionsstrahlung zu erkennen. Die Annäherungserfassungseinrichtung kann ferner verschiedene Leuchtmittel für einzelne Zonen im Detektionsbereich umfassen, die jeweils elektromagnetische Detektionsstrahlung in die jeweilige Zone emittieren. Ferner kann eine Modulationsvorrichtung zum Modulieren der emittierten Detektionsstrahlung vorgesehen sein, so dass sich die Detektionsstrahlung, die in die einzelnen Zonen emittiert wird, jeweils hinsichtlich ihrer Modulation unterscheidet. In diesem Fall kann die Annäherungserfassungseinrichtung auch eine Analyseeinheit umfassen, die so ausgebildet ist, dass die empfangene reflektierte und/oder gestreute Detektionsstrahlung hinsichtlich ihrer Modulation analysiert werden kann, um zu ermitteln, in welcher Zone die Detektionsstrahlung an einem Betätigungselement gestreut oder reflektiert wurde. Ferner kann die Annäherung auch durch kapazitive Sensoren erfasst werden.
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Erfindungsgemäß ist des Weiteren ein Fahrzeug mit einer solchen Vorrichtung zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle ausgestattet.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Figuren näher erläutert.
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1 zeigt eine in einem Fahrzeug angeordnete Bedieneinheit einer Vorrichtung zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle mit einer haptischen Nutzeroberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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2 zeigt den schematischen Aufbau einer Vorrichtung zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle in einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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3a zeigt schematisch einen Touchscreen mit einer haptischen Nutzeroberfläche in einem ersten haptischen Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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3b zeigt schematisch den in der 3A dargestellten Touchscreen in einem zweiten haptischen Zustand gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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4a zeigt einen Querschnitt der in der 3A dargestellten Touchscreens durch die Linie A-A,
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4b zeigt einen Querschnitt des in der 3B dargestellten Touchscreens durch die Linie A-A,
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5a zeigt schematisch einen Querschnitt durch einen Touchscreen mit einer haptischen Nutzeroberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
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5b zeigt den in der 5A dargestellten Touchscreen in einer perspektivischen Ansicht schräg von oben und
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6 zeigt schematisch den Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle.
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In der 1 ist ein Cockpit eines Fahrzeugs 20 dargestellt, das mit einer Vorrichtung 10 (siehe 2) zum Bereitstellen einer Nutzerschnittstelle mit einer haptischen Oberfläche gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ausgestattet ist. Die Bedieneinheit 11 ist im oberen Bereich der Mittelkonsole angeordnet, sodass sie von Fahrer und Beifahrer gut bedient werden kann.
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In der 2 ist schematisch eine solche Vorrichtung 10 zum Bereitstellen der Nutzerschnittstelle in dem Fahrzeug 20 mit der Bedieneinheit 11 für die manuelle Interaktion zwischen Mensch und Maschine dargestellt. Die Bedieneinheit 11 ist im gezeigten Beispiel als Touchscreen ausgestattet, auf dessen Schichtaufbau mit Bezug zu den 3a, 3b, 4a und 4b noch näher eingegangen wird. Auf der Anzeigefläche 15 des Touchscreens sind Anzeigeinhalte einer Funktionseinrichtung 24, die mit dem Touchscreen über den Datenbus 23 im Fahrzeug 20 verbunden ist, darstellbar. Es handelt sich bei der Funktionseinrichtung 24 beispielsweise um ein Fahrerassistenzsystem, eine Infotainmenteinrichtung oder eine Komforteinrichtung des Fahrzeugs 20.
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Optional kann eine Bedieneinheit 11' als sogenanntes Touchpad bereitgestellt werden, welches sich vom Touchscreen dadurch unterscheidet, dass es von der Anzeigefläche 15 räumlich getrennt ist. Das Touchpad kann auch als zusätzliche Bedienmöglichkeit für ein Touchscreen eingesetzt werden, sodass über beide Bedieneinheiten 11, 11' Nutzereingaben erfasst werden können, die dazugehörigen Anzeigeinhalte aber nur auf der Anzeigefläche 15 des Touchscreen dargestellt werden.
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Die Bedieneinheiten 11, 11' sind mit einer haptischen Nutzeroberfläche 12 mit einer Anzahl von haptischen Bedienbereichen 16a–16f ausgestattet, die mit Bezug zu den 3a, 3b, 4a und 4b noch näher erläutert werden.
