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Die vorliegende Erfindung betrifft ein kapazitatives Touch-Bedienelement mit einer Mehrzahl kapazitativer Erkennungselemente zur Erkennung einer Position wenigstens eines Fingers, wobei die kapazitativen Erkennungselemente benachbart angeordnet sind, die kapazitativen Erkennungselemente an ihrer Betätigungsseite eine Sensorfläche bilden, und das Touch-Bedienelement eine Bedienfläche aufweist, die an einer Oberseite der Sensorfläche angeordnet oder ausgebildet ist.
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Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung eine Bedieneinheit mit einer Mehrzahl obiger Touch-Bedienelemente.
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Auch betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem oben angegebenen Touch-Bedienelement.
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Ebenfalls betrifft die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einer oben angegebenen Bedieneinheit.
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Touch-Bedienelemente gewinnen im Fahrzeuginnenraum zunehmend an Bedeutung. Hier gibt es zunächst einfache, lineare Touch-Bedienelemente, die in einer prinzipiell beliebigen Form angeordnet sein können, beispielsweise als gerade oder bogenförmige Linie. Solche Touch-Bedienelemente werden auch als Touch-Slider bezeichnet. Touch-Slider weisen entsprechend einen Freiheitsgrad für die Bedienung auf. Bei der Verwendung, beispielsweise in einem Fahrzeug, kann dadurch beispielsweise eine Bedienung in einer Richtung hoch/runter oder links/rechts implementiert werden.
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Darüber hinaus gibt es auch Touch-Pads oder Touch-Screens, die flächige Touch-Bedienelemente darstellen. Ein Touch-Pad kann beispielsweise verwendet werden, um einen Eingabezeiger einer optischen Eingabevorrichtung in zwei Achsenrichtungen zu steuern. Bei einem Touchscreen kann unmittelbar eine Bedienung an einem Bildschirm, dessen Oberfläche als Touch-Bedienelement ausgeführt ist, erfolgen.
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1 zeigt ein bekanntes Touch-Bedienelement 10. Im allgemeinen und vereinfacht dargestellt, sind aus dem Stand der Technik verschiedene Erkennungszustände bekannt. Das Touch-Bedienelement 10 ist als lineares Touch-Bedienelement 10 ausgeführt und umfasst eine Mehrzahl kapazitativer Erkennungselemente 12, die benachbart angeordnet sind. Die kapazitativen Erkennungselemente 12 bilden an ihrer Betätigungsseite eine Sensorfläche 14. Das Touch-Bedienelement 10 weist eine Bedienfläche 16 auf, die an einer Oberseite der Sensorfläche 14 angeordnet ist.
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Das Touch-Bedienelement 10 ist zur Erkennung einer Position eines Fingers 20 ausgeführt. Eine Fingerposition 22 entspricht einer mittleren Position des Fingers 20. 1 veranschaulicht eine Erkennung der Fingerposition 22 bei einer Bewegung des Fingers 20 entlang einer Bewegungsrichtung 24.
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von 1 zeigt den Finger 20 vollständig neben der Sensorfläche 14. Entsprechend erfolgt keine Erkennung der Fingerposition 22 durch das Touch-Bedienelement 10.
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In von 1 wurde der Finger 20 in Bewegungsrichtung bewegt und überlappt bereits mit einem kapazitativen Erkennungselement 12 der Sensorfläche 14, welches ein aktives Erkennungselement 30 wird. Entsprechend erfolgt eine Erkennung der Fingerposition 22 durch das Touch-Bedienelement 10. Als Sensorposition 32 wird somit eine Position in der Mitte des aktiven Erkennungselements 30 erkannt. Die Sensorposition 32 stimmt somit nicht mit der Fingerposition 22 überein, wie in von 1 deutlich zu erkennen ist.
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In von 1 wurde der Finger 20 weiter in Bewegungsrichtung bewegt und überlappt bereits mit zwei kapazitativen Erkennungselementen 12 der Sensorfläche 14, die somit aktive Erkennungselemente 30 werden. Als Sensorposition 32 wird eine Position in der Mitte zwischen den beiden aktiven Erkennungselementen 30 erkannt. Die Sensorposition 32 stimmt weiterhin nicht mit der Fingerposition 22 überein. Die erkannte Sensorposition 32 ist gegenüber halb so weit in Bewegungsrichtung 24 versetzt wie die Fingerposition 22.
