DE102018116427B4

DE102018116427B4 - Input method with actuation detection by surface acoustic waves and associated input device

Info

Publication number: DE102018116427B4
Application number: DE102018116427.0A
Authority: DE
Inventors: Alain Dani
Original assignee: Preh GmbH
Current assignee: Preh GmbH
Priority date: 2018-07-06
Filing date: 2018-07-06
Publication date: 2020-10-15
Anticipated expiration: 2038-07-07
Also published as: DE102018116427A1

Abstract

Eingabeverfahren mit Betätigungsdetektion durch akustische Oberflächenwellen (5), aufweisend folgende Schritte:Bereitstellen einer Eingabevorrichtung (10), aufweisend eine eine Eingabefläche (4) bereitstellende Eingabeschicht (3);Erzeugen der akustischen Oberflächenwelle (5) mit einer zur Eingabefläche (4) parallelen Ausbreitungsrichtung in der Eingabeschicht (3) mittels eines zur Eingabevorrichtung (10) gehörigen, elektroakustischen Wandlers (1);Berühren und nachfolgendes, zu einem ersten Zeitpunkt vorliegendes, zusätzliches Betätigen der Eingabefläche (4) durch ein Betätigungsorgan (6) und unter Ausbildung einer gemeinsamen Berührfläche zwischen Betätigungsorgan (6) und Eingabeschicht (3);Empfang der akustischen Oberflächenwelle (5) durch den oder wenigstens einen weiteren, zur Eingabevorrichtung gehörigen, elektroakustischen Wandler (2) nach wenigstens teilweisem Auskoppeln der Oberflächenwelle (5) im Bereich der Berührfläche aus der Eingabeschicht (3) in das Bedienorgan (5) während der Berührung und der Betätigung unter Bereitstellung eines Detektionssignals (S(t)) an eine zur Eingabevorrichtung (10) gehörigen Auswerteinheit (7);Ermitteln eines zeitlichen Maximalamplitudenverlaufs (SMax(t)) aus dem Detektionssignal (S(t)) mittels der Auswerteinheit (7);Bestimmen des ersten Zeitpunkts (t1) während der Betätigung durch die Auswerteinheit (7) anhand einer charakteristischen Steigungsänderung im Maximalamplitudenverlauf (SMax(t));gekennzeichnet durchBestimmen wenigstens einer ersten Betätigungsschaltschwelle (S2) während der Betätigung durch die Auswerteinheit (7) anhand des ersten Zeitpunkts (t1); undZuordnen der Betätigung einer Schalt- und/oder Steuerfunktion durch die Auswerteinheit (7) nachdem und nur sofern zumindest die Maximalamplitude (SMax(t)) bei der weiteren Betätigung die erste Betätigungsschaltschwelle (S1) unterschreitet.Input method with actuation detection by surface acoustic waves (5), comprising the following steps: providing an input device (10), having an input layer (3) providing an input surface (4); generating the surface acoustic wave (5) with a direction of propagation parallel to the input surface (4) in the input layer (3) by means of an electroacoustic transducer (1) belonging to the input device (10); touching and subsequent, at a first point in time, additional actuation of the input surface (4) by an actuating member (6) and forming a common contact surface between the actuator (6) and the input layer (3); reception of the surface acoustic wave (5) by the or at least one further electroacoustic transducer (2) belonging to the input device after at least partial decoupling of the surface wave (5) in the area of the contact surface from the input layer (3) in the control element (5) during touching and actuating while providing a detection signal (S (t)) to an evaluation unit (7) belonging to the input device (10); determining a temporal maximum amplitude curve (SMax (t)) from the detection signal (S (t)) by means of the evaluation unit (7); determining the first point in time (t1) during actuation by the evaluation unit (7) on the basis of a characteristic change in slope in the maximum amplitude curve (SMax (t)); characterized by determining at least one first actuation switching threshold (S2) during actuation by the evaluation unit (7) ) based on the first point in time (t1); andassigning the actuation of a switching and / or control function by the evaluation unit (7) after and only if at least the maximum amplitude (SMax (t)) falls below the first actuation switching threshold (S1) during further actuation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Eingabeverfahren mit Betätigungsdetektion durch akustische Oberflächenwellen (englisch.: SAW = Surface Accoustic Waves) sowie eine zugehörige Eingabevorrichtung. Es besteht grundsätzlich Bedarf bei Eingabevorrichtungen, die Anzahl der mechanisch bewegten Komponenten zu reduzieren, um nicht nur Bauraum und Gewicht einzusparen, sondern auch die sich aus der mechanischen Wechselwirkung ergebenden Verschleiß- und Ausfallprobleme zu minimieren. Darüber hinaus verspricht eine auf akustischen Oberflächenwellen beruhende Detektion einen größeren Freiraum bei der Gestaltung der zugehörigen Eingabevorrichtungen im Vergleich zu den herkömmlichen Vorrichtungen, wie beispielsweise solchen mit kapazitiver Krafterkennung, da u.a. auf eine rückstellende Lagerung der Eingabefläche verzichtet werden kann. Der Vorteil der akustischen Oberflächenwellendetektion wird darin gesehen, dass die Detektion im Wesentlichen nur