DE102015117386B4

DE102015117386B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Aktivierung eines Eingabebereiches auf einer kapazitiven Eingabefläche

Info

Publication number: DE102015117386B4
Application number: DE102015117386.7A
Authority: DE
Inventors: Claus Schinzler
Original assignee: Dr Schneider Kunststoffwerke GmbH
Current assignee: Dr Schneider Kunststoffwerke GmbH
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2035-10-14
Also published as: DE102015117386A1

Abstract

Vorrichtung aufweisend,
- eine eine kapazitive Eingabefläche (22) aufweisende Einheit (21), wobei die kapazitive Eingabefläche (22) mit zeilen- und spaltenmäßig angeordneten Elektroden unterlegt ist, die ein zweischichtiges Koordinatennetz bilden, wobei die Zeilen und Spalten der so angeordneten Elektroden sich senkrecht kreuzen und Kreuzungspunkte bilden,
- eine mit der Einheit (21) verbundene Steuereinheit (29),
- eine mit der Steuereinheit (29) verbundene Schnittstelle (30) und
- eine mit der Schnittstelle (30) verbindbare übergeordnete Steuereinheit (31),
wobei die übergeordnete Steuereinheit (31) ein in einem Kraftfahrzeug angeordnetes Steuergerät ist,
wobei auf der Oberfläche der kapazitiven Eingabefläche (22) vordefinierte Bereiche (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) vorhanden sind, die Eingabebereichen (2, 3, 4, 5, 6, 7) auf der kapazitiven Eingabefläche (22) entsprechen und ein jeder der vordefinierten Bereiche (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) eine für einen Benutzer erfühlbare Struktur aufweist,
wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, ein Verfahren zur Aktivierung eines von mindestens zwei Eingabebereichen (2, 3, 4, 5, 6, 7) auf der kapazitiven Eingabefläche (22) und Auslösung einer einem aktivierten Eingabebereich (2; 3; 4; 5; 6; 7) zugeordneten Funktion auszuführen, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist:
- Zuordnung eines Flächenbereichs auf der kapazitiven Eingabefläche (22) zu jedem der mindestens zwei Eingabebereiche (2, 3, 4, 5, 6, 7), wobei jedem der mindestens zwei Eingabebereichen (2, 3, 4, 5, 6, 7) eine vordefinierte Anzahl von Kreuzungspunkten und ein vordefinierter Bereich (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) zugeordnet wird;
- Zuordnung eines ersten und eines zweiten Kapazitivschwellwertes zu einer jeden der mindestens zwei Eingabebereiche (2, 3, 4, 5, 6, 7);
- Erfassung des einem jeden der mindestens zwei Eingabebereiche (2, 3, 4, 5, 6, 7) zugehörigen kapazitiven Wertes anhand der jedem der mindestens zwei Eingabebereichen (2, 3, 4, 5, 6, 7) zugeordnete Anzahl von Kreuzungspunkten und Vergleichen dieses kapazitiven Wertes mit dem ersten und zweiten Kapazitivschwellwert;
- Aktivierung des Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) dessen zugeordneter erster Kapazitivschwellwert überschritten wird und Auslösung eines Vibrationssignals;
- Auslösung einer dem aktivierten Eingabebereich (2; 3; 4; 5; 6; 7) zugeordneten Funktion bei Überschreitung des dem aktivierten Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) zugeordneten zweiten Kapazitivschwellwertes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Aktivierung eines Eingabebereiches auf einer kapazitiven Oberfläche und zur Auslösung einer einem kapazitiven Eingabebereich zugeordneten Funktion. Im Weiteren ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens beschrieben.
Kapazitive Eingabeflächen und Geräte mit kapazitiven Eingabeflächen sind hinlänglich bekannt. So besitzen z.B. moderne Computer oder Handys oder Touchpads und Touchscreens entsprechende kapazitive Eingabeflächen.
Diese auf Berührung oder Annährung reagierenden Oberflächen ersetzen heutzutage Eingabegeräte wie z.B. eine am Computer angeschlossene Computermaus oder Tastaturen. Auch in Telefonen oder Tabletts kommen solche kapazitiven Eingabeflächen zum Einsatz.