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In den und von 1 wird der Finger 20 sukzessive weiter in Bewegungsrichtung 24 bewegt, so dass er mit weiteren kapazitativen Erkennungselementen 12 der Sensorfläche 14 überlappt, welche aktive Erkennungselemente 30 werden. Entsprechend wandert die Sensorposition 32 in Bewegungsrichtung 24. Dabei nähert sich die erkannte Sensorposition 32 der Fingerposition 22 mit jeden Schritt weiter an.
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In von 1 ist der Finger 20 vollständig auf der Sensorfläche 14 positioniert. Er überlappt mit fünf aktiven Erkennungselementen 30. Als Sensorposition 32 wird eine Position in der Mitte der aktiven Erkennungselemente 30 erkannt. Die Sensorposition 32 stimmt dabei erstmals mit der Fingerposition 22 überein.
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In den und von 1 wird der Finger 20 weiter in Bewegungsrichtung 24 bewegt, so dass die aktiven Erkennungselemente 30 in Bewegungsrichtung 24 wandern. Entsprechend wandert die Sensorposition 32 in Bewegungsrichtung 24, wobei die Bewegung der Sensorposition 32 mit der Bewegung der Fingerposition 22 übereinstimmt.
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Wie gezeigt weichen bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Touch-Bedienelement die Bedienfläche - aus Nutzersicht - und die tatsächliche sensorische Fläche an den Rändern des Touch-Bedienelements voneinander ab. Dies kann dazu führen, dass bei bestimmten Bedienvorgängen die Fingerposition aus Nutzersicht und die von der Sensorik erfasste Position voneinander abweichen. Es wird also nicht die korrekte Position des Fingers auf dem Touch-Bedienelement erkannt. Darüber hinaus ist die Erkennung des Fingers im Randbereich des Touch-Bedienelements nicht linear. Dies erschwert die Nutzung des Touch-Bedienelements und verringert die Akzeptanz entsprechender Touch-Bedienelemente.
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Dieses Problem gilt entsprechend bei als Touch-Pads oder Touch-Screens ausgeführten Touch-Bedienelementen. Auch hier kann ein Teil des Touch-Pads oder Touch-Screens, nämlich der Randbereich, nur eingeschränkt zur Bedienung verwendet werden. Insbesondere bei Touch-Screens ist dies nachteilig, da zwar eine Anzeige im Randbereich möglich ist, beispielsweise eine Auswahl von dort dargestellten Informationen jedoch nur eingeschränkt erfolgen kann.
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Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der Erfindung somit die Aufgabe zugrunde, ein kapazitatives Touch-Bedienelement der oben genannten Art, eine Bedieneinheit mit einer Mehrzahl obiger Touch-Bedienelemente, ein Fahrzeug mit einem oben angegebenen Touch-Bedienelement sowie ein Fahrzeug mit einer oben angegebenen Bedieneinheit anzugeben, die auch in einem Randbereich eine zuverlässige Bedienung ermöglichen', wobei die Bedienung mit einer hohen Genauigkeit durchgeführt werden kann.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist somit ein kapazitatives Touch-Bedienelement mit einer Mehrzahl kapazitativer Erkennungselemente zur Erkennung einer Position wenigstens eines Fingers angegeben, wobei die kapazitativen Erkennungselemente benachbart angeordnet sind, die kapazitativen Erkennungselemente an ihrer Betätigungsseite eine Sensorfläche bilden, das Touch-Bedienelement eine Bedienfläche aufweist, die an einer Oberseite der Sensorfläche angeordnet oder ausgebildet ist, und die Sensorfläche eine größere Ausdehnung als die Bedienfläche aufweist.
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Erfindungsgemäß ist auch eine Bedieneinheit mit einer Mehrzahl obiger Touch-Bedienelemente angegeben.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin Fahrzeug mit einem solchen Touch-Bedienelement angegeben.
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Erfindungsgemäß ist ebenfalls ein Fahrzeug mit einer obigen Bedieneinheit angegeben.