von der Stärke der akustischen Kopplung zwischen dem Bedienorgan, wie dem Finger eines Bedieners und der die Eingabefläche bereitstellenden Eingabeschicht bestimmt wird und somit die akustisch leitende Eigenschaft der Eingabeschicht die nahezu einzig und alleinig zwingende Mindestnotwendigkeit für das Funktionieren einer solchen Eingabevorrichtung ist, bei der eben nicht lediglich eine Berührung des Bedienorgans auf der Eingabefläche die Steuer- oder Schaltfunktion triggern soll, sondern eine Betätigung und damit eine Betätigungskraft getriggerte Auslösung erfolgen soll, um die Bediensicherheit dadurch zu erhöhen, dass das Erreichen einer Auslöseschwelle, im Folgenden auch Betätigungsschaltschwelle bezeichnet, Mindestvoraussetzung für diese Auslösung sein soll. Im Folgenden wird daher unter dem Begriff „Berühren“ eine nicht zwingend mit der Einwirkung einer Betätigungskraft einhergehende angrenzende Anordnung eines Bedienorgans auf einer Eingabefläche verstanden, wohingegen bei einer „Betätigung“ das Einwirken einer Betätigungskraft zwingend vorausgesetzt ist. Zwar ist bekannt, dass die Stärke der akustischen Kopplung zwischen dem Eingabeorgan und der Eingabefläche mit der Betätigungskraft zumindest bereichsweise zunimmt, aber bisher keine geeignete Vorgehensweise vorgeschlagen wurde, anhand welches Kriteriums eine Betätigungsschaltschwelle geeignet festgelegt werden könnte. Da die akustische Kopplung von vielen unvorhersehbaren Randbedingungen, wie Oberflächenbeschaffenheit des Eingabeorgans etc., bestimmt ist, ist eine Festlegung dieser Schaltschwelle schwierig. Es ist der Leistung der vorliegenden Erfindung zuzurechnen, ein geeignetes Kriterium für die Bestimmung der Betätigungsschaltschwelle gefunden zu haben, so dass eine Betätigungskraft getriggertes Eingabeverfahren mit Betätigungsdetektion durch akustische Oberflächenwellen universell, d.h. losgelöst von der situationsbedingt vorliegenden, akustischen Kopplung zwischen dem zur Betätigung verwendeten Bedienorgan und der zugehörigen Eingabefläche, ermöglicht ist und unter Einstellung der mit der akustischen OberflächenwellenDetektion verbundenen und eingangs beschriebenen Vorteile.The present invention relates to an input method with actuation detection by means of surface acoustic waves (English: SAW = Surface Acoustic Waves) and an associated input device. There is a fundamental need for input devices to reduce the number of mechanically moved components in order not only to save installation space and weight, but also to minimize the wear and failure problems resulting from the mechanical interaction. In addition, a detection based on surface acoustic waves promises greater freedom in the design of the associated input devices compared to conventional devices, such as those with capacitive force detection, since i.a. resetting storage of the input surface can be dispensed with. The advantage of surface acoustic wave detection is that the detection is essentially only determined by the strength of the acoustic coupling between the control element, such as the finger of an operator and the input layer providing the input surface, and thus the acoustically conductive property of the input layer is almost the only and the only mandatory minimum requirement for the functioning of such an input device is, in which the control or switching function should not just be triggered by touching the operating element on the input surface, but rather an actuation and thus an actuation-triggered triggering should take place in order to increase the operational safety, that reaching a triggering threshold, hereinafter also referred to as actuation switching threshold, should be the minimum requirement for this triggering. In the following, the term “touching” is understood to mean an adjacent arrangement of an operating element on an input surface that does not necessarily involve the action of an actuating force, whereas an “actuation” requires the action of an actuating force. It is known that the strength of the acoustic coupling between the input member and the input surface increases at least in some areas with the actuation force, but no suitable procedure has been proposed so far as to which criterion an actuation switching threshold could be suitably established. Since the acoustic coupling is determined by many unpredictable boundary conditions, such as the nature of the surface of the input element, etc., it is difficult to establish this switching threshold. It can be attributed to the achievement of the present invention to have found a suitable criterion for the determination of the actuation switching threshold, so that an actuation force-triggered input method with actuation detection by surface acoustic waves is universal, i. E. detached from the situation-dependent acoustic coupling between the control element used for actuation and the associated input surface, is made possible and with setting of the advantages associated with surface acoustic wave detection and described above.

