DE102019216411B4

DE102019216411B4 - Device for detecting an input by means of an actuation object and method for operating a device for detecting an input

Info

Publication number: DE102019216411B4
Application number: DE102019216411.0A
Authority: DE
Inventors: Erik Schondorff; Holger Rendel; Michael Hirsch; Matthias Meitzner
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-10-24
Filing date: 2019-10-24
Publication date: 2022-09-29
Anticipated expiration: 2039-10-25
Also published as: DE102019216411A1

Abstract

Vorrichtung zum Erfassen einer Eingabe mittels eines Betätigungsobjekts (9), umfassendeine Eingabeeinheit (4), die dazu eingerichtet ist, bei einer Betätigung durch das Betätigungsobjekt (9) ein Steuersignal zu erzeugen;eine Annäherungserfassungseinheit (10) zum Erfassen einer Anwesenheit des Betätigungsobjekts (9) in einem ersten (21) oder zweiten Teilbereich (22) eines Erfassungsbereichs (25); wobeider Erfassungsbereich (25) der Annäherungserfassungseinheit (10) vor der Eingabeeinheit (4) angeordnet ist; undeine haptische Rückmeldungseinheit (5, 6), die dazu eingerichtet ist, eine erste haptische Rückmeldung zu erzeugen, wenn die Anwesenheit des Betätigungsobjekts (9) in dem ersten Teilbereich (21) erfasst wurde, und eine zweite haptische Rückmeldung zu erzeugen, wenn die Anwesenheit des Betätigungsobjekts (9) in dem zweiten Teilbereich (22) erfasst wurde, dadurch gekennzeichnet, dassdie haptische Rückmeldungseinheit (6) ein Array von Ultraschallaktoren (6) umfasst; wobeidie Ultraschallaktoren (6) in einer Ebene angeordnet sind, die in einem Winkelbereich von 70° bis 110° zu einer Ebene der Eingabeeinheit (4) verläuft; wobeidie erste haptische Rückmeldung mittels zumindest eines der Ultraschallaktoren (6) und die zweite haptische Rückmeldung mittels Luftdüsen (5) erzeugbar ist; wobeidie Eingabeeinheit (4) als berührungsempfindliche Oberfläche (4) ausgebildet und vor einer Anzeigefläche (3) angeordnet ist und die Luftdüsen (5) zu einer Vielzahl von Öffnungen in der Anzeigefläche (3) und der berührungsempfindlichen Oberfläche (4) führen; wobeidie Öffnungen in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind und zum Durchleiten eines Luftstroms, welcher mittels der hinter der Anzeigefläche (3) angeordneten Luftdüsen (5) erzeugbar ist, ausgebildet sind, so dass die zweite haptische Rückmeldung für eine bestimmte Position der Anzeigefläche (3) erzeugbar ist, um eine lokalisierte zweite haptische Rückmeldung zu erzeugen.Device for detecting an input by means of an actuation object (9), comprising an input unit (4) which is set up to generate a control signal when the actuation object (9) is actuated; an approach detection unit (10) for detecting the presence of the actuation object (9 ) in a first (21) or second partial area (22) of a detection area (25); whereinthe detection area (25) of the proximity detection unit (10) is located in front of the input unit (4); anda haptic feedback unit (5, 6) configured to generate a first haptic feedback when the presence of the actuation object (9) in the first portion (21) has been detected, and to generate a second haptic feedback when the presence of the actuation object (9) was detected in the second partial area (22), characterized in that the haptic feedback unit (6) comprises an array of ultrasonic actuators (6); whereinthe ultrasonic actuators (6) are arranged in a plane which extends in an angular range of 70° to 110° to a plane of the input unit (4); wherein the first haptic feedback can be generated by means of at least one of the ultrasonic actuators (6) and the second haptic feedback can be generated by means of air nozzles (5); whereinthe input unit (4) is designed as a touch-sensitive surface (4) and is arranged in front of a display surface (3) and the air nozzles (5) lead to a large number of openings in the display surface (3) and the touch-sensitive surface (4); wherein the openings are arranged in a regular pattern and are designed to conduct an air flow, which can be generated by means of the air nozzles (5) arranged behind the display surface (3), so that the second haptic feedback can be generated for a specific position of the display surface (3). is to create a localized second haptic feedback.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erfassen einer Eingabe mittels eines Betätigungsobjekts. Sie betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Erfassen einer Eingabe mittels eines Betätigungsobjekts.The present invention relates to a device for detecting an input by means of an operation object. It also relates to a method for operating a device for detecting an input by means of an actuation object.

Die Vielzahl der im modernen Alltag verwendeten elektronischen Einrichtungen weckt den Bedarf nach innovativen Bedienkonzepten, um den Zugriff zentral und flexibel zu gestalten. Ein wichtiger Aspekt ist hierbei, dass ein Nutzer deutlich erkennen können muss, ob er eine Bedienung erfolgreich durchgeführt hat und wo diese erfasst wurde. Dies ist insbesondere bei berührungslosen Bedienungen schwierig, da hier das haptische Feedback einer Berührung oder beim Bewegen eines Schaltelements nicht auftritt. Hierfür sind verschiedene Arten von Rückmeldungen vorgeschlagen worden.The large number of electronic devices used in modern everyday life creates a need for innovative operating concepts in order to make access central and flexible. An important aspect here is that a user must be able to clearly see whether he has successfully performed an operation and where it was recorded. This is particularly difficult with non-contact operations, since there is no haptic feedback from touching or moving a switching element. Various types of feedback have been proposed for this.

In der EP 3 118 048 A1 wird eine Gestik-Steuerung mit haptischer Rückmeldung beschrieben. Diese wird mittels eines gegen die Richtung einer Bewegung gerichteten Luftstroms erreicht und es kann beispielsweise ein Kraft-Weg-Verlauf beim Betätigen eines Bedienelements haptisch imitiert werden.In the EP 3 118 048 A1 a gesture control with haptic feedback is described. This is achieved by means of an air flow directed against the direction of a movement and, for example, a force-displacement curve can be haptically imitated when a control element is actuated.