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Grundidee der vorliegenden Erfindung ist es also, das kapazitative Touch-Bedienelement dadurch im Randbereich zuverlässiger bedienbar zu machen, dass das die kapazitativen Erkennungselemente sich in einen Bereich erstrecken, der über die Bedienfläche, so wie sie von einer Person wahrgenommen wird, hinausgeht. Dadurch kann auch am Rand der Bedienfläche eine zuverlässige Erkennung einer Position des Fingers erfolgen. Die Fingerposition kann somit korrekt auf die Bedienfläche abgebildet werden. Prinzipiell ist es dabei abhängig von der Ausgestaltung der Sensorfläche gegenüber der Bedienfläche möglich, eine Betätigung außerhalb der Bedienfläche zu erkennen und diese Betätigung als Betätigung des Touch-Bedienelements zu verwerfen.
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Um eine klare Abgrenzung zwischen Sensorfläche und Bedienfläche für einen Benutzer zu erreichen, ist in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Bedienfläche optisch und/oder haptisch derart ausgestaltet, dass Ihre Begrenzung klar erkennbar ist. Beispielsweise kann die Sensorfläche mit einem Rahmen teilweise abgedeckt sein, so dass gegenüber der Sensorfläche die wahrgenommene Bedienfläche reduziert wird. Gleichzeitig bleibt die Sensorfläche auch unter dem Rahmen aktiv und kann zur zuverlässigen Erfassung eines Bedienfingers beitragen. Entsprechendes gilt beispielsweise bei einer farblich abweichenden Ausgestaltung der Bedienfläche.
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Das kapazitative Touch-Bedienelement kann auch zur Erkennung von Positionen von einer Mehrzahl Finger ausgeführt sein. Voraussetzung ist lediglich eine entsprechende Größe des Touch-Bedienfels, so dass zwischen den Fingern wenigstens ein Bereich verbleibt, in dem kein Finger erkannt wird. Dadurch können auch komplexe Bedienungen realisiert werden, beispielsweise nach der Art einer Gestensteuerung.
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Kapazitive Touch-Bedienelemente werden beispielsweise durch das Aufbringen eines leitenden Materials auf eine Oberfläche einer dielektrischen Platte gebildet. Die dielektrische Platte kann beispielsweise aus Glas, Plastik oder einem anderen, geeigneten, elektrisch isolierenden Material gefertigt sein und ist typischerweise in der Form eines Elektrodengitters konfiguriert, wodurch die kapazitativen Erkennungselemente gebildet werden. Dabei kann es vorteilhaft sein, dass die dielektrische Platte aus einem optisch transmissiven Material gefertigt. Das leitenden Material ist beispielsweise Indiumzinnoxid, welches als ITO (indium tin oxide) bekannt ist. Prinzipiell können aber auch andere Materialien für die dielektrische Platte und das leitende Material verwendet werden. Zusätzlich kann das leitende Material von einer Schutzvorrichtung überdeckt sein, insbesondere auf einer Seite einer Bedienung des Touch-Bedienelements.
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Das Elektrodengitter hat eine Kapazität, die eine elektrische Ladung hält. Beim Berühren des Touch-Bedienelements, beispielsweise mit dem Finger, wird über den Finger ein Leitungspfad zu einem Körper eines Benutzers gebildet, was eine Änderung in der Kapazität bewirkt. Diese Änderung der Kapazität kann erkannt und als Position einer Bedienung auf dem Touch-Bedienelement ausgegeben werden, beispielsweise an eine Steuerungseinrichtung zur Einstellung eines an sich beliebigen Systems oder Geräts, das dem Touch-Bedienelement zumindest temporär zugeordnet ist.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Touch-Bedienelement als linear betätigbares Touch-Bedienelement ausgeführt, und die Sensorfläche weist in der linearen Richtung eine größere Ausdehnung als die Bedienfläche auf. Die Ausgestaltung des Touch-Bedienelements als linear betätigbares Touch-Bedienelement bedingt, dass die kapazitativen Erkennungselemente entsprechend linear angeordnet sind. Dies erfordert jedoch keine geradlinige Anordnung der kapazitativen Erkennungselemente. Beispielsweise kann das Touch-Bedienelement eine Bogenform, eine Wellenform, oder eine im Wesentlichen beliebige Form aufweisen. Dabei erstrecken sich die kapazitativen Erkennungselemente über eine linienförmig ausgeführte Bedienfläche des Touch-Bedienelements hinaus. Linienförmig bedeutet in diesem Zusammenhang, dass das des Touch-Bedienelement eine relevante Breite haben kann, wohingegen eine Linie im streng mathematischen Sinne eine Breite hat, die gegen Null geht. Die Breite des Touch-Bedienelements ist zumindest so groß, dass dort ein kapazitatives Erkennungselement angeordnet werden kann. Prinzipiell können aber auch mehrere kapazitative Erkennungselemente nebeneinander angeordnet sein, beispielsweise um eine Redundanz zu schaffen für die Erkennung des Fingers.