Ein Eingabeverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist jeweils aus US 2004 / 0 178 998 A1 und DE 695 24 157 T2 bekannt.An input method according to the preamble of claim 1 is in each case from US 2004/0 178 998 A1 and DE 695 24 157 T2 known.

Aufgabe der Erfindungen ist es daher, ein Eingabeverfahren mit Betätigungsdetektion durch akustische Oberflächenwellen bereitzustellen, welches eine gesteigerte Bediensicherheit dadurch aufweist, dass die Zuordnung zur durch das Eingabeverfahren vorzunehmenden Schalt- und/oder Steuerfunktion in Abhängigkeit der Betätigungskraft und somit zuverlässiger, dabei aber weitgehend unabhängig von den situationsbedingt vorliegenden akustischen Eigenschaften der Kopplung zwischen dem Bedienorgan, insbesondere dem Finger, erfolgt. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Eingabeverfahren gemäß Anspruch 1 und durch eine Eingabevorrichtung gemäß dem nebengeordneten Vorrichtungsanspruch. Eine entsprechende Verwendung ist Gegenstand des Verwendungsanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.The object of the invention is therefore to provide an input method with actuation detection by surface acoustic waves, which has increased operating safety in that the assignment to the switching and / or control function to be performed by the input method is dependent on the actuation force and thus more reliable but largely independent of the acoustic properties of the coupling between the control element, in particular the finger, which are present depending on the situation. This object is achieved by an input method according to claim 1 and by an input device according to the independent device claim. A corresponding use is the subject of the use claim. Advantageous refinements are each the subject matter of the dependent claims. It should be pointed out that the features listed individually in the patent claims can be combined with one another in any desired, technologically sensible manner and show further embodiments of the invention. The description, in particular in connection with the figures, additionally characterizes and specifies the invention.

Die Erfindung betrifft ein Eingabeverfahren mit Betätigungsdetektion durch akustische Oberflächenwellen, welches folgende Schritte aufweist. In einem Bereitstellungsschritt wird eine Eingabevorrichtung bereitgestellt, die eine eine Eingabefläche bereitstellende Eingabeschicht aufweist. In einem Erzeugungsschritt wird eine akustische Oberflächenwelle mit einer zur Eingabefläche parallelen Ausbreitungsrichtung in der Eingabeschicht mittels eines zur Eingabevorrichtung gehörigen, elektroakustischen Wandlers erzeugt. Bei den Oberflächenwellen handelt es sich um akustische Wellen an der Oberfläche der Eingabeschicht mit sowohl longitudinaler als auch transversaler Komponente, die beispielsweise von einem Interdigitalwandler erzeugt werden. In einem nachfolgenden Berühr- und Betätigungsschritt erfolgt ein Berühren und ein zeitlich nachfolgendes, zu einem ersten Zeitpunkt vorliegendes Betätigen der Eingabefläche durch ein Betätigungsorgan, wobei eine gemeinsame Berührfläche zwischen Betätigungsorgan und Eingabeschicht erzeugt wird.The invention relates to an input method with actuation detection by surface acoustic waves, which has the following steps. In a provision step, an input device is provided which has an input layer providing an input surface. In a generation step, a surface acoustic wave is generated with a direction of propagation parallel to the input surface in the input layer by means of an electroacoustic transducer belonging to the input device. The surface waves are acoustic waves on the surface of the input layer with both longitudinal and transverse components, which are generated, for example, by an interdigital transducer. In a subsequent touching and actuating step, the input surface is touched and subsequently actuated at a first point in time by an actuating element, a common contact area being generated between the actuating element and the input layer.

In einem nachfolgenden Schritt erfolgt ein Empfang der akustischen Oberflächenwelle durch denselben oder wenigstens einen weiteren, zur Eingabevorrichtung gehörigen, elektroakustischen Wandler, beispielsweise Interdigitalwandler, nach wenigstens teilweisem Auskoppeln der Oberflächenwelle im Bereich der Berührfläche aus der Eingabeschicht in das Bedienorgan während der Berührung und der Betätigung. Dabei wird erfindungsgemäß ein Detektionssignal an eine zur Eingabevorrichtung gehörigen Auswerteinheit bereitgestellt. Daraus wird ein zeitlicher Maximalamplitudenverlauf mittels der Auswerteinheit ermittelt.In a subsequent step, the surface acoustic wave is received by the same or at least one further electroacoustic transducer belonging to the input device, for example an interdigital transducer, after at least partial decoupling of the surface wave in the area of the contact surface from the input layer into the control element during the touch and operation. According to the invention, a detection signal is provided to an evaluation unit belonging to the input device. A temporal maximum amplitude curve is determined from this by means of the evaluation unit.