Die US 2019/0179477 A1 beschreibt eine Vorrichtung, mit der eine Geste detektiert werden kann und auf das Erfassen einer solchen Geste haptische Ausgaben erzeugt werden können. Die haptischen Ausgaben umfassen dabei haptische Ferneffekte, die auf den Finger eines Nutzers wirken, wenn sich dieser einem Touchscreen nähert. Ferner umfassen die haptischen Ausgaben lokale haptische Effekte, die ausgegeben werden, wenn der Nutzer den Touchscreen berührt.the US 2019/0179477 A1 describes a device with which a gesture can be detected and haptic outputs can be generated upon detection of such a gesture. The haptic outputs include long-distance haptic effects that act on a user's finger when it approaches a touch screen. Furthermore, the haptic outputs include local haptic effects that are output when the user touches the touchscreen.

Die DE 10 2017 202 672 A1 beschreibt eine Bedienvorrichtung mit einer berührungsempfindlichen Bedienoberfläche. Mittels eines haptischen Feedbackgenerators kann ein aktiver haptischer Feedbackimpuls in der Luft erzeugt werden. Hierfür umfasst der Feedbackgenerator eine Ultraschallvorrichtung mit einer Abdeckung, die neben der Bedienoberfläche angeordnet ist. Mittels Ultraschallaktoren wird durch diese Abdeckung ein Ultraschallimpuls als haptische Rückmeldung erzeugt.the DE 10 2017 202 672 A1 describes an operating device with a touch-sensitive user interface. Using a haptic feedback generator, an active haptic feedback impulse can be generated in the air. For this purpose, the feedback generator includes an ultrasonic device with a cover that is arranged next to the user interface. Using ultrasonic actuators, an ultrasonic impulse is generated through this cover as haptic feedback.

In der US 2014/0092037 A1 wird ein berührungsloses haptisches Feedback beschrieben, zum Beispiel mittels eines magnetischen Feldes, Druckluft, Ultraschallwellen, Vibrationen oder tragbarer Haptikgeräte.In the US 2014/0092037 A1 non-contact haptic feedback is described, for example by means of a magnetic field, compressed air, ultrasonic waves, vibrations or wearable haptic devices.

Die US 2013/01 20247 A1 beschreibt eine dreidimensionale Anzeigevorrichtung mit einer Anzeigefläche zum räumlichen Trennen und Anzeigen von Parallaxenbildern, die mindestens zwei Blickpunkten entsprechen. Die Vorrichtung umfasst ferner eine Kraftsensor-Erzeugungseinheit, die so konfiguriert ist, dass sie eine Schallwelle in Richtung der Anzeigefläche erzeugt, die an der Anzeigefläche an einer Position reflektiert wird, die der Position des angezeigten dreidimensionalen Bildes räumlich ähnlich ist.US 2013/01 20247 A1 describes a three-dimensional display device with a display surface for spatially separating and displaying parallax images corresponding to at least two viewpoints. The device further includes a force sensor generation unit configured to generate a sound wave toward the display surface, which is reflected on the display surface at a position spatially similar to the position of the displayed three-dimensional image.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Erfassen einer Eingabe mittels eines Betätigungsobjekts und ein Verfahren zu ihrem Betrieb bereitzustellen, die eine möglichst flexible und umfassende Ausgabe von Rückmeldungen ermöglichen.The object of the present invention is to provide a device for detecting an input by means of an actuation object and a method for its operation, which enable feedback to be output as flexibly and comprehensively as possible.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.According to the invention, this object is achieved by a device having the features of claim 1 and a method having the features of claim 5. Advantageous refinements and developments result from the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung der eingangs genannten Art umfasst eine Eingabeeinheit, die dazu eingerichtet ist, bei einer Betätigung durch das Betätigungsobjekt ein Steuersignal zu erzeugen, und eine Annäherungserfassungseinheit zum Erfassen einer Anwesenheit des Betätigungsobjekts in einem ersten oder zweiten Teilbereich eines Erfassungsbereichs, wobei der Erfassungsbereich der Annäherungserfassungseinheit vor der Eingabeeinheit angeordnet ist. Sie umfasst ferner eine haptische Rückmeldungseinheit, die dazu eingerichtet ist, eine erste haptische Rückmeldung zu erzeugen, wenn die Anwesenheit des Betätigungsobjekts in dem ersten Teilbereich erfasst wurde, und eine zweite haptische Rückmeldung zu erzeugen, wenn die Anwesenheit des Betätigungsobjekts in dem zweiten Teilbereich erfasst wurde.The device according to the invention of the type mentioned at the outset comprises an input unit which is set up to generate a control signal when it is actuated by the actuation object, and a proximity detection unit for detecting the presence of the actuation object in a first or second partial area of a detection area, the detection area of the proximity detection unit located in front of the input unit. It also includes a haptic feedback unit configured to generate a first haptic feedback when the presence of the actuation object was detected in the first portion, and to generate a second haptic feedback when the presence of the actuation object was detected in the second portion .

Die Vorrichtung erlaubt es vorteilhafterweise dem Nutzer, eine Rückmeldung über die Position des Betätigungsobjektes im ersten oder zweiten Teilbereich zu erfassen, ohne dabei zu viel Aufmerksamkeit auf die Bedienung richten zu müssen. Dies ist insbesondere in Umgebungen von Vorteil, in denen der Nutzer nicht abgelenkt werden soll, etwa in einem Fahrzeug. Durch die haptische Rückmeldung braucht der Nutzer seinen Blick nicht vom Verkehrsgeschehen abwenden, um über die Position des Betätigungsobjekts im Bilde zu sein. Bei der Vorrichtung können ferner verschiedene Arten von haptischen Rückmeldungen kombiniert werden, die beispielsweise verschiedene Reichweiten aufweisen. Die Teilbereiche sind dann insbesondere so ausgebildet, dass sie die Erzeugung der jeweiligen Rückmeldungen erlauben.The device advantageously allows the user to obtain feedback about the position of the actuation object in the first or second partial area without having to pay too much attention to the operation. This is particularly advantageous in environments where the user should not be distracted, such as in a vehicle. Thanks to the haptic feedback, the user does not need to take his eyes off the traffic situation to get an idea of the position of the actuation object. Furthermore, different types of haptic feedback can be combined in the device, which have different ranges, for example. The partial areas are then designed in particular in such a way that they allow the respective feedback to be generated.