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Die Vorrichtung 10 umfasst des Weiteren eine Annäherungserfassungseinrichtung 18, die beispielsweise als Kamerasystem oder als zonal auflösbare Infrarotlichtschranke ausgestaltet ist. Die Annäherungserfassungseinrichtung 18 ist beispielsweise am Rand neben dem Touchscreen und/oder neben dem Touchpad angeordnet, um den in Betrachtungsrichtung davor liegenden Raum zu überwachen.
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Der Touchscreen, das Touchpad und die Annäherungserfassungseinrichtung 18 sind mit einer Steuervorrichtung 19 verbunden. Die Steuervorrichtung 19 steuert die auf dem Touchscreen und/oder dem Touchpad ausgebildete haptische Nutzeroberfläche 12 gemäß dem weiter unten noch im Detail beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren, wenn die Annährungserfassungseinrichtung 18 die Annäherung eines Betätigungselements, z. B. des Fingers 30 eines Nutzers, erfasst wird.
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Die Vorrichtung 10 umfasst des Weiteren Sitzsensoren 25, 26, die in dem Fahrersitz 21 und dem Beifahrersitz 22 des Fahrzeugs 20 angeordnet sind. Die Sitzsensoren 25, 26 sind über den Datenbus 23 des Fahrzeugs mit der Steuervorrichtung 19 gekoppelt, sodass eine Annäherung des Fingers 30 an eine der Bedieneinheiten 11, 11' kapazitiv erfasst werden kann, und somit der Bedienvorgang einem Nutzer, insbesondere dem Fahrer 31 oder dem Beifahrer 32, zugeordnet werden kann.
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Ferner ist die Anzeigefläche 15 des Touchscreens betrachtungswinkelselektiv ausgestaltet, d. h. dass je nach Betrachtungswinkel unterschiedliche Anzeigeinhalte dargestellt werden oder einzelne Bereiche der Anzeigefläche 15 aus bestimmten Winkelbereichen nicht sichtbar sind. Beispielsweise sind die Anzeigebereiche 17a, 17b, 17d und 17e aus der Sicht des Fahrers 31 sichtbar, während die Anzeigebereiche 17c und 17f nicht sichtbar sind. Die Steuervorrichtung 19 ist mit der Anzeigefläche 15 des Touchscreens derart gekoppelt, dass die Steuervorrichtung 19 die haptische Nutzeroberfläche 12 in Abhängigkeit von auf der Anzeigefläche 15 dargestellten Anzeigeinhalten steuern kann. Sie kann insbesondere die Position der Anzeigebereiche 17a–17f mit den Positionen der haptischen Bedienbereiche 16a–16f derart abgleichen, dass nur jene haptischen Bedienbereiche 16a–16f in einen zweiten Zustand versetzt werden, die für den Nutzer 31, 32, dem das Betätigungselement 30 zugeordnet wird, auch sichtbar und/oder zur Betätigung vorgesehen sind, wie es später noch im Detail erläutert wird.
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In den 3a, 3b, 4a und 4b wird der Schichtaufbau der als Touchscreen ausgestalteten Bedieneinheit 11 näher beschrieben. Dabei sind in den 3a und 3b jeweils ein Touchscreen mit einer haptischen Nutzeroberfläche 12 in einem ersten bzw. einem zweiten haptischen Zustand dargestellt. Die jeweils dazugehörigen Querschnitte durch die Linie A-A sind in den 4a und 4b dargestellt.
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Das Display des Touchscreens ist mit einer frei programmierbaren Anzeigefläche 15 und mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche 14 ausgestattet. In Betrachtungsrichtung B davor ist eine transparente haptische Nutzeroberfläche 12 angeordnet. Im ersten haptischen Zustand ist die haptische Nutzeroberfläche 12 deaktiviert. Die Haptikmittel 13 (nicht dargestellt) sind komplett ausgeschaltet und es wird keine Energie in die haptische Nutzeroberfläche 12 eingespeist. Die Oberfläche der Bedieneinheit 11 ist ganz glatt, sodass auf der Anzeigefläche 15 dargestellte Anzeigeinhalte aus der Betrachtungsrichtung B ohne optische Verzerrung durch die haptische Nutzeroberfläche 12 betrachtet werden können (4a). Die Anzeigebereiche 17a–17f sind damit für einen Anzeigemodus optimiert (3a).