Diese bestimmt ferner noch während der Betätigung einen ersten Zeitpunkt anhand einer charakteristischen Steigungsänderung im Maximalamplitudenverlauf oder im Verlauf einer daraus abgeleiteten Größe. Beispielsweise wird der erste Zeitpunkt mit dem Erreichen eines vorgegebenen, negativen Steigungswertes definiert. Es folgt ein Bestimmen wenigstens einer ersten Betätigungsschaltschwelle anhand des ersten Zeitpunkts und optional anhand eines Maximalamplitudenwertes zum ersten Zeitpunkt noch während der Betätigung durch die Auswerteinheit. In einem nachfolgenden Schritt erfolgtes ein bedingtes Zuordnen der Betätigung einer Schalt- und/oder Steuerfunktion durch die Auswerteinheit, nachdem und nur sofern zumindest die Maximalamplitude bei der weiteren Betätigung die erste Betätigungsschaltschwelle unterschreitet. Es hat sich gezeigt, dass die Steigungsänderung im zeitlichen Bereich der ersten Berührung der Betätigungsfläche mit anfänglicher sich aufbauender Betätigungskraft in Bezug auf die Steigung des Maximalamplitudenverlaufs charakteristisch für eine intendierte, d.h. vom Bediener gewünschte Betätigung ist und trotz unterschiedlicher Bedingungen der akustischen Kopplungen in unterschiedlichen Betätigungssituationen aber bei jeweils intendierter Betätigung übereinstimmend ist und unter üblichen Betätigungsbedingungen eine charakteristische Kenngröße liefert. Sie ist somit geeignet, eine geeignete Größe zur Identifikation einer Betätigung zu liefern und diese von einer Berührung bzw. einer ungewollten Betätigung zu unterscheiden. Beispielsweise erfolgt das Bestimmen der ersten Betätigungsschaltschwelle anhand des ersten Zeitpunkts und gegebenenfalls des zugehörigen Maximalamplitudenwertes durch Vergleich mit vorgespeicherten Werten anhand einer oder mehrerer Look-up Tabellen. In einer anderen, bevorzugten Ausgestaltung wird die Betätigungsschaltschwelle mittels einer Funktion aus erstem Zeitpunkt und gegebenenfalls zugehörigem Maximalamplitudenwert berechnet.This also determines a first point in time during actuation on the basis of a characteristic change in slope in the maximum amplitude curve or in the course of a variable derived therefrom. For example, the first point in time is defined when a predetermined, negative slope value is reached. At least one first activation switching threshold is then determined using the first point in time and optionally using a maximum amplitude value at the first point in time while the evaluation unit is still actuating. In a subsequent step, the actuation of a switching and / or control function is conditionally assigned by the evaluation unit after and only if at least the maximum amplitude falls below the first actuation switching threshold during the further actuation. It has been shown that the change in gradient in the time range of the first contact with the actuating surface with an initially increasing actuation force in relation to the gradient of the maximum amplitude curve is characteristic of an intended, i.e. is actuation desired by the operator and, despite different conditions of the acoustic coupling in different actuation situations, is consistent with the intended actuation in each case and provides a characteristic parameter under normal actuation conditions. It is thus suitable for providing a suitable variable for identifying an actuation and for distinguishing it from a touch or an undesired actuation. For example, the first actuation switching threshold is determined on the basis of the first point in time and, if applicable, the associated maximum amplitude value by comparison with previously stored values on the basis of one or more look-up tables. In another, preferred embodiment, the actuation switching threshold is calculated by means of a function from the first point in time and, if applicable, the associated maximum amplitude value.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Zeitpunkt anhand eines Wendepunktes in dem abfallenden Maximalamplitudenverlauf bestimmt, insbesondere anhand des zeitlich ersten Rechts-Links-Wendepunkts bei negativer Steigung bestimmt. Es ist dem Fachmann klar, dass die Bestimmung anhand des Wendepunktes mittels mathematischer Abschätzungsverfahren, wie asymptotischer oder iterativer Annäherung, ermittelt werden kann.According to a preferred embodiment, the first point in time is determined on the basis of a turning point in the falling maximum amplitude curve, in particular determined on the basis of the first right-left turning point in time in the case of a negative gradient. It is clear to the person skilled in the art that the determination based on the turning point can be determined by means of mathematical estimation methods, such as asymptotic or iterative approximation.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung wird ferner eine zweite Betätigungsschaltschwelle ermittelt und das Zuordnen der Betätigung einer Schalt- und/oder Steuerfunktion erfolgt nur, sofern nach dem Unterschreiten der ersten Betätigungsschaltschwelle die zweite Betätigungsschaltschwelle durch die Maximalamplitude überschritten wird. Durch dieses Abstellen auf ein für die Funktionsauslösung zwingendes Hystereseverhalten wird die Bediensicherheit gesteigert und beispielsweise ein „Prellen“ bei der Funktionsauslösung unterbunden.According to a preferred embodiment, a second actuation switching threshold is also determined and the actuation of a switching and / or control function is only assigned if the second actuation switching threshold is exceeded by the maximum amplitude after the first actuation switching threshold has been undershot. This reliance on a hysteresis behavior that is mandatory for triggering the function increases operating safety and, for example, prevents "bouncing" when the function is triggered.