Die Eingabeeinheit kann dabei auf unterschiedliche, an sich bekannte Weisen ausgebildet sein. Insbesondere ist sie als Einheit zum Erfassen einer Eingabe ausgebildet und weist ein betätigbares Element auf, bei dem eine Betätigung vorgenommen werden kann. Die Eingabeeinheit umfasst dann einen Sensor, der die Betätigung mittels des betätigbaren Elements erfasst. Zum Beispiel kann eine Bedienfläche ausgebildet sein, bei der eine Berührung und/oder Ausübung von Kraft erfassbar ist.The input unit can be designed in different ways that are known per se. In particular, it is embodied as a unit for detecting an input and has an actuable element which can be actuated. The input unit then includes a sensor that detects actuation by means of the actuable element. For example, an operating surface can be designed in which a touch and/or exertion of force can be detected.

Bekannte Eingabeeinheiten sind etwa Taster und Schalter, Dreh-, Schiebe- oder andere Regler, berührungsempfindliche Oberflächen wie bei einem Touchscreen oder Einheiten zur kombinierten Erfassung von Betätigungen auf verschiedene Weisen, etwa ein Dreh-Drück-Steller. Die Detektion kann anhand eines bei Betätigung geschlossenen, geöffneten oder in seinen Leitungseigenschaften modifizierten Stromkreis erfasst werden, etwa mittels kapazitiver oder resistiver Sensoren, anhand optischer Sensoren oder mittels Sensoren zum Erfassen von Wärme oder Druckwellen, etwa Schall.Known input units are, for example, buttons and switches, rotary, sliding or other controllers, touch-sensitive surfaces such as on a touch screen or units for the combined detection of operations in different ways, for example a rotary pushbutton. The detection can be made using a circuit that is closed or open when it is actuated, or whose conduction properties are modified, for example using capacitive or resistive sensors, using optical sensors or using sensors for detecting heat or pressure waves, for example sound.

Ferner kann eine Betätigung berührungslos erfasst werden, etwa bei einer Annäherung an einer bestimmte Position oder bei einer bestimmten Geste, die als Betätigung interpretiert wird. Eine Betätigung kann ferner eine Annäherung des Betätigungsobjekts an die Eingabeeinheit umfassen, wobei eine Betätigung insbesondere bei einer Annäherung bis auf einen Abstand unter einem bestimmten Schwellenwert erfasst wird.Furthermore, an actuation can be detected without contact, for example when approaching a specific position or with a specific gesture that is interpreted as an actuation. An actuation can also include an approach of the actuation object to the input unit, wherein an actuation is detected in particular when it approaches to a distance below a specific threshold value.

Das Betätigungsobjekt kann ferner auf an sich bekannte Weise ausgebildet sein. Es handelt sich insbesondere um ein Objekt, dessen Position der Nutzer verändern kann und das zum Betätigen der Eingabeeinheit geeignet ist, insbesondere im Bereich einer Bedienfläche und/oder eines Erfassungsbereichs. Ein Betätigungsobjekt kann beispielsweise eine Hand oder ein Finger des Nutzers oder ein hierzu geeigneter Stift sein. Eine Betätigung kann auf verschiedene Weisen erfolgen, etwa dadurch, dass sich das Betätigungsobjekt an einer bestimmten Position oder in einem bestimmten Raumbereich befindet, indem Druck auf die Eingabeeinheit beziehungsweise auf ein Element der Eingabeeinheit ausgeübt wird oder indem eine Berührung zwischen dem Betätigungsobjekt und der Eingabeeinheit erfolgt, insbesondere an einer bestimmten Position. Sie kann ferner eine Annäherung an die bestimmte Position umfassen, insbesondere eine Annäherung auf einen Abstand unterhalb eines bestimmten Schwellenwerts. Dabei kann die Betätigung ferner so erfolgen, dass unterschiedliche Steuersignale erzeugbar sind, je nachdem welche Art von Betätigung die Eingabeeinheit erfasst. Verschiedene Arten von Betätigungen können beispielsweise in verschiedenen Raumbereichen oder an verschiedenen Positionen erfolgen, sie können mit unterschiedlichem Druck ausgeführt werden oder sie können mittels verschiedener Betätigungsobjekte ausgeführt werden, etwa mittels eines oder zweier Finger.The actuation object can also be designed in a manner known per se. It is in particular an object whose position the user can change and which is suitable for actuating the input unit, in particular in the area of an operating surface and/or a detection area. An actuation object can be, for example, a hand or a finger of the user or a pen suitable for this purpose. An actuation can take place in various ways, for example by the actuation object being in a certain position or in a certain spatial area, by pressure being exerted on the input unit or on an element of the input unit, or by the actuation object and the input unit being touched , especially at a specific position. It can also include an approximation to the specific position, in particular an approximation to a distance below a specific threshold value. The actuation can also take place in such a way that different control signals can be generated, depending on which type of actuation the input unit detects. For example, different types of manipulations can be performed in different spatial areas or in different positions, they can be performed with different pressures, or they can be performed using different manipulation objects, such as one or two fingers.

Das bei einer Betätigung erfasste Steuersignal kann ebenfalls auf an sich bekannte Weise ausgebildet sein. Es wird insbesondere an eine bedienbare Einrichtung oder eine Steuereinheit überragen, die anhand des Steuersignals eine bestimmte Ansteuerung bewirkt, etwa zum Einstellen oder zum Verändern eines Betriebszustands der Einrichtung.The control signal detected during an actuation can also be designed in a manner known per se. In particular, it is transferred to an operable device or a control unit, which uses the control signal to effect a specific activation, for example for setting or changing an operating state of the device.