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Die über den Anzeigebereichen 17a–17f angeordneten haptischen Bereiche 16a–16f können in einen zweiten haptischen Zustand versetzt werden, um die Bedieneinheit 11 für einen Bedienmodus zu optimieren, wie dies in der 3b dargestellt ist. Im zweiten haptischen Zustand wird das Profil der haptischen Nutzeroberfläche 12 verändert, indem sich die an den haptischen Bereichen 16a–16f befindlichen Füllräume 12a mit einem Luft- oder Fluid-Polster füllen. Wie in der 4b dargestellt, treten die haptischen Bereiche 16c und 16f auf der Schnittlinie A-A nun wie Tasten in Betrachtungsrichtung hervor. Bei einem Druck auf den haptischen Bereich 16f gibt die dort gebildete Taste unter einem Gegendruck leicht nach, sodass dem Nutzer eine haptische Rückmeldung vermittelt wird.
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Analog zum Touchscreen kann ein Touchpad aufgebaut sein, wobei die Anzeigefläche 15 als unterste Schicht wegfällt.
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In den 5a und 5b ist eine Detailansicht einer möglichen Realisierung der haptischen Nutzeroberfläche 12 auf dem in den 3a, 3b, 4a und 4b gezeigten Touchscreen dargestellt. Die haptische Nutzeroberfläche 12 umfasst einen oder mehrere Fluidkanäle 12c, die durch Löcher 12b mit einem Füllraum 12a kommunizieren. Durch eine elastische Schicht 12d weist die haptische Nutzeroberfläche 12 kein Profil auf, wenn über den Fluidkanal 12c kein Gegendruck erzeugt wird. Der Druck im Fluidkanal 12c kann durch die Haptikmittel 13, die insbesondere eine Fluidpumpe umfassen, verändert werden. Im ersten haptischen Zustand ist die Fluidpumpe der Haptikmittel 13 ausgeschaltet, sodass die elastische Schicht 12d die haptische Nutzeroberfläche 12 in einen profillosen Zustand versetzt. Beim Einschalten der Haptikmittel 13 erhöht sich der Innendruck im Fluidkanal 12c, sodass sich der Füllraum 12a durch die Löcher 12b füllt und somit der haptischen Nutzeroberfläche 12 ein tastbares Profil verleiht, welches bei einem Andruck eine haptische Rückmeldung erzeugt.
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Die haptische Nutzeroberfläche 12 kann als sehr dünne Kunststoffschicht einer Stärke von weniger als 1 mm hergestellt werden, wobei die Löcher 12b aus der Betrachtungsrichtung B im ersten haptischen Zustand im Wesentlichen unsichtbar sind.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird nun anhand des in der 6 gezeigten Flussdiagramms näher erläutert. Es ist ein exemplarischer Ablauf 40 vor, während und nach einem Bedienvorgang dargestellt. Zur Durchführung des Verfahrens kann insbesondere die Vorrichtung 10 gemäß den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung verwendet werden. Dabei ist die Bedieneinheit 11 als Touchscreen ausgestaltet und kann in einem Anzeigemodus, dem ersten haptischen Zustand, und einem Bedienmodus, dem zweiten haptischen Zustand, betrieben werden.
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Der Touchscreen befinde sich im Schritt 41 im Anzeigemodus 41. Durch die Deaktivierung der haptischen Nutzeroberfläche 12 wird die visuelle Qualität der dargestellten Anzeigeinhalte optimiert. Es werden beliebige Anzeigeinhalte einer Funktionseinrichtung 24 des Fahrzeugs dargestellt. Es handelt sich beispielsweise um ein Infotainmentsystem zum Auswählen von Musiktiteln oder Radiosendern.
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Nähert sich nun ein Nutzer, beispielsweise der Fahrer 31 des Fahrzeugs 20, mit einem Betätigungselement, z. B. seinem Finger 30, der Bedieneinheit 11, so wird im Schritt 42 durch die Annäherungserfassungseinrichtung 18 eine Bedienabsicht erkannt und ein entsprechendes Signal an die Steuervorrichtung 19 übermittelt.
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Im nachfolgenden Schritt 43 wird mittels der Steuervorrichtung 19 der Anzeigezustand der Anzeigefläche 15 des Touchscreens ermittelt. Es wird dabei geprüft, welche Anzeigeinhalte potentiell mit Bedienaktionen assoziiert sind und es werden deren Bereiche 17a–17f, die sie auf der Anzeigefläche 15 abdecken, bestimmt. Dies sind beispielsweise solche Anzeigeinhalte, die beim Wechsel in den Bedienmodus in Bedienelemente 16a–16f, insbesondere Schaltflächen, umwandelbar und auswählbar sind.