Solche kapazitiven Eingabeflächen weisen zumeist einen einheitlichen Aufbau auf. Sie besitzen eine berührungsempfindliche Oberfläche und einen Controller, der die kapazitiven Signale an der berührungsempfindlichen Oberfläche misst und an eine Steuereinheit weitergibt. Die Steuereinheit übersetzt die entsprechenden Fingerbewegungen oder Berührungen eines Nutzer bzw. Benutzers auf der kapazitiven Eingabefläche in Bewegungen oder in Eingaben, die ein Nutzer bzw. Benutzers auf der kapazitiven Eingabefläche vornimmt. Häufig werden auch Bildschirme oder Displays mit solchen kapazitiven Eingabeflächen ausgestattet, sodass die kapazitive Eingabefläche dem Display oder Bildschirm vorgeschaltet ist. Es kann dann eine Bedienoberfläche auf dem Display oder Bildschirm dargestellt werden und eine direkte Bedienung und Auswahl in einer dargestellten Bedienstruktur bzw. Bedienmenü ist direkt möglich. Das Tippen auf die Oberfläche einer solchen kapazitiven Oberfläche entspricht dabei zum Beispiels einem Klick mit einer Maus, zieht man zwei Finger von der Mitte auseinander, kann man damit das Bild auf dem Display oder Bildschirm, der eine solche kapazitive Eingabefläche aufweist, vergrößern oder mit drei oder vier Fingern, die über die Oberfläche wischen, lassen sich die angezeigten Bilder oder Eingabeflächen verschieben oder durchblättern.
Kapazitive Eingabeflächen benötigen keinen Druck auf die Oberfläche.
Kapazitive Eingabeflächen bestehen aus einem zweischichtigen Koordinatennetz aus Elektroden, die sich in einer Schicht in Form von Spalten und in der anderen Schicht Form von Zeilen angeordnet sind. Zwischen den Elektroden befindet sich ein isolierendes Material, ein Dielektrikum. An einer Seite ist ein Schaltkreis angebracht, der die Kapazität an den Kreuzungspunkten der Elektroden misst. An der Oberseite der kapazitive Eingabefläche sorgt eine isolierende Schutzschicht, die üblicherweise aus Glas besteht, dafür, dass die Elektroden nicht beschädigt werden und der Finger, der zur Eingabe dient, über die Oberfläche gleiten kann.
Da der Finger eines Menschen elektrisch leitend ist, können Ladung in ihm abfließen, sobald er die Oberfläche der kapazitiven Eingabefläche berührt oder sich dieser annähert. Dadurch ändert sich das elektrostatische Feld zwischen den Elektroden und führt zu einer messbaren Änderung der Kapazität.
Wenn sich der Finger über die Oberfläche bewegt, ändert sich die Kapazität an den verschiedenen Elektrodenschnittpunkten. Die Änderungen werden allesamt von der Steuereinheit erfasst und ausgewertet. Die Steuereinheit übersetzt die Signale in einen „Klick“, das heißt eine Auslösung einer Funktion oder eine Bewegung am Bildschirm. Kapazitive Eingabeflächen sind multitouchfähig, da sie die Kapazität im gesamten Koordinatennetz, gebildet von den beiden sich kreuzenden Elektrodenanordnungen, ständig und kontinuierlich messen und somit die Eingaben einzelner Finger getrennt registrieren können, soweit zwischen den beiden auf den Eingabefeld befindlichen Fingern ein Mindestabstand eingehalten wird.
Aus der WO 2012/013631 A1 ist ein Bedienelement mit einem kapazitiven Sensor bekannt. Das kapazitive Element weist einen Taster für eine Schaltfunktionalität auf, einen eine Bedienfläche definierenden Folienschichtaufbau, der so im Wirkeingriff mit der Taste steht, dass durch Drücken auf die Bedienfläche die Taste betätigt wird. Der Folienschichtaufbau besitzt wenigstens eine Folie, die vorzugsweise aus Polykarbonat besteht, und eine auf die Folie aufgebrachte leitende Schicht zur Bereitstellung von wenigstens einer Elektrode des kapazitiven Sensors.