Beispielsweise ist die zweite Betätigungsschaltschwelle betragsmäßig größer als die erste Betätigungsschaltschwelle.For example, the second actuation switching threshold is larger in terms of amount than the first actuation switching threshold.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung werden ferner während der Berührung und/oder Betätigung, bevorzugt in einem Zeitintervall um den ersten Zeitpunkt, die Laufzeit der akustischen Oberflächenwelle ermittelt und anhand eines Laufzeitvergleichs der erste Zeitpunkt verifiziert. Es hat sich gezeigt, dass mit zunehmender Betätigungskraft die Laufzeit eindeutig und stetig zunimmt, so dass durch zusätzliche Bestimmung der Laufzeit eine Plausibilisierung oder gar Verifizierung des im Bestimmungsschritt bestimmten ersten Zeitpunkts erfolgen kann.According to a further embodiment, the transit time of the surface acoustic wave is determined during the touch and / or actuation, preferably in a time interval around the first point in time, and the first point in time is verified on the basis of a transit time comparison. It has been shown that the running time clearly and steadily increases with increasing actuation force, so that a plausibility check or even verification of the first point in time determined in the determination step can be carried out by additionally determining the running time.

Erfindungsgemäß wird eine Eingabevorrichtung bereitgestellt. Die Eingabevorrichtung weist eine eine Eingabefläche bereitstellende Eingabeschicht sowie einen oder mehrere elektroakustische Wandler zum Erzeugen einer akustischen Oberflächenwelle und/oder Empfang der akustischen Oberflächenwelle unter Bereitstellung eines Detektionssignals auf. Beispielsweise fungiert ein Wandler als Sender und als Empfänger, wobei die Ausbildung von reflektierten Oberflächenwellen ausgenutzt wird. Bevorzugt ist jeweils ein als Sender fungierender Wandler und wenigstens ein als Empfänger fungierender Wandler vorgesehen. Erfindungsgemäß ist die Eingabevorrichtung ausgelegt, das Eingabeverfahren in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen durchzuführen.According to the invention, an input device is provided. The input device has an input layer providing an input surface and one or more electroacoustic transducers for generating a surface acoustic wave and / or receiving the surface acoustic wave while providing a detection signal. For example, a transducer functions as a transmitter and as a receiver, utilizing the formation of reflected surface waves. Preferably, a transducer functioning as a transmitter and at least one transducer functioning as a receiver are provided in each case. According to the invention, the input device is designed to carry out the input method in one of the embodiments described above.

Das erfindungsgemäße Eingabeverfahren und die erfindungsgemäße Eingabevorrichtung eigenen sich bevorzugt zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug.The input method according to the invention and the input device according to the invention are preferably suitable for use in a motor vehicle.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. Die Figuren sind dabei nur beispielhaft zu verstehen und stellen lediglich bevorzugte Ausführungsvarianten dar. Es zeigen:

1 eine schematische Ansicht einer zur Ausführung des erfindungsgemäßen Eingabeverfahrens geeigneten Eingabevorrichtung 10 bei einer Berührung durch einen Finger 6 eines Bedieners;
2 eine schematische Ansicht der Eingabevorrichtung 10 aus
1 bei einer Betätigung durch einen Finger 6 eines Bedieners;
3 ein mit dem erfindungsgemäßen Eingabeverfahren ermittelter Maximalamplitudenverlauf S_Max(t);
4 ein weiterer, mit dem erfindungsgemäßen Eingabeverfahren ermittelter Maximalamplitudenverlauf S_Max(t);
5 ein Vergleich von Laufzeiten akustischer Oberflächenwellen bei unterschiedlichen Berühr- bzw. Betätigungssituationen.