Bei einer Ausbildung der Erfindung ist ferner eine Anzeigeeinheit zum Anzeigen von Grafikdaten umfasst, die insbesondere eine Anzeigefläche umfasst. Auf dieser werden die Grafikdaten ausgegeben. Anzeigeeinheiten können auf verschiedene Weise ausgebildet sein und etwa mittels einer grafischen Bedienoberfläche zur Erfassung der Eingabe genutzt. Insbesondere erfolgt hier eine Eingabe mit Bezug zu einer bestimmten Position der Anzeigefläche und dort dargestellter grafischer Daten, etwa beim Tippen auf eine dargestellte Schaltfläche oder bei einer Annäherung an diese.In one embodiment of the invention, a display unit for displaying graphic data is also included, which in particular includes a display area. The graphic data is output on this. Display units can be designed in various ways and used, for example, by means of a graphical user interface to record the input. In particular, an input is made here with reference to a specific position of the display area and graphical data displayed there, for example when tapping on a displayed button or when approaching it.

Bei einer weiteren Ausbildung umfasst die Annäherungserfassungseinheit einen kapazitiven, resistiven oder optischen Sensor. Ferner können akustische Verfahren, etwa mit Ultraschall, oder Radar-basierte Detektionsverfahren verwendet werden. Der Sensor ist insbesondere dazu eingerichtet, das Betätigungsobjekt zu detektieren, wenn es in den Erfassungsbereich der Annährungserfassungseinheit eintritt oder wenn es sich dort befindet. Er kann ferner einen Abstand des Betätigungsobjekts zu der Annäherungserfassungseinheit oder von einer bestimmten Position erfassen, insbesondere von einer Oberfläche der Annäherungserfassungseinheit oder von der Position des Sensors selbst. Beispielsweise wird ein umso stärkeres Signal erfasst, je näher sich das Betätigungsobjekt relativ zu der bestimmten Position befindet.In a further embodiment, the proximity detection unit includes a capacitive, resistive or optical sensor. Furthermore, acoustic methods, such as ultrasound, or radar-based detection methods can be used. In particular, the sensor is set up to detect the operating object when it enters the detection range of the approach detection unit or when it is located there. It can also detect a distance between the actuation object and the proximity detection unit or from a specific position, in particular from a surface of the proximity detection unit or from the position of the sensor itself. For example, a stronger signal is detected the closer the actuation object is relative to the specific position .

Zudem kann mittels der Annäherungserfassungseinheit die Position des Betätigungsobjekts bestimmt werden, insbesondere mittels dreidimensionaler Koordinaten relativ zu der Eingabeeinheit. Ferner kann ein Parameter einer Bewegung erfasst werden, etwa eine Bewegungsgeschwindigkeit und/oder -richtung, insbesondere einer Richtungskomponente der Bewegung auf die Eingabeeinheit zu oder von ihr weg.In addition, the position of the actuation object can be determined by means of the proximity detection unit, in particular by means of three-dimensional coordinates relative to the input unit. Furthermore, a parameter of a movement can be detected, such as a movement speed and/or direction, in particular a directional component of the movement toward or away from the input unit.

Die Annäherungserfassungseinheit umfasst beispielsweise eine fotosensitive Zelle, wie etwa ein einzelnes Pixel eines Sensors einer Kamera. Ferner kann eine Detektion mittels Laufzeit eines optischen Signals erfolgen (time-of-flight; ToF), wobei ein Abstand des Betätigungsobjekts zu dem Sensor bestimmbar ist. Ferner kann eine Lichtschranke zur Detektion verwendet werden. Ferner kann eine Kombination einer optischen und kapazitiven Erfassung erfolgen, wobei insbesondere größere Abstände optisch und kleinere Abstände kapazitiv erfasst werden; auch in den Teilbereichen des Erfassungsbereichs können jeweils verschiedene Arten der Erfassung erfolgen.The proximity detection unit includes, for example, a photosensitive cell, such as a single pixel of a sensor of a camera. Furthermore, detection can be carried out by means of the transit time of an optical signal (time-of-flight; ToF), with a Distance of the actuation object to the sensor can be determined. Furthermore, a light barrier can be used for detection. Furthermore, a combination of optical and capacitive detection can take place, with larger distances in particular being detected optically and smaller distances being detected capacitively; Different types of detection can also take place in the partial areas of the detection area.

Die Teilbereiche des Erfassungsbereichs der Annäherungserfassungseinheit können auf unterschiedliche Weisen angeordnet und ausgebildet sein. Sie verlaufen bei dem Verfahren „vor“ der Eingabeeinheit, das heißt so, dass ein Betätigungsobjekt in zumindest einen Teilbereich eintritt, um sich zum Betätigen der Eingabeeinheit zu nähern. Der Begriff „vor“ ist in diesem Zusammenhang also insbesondere als Angabe der Richtung zu verstehen, aus der typischerweise die Bedienung der Eingabeeinheit erfolgt; andere Richtungen, etwa Seitenbereiche, die einem Nutzer nicht zugewandt angeordnet sind, können hiervon ebenfalls umfasst sein. Beispielsweise sind die Teilbereiche als unterschiedliche Schichten parallel zu der Ausdehnungsebene einer berührungsempfindlichen Oberfläche oder einer Fläche einer anderen Eingabeeinheit angeordnet.The partial areas of the detection area of the proximity detection unit can be arranged and designed in different ways. In the method, they run “in front of” the input unit, ie in such a way that an actuation object enters at least a partial area in order to approach the input unit in order to actuate it. In this context, the term "before" is to be understood in particular as an indication of the direction from which the input unit is typically operated; other directions, such as side areas that are not arranged facing a user, can also be covered by this. For example, the partial areas are arranged as different layers parallel to the extension plane of a touch-sensitive surface or a surface of another input device.