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Touch-Bedienelement als doppelt linear betätigbares Touch-Bedienelement ausgeführt, und die Sensorfläche weist in jeder linearen Richtung eine größere Ausdehnung als die Bedienfläche auf. Das Touch-Bedienelement weist somit eine flächige Ausgestaltung auf. Das Touch-Bedienelement kann dabei prinzipiell eine Biegung aufweisen, d.h. es muss nicht als ebenes Touch-Bedienelement ausgeführt sein. Typischerweise weist das Touch-Bedienelement eine im Wesentlichen rechteckige Form auf, ohne darauf beschränkt zu sein. Prinzipiell kann es ebenfalls kreisförmig, dreieckig, oder mit einer beliebigen anderen Form ausgeführt sein. Die kapazitativen Erkennungselemente sind dabei vorzugsweise in einem zweidimensionalen Raster mit gleichen Abständen ausgeführt, beispielsweise in einem rechteckigen Raster. Prinzipiell können die kapazitativen Erkennungselemente aber auch anders angeordnet sein. Ein Touch-Bedienelement mit einer flächigen Ausgestaltung ist besonders geeignet zur gleichzeitigen Betätigung mit einer Mehrzahl Finger, beispielsweise nach der Art einer Gestensteuerung.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung weist die Sensorfläche in jeder linearen Richtung an beiden Randbereichen eine größere Ausdehnung als die Bedienfläche auf. Dies ermöglicht es, alle Randbereiche des Touch-Bedienelements effektiv zu nutzen. Dies betrifft die Ausgestaltung in allen linearen Richtungen bei entsprechender Ausgestaltung des Touch-Bedienelements mit einer flächigen Ausgestaltung.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die größere Ausdehnung der Sensorfläche gegenüber der Bedienfläche eine um wenigstens eine halbe Fingerbreite größere Ausdehnung. Als Fingerbreite wird eine Breite eines typischen Fingers einer erwachsenen Person angesehen, beispielsweise ein Standardfinger. Bei einer um eine halbe Fingerbreite vergrößerten Sensorfläche erfolgt das Erkennen des Fingers bereits, bevor dieser vollständig mit der Bedienfläche überlappt. Die Bewegung des Fingers kann bei dieser Ausgestaltung bereits in den Randbereichen der Bedienfläche erkannt werden. Sobald der halbe Finger mit der Bedienfläche überlappt, erfolgt eine exakte Erkennung der Position des Fingers und eine lineare Erkennung einer Bewegung des Fingers.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die größere Ausdehnung der Sensorfläche gegenüber der Bedienfläche eine um eine ganze Fingerbreite größere Ausdehnung. Dadurch kann bereits bei einer Annäherung an die Bedienfläche eine lineare Erkennung der Fingerposition erfolgen. Sobald ein Teil des Fingers mit der Bedienfläche überlappt, kann eine exakte Position des Fingers erkannt werden.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist das Touch-Bedienelement integral mit einer Anzeigevorrichtung ausgeführt ist, wobei die Bedienfläche als Anzeigefläche ausgeführt ist. Dadurch kann beispielsweise eine Hintergrundbeleuchtung des Touch-Bedienelements erfolgen, wenn die Anzeigevorrichtung entsprechend ausgeführt ist. Bei einem linearen Touch-Bedienelement kann beispielsweise eine Anzeige der erfassten Sensorposition durch eine entsprechende dynamische Beleuchtung als Anzeigevorrichtung erfolgen. Bei einer flächigen Ausgestaltung des Touch-Bedienelements, d.h. einem doppelt linearen Touch-Bedienelement, kann so ein als Touch-Screen ausgeführtes Touch-Bedienelement gebildet werden, wobei die Anzeigevorrichtung Bildschirminformationen anzeigt.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung anhand bevorzugter Ausführungsformen näher erläutert.