The invention is explained in more detail with reference to the following figures. The figures are only to be understood as examples and merely represent preferred design variants. They show:

1 a schematic view of an input device 10 suitable for carrying out the input method according to the invention when it is touched by a finger 6 of an operator;
2 a schematic view of the input device 10 from
1 when actuated by a finger 6 of an operator;
3 a maximum amplitude curve S _Max (t) determined using the input method according to the invention;
4th a further maximum amplitude curve S _Max (t) determined with the input method according to the invention;
5 a comparison of the transit times of surface acoustic waves in different contact or actuation situations.

Das erfindungsgemäße Eingabeverfahren wird zunächst anhand der in den 1 und 2 gezeigten Ausführungsform der Eingabevorrichtung 10 beschrieben. Es wird eine Eingabevorrichtung 10 bereitgestellt, welche eine Eingabefläche 4 bereitstellende Eingabeschicht 3 aufweist. Die Eingabeschicht 3 ist bevorzugt hinsichtlich ihrer Fähigkeit, Körperschall zu übertragen, im Hinblick auf Materialauswahl und Geometrie optimiert. Angrenzend oder zumindest akustisch leitend gekoppelt an die Eingabeschicht 3 ist ein als Sender fungierender, elektroakustischer Wandler 1 angeordnet, der ausgebildet ist, bei entsprechender elektrischer Ansteuerung durch eine zur Eingabevorrichtung 10 gehörige Auswerteinheit 7 eine akustische Oberflächenwelle 5 mit einer zur Eingabefläche 4 parallelen Ausbreitungsrichtung zu erzeugen. Die erzeugte, in den 1 und 2 gezeigte Oberflächenwelle 5 ist als lediglich schematische Darstellung zu verstehen. Die akustische Oberflächenwelle 5 wird durch einen weiteren elektroakustischen Wandler 2, der als Empfänger fungiert und ebenfalls angrenzend an die Eingabeschicht 3 oder zumindest mit dieser akustisch gekoppelt angeordnet ist, empfangen. Das von dem Empfänger 2 empfangene Detektionssignal S(t) wird der Auswerteinheit 7 übermittelt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die Größe der gemeinsamen Berührfläche zwischen dem Bedienorgan 6, insbesondere dem Finger, und der Eingabeschicht 3 mit zunehmender Betätigungskraft F ändert. Die Größe der gemeinsamen Berührfläche beeinflusst durch Auskopplung der akustischen Oberflächenwelle 5, den vom Empfänger 2 empfangenen Teil der Welle und somit dessen Detektionssignal S(t), in Bezug auf Laufzeit aber auch in Bezug auf seine Maximalamplitude. Während 1 eine annähernd Betätigungskraft freie Berührung zeigt, zeigt 2 eine mit Betätigungskraft beaufschlagte Berührung, die auch als Betätigung bezeichnet wird. Die Auswerteinheit 7 ermittelt aus dem jeweiligen Detektionssignal S(t) einen Maximalamplitudenverlauf S_Max(t), wie er beispielsweise in den 3 und 4 gezeigt ist. Da unterschiedliche, situationsbedingte Eigenschaften, wie Feuchtigkeit der Haut des Fingers und der spezifische Ort der Berührfläche auf der Eingabefläche 4entscheidend für die Amplitude des Detektionssignals S(t) ist und dieses somit starken Schwankungen unterliegt, ist der Amplitudenwert an sich ungeeignet für eine Festlegung einer Schaltschwelle. Beiden Verläufen S_Max(t) aus 3 und 4 ist eine charakteristische Änderung der Steigung des Maximalamplitudenverlaufs S_Max(t) gemeinsam, die jeweils durch den Wendepunkt t1 und den zugehörigen Maximalamplitudenwert S1 beschrieben ist. In 3 ist ein typischer Verlauf für die Maximalamplitude S_Max(t) dargestellt. Zu Beginn t0 findet zunächst eine Berührung der Eingabefläche statt. Mit zunehmender Betätigungskraft gehet die Berührung in Betätigung über, was durch eine stark abfallende Flanke (negative Steigung) mit Rechtskrümmung im Verlauf erkennbar ist. Es folget der zuvor beschriebene Wendepunkt zum Zeitpunkt t1, d.h. es folgt ein Krümmungswechsel in eine Linkskrümmung.
Der zugehörige Maximalamplitudenwert S1 wird gespeichert. Die Auswerteinheit ist durch einfache mathematische Operationen in der Lage, anhand dieser dem Wendepunkt (t1, S1) zugeordneten Werte, nämlich anhand dem ersten Zeitpunkt t1 und dem zugehörigen Maximalamplitudenwert S1:= S_max(t1), eine erste Betätigungsschaltschwelle S2 zu bestimmen. Entscheidend für die Bestimmung der ersten Betätigungsschaltschwelle S2 ist der zuerst detektierte Rechts-Links-Wendepunkt mit negativer Steigung. Nachfolgende Wendepunkte, wie beispielsweise der in 4 gezeigte, nachfolgende Rechts-Links-Wendepunkt im Zeitintervall zwischen t1 und t2 werden von der Auswerteinheit 7 vernachlässigt. Der zuvor genannte erste Wendepunkt (t1, S1) zum Zeitpunkt t1 und sein Maximalamplitudenwert S1 dient ferner der Ermittlung einer zweiten Betätigungsschwelle S3, die einen Offset zur Betätigungsschwelle S2 aufweist, nämlich im Betrag größer ist als S2. Erst wenn der Maximalamplitudenverlauf S_Max(t) nach einem Unterschreiten der ersten Betätigungsschwelle S2 die zweite Betätigungsschwelle S3 überschreitet, weil die Betätigungskraft F des Bedienorgans, wie des Fingers, zurückgenommen wird, erfolgt eine Zuordnung der Betätigung zu einer Schalt- oder Steuerfunktion. Diese Zuordnung kann durch ein akustisches oder haptisches Feedback dem Bediener optional bestätigt werden. In einer optionalen Ausgestaltung wird ferner eine Laufzeitmessung vorgenommen. Wie 5 zeigt, ist die Laufzeit T der akustischen Oberflächenwelle von der aufgebrachten Betätigungskraft abhängig. Die Betätigungskraft sorgt für eine Versteifung der Eingabeschicht 3 aus 1, was zu einer Zunahme der Ausbreitungsgeschwindigkeit sorgt. Während a) die berührungsfreie Laufzeit zeigt, ist in b) die Laufzeit bei annähend betätigungskraftlose Berührung aufgetragen. Mit c) ist die Laufzeit bei einer Betätigung gezeigt, deren Betätigungskraft im Bereich des Wendepunktes (t1, S1) aus 