Die Teilbereiche sind insbesondere in einer Umgebung der Eingabeeinheit ausgebildet, etwa als Schichten mit jeweils einem bestimmten Abstand beziehungsweise einer bestimmten Dicke. Ein Teilbereich ist beispielsweise definiert durch einen Bereich von Abständen zu der Eingabeeinheit und insbesondere zu einem betätigbaren Element der Eingabeeinheit. Das heißt, ein Teilbereich umfasst alle Positionen im dreidimensionalen Raum, bei denen das Betätigungsobjekt zumindest einen bestimmten Mindestabstand und höchstens einen bestimmten Maximalabstand von der Eingabeeinheit beziehungsweise von deren betätigbarem Element entfernt ist. Die Teilbereiche sind beispielsweise so angeordnet, dass das Betätigungsobjekt, um zu der Eingabeeinheit zu gelangen, zunächst den einen und dann den anderen Teilbereich durchläuft.The partial areas are formed in particular in an area surrounding the input unit, for example as layers each with a specific distance or a specific thickness. A partial area is defined, for example, by a range of distances from the input unit and in particular from an actuatable element of the input unit. This means that a partial area includes all positions in three-dimensional space where the actuation object is at least a certain minimum distance and at most a certain maximum distance away from the input unit or from its actuable element. The partial areas are arranged, for example, in such a way that the actuation object, in order to reach the input unit, first passes through one and then the other partial area.

Insbesondere sind der erste und der zweite Teilbereich als echte, voneinander getrennte Teilbereiche des Erfassungsbereichs ausgebildet. Das heißt, sie weisen keine Schnittmenge auf und keine davon umfasst den gesamten Erfassungsbereich.In particular, the first and the second sub-area are designed as genuine sub-areas of the detection area that are separate from one another. That is, they do not intersect and none of them span the entire coverage area.

Der erste und der zweite Teilbereich können direkt aneinander angrenzen, wobei insbesondere der Mindestabstand des ersten Teilbereichs dem Maximalabstand des zweiten Teilbereichs entspricht.The first and the second sub-area can directly adjoin one another, with the minimum distance of the first sub-area in particular corresponding to the maximum distance of the second sub-area.

Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird anhand der Anwesenheit des Betätigungsobjekts in dem ersten oder zweiten Teilbereich eine erste Annäherung an die Eingabeeinheit oder eine Betätigung der Eingabeeinheit bestimmt. Insbesondere wird die Annäherung erfasst, wenn das Betätigungsobjekt im ersten Teilbereich des Erfassungsbereichs erfasst wird, und die Betätigung wird erfasst, wenn das Betätigungsobjekt im zweiten Teilbereich erfasst wird. Dadurch kann eine Bedienung vorteilhafterweise in aufeinanderfolgenden Einzelschritten erfasst werden.According to one embodiment of the device according to the invention, a first approach to the input unit or an actuation of the input unit is determined on the basis of the presence of the actuation object in the first or second partial area. Specifically, the approach is detected when the operation object is detected in the first partial range of the detection range, and the operation is detected when the operation object is detected in the second partial range. As a result, an operation can advantageously be detected in successive individual steps.

Beispielsweise verläuft der erste Teilbereich in einem ersten Abstandsintervall relativ zur Eingabeeinheit und beabstandet zu diesem wie eine Schicht einer bestimmten Dicke. Das Betätigungsobjekt tritt dann zunächst in den ersten Teilbereich ein, wenn es sich der Eingabeeinheit nähert. Insbesondere wird anhand der Annäherung beziehungsweise des Eintritts in den ersten Teilbereich eine Bedienabsicht erfasst; die Eingabeeinheit kann nun auf eine Betätigung vorbereitet werden, etwa durch geeignetes Verändern einer Bedienoberfläche, um die Betätigung zu erleichtern oder zu ermöglichen. Anschließend wird der zweite Teilbereich erreicht, der beispielsweise in einem zweiten Abstandsintervall relativ zur Eingabeeinheit wie eine Schicht bestimmter Dicke verläuft; der zweite Teilbereich kann insbesondere bis zur Oberfläche der Eingabeeinheit reichen. Bei dieser Ausbildung der Erfindung wird insbesondere der Eintritt des Betätigungsobjekts in den zweiten Teilbereich als Betätigung der Eingabeeinheit erfasst, das heißt, der Nutzer muss beispielsweise keine tatsächliche Berührung ausführen und es muss nicht zu einer Kraftübertragung zwischen dem Betätigungsobjekt und der Eingabeeinheit kommen, sondern die Annäherung bis zum ersten Teilbereich genügt. Die Betätigung kann dabei so erfasst werden, dass mit dem Eintritt in den zweiten Teilbereich beziehungsweise beim ersten Erfassen der Anwesenheit des Betätigungsobjekt in dem zweiten Teilbereich das Steuersignal erzeugt wird und die Betätigung abgeschlossen ist. Ferner kann eine über einen bestimmten Zeitraum andauernde Betätigung erfasst werden, etwa indem erfasst wird, wie lange sich das Betätigungsobjekt in dem ersten Teilbereich aufhält; dabei kann zudem eine Position des Betätigungsobjekts in dem zweiten Teilbereich und/oder eine Bewegung innerhalb des zweiten Teilbereichs erfasst werden.For example, the first partial area runs in a first distance interval relative to the input unit and is at a distance from it like a layer of a specific thickness. The actuation object then first enters the first partial area when it approaches the input unit. In particular, an intention to operate is detected on the basis of the approach or entry into the first partial area; the input unit can now be prepared for actuation, for example by suitably changing a user interface in order to facilitate or enable actuation. The second partial area is then reached, which runs, for example, in a second distance interval relative to the input unit like a layer of a certain thickness; the second partial area can in particular extend to the surface of the input unit. In this embodiment of the invention, the entry of the actuation object into the second partial area is detected as an actuation of the input unit, i.e. the user does not have to actually touch it, for example, and there does not have to be a transmission of force between the actuation object and the input unit, but rather the approach up to the first section is sufficient. The actuation can be detected in such a way that the control signal is generated and the actuation is completed when the second partial area is entered or when the presence of the actuation object is first detected in the second partial area. Furthermore, an actuation lasting over a certain period of time can be detected, for example by detecting how long the object to be operated is in the first partial area; a position of the actuation object in the second sub-area and/or a movement within the second sub-area can also be detected.

Die zumindest eine haptische Rückmeldungseinheit ist dazu ausgebildet, eine für den Nutzer haptisch wahrnehmbare Rückmeldung zu erzeugen. Insbesondere wird diese Rückmeldung so erzeugt, dass sie im Bereich des Betätigungsobjekts, beispielsweise also an einem Finger des Nutzers, haptisch wahrnehmbar ist.The at least one haptic feedback unit is designed to generate feedback that the user can perceive haptically. In particular, this feedback is generated in such a way that it is haptically perceptible in the area of the actuation object, for example on a finger of the user.