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Sodann wird im Schritt 44 mit dem Sitzsensor 25 eine kapazitive Änderung erfasst, die die erfasste Bedienabsicht dem Fahrer 31 zuordnen lässt. Die Sensoren 25, 26 senden beispielsweise kontinuierlich oder ereignisgetrieben die erfassten Sensordaten an die Steuervorrichtung 19, in der über einen Auswertealgorithmus die Nutzerzuordnung erfolgt. Insbesondere können dabei auch die von der Annäherungserfassungseinrichtung 18 empfangenen Daten mit berücksichtigt werden, indem beispielsweise durch eine zonale Auflösung das Betätigungselement 31 einer Richtung oder einer Sitzposition im Fahrzeug 20 zugeordnet werden kann. Die für den ermittelten Nutzer, also hier den Fahrer 31, bedienbaren Bedienelemente 16a, 16b, 16d und 16e werden dann im nachfolgenden Schritt 45 ermittelt.
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Optional, wenn es sich bei der Anzeigefläche 15 um ein sogenanntes „Dual-View”-Display handelt, bei welchem je nach Betrachtungswinkel unterschiedliche Anzeigeinhalte sichtbar sein können, wird noch im Schritt 46 ermittelt, welche Anzeigeinhalte der Fahrer 31 überhaupt momentan sehen kann. Die hierzu relevante Information wird von der Anzeigefläche 15 an die Steuervorrichtung 19 übermittelt.
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Schließlich werden alle so von der Steuervorrichtung 19 empfangenen Signale ausgewertet und die haptische Nutzeroberfläche 12 wird selektiv in den bestimmten Bereichen 16a, 16b, 16d und 16e, die in Betrachtungsrichtung B vor den Anzeigefeldern 17a, 17b, 17d und 17e angeordnet sind, im Schritt 47 in den Bedienmodus versetzt. Dabei werden die diesen Bereichen zugeordneten Haptikmittel 13 aktiviert, sodass mittels der Fluidpumpe ein Innendruck über die Fluidkanäle 12c und Löcher 12b in die Füllräume 12a aufgebaut wird. Die Bedieneinheit 11 ist somit für den Bedienmodus optimiert, in der eine blinde Bedienung möglich ist.
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Wird in einem Schritt 48 das Ende des Bedienvorgangs erfasst, so werden die zuvor im Schritt 47 in den Bedienmodus versetzten Bereiche wieder in den Anzeigemodus zurück gewechselt. Das Ende des Bedienvorgangs wird z. B. durch, das Verlassen des Betätigungselements 30 aus dem Erfassungsbereich der Annäherungserfassungseinrichtung 18 oder durch einen Time-Out erkannt, wenn nach dem Ablauf eines Zeitintervalls, z. B. 3 oder 5 Sekunden, keine weitere Bedienabsicht erfasst werden konnte.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Vorrichtung
- 11, 11'
- Bedieneinheiten
- 12
- haptische Nutzeroberfläche
- 12a
- Füllraum
- 12b
- Loch
- 12c
- Fluidkanal
- 12d
- elastische Schicht
- 13
- Haptikmittel
- 14
- berührungsempfindliche Oberfläche
- 15
- Anzeigefläche
- 16a bis 16f
- haptische Bedienbereiche
- 17a bis 17f
- Anzeigebereiche
- 18
- Annäherungserfassungseinrichtung
- 19
- Steuervorrichtung
- 20
- Fahrzeug
- 21
- Fahrersitz
- 22
- Beifahrersitz
- 23
- Datenbus
- 24
- Funktionseinrichtung
- 25
- Sitzsensor
- 26
- Sitzsensor
- 30
- Finger
- 31
- Fahrer
- 32
- Beifahrer
- 40
- Bedienvorgang
- 41
- erster haptischer Zustand
- 42
- Bedienabsicht
- 43
- Anzeigezustand der Anzeigefläche
- 44
- Nutzererkennung
- 45
- für den Nutzer bedienbare Bereiche
- 46
- Betrachtungswinkel selektiver Anzeige
- 47
- zweiter haptischer Zustand
- 48
- Ende des Bedienvorgangs
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2009/0174673 A1 [0009]
- DE 10303793 A1 [0010]
- DE 102009026408 A1 [0012]
- US 2009/0250267 A1 [0013]
- DE 102008011442 A1 [0027]