3 und 4 zu erwarten ist. In einem Verifikationsschritt wird in einem Zeitintervall um den durch den Zeitpunkt t1 definierten Wendepunkt (t1, S1) eine Laufzeitmessung durchgeführt, und der ermittelte Wendepunkt S1 nur dann der Berechnung der Betätigungsschwellen S2, S3 zugeführt, sofern die im Zeitintervall bestimmte Laufzeit T in ein zu erwartendes vorgespeichertes Intervall fällt und damit der Wendepunkt (t1, S1) durch die Laufzeitbestimmung verifiziert werden kann. Andernfalls wird der Wendepunkt S1 verworfen.The input method according to the invention is initially based on the 1 and 2 shown embodiment of the input device 10 described. It becomes an input device 10 provided, which an input area 4th providing input layer 3 having. The input layer 3 is preferably optimized with regard to its ability to transmit structure-borne noise with regard to material selection and geometry. Adjacent or at least acoustically conductively coupled to the input layer 3 is an electroacoustic transducer that functions as a transmitter 1 arranged, which is formed, with appropriate electrical control by an input device 10 associated evaluation unit 7th a surface acoustic wave 5 with one to the input area 4th parallel direction of propagation. The generated in the 1 and 2 surface wave shown 5 is to be understood as a merely schematic representation. The surface acoustic wave 5 is through another electroacoustic transducer 2 that acts as a receiver and is also adjacent to the input layer 3 or is at least arranged acoustically coupled to this, received. That from the recipient 2 received detection signal S (t) becomes the evaluation unit 7th transmitted. The invention is based on the knowledge that the size of the common contact surface between the control element 6th , especially the finger, and the input layer 3 with increasing actuation force F. changes. The size of the common contact surface is influenced by the coupling out of the surface acoustic wave 5 received from the recipient 2 received part of the wave and thus its detection signal S (t) , in terms of running time but also in terms of its maximum amplitude. While 1 shows an approximately actuation force free contact shows 2 a contact subjected to actuation force, which is also referred to as actuation. The evaluation unit 7th determined from the respective detection signal S (t) a maximum amplitude curve S _Max (t), as it is for example in the 3 and 4th is shown. Since different, situation-dependent properties, such as moisture in the skin of the finger and the specific location of the contact surface on the input surface 4, are decisive for the amplitude of the detection signal S (t) and this is therefore subject to strong fluctuations, the amplitude value per se is unsuitable for establishing a switching threshold. Both courses S _Max (t) 3 and 4th is a characteristic change in the slope of the maximum amplitude curve S _Max (t) in common, which is described by the turning point t1 and the associated maximum amplitude value S1. In 3 a typical curve for the maximum amplitude S _Max (t) is shown. At the beginning t0, the input surface is first touched. With increasing actuation force, the contact changes into actuation, which can be recognized by a steeply falling edge (negative slope) with a right-hand curve in the course. The turning point described above follows at time t1, ie there is a change in curvature to a left curve.
The associated maximum amplitude value S1 is stored. Using simple mathematical operations, the evaluation unit is able to determine a first actuation switching threshold S2 based on these values assigned to the turning point (t1, S1), namely based on the first time t1 and the associated maximum amplitude value S1: = S _max (t1). The right-left turning point with a negative slope that is detected first is decisive for determining the first actuation switching threshold S2. Subsequent turning points, such as the one in 4th The following right-left turning point shown in the time interval between t1 and t2 are determined by the evaluation unit 7th neglected. The aforementioned first turning point (t1, S1) at time t1 and its maximum amplitude value S1 are also used to determine a second actuation threshold S3, which is offset from actuation threshold S2, namely greater than S2. Only when the maximum amplitude curve S _Max (t) exceeds the second actuation threshold S3 after falling below the first actuation threshold S2 because the actuation force F. of the control element, such as the finger, is withdrawn, the actuation is assigned to a switching or control function. This assignment can optionally be confirmed to the operator by acoustic or haptic feedback. In an optional embodiment, a transit time measurement is also carried out. How 5 shows, the transit time T of the surface acoustic wave depends on the actuating force applied. The actuation force provides a stiffening of the input layer 3 out 1 which leads to an increase in the speed of propagation. While a) shows the contact-free running time, b) shows the running time with an almost actuation-free contact. With c) the running time is shown during an actuation, the actuating force of which is off in the area of the turning point (t1, S1) 3 and 4th is to be expected. In a verification step, a running time measurement is carried out in a time interval around the point of inflection (t1, S1) defined by the point in time t1, and the determined point of inflection S1 is only fed to the calculation of the actuation thresholds S2, S3 if the transit time T in a determined in the time interval expected pre-stored interval falls and thus the turning point (t1, S1) can be verified by determining the transit time. Otherwise the turning point S1 is discarded.