Aus DE 10 2013 007 250 A1 ist ein Verfahren zur Gestensteuerung bekannt. Das Verfahren dient zur Gestensteuerung eines tragbaren Gerätes mit einem Touchscreen. Um zusätzlich zu den bekannten Touchscreengesten neue Gesten einzuführen, wird nicht der Finger über den Touchscreen bewegt, sondern, entgegen der Gewohnheit, der Touchscreen mit einer Hand unter dem Finger bewegt, verschoben oder gedreht, wobei der Finger an Ort und Stelle gehalten wird.
Aus DE 10 2012 021 781 A1 ist ein Berührungssteuerungssystem für ein Mehrfeldeingabegerät offenbart. Das Berührungssensorsystem umfasst eine Berührungssteuerung mit einem ersten Verbinder und einem zweiten Verbinder und mehrere Sensorfelder. Das Berührungssensorsystem umfasst ferner mehrere Ansteuerleitungen, die mit dem ersten Verbinder der Berührungssteuerung und mehreren Sensorfeldern verbunden sind, und mehrere Sätze von Erfassungsleitungen, die mit dem zweiten Verbinder der Berührungssteuerung verbunden sind. Jeder Satz der mehreren Sätze von Erfassungsleitungen ist mit einem der mehreren Sensorfelder verbunden.
Aus DE 10 2010 028 983 A1 ist ein zweidimensionaler Berührungssensor offenbart. Hierzu wird ein Abtastknoten in einem Gitter vorgesehen, kleiner als die Größe des Betätigungsobjektes ist, der gewöhnlich ein Finger ist, sodass jede Fingerberührung eine Gruppe von benachbarten Knoten auf dem Sensor aktiviert. Auf diese Weise weist jede Berührung eine Form auf, die durch die aktivierten Knoten gebildet wird. Die Form gestattet, dass der Berührungssensor einen Winkel mit jeder Berührung und Daten zu der Länge der Berührung vorzugsweise gemeinsam in der Form eines Vektors errichtet, wobei die Richtung des Vektors den Winkel angibt und die Größe des Vektors die Elipzität betrifft. Durch Auswertung dieser Daten kann eindeutig eine Zuordnung erfolgen.
Aus DE 11 2008 001 800 T5 ist ein berührungsempfindlicher kapazitiver 2D-Positionssensor bekannt. Dieser weist ein Touchpanel, das eine Vielzahl von über seiner Fläche verteilten Erfassungselementen besitzt, auf. Weiterhin ist ein Kapazitätsmessschaltkreis, der an die Erfassungselemente angeschlossen ist, vorhanden und dazu dient, wiederholt Mengen von Kapazitätswerten zu erfassen, wobei jede Menge aus einem Kapazitätssignalwert von jeden der Erfassungselemente besteht. Weiterhin ist ein Prozessor angeschlossen, der dazu dient die Mengen von Kapazitätssignalwerten zu empfangen und die Mengen zu verarbeiten und Koordinaten einzelner oder mehrfacher Berührungsstellen auf dem Touchpanel zu berechnen und auszugeben. Sodann wird aus diesen errechneten Berührungsstellen diejenige mit dem größten Kapazitätssignalwert ausgewertet. Es wird ein Bereich des Touchpanels festgelegt, das dem größten Kapazitätssignal zuordenbar ist. Sodann wird erkannt und festgelegt, ob weitere Eingaben in die Umgebung erfolgten und auf Basis dieser Ausschlussklausel wird dann festgelegt, welcher Bereich entsprechend als angewählt und ausgewählt angesehen wird.
Aus US 2014/0245229 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein Objekt in einem Gerät mit einem Touchbildschirm bekannt.
Auf dem Bildschirm können ein oder mehrere Objekte angezeigt werden. Es wird ein Schweben eines Eingabeobjektes zur Auswahl eines auf der Anzeige dargestellten Objekts ermittelt, wobei eine Annährung des Eingabeobjekts an die Bildschirmoberfläche erkannt wird und eine Auslösung einer Funktion erfolgt, wenn das Eingabeobjekt die Oberfläche des Bildschirm berührt.
Aus US 2013/0063389 A1 wird eine Benutzeroberfläche beschrieben, die auf Unterschiede des einwirkendenden Drucks auf die Benutzeroberfläche reagiert. Der Benutzer wählt ein über die Abhängigkeit eines leichten oder eines stärkeren Drucks auf die Oberfläche des Bildschirms Maßnahmen zur Durchführung aus. Hierbei wird auch die Änderung des ausgeübten Drucks erkannt.
Aus DE 10 2007 024 455 A1 ist eine berührungsempfindliche Benutzerschnittstelle offenbart. Diese berührungsempfindliche Benutzerschnittstelle weist folgende Elemente auf:

- eine Vielzahl von innerhalb eines Erfassungsbereiches angeordneter Erfassungsflächen, wobei jede Erfassungsfläche einen Ort innerhalb des Erfassungsbereiches aufweist;
- eine Messschaltung, die mit den Erfassungsflächen gekoppelt ist und zur Erzeugung von auf eine Kopplung zwischen einem zeigenden Objekt und jeweiligen der Erfassungsflächen ansprechenden Ausgabesignalen betreibbar ist; und
- eine Steuerung, die zum Empfang der Ausgabesingale von der Messschaltung und zur Bestimmung einer ausgewählten der Erfassungsflächen, unter Berücksichtigung sowohl der mit den Erfassungsflächen verknüpften Ausgabesingale als auch der Orte der Erfassungsflächen innerhalb des Erfassungsbereiches, betreibbar ist.

Die US 2010/0238115 A1 offenbart ein berührungsempfindliches Betriebseingabegerät, welches nach getätigter Eingabe durch den Bediener diese mit über ein Vibrationsteil erzeugten Vibrationen quittiert. Dabei erfolgt die Quittierung lediglich bei einer erfolgreichen Eingabe. Das heiß, der Bediener muss einen definierten, angezeigten Bereich auf einem Bildschirm berührt haben. Außerhalb des jeweiligen definierten, angezeigten Bereichs erfolgt keine Vibration und der Bediener weiß, dass seine Eingabe nicht erfolgreich war.
Die Offenlegungsschrift DE 10 2010 053 301 A1 hat eine „Bedienvorrichtung“ zum Gegenstand, die als berührungsempfindlicher Bildschirm ausgeführt ist, welcher bei einer Eingabe über Berührung des Bildschirms diese durch eine haptische Rückmeldung bestätigt. Das Haptikmittel ist transparent und vor der Anzeigeeinheit angeordnet, so dass die Inhalte des Bildschirms für den Bediener sichtbar sind. Diese Vorrichtung soll vorzugsweise in Fahrzeugen zum Einsatz kommen.
In der Schrift US 2009/0167704 A1 werden Systeme, Methoden und Mittel für die Verwendung von berührungsempfindlichen Eingabekomponenten, wie bspw. Bildschirm, Touchpad usw., beschrieben, die in der Lage sind dem Benutzer eine haptische Rückmeldung bzgl. seiner Eingabe zu geben. Dabei werden Schwingungen von piezoelektrischen Aktoren erzeugt, die als Rückmeldung an den Benutzer fühlbar sind.
US 2006/0097991 A1 beschreibt ein berührungsempfindliches Paneel, welches mehrere Berührungen gleichzeitig und an verschiedenen Stellen über ein transparentes kapazitives Sensormedium erfassen kann und eindeutige Signale erzeugt, die die Position der einzelnen Berührungen eindeutig wiedergeben.
Nachteilig bei all diesen vorgenannten Erfindungen ist, dass derartige berührungsempfindliche kapazitive Eingabevorrichtungen im Kfz-Bereich nicht problemlos einsetzbar sind, da dort, sobald das Auto sich bewegt, Eigenbewegungen der Fahrzeuges erfolgen und damit eine definierte Auslösung eines auf einem Touchscreen dargestellten Auswahlbefehls oder eine Eingabe nur schwer möglich ist, da ein kontrolliertes Aktivieren einer entsprechenden Funktion oder eines anzuwählenden und zu berührenden Bereiches auf der Eingabevorrichtung durch einen Nutzer erschwert ist.
Um dies auszugleichen und eine Fehlbedienung zu vermeiden, erfolgt zumeist eine Aktvierung nur nach mehrmaligem Drücken oder durch ein langes Drücken an der entsprechenden Position. Damit ist eine intuitive Benutzung nicht möglich.
Die vorliegende Erfindung stellt sich damit die Aufgabe, die vorbeschriebenen Probleme zu lösen und eine Möglichkeit aufzuzeigen, um korrekt und konkret eine Funktion, die auf einem Touchscreen dargestellt ist, neben weiteren Funktionen, konkret auszuwählen und zu aktivieren bzw. eine Funktion hierüber auszulösen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich anhand der Merkmale der Unteransprüche, anhand der weiteren Beschreibung, insbesondere der Beschreibung anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels gem. der 1 und der 2 und eine Ausgestaltung von Sensoren gemäß den Figuren 3-1 und 3-2.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zur Aktivierung eines von mindestens zwei Eingabebereichen auf einer kapazitiven Eingabefläche und zur Auslösung einer einem aktivierten Eingabebereich zugeordneten Funktion und weist folgende Verfahrensschritte auf:

- Zuordnung eines Flächenbereichs auf der kapazitiven Eingabefläche zu jedem der mindestens zwei Eingabebereiche;
- Zuordnung eines ersten und eines zweiten Kapazitivschwellwertes zu einer jeden der mindestens zwei Eingabebereiche;
- Erfassung des einem jeden der mindestens zwei Eingabebereiche zugehörigen kapazitiven Wertes und Vergleichen dieses kapazitiven Wertes mit dem ersten und zweiten Kapazitivschwellwert;
- Aktivierung des Eingabebereiches dessen zugeordneter erster Kapazitivschwellwert überschritten wird;
- Auslösung einer dem aktivierten Eingabebereich zugeordneten Funktion bei Überschreitung des dem aktivierten Eingabebereiches zugeordneten zweiten Kapazitivschwellwertes.

Vorteilhaft gemäß Patentanspruch 2 ist, dass die Erfassung des einem jeden der mindestens zwei Eingabebereiche zugeordneten kapazitiven Wertes und Vergleichen dieses kapazitiven Wertes mit dem ersten und zweiten Kapazitivschwellwert kontinuierlich erfolgt. Damit wird eine ruckartige oder ruckelnde Darstellung vermieden und die Eingaben können kontinuierlich und gleichmäßig erfasst werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 3 ist vorgesehen, dass die Erfassung des einem jeden der mindestens zwei Eingabebereiche zugeordneten kapazitiven Wertes und Vergleichen dieses kapazitiven Wertes mit dem ersten und zweiten Kapazitivschwellwert im Zeitmultiplex erfolgt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 4 ist vorgesehen, dass eine Aktivierung des Eingabebereiches, deaktiviert wird, wenn der erste Kapazitivschwellwert wieder unterschritten wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 5 ist vorgesehen, dass nach der Auslösung einer dem aktivierten Eingabebereich zugeordneten Funktion die Aktivierung des Eingabebereiches deaktiviert wird.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 6 ist vorgesehen, dass bei der Aktivierung des Eingabebereiches