Allerdings können haptisch wahrnehmbare Rückmeldungen auch so erzeugt werden, dass sie auf andere Weise erfassbar sind, insbesondere mittels nicht an der Betätigung beteiligter Teile des Körpers des Nutzers. Beispielsweise kann eine haptische Rückmeldung so ausgegeben werden, dass sie am Fuß des Nutzers erfassbar ist, etwa über die Pedalerie eines Fahrzeugs, oder am Rücken, an einer Sitzfläche oder einer Armablage. Eine solche haptische Rückmeldung, die nicht in einem der Teilbereiche wahrnehmbar ist, kann beispielsweise auch mittels eines am Körper des Nutzers befestigten oder getragenen Geräts ausgegeben werden, etwa mittels eines Mobiltelefons oder eines Fitnessarmbandes.However, haptically perceptible feedback can also be generated in such a way that can be detected in another way, in particular by means of parts of the user's body that are not involved in the actuation. For example, haptic feedback can be output in such a way that it can be detected on the user's foot, for example on the pedals of a vehicle, or on the back, on a seat or an armrest. Such haptic feedback, which cannot be perceived in one of the partial areas, can also be output, for example, by means of a device attached to or worn on the user's body, for example by means of a mobile phone or a fitness bracelet.

Bei der Erfindung sind die erste und die zweite haptische Rückmeldung anhand verschiedener physikalischer Prinzipien erzeugbar. Dadurch können die haptischen Rückmeldungen und daher auch die Teilbereiche vorteilhafterweise besonders gut voneinander unterschieden werden.In the case of the invention, the first and the second haptic feedback can be generated using different physical principles. As a result, the haptic feedback and therefore also the partial areas can advantageously be distinguished from one another particularly well.

Die bei der Erfindung erzeugte erste und zweite Rückmeldung sollen so ausgebildet sein, dass ein Nutzer sie haptisch unterscheiden kann. Werden die Rückmeldungen anhand verschiedener physikalischer Prinzipien erzeugt, so unterscheiden sie sich nicht nur in ihrem Verlauf, etwa durch verschiedene Intensität, Länge, eine Pulsform oder andere Parameter, sondern die haptische Empfindung des Nutzers wird auf verschiedene Weisen hervorgerufen.The first and second feedback generated in the invention should be designed in such a way that a user can distinguish them haptically. If the feedback is generated using different physical principles, it not only differs in its course, for example through different intensities, lengths, a pulse shape or other parameters, but the haptic sensation of the user is evoked in different ways.

Bei einer Weiterbildung sind die erste und zweite haptische Rückmeldung mittels einer Kraftübertragung auf das Betätigungsobjekt ohne eine Berührung des Betätigungsobjekts mit einer festen Oberfläche erzeugbar. Die haptische Rückmeldung erfolgt also berührungslos. Dadurch können vorteilhafterweise mit einer Berührung verbundene Nachteile überwunden werden, etwa das Risiko von Verunreinigungen einer berührten Oberfläche.In one development, the first and second haptic feedback can be generated by means of a force transmission to the actuation object without the actuation object touching a solid surface. The haptic feedback is therefore contactless. This can advantageously overcome disadvantages associated with touch, such as the risk of contamination of a touched surface.

Erfindungsgemäß ist die erste haptische Rückmeldung mittels zumindest eines Ultraschallaktors und die zweite haptische Rückmeldung mittels Luftdüsen erzeugbar. Die erste und zweite haptische Rückmeldung können ferner umgekehrt erzeugt werden oder in anderen Kombinationen. Ferner können andere Methoden zur Ausgabe berührungsloser Rückmeldungen verwendet werden, etwa durch Abstrahlen einer Wärmestrahlung.According to the invention, the first haptic feedback can be generated by means of at least one ultrasonic actuator and the second haptic feedback can be generated by means of air nozzles. The first and second haptic feedback can also be generated in reverse or in other combinations. Other methods of providing non-contact feedback may also be used, such as radiating thermal radiation.

Eine haptisch erfassbare Rückmeldung mittels einer Luftdüse kann beispielsweise einen Luftstoß umfassen, der ausgehend von einer bestimmten Position in eine bestimmte Richtung verläuft und dabei eine bestimmte Stärke aufweist. Typischerweise weisen Luftstöße von klein ausgebildeten Luftdüsen keine besonders lange Reichweite auf, etwa in einem Bereich von bis zu 5 cm oder bis zu 10 cm Abstand von der Luftdüse. Bei größer dimensionierten Luftdüsen und/oder Versorgung mit einem besonders starken Luftstrom kann eine größere Reichweite erreicht werden.A haptically detectable feedback by means of an air nozzle can include, for example, an air blast, which proceeds from a specific position in a specific direction and has a specific strength. Typically, air blasts from small air nozzles do not have a particularly long range, for example in a range of up to 5 cm or up to 10 cm from the air nozzle. A longer range can be achieved with larger dimensioned air nozzles and/or supply with a particularly strong air flow.

Erfindungsgemäß umfasst die haptische Rückmeldungseinheit ein Array von Ultraschallaktoren, wobei die Ultraschallaktoren insbesondere in einer Ebene angeordnet sind, die parallel zu einer Dickenerstreckung des ersten oder zweiten Teilbereichs verläuft. Dadurch wird vorteilhafterweise eine optimale Übertragung der mittels Ultraschall erzeugten haptischen Rückmeldung erreicht. Bei weiteren Ausbildungen können die Ultraschallaktoren entlang einer gewölbten oder anders geformten Fläche angeordnet sein. Sie können ferner auf andere Weise als entlang einer Fläche angeordnet und etwa von mehreren Seiten auf den Teilbereich gerichtet sein.According to the invention, the haptic feedback unit comprises an array of ultrasonic actuators, the ultrasonic actuators being arranged in particular in a plane that runs parallel to a thickness extension of the first or second partial area. As a result, an optimal transmission of the haptic feedback generated by means of ultrasound is advantageously achieved. In further configurations, the ultrasonic actuators can be arranged along a curved or differently shaped surface. They can also be arranged in a different way than along a surface and, for example, be directed onto the partial area from several sides.