Claims

Input method with activation detection by surface acoustic waves (5), comprising the following steps: providing an input device (10), having an input layer (3) providing an input surface (4); Generating the surface acoustic wave (5) with a direction of propagation parallel to the input surface (4) in the input layer (3) by means of an electroacoustic transducer (1) belonging to the input device (10); Touching and subsequent additional actuation of the input surface (4) at a first point in time by an actuating element (6) and with the formation of a common contact surface between actuating element (6) and input layer (3); Reception of the surface acoustic wave (5) by the or at least one further electroacoustic transducer (2) belonging to the input device after at least partial decoupling of the surface wave (5) in the area of the contact surface from the input layer (3) into the operating element (5) during the Touching and actuating while providing a detection signal (S (t)) to an evaluation unit (7) belonging to the input device (10); Determining a temporal maximum amplitude curve (S _Max (t)) from the detection signal (S (t)) by means of the evaluation unit (7); Determining the first point in time (t1) during the actuation by the evaluation unit (7) on the basis of a characteristic change in gradient in the maximum amplitude curve (S _Max (t)); characterized by determining at least one first actuation switching threshold (S2) during the actuation by the evaluation unit (7) on the basis of the first point in time (t1); and assigning the actuation of a switching and / or control function by the evaluation unit (7) after and only if at least the maximum amplitude (S _Max (t)) falls below the first actuation switching threshold (S1) during the further actuation.

Input method according to the preceding claim, wherein the first point in time (t1) is determined on the basis of an inflection point (t1, S1) in the maximum amplitude curve (S _Max (t)).

Input method according to one of the preceding claims, wherein the actuation switching threshold (S2) is calculated from the first point in time (t1) and the maximum amplitude value (S1) at the first point in time.

Input method according to one of the preceding claims, wherein a second actuation switching threshold (S3) is also determined and the actuation of a switching and / or control function is only assigned if the maximum amplitude (S _Max (t) after falling below the first actuation switching threshold (S2) ) the second actuation switching threshold (S3) is exceeded.

Input method according to one of the preceding claims, wherein the second actuation switching threshold (S3) is larger in terms of amount than the first actuation switching threshold (S2).

Input method according to one of the preceding claims, wherein a transit time (T) of the surface acoustic wave (5) is determined at least in a time interval around the first point in time (t1) and the first point in time (t1) is verified on the basis of a transit time comparison.

Input method according to one of the preceding claims, wherein the actuating member (6) is a finger.

Input device (10), comprising an input layer (3) providing an input surface (4); one or more electroacoustic transducers (1, 2), at least one for generating a surface acoustic wave (5) and at least one for receiving the surface acoustic wave (5) providing a detection signal S (t)), and an evaluation unit (7) for evaluation of the detection signal (S (t)), the input device being designed to carry out the input method according to one of the preceding claims.

Use of the input device (10) according to the preceding claim in a motor vehicle.