- der Eingabebereich farblich oder in einem Grauwert hinterlegt wird, und/oder
- der Eingabebereich hinterleuchtet wird, und/oder
- eine Vibration des Eingabebereiches oder der Eingabefläche erzeugt wird.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 7 ist vorgesehen, dass die Auslösung einer dem aktivierten Eingabebereich zugeordneten Funktion bei Überschreitung des dem aktivierten Eingabebereiches zugeordneten zweiten Kapazitivschwellwertes erst dann erfolgt, wenn der zweite Kapazitivschwellwert während eines voreinstellbaren Zeitintervalls überschritten wird. Damit wird eine sichere Auslösung einer Funktion gewährleistet. Es wird eine ungewollte Auslösung einer Funktion unterbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 8 ist vorgesehen, dass die Aktivierung eines Eingabebereiches und/oder die Auslösung einer dem aktivierten Eingabebereich zugeordneten Funktion, unter Berücksichtigung der Flankensteilheit des Signals des zugehörigen kapazitiven Wertes oder der Änderung des zugehörigen kapazitiver Wertes eines Eingabebereiches bzw. des Eingabebereiches vorgenommen wird. Auch dadurch wird eine sichere Auslösung einer Funktion gewährleistet. Es wird eine ungewollte Auslösung einer Funktion vermieden.
Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist das Folgende auf:

- eine kapazitive Eingabefläche aufweisende Einheit,
- eine mit der Einheit verbundene Steuereinheit,
- eine mit der Steuereinheit verbundene Schnittstelle und
- eine mit der Schnittstelle verbindbare übergeordnete Steuereinheit.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist gewählt, dass

- die Steuereinheit eine Mikrocomputereinheit, eine Mikrocontrollereinheit, ein Mikrocomputer, ein Mikrocontroller, eine Mikroprozessor oder eine Mikroprozessoreinheit ist, und/oder
- die übergeordnete Steuereinheit ein in einem Kraftfahrzeug angeordnetes Steuergerät ist, und/oder
- die Einheit ein kapazitives Touchpad ist und/oder
- die Einheit von einem Feld von kapazitiven Sensoren gebildet ist.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 10 ist vorgesehen, dass auf der Oberfläche der kapazitiven Eingabefläche vordefinierbare Bereiche vorhanden sind, die Eingabebereichen entsprechen und ein jeder der vordefinierte Bereiche eine für einen Benutzer erfühlbare Struktur aufweisen. Damit kann ein Nutzer einen Eingabebereich erfühlen und eine Fehlbedienung wird unterbunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 11 ist vorgesehen, dass die erfühlbare Struktur in Form einer erhabenen Struktur, einer aufgerauten Oberfläche und/oder einer konkaven oder konvexen Formgebung der Oberfläche der kapazitiven Eingabefläche die vordefinierten Bereiche umgrenzend und/oder ausfüllend ausgestaltet ist.
Vorteile und Zweckmäßigkeiten sind der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der jeweiligen FIG zu entnehmen.
Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung anhand konkreter Ausführungsbeispiele stellt keine Limitierung der Erfindung auf eines dieser konkreten Ausführungsbeispiele dar.
In den Zeichnungen zeigen:

1 eine kapazitive Eingabefläche in Form eines Touchscreens auf dem mehrere Eingabebereiche darstellbar sind.
2 zeigt einen schematischen Aufbau einer entsprechenden kapazitiven Eingabefläche mit den zugehörigen wesentlichen Funktionselementen.
3-1 und 3-2 Ausgestaltungen von Sensoren.