Die Ultraschallaktoren des Arrays werden insbesondere so angesteuert, dass es an einer bestimmten Position im Raum zu einer Bündelung der von den Aktoren erzeugten Druckschwankungen kommt. An der Position einer solchen Bündelung kann ein Druck oder ein anderer haptischer Eindruck an der Haut eines Nutzers wahrgenommen werden. Beispielweise kann die Empfindung einer Vibration an der Haut erzeugt werden.The ultrasonic actuators of the array are controlled in particular in such a way that the pressure fluctuations generated by the actuators are concentrated at a specific position in space. A pressure or another haptic impression on the skin of a user can be perceived at the position of such a bundling. For example, the sensation of vibration on the skin can be created.

Erfindungsgemäß sind die Ultraschallaktoren in einer Ebene angeordnet, die wiederum in einem Winkelbereich von 70° bis 110°, insbesondere senkrecht zu einer Ebene der Eingabeeinrichtung verläuft, bei der Betätigungen erfolgen können. Beispielsweise ist die Eingabeeinrichtung als flache, berührungsempfindliche Oberfläche über einer Anzeigefläche ausgebildet, etwa bei einem Touchscreen. Das Aktorenarray verläuft dann senkrecht dazu so, dass die Flächen miteinander einen rechten Winkel einschließen. Bei diesem Beispiel kann ferner derjenige Teilbereich, in dem die haptische Rückmeldung mittels Ultraschall erzeugt wird, als Schicht parallel zu der Ebene der Eingabeeinheit ausgebildet sein, etwa als Schicht einer bestimmten Dicke vor der berührungsempfindlichen Oberfläche. Die Flächenerstreckung des Teilbereichs, die parallel zur Flächenerstreckung der Ebene der Eingabeeinheit verläuft, schließt daher ebenfalls einen rechten Winkel mit der Ebene der Ultraschallaktoren ein. Auf diese Weise kann eine optimale Kombination möglichst vieler Aktoren auf die Positionen innerhalb des Teilbereichs einwirken.According to the invention, the ultrasonic actuators are arranged in a plane, which in turn runs in an angular range of 70° to 110°, in particular perpendicular to a plane of the input device in which actuations can take place. For example, the input device is embodied as a flat, touch-sensitive surface over a display surface, such as a touchscreen. The actuator array then runs perpendicular to it in such a way that the surfaces enclose a right angle with one another. In this example, the partial area in which the haptic feedback is generated by means of ultrasound can also be formed as a layer parallel to the plane of the input unit, for example as a layer of a specific thickness in front of the touch-sensitive surface. The surface extent of the partial area, which runs parallel to the surface extent of the plane of the input unit, therefore also encloses a right angle with the plane of the ultrasonic actuators. In this way, an optimal combination of as many actuators as possible can act on the positions within the sub-area.

Bei in einem Array angeordneten Ultraschallaktoren wird typischerweise die optimale Ausgabe einer haptischen Rückmeldung in einem Bereich erreicht, der sich in Emissionsrichtung des Ultraschalls vor den Aktoren so erstreckt, dass die Wirkung mehrerer Aktoren gebündelt werden kann. Das heißt, in einem Randbereich des Aktorenarrays wird typischerweise keine optimale Ausgabe der Rückmeldung erreicht. Die Dickenerstreckung des Teilbereichs, in dem die haptische Rückmeldung mittels Ultraschall ausgegeben wird, ist also so ausgebildet, dass der Teilbereich über dem Aktorenarray angeordnet ist.In the case of ultrasonic actuators arranged in an array, the optimum output of haptic feedback is typically achieved in a region that extends in front of the actuators in the emission direction of the ultrasound in such a way that the effect of a plurality of actuators can be bundled. This means that an optimal output of the feedback is typically not achieved in a peripheral area of the actuator array. The thickness of the sub-area in which the haptic feedback is output by means of ultrasound is therefore designed in such a way that the sub-area is arranged above the actuator array.

Erfindungsgemäß ist die Eingabeeinheit als berührungsempfindliche Oberfläche ausgebildet und vor einer Anzeigefläche oder von dieser beabstandet angeordnet. Insbesondere sind die Eingabeeinheit und die Anzeigefläche in einem Touchscreen integriert. Auch eine andere, nicht als berührungsempfindliche Oberfläche ausgebildete Eingabeeinheit kann bei der Anzeigefläche oder davon beabstandet angeordnet sein. Dadurch kann die Betätigung vorteilhafterweise besonders einfach und schnell erfolgen, indem die berührungsempfindliche Oberfläche an einer bestimmten Position berührt wird.According to the invention, the input unit is designed as a touch-sensitive surface and is arranged in front of a display surface or at a distance from it. In particular, the input unit and the display area are integrated in a touch screen. Another input unit that is not embodied as a touch-sensitive surface can also be arranged on the display surface or at a distance from it. As a result, the actuation can advantageously take place particularly easily and quickly by touching the touch-sensitive surface at a specific position.

Ferner können der erste und der zweite Teilbereich vor der Anzeigefläche ausgebildet sein. Insbesondere erstreckt sich der erste Teilbereich über eine bestimmte Dicke als von der Anzeigefläche beabstandete Schicht im Raum und der zweite Teilbereich als weitere Schicht ausgehend von der Anzeigefläche selbst bis zu einem bestimmten Abstand.Furthermore, the first and second portions may be formed in front of the display surface. In particular, the first partial area extends over a specific thickness as a spatial layer spaced apart from the display area and the second partial area as a further layer starting from the display area itself up to a specific distance.