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Es zeigen
- 1 eine schematische Ansicht eines kapazitativen Touch-Bedienelements aus dem Stand der Technik mit einem Finger in verschiedenen Positionen relativ zueinander, und
- 2 eine schematische Ansicht eines kapazitativen Touch-Bedienelements gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform mit einem Finger in verschiedenen Positionen relativ zueinander.
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Die 2 betrifft ein erfindungsgemäßes Touch-Bedienelement 110 gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Touch-Bedienelement 110 ist als lineares Touch-Bedienelement 110 ausgeführt, von dem in 2 lediglich ein Endbereich gezeigt ist. Der andere, nicht dargestellte Endbereich ist prinzipiell identisch ausgeführt.
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Das Touch-Bedienelement 110 umfasst eine Mehrzahl kapazitativer Erkennungselemente 112, die benachbart angeordnet sind. Die kapazitativen Erkennungselemente 112 bilden an ihrer Betätigungsseite eine Sensorfläche 114. Das Touch-Bedienelement 110 weist eine Bedienfläche 116 auf, die an einer Oberseite der Sensorfläche 114 angeordnet ist.
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Die Sensorfläche 114 weist in jeder linearen Richtung an beiden Randbereichen der Bedienfläche 116 einen Erweiterungsbereich 118 mit zusätzlichen Erkennungselementen 119 auf. Der Erweiterungsbereich 118 weist eine Ausdehnung von einer ganzen Fingerbreite auf. Entsprechend weist die Sensorfläche 114 an jedem Randbereich eine um eine ganze Fingerbreite größere Ausdehnung als die Bedienfläche 116 auf.
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Als Fingerbreite wird eine Breite eines typischen Fingers 120 einer erwachsenen Person angesehen, beispielsweise ein Standardfinger.
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Das Touch-Bedienelement 110 ist zur Erkennung einer Position des Fingers 120 ausgeführt. Eine Fingerposition 122 entspricht einer mittleren Position des Fingers 120. 2 veranschaulicht eine Erkennung der Fingerposition 122 bei einer Bewegung des Fingers 120 entlang einer Bewegungsrichtung 124.
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In dieser Ausführungsform ist das Touch-Bedienelement 110 integral mit einer nicht dargestellten Anzeigevorrichtung ausgeführt. Dabei ist die Bedienfläche 116 als Anzeigefläche ausgeführt. Die Anzeigevorrichtung ist ausgeführt, eine erkannte Sensorposition 130 durch eine entsprechende dynamische Beleuchtung anzuzeigen.
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Um eine Abgrenzung zwischen Sensorfläche 114 und Bedienfläche 116 für einen Benutzer zu erreichen, ist die Bedienfläche 116 optisch und haptisch derart ausgestaltet, dass ihre Begrenzung klar erkennbar ist, d.h. sie unterscheidet sich in dieser Ausführungsform von der darüber hinaus ausgedehnten Sensorfläche 114 optisch oder haptisch.
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von 2 zeigt den Finger 120 neben der Bedienfläche 116, aber bereits auf der Sensorfläche 114, genauer gesagt im Erweiterungsbereich 118. Entsprechend sind alle zusätzlichen Erkennungselemente 119 aktiv, d.h. sie sind gleichzeitig aktive Erkennungselemente 130. Es erfolgt eine Erkennung einer Fingerposition 122 durch das Touch-Bedienelement 110, wobei die erkannte Sensorposition 132 mit der Fingerposition 122 übereinstimmt.
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In von 1 wurde der Finger 120 in Bewegungsrichtung 124 bewegt und befindet sich mit seiner Fingerposition 122 am Rand der Bedienfläche 116. Entsprechend überlappt der Finger 120 mit einer Mehrzahl kapazitativer Erkennungselemente 112, die nur noch teilweise zusätzliche Erkennungselemente 119 sind. Diese Erkennungselemente 112, 119 werden durch die Bedienung mit dem Finger 120 aktive Sensorelemente 130. Entsprechend erfolgt eine Erkennung der Fingerposition 122 durch das Touch-Bedienelement 110 in Übereinstimmung mit der Sensorposition 132.