Sämtliche in den Anmeldeunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, sofern sie einzeln und/oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.
In 1 ist eine kapazitive Eingabefläche 1 dargestellt. Hierbei handelt es sich beispielsweise um ein kapazitives Display, auf dem mittels Annährung mit dem Finger und Berührung mit dem Finger eine entsprechende Stelle auf dem Touchpad aktivier- und zuordenbar ist. Auf der Eingabefläche 1 sind mehrere Eingabereiche 2, 3, 4, 5, 6, 7 dargestellt. Bei den Eingabebereichen 2, 3, 4 handelt es sich um Eingabeflächen, die in Form von Kreisen, Ovalen oder Ellipsen dargestellt sind, bei den Eingabebereichen 5 und 6 handelt es sich um quadratische Eingabebereiche und beim Eingabebereich 7 um einen rechteckigen Eingabebereich. Einem jeden dieser Eingabebereiche 2 bis 7 ist eine Funktion zugeordnet.
Ehe auf dem Touchpad eine solche Darstellung erfolgt, wird von einer zugeordneten Steuereinheit die Darstellung von Eingabestrukturen oder Menüstrukturen, die mit einem oder mehreren Befehlen oder Funktionen hinterlegt sind, auf dem Touchscreen dargestellt, wobei der Touchscreen die Funktion einer bildgebenden Einheit hat.
Der Touchscreen ist mit entsprechenden Zeilen und spaltenmäßig angeordneten Elektroden, die ein zweischichtiges bzw. dimensionales Koordinatennetz bilden, unterlegt. Es erfolgt eine Schicht in Form von Spalten und die andere, senkrecht kreuzend, in Zeilen. Somit ist jedem der Eingabebereiche 2 bis 7 eine vordefinierte Anzahl von Kreuzungspunkten der Spalten und Reihen des Koordinatennetzes zugeordnet.
Nähert sich nunmehr ein Finger dem Touchpad 1 an, bzw. dessen Oberfläche, so wird der Kapazitätswert, der kontinuierlich von einer Steuereinheit gemessen wird, sich verändern, bezogen auf die einzelnen Reihen und Spalten und die kreuzenden Punkte. Damit kann nunmehr einem jeden der Fläche der Eingabebereiche 2 bis 7 eine vordefinierte Anzahl von Kreuzungspunkten zugeordnet werden. Dies erfolgt ähnlich der Zuordnung von Pixeln einer Darstellungsfläche, welche Seiten eines Grafiktreibers auf einer solchen bildgebenden Oberfläche darstellbar sind. In einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung ist die Anzahl der Kreuzungspunkte der Spalten und Reihen deckungsgleich mit der Anzahl der Pixelpunkte, die zur Darstellung eines Bildes oder einer Eingabefläche auf der Eingabefläche 1 zugeordnet ist.
Nähert sich nunmehr, wie beschrieben, ein Benutzer mit seinem Finger an die Eingabefläche 1 an, und/oder bewegt er sich beispielsweise auf den Eingabebereich 2 zu, so wird der Kapazitätswert, der dem Eingabebereich 2 geordnet ist, sich erhöhen. Maximal ist dieser Wert, wenn der Finger nahezu vollständig diesen Eingabebereich 2 abdeckt.
Da der Kapazitätswert bei Annährung des Fingers sich erhöht, ordnet nunmehr die Steuereinheit den Eingabereichen 2 bis 7 jeweils zwei Schwellwerte zu, einen Schwellwert, bei dem der entsprechende Eingabebereich 2 bis 7, beispielsweise der Eingabebereich 2, aktiviert wird und einen zweiten Schwellwert, der in seinem Kapazitätswert höher ist als der erste Schwellwert, wenn eine Funktionsauslösung erfolgen soll. Es wird nunmehr ermöglicht, dass ein Nutzer zunächst einen entsprechenden Eingabebereich 2 bis 7 aktiviert, in dem er sich mit seinem Finger nähert und dann, wenn er auf diese Stelle drückt, wird eine dem Eingabebereich 2 zugeordnete Funktion ausgelöst. Damit ist es nunmehr möglich kontinuierlich und klar definiert eine Auslösung einer Funktion anhand von zwei Schwellwerten zu ermöglichen. In analoger Weise wird die Funktionsauswahl für alle weiteren Bereiche 3 bis 7 angewählt.
Durch die Überwachung und/oder Auswertung und/oder Analyse des Kapazitätswertes ist es so möglich zu erkennen bzw. unterscheiden, der Finger eines Nutzers nur leicht auf der Oberfläche aufgelegt ist, was sich anhand eines „geringen Kapazitätswertes“ ergibt, oder ob der Finger fest aufgedrückt ist, was sich anhand eines „größeren bzw. großen Kapazitätswertes“ ergibt. Es kann damit anhand der Einstellung zweier solcher Schwellwerte bei einem geringen Kapazitätswert darauf geschlossen werden, dass der Nutzer eine Eingabebereich 2 bis 7 „sucht“ und diesen bei erkennen eines großen Kapazitätswertes aktivieren will.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung liegt darin, dass beispielsweise dem Eingabebereich 2 eine Drehfunktion für die Lautstärke eines im Kraftfahrzeug vorhandenen Radiogerätes zugeordnet ist. Nachdem der Anzeigebereich 2, dem die Lautstärkeregelung zugeordnet ist, durch Annährung aktiviert ist, noch ehe eine Funktionsauslösung erfolgt, wird die Eingabefläche hinterleuchtet oder in ihrer farblichen Darstellung geändert, z.B. von grün auf rot. Dreht nunmehr der Benutzer seinen über dem Eingabebereich 2 sich befindlichen Finger nach rechts, oder verschiebt er diesen nach rechts, so kann damit der Wert beispielsweise für die Lautstärke eines Radios erhöht oder verringert werden. Eine Speicherung und tatsächliche endgültige Übernahme des Lautstärkewertes erfolgt aber erst, wenn der Nutzer seine Einstellung beendet hat, was dadurch erkannt wird, dass er seinen Finger stärker gegen die Oberfläche drückt und damit den Kapazitätswert erhöht und damit der zweite Schwellwert überschritten wird.
Entfernt er seinen Finger wieder, ehe eine Funktionsauslösung erfolgt ist, wird der ausgewählte Wert nicht übernommen, sondern der Ursprungswert wird wieder eingestellt.
Alternativ kann auch, wenn der erste Schwellwert überschritten wird die Darstellung vollständig geändert werden, indem eine andere Darstellung angezeigt wird. Auf diese Weise kann eine Anwahl von Untermenüpunkten realisiert werden.
In analoger Weise kann auch die Helligkeit der Beleuchtung für das Armaturenbrett oder ähnliches eingestellt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird ein Vibrationssignal ausgelöst, wenn der erste Schwellwert überschritten wird.
Bei der Darstellung von Eingabebereichen 2 bis 7 auf der Eingabefläche 1 erfolgt dies über einen Grafiktreiber; dementsprechend, wie bereits bei Computern bekannt, werden Darstellungen für eine visuelle Realisierung von Eingabefunktionen und Eingabebereichen mittels des Grafiktreibers auf der Eingabefläche 1 dargestellt. Die dargestellten Bereiche besitzen eine Zuordnung zu den Kreuzungspunkten des Gitternetzes, wie vorherig beschrieben. Damit kann flexibel auf der Eingabefläche 1 eine beliebige Darstellung für Eingabefunktionen in einem Kraftfahrzeug erfolgen und ein Nutzer kann diese Eingabefläche nahezu intuitiv bedienen und verwenden.
In den Figuren 3-1 und 3-2 sind Ausgestaltungen von Sensoren dargestellt. Es handelt sich um kapazitive Sensoren 41, 42. Der kapazitive Sensor 41 ist nur in Form einer Umrandung 42 ausgestaltet, der Sensor 43 ist in Form einer Fläche 44 ausgeführt.
Solche Sensoren 41, 42 können für ein festes Bedienelement in ein Werkzeug zur Herstellung des Touchscreens und/oder der Eingabefläche eingebracht werden und mit diesem in einem Herstellungsprozess verbunden werden. Hierdurch würden sich die Herstellungskosten erheblich reduzieren.
In 2 ist der schematische Aufbau einer Vorrichtung, die zum Betreiben des Verfahrens notwendig ist, dargestellt. Es ist ein kapazitiver Touchscreen 21 vorhanden. Dieser weist eine Eingabefläche 22 auf. Auf dieser Eingabefläche 22 sind diverse Eingabebereich 23 bis 28 darstellbar.
Der Touchscreen 21 besitzt einen Mikrocomputer oder Mikroprozessor 29, der den Touchscreen 21 steuert. Der Mikroprozessor 29 ist sowohl in der Lage Grafiken und damit z.B. eine Menüauswahldarstellungen oder Anzeigebereiche 23 bis 28 auf dem Touchscreen anzuzeigen und zugleich Eingaben eines Nutzers, wie zu 1 beschrieben, auszuwerten.
Im Weiteren ist der Mikroprozessor 29 mit einem Interface 30 verbunden, das mit einer übergeordneten Steuereinheit 31, vorzugsweise über ein Bussystem, in Verbindung steht. Über die Steuereinheit 31 werden über das Interface 30 dem Mikroprozessor 29 grafische Darstellungen übergeben, mit ausgewählten Eingabebereichen 23 bis 28. Eingaben und Auswahlen eines Nutzers, wie in 1 beschrieben, werden vom Mikroprozessor 29 der übergeordnete Steuereinheit 31 weitergeleitet. Damit ist es möglich, seitens der Steuereinheit 31, entsprechende Eingaben und Darstellungen auf dem Touchscreen 21 darzustellen und entsprechende Auswertungen von Eingaben eines Nutzers vorzunehmen.

Claims

Vorrichtung aufweisend, - eine eine kapazitive Eingabefläche (22) aufweisende Einheit (21), wobei die kapazitive Eingabefläche (22) mit zeilen- und spaltenmäßig angeordneten Elektroden unterlegt ist, die ein zweischichtiges Koordinatennetz bilden, wobei die Zeilen und Spalten der so angeordneten Elektroden sich senkrecht kreuzen und Kreuzungspunkte bilden, - eine mit der Einheit (21) verbundene Steuereinheit (29), - eine mit der Steuereinheit (29) verbundene Schnittstelle (30) und - eine mit der Schnittstelle (30) verbindbare übergeordnete Steuereinheit (31), wobei die übergeordnete Steuereinheit (31) ein in einem Kraftfahrzeug angeordnetes Steuergerät ist, wobei auf der Oberfläche der kapazitiven Eingabefläche (22) vordefinierte Bereiche (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) vorhanden sind, die Eingabebereichen (2, 3, 4, 5, 6, 7) auf der kapazitiven Eingabefläche (22) entsprechen und ein jeder der vordefinierten Bereiche (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) eine für einen Benutzer erfühlbare Struktur aufweist, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, ein Verfahren zur Aktivierung eines von mindestens zwei Eingabebereichen (2, 3, 4, 5, 6, 7) auf der kapazitiven Eingabefläche (22) und Auslösung einer einem aktivierten Eingabebereich (2; 3; 4; 5; 6; 7) zugeordneten Funktion auszuführen, wobei das Verfahren die folgenden Verfahrensschritte aufweist: - Zuordnung eines Flächenbereichs auf der kapazitiven Eingabefläche (22) zu jedem der mindestens zwei Eingabebereiche (2, 3, 4, 5, 6, 7), wobei jedem der mindestens zwei Eingabebereichen (2, 3, 4, 5, 6, 7) eine vordefinierte Anzahl von Kreuzungspunkten und ein vordefinierter Bereich (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) zugeordnet wird; - Zuordnung eines ersten und eines zweiten Kapazitivschwellwertes zu einer jeden der mindestens zwei Eingabebereiche (2, 3, 4, 5, 6, 7); - Erfassung des einem jeden der mindestens zwei Eingabebereiche (2, 3, 4, 5, 6, 7) zugehörigen kapazitiven Wertes anhand der jedem der mindestens zwei Eingabebereichen (2, 3, 4, 5, 6, 7) zugeordnete Anzahl von Kreuzungspunkten und Vergleichen dieses kapazitiven Wertes mit dem ersten und zweiten Kapazitivschwellwert; - Aktivierung des Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) dessen zugeordneter erster Kapazitivschwellwert überschritten wird und Auslösung eines Vibrationssignals; - Auslösung einer dem aktivierten Eingabebereich (2; 3; 4; 5; 6; 7) zugeordneten Funktion bei Überschreitung des dem aktivierten Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) zugeordneten zweiten Kapazitivschwellwertes.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des einem jeden der mindestens zwei Eingabebereiche (2, 3, 4, 5, 6, 7) zugeordneten kapazitiven Wertes und Vergleichen dieses kapazitiven Wertes mit dem ersten und zweiten Kapazitivschwellwert kontinuierlich erfolgt.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassung des einem jeden der mindestens zwei Eingabebereiche (2, 3, 4, 5, 6, 7) zugeordneten kapazitiven Wertes und Vergleichen dieses kapazitiven Wertes mit dem ersten und zweiten Kapazitivschwellwert im Zeitmultiplex erfolgt.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierung des Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) deaktiviert wird, wenn der erster Kapazitivschwellwert wieder unterschritten wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Auslösung einer dem aktivierten Eingabebereich (2; 3; 4; 5; 6; 7) zugeordneten Funktion die Aktivierung des Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) deaktiviert wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Aktivierung des Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) - der Eingabebereich (2; 3; 4; 5; 6; 7) farblich oder in einem Grauwert hinterlegt wird, und/oder - der Eingabebereich (2; 3; 4; 5; 6; 7) hinterleuchtet wird, und/oder - eine Vibration des Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) oder der Eingabefläche (1) erzeugt wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslösung einer dem aktivierten Eingabebereich (2; 3; 4; 5; 6; 7) zugeordneten Funktion bei Überschreitung des dem aktivierten Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) zugeordneten zweiten Kapazitivschwellwertes erst dann erfolgt, wenn der zweite Kapazitivschwellwert während eines voreinstellbaren Zeitintervalls überschritten wird.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung eines Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) und/oder die Auslösung einer dem aktivierten Eingabebereich (2; 3; 4; 5; 6; 7) zugeordneten Funktion, unter Berücksichtigung der Flankensteilheit des Signals des zugehörigen kapazitiven Wertes oder der Änderung des zugehörigen kapazitiver Wertes eines Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) bzw. des Eingabebereiches (2; 3; 4; 5; 6; 7) vorgenommen wird.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - die Steuereinheit (29) eine Mikrocomputereinheit, eine Mikrocontrollereinheit, ein Mikrocomputer, ein Mikrocontroller, eine Mikroprozessor oder eine Mikroprozessoreinheit ist, und/oder - die Einheit (21) ein kapazitives Touchpad ist und/oder - die Einheit (21) von einem Feld von kapazitiven Sensoren gebildet ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 1 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der kapazitiven Eingabefläche (22) vordefinierbare Bereiche (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) vorhanden sind, die Eingabebereichen entsprechen und ein jeder der vordefinierbaren Eingabebereiche (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) eine für einen Benutzer erfühlbare Struktur besitzt.
Vorrichtung nach Patentanspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erfühlbare Struktur in Form einer erhabenen Struktur, einer aufgerauhten Oberfläche und/oder einer konkaven oder konvexen Formgebung der Oberfläche der kapazitiven Eingabefläche (22) die vordefinierten Bereiche (22, 23, 24, 25, 26, 27, 28) umgrenzend und/oder ausfüllend ausgestaltet ist.