Auch hier kann eine Annäherung und insbesondere ein Eintreten des Betätigungsobjekts in den ersten oder zweiten Teilbereich als Betätigung erfasst werden. Die Berührung der berührungsempfindlichen Oberfläche kann ebenfalls als Betätigung erfasst werden, beispielsweise zusätzlich zur Betätigung mittels Annäherung. In diesem Fall kann zwischen einer ersten Betätigung durch Annäherung und einer zweiten Betätigung durch Berührung unterschieden werden und es kann beispielsweise eine mehrstufige Bedienung implementiert werden, bei der die einzelnen Betätigungen verschiedenen Bedienschritten zugeordnet sind.Here, too, an approach and in particular an entry of the actuation object into the first or second partial area can be detected as an actuation. Touching the touch-sensitive surface can also be detected as an actuation, for example in addition to actuation by means of proximity. In this case, a distinction can be made between a first actuation by approach and a second actuation by touch, and multi-stage operation can be implemented, for example, in which the individual operations are assigned to different operating steps.

Erfindungsgemäß weist die Anzeigefläche zumindest eine Öffnung zum Durchleiten eines Luftstroms auf. Insbesondere kann durch die Öffnung ein Luftstrom geleitet werden, der mittels einer hinter der Anzeigefläche angeordneten Luftdüse erzeugt wird. Dadurch kann vorteilhafterweise eine haptisch erfassbare Rückmeldung mittels Luft so erzeugt werden, dass der Nutzer sie einer bestimmten Position der Anzeigefläche zuordnen kann.According to the invention, the display surface has at least one opening for the passage of an air flow. In particular, an air flow can be directed through the opening, which is generated by means of an air nozzle arranged behind the display surface. As a result, a haptically detectable feedback can advantageously be generated by means of air in such a way that the user can assign it to a specific position of the display area.

Erfindungsgemäß weist die Anzeigefläche eine Vielzahl von Öffnungen auf, die in einem regelmäßigen Muster, etwa als Array oder Matrix, angeordnet sind. Die haptische Rückmeldung kann dabei für eine bestimmte Position der Anzeigefläche erzeugt werden. Der Luftstrom wird dabei durch eine oder mehrere Öffnungen geleitet, um eine mehr oder weniger stark lokalisierte haptische Rückmeldung zu erzeugen.According to the invention, the display surface has a large number of openings which are arranged in a regular pattern, for example as an array or matrix. The haptic feedback can be generated for a specific position of the display area. The air flow is directed through one or more openings in order to generate more or less localized haptic feedback.

Bei einer Rückmeldung mittels eines Luftstroms wird insbesondere eine Kraft erzeugt, die entgegen einer Bewegung des Betätigungsobjekts auf die Eingabeeinheit zu wirkt. Die dabei entstehende Kraft kann daher ein virtuelles Bedienelement simulieren, auf das zum Betätigen eine Kraft ausgeübt werden muss.In the case of feedback by means of an air flow, in particular a force is generated which acts against a movement of the actuation object towards the input unit. The resulting force can therefore simulate a virtual operating element, on which a force must be exerted in order to actuate it.

Bei einer Weiterbildung weist der Erfassungsbereich ferner einen zwischen dem ersten und dem zweiten Teilbereich angeordneten Zwischenbereich auf. Dabei ist die Annäherungserfassungseinheit ferner dazu eingerichtet, bei einem Aufenthalt des Betätigungsobjekts in dem Zwischenbereich eine Verschiebung des Betätigungsobjekts zu erfassen. Dadurch kann vorteilhafterweise die Eingabe des Nutzers unterstützt werden.In a further development, the detection area also has an intermediate area arranged between the first and the second partial area. In this case, the proximity detection unit is also set up to detect a displacement of the object to be operated when the object to be operated is in the intermediate region. As a result, the input of the user can advantageously be supported.

Beispielsweise wird dabei die Position des Betätigungsobjekts relativ zu der Anzeigefläche einer Anzeigeeinheit verfolgt und es kann etwa eine Cursordarstellung ausgegeben werden, die der erfassten Position folgt. Insbesondere wird bei der Verschiebung eine Position des Betätigungsobjekts relativ zu einer Anzeigefläche bestimmt, etwa indem die dem Betätigungsobjekt nächste Position auf der Anzeigefläche bestimmt wird.For example, the position of the actuation object relative to the display area of a display unit is tracked and a cursor display can be output that follows the detected position. In particular, a position of the actuation object relative to a display area is determined during the displacement, for example by determining the position closest to the actuation object on the display area.

Hierdurch kann beispielsweise eine Bedienung realisiert werden, bei der zunächst ein Eintritt des Betätigungsobjekts in den ersten Teilbereich erfasst wird, wenn es sich bis zu einem bestimmten Maximalabstand der Anzeigefläche nähert. Im nächsten Schritt verlässt das Betätigungsobjekt den ersten Teilbereich und tritt in den - insbesondere direkt angrenzenden - Zwischenbereich in einem geringeren Abstand zur Anzeigefläche ein. Nun wird die Position des Betätigungsobjekts relativ zur Anzeigefläche erfasst und ein Cursor an der dem Betätigungsobjekt nächsten Position ausgegeben, sodass der Nutzer eine visuelle Rückmeldung über die Position erhält. Bei einer noch weiteren Annäherung tritt des Betätigungsobjekt in den - insbesondere direkt an den Zwischenbereich angrenzenden - zweiten Teilbereich ein. Dieses Eintreten wird als Betätigung ausgewertet, etwa nach Art eines Klicks oder einer Tippgeste bei bekannten Systemen. Ferner kann, je nach dem Kontext der Anwendung, eine fortlaufende Betätigung erfasst werden, während sich das Betätigungsobjekt in dem zweiten Teilbereich befindet, sodass beispielsweise eine Bedienung mittels Ziehen-und-Loslassen (drag and drop) oder ein langes Betätigen (Iongpress) implementiert werden können.In this way, for example, an operation can be implemented in which entry of the actuation object into the first partial area is initially detected when it approaches the display surface up to a specific maximum distance. In the next step, the actuation object leaves the first sub-area and enters the—particularly directly adjoining—intermediate area at a smaller distance from the display area. The position of the actuation object relative to the display area is now recorded and a cursor is output at the position closest to the actuation object, so that the user receives visual feedback about the position. When approaching even further, the actuation object enters the second sub-area--particularly directly adjoining the intermediate area. This entry is evaluated as an actuation, for example in the manner of a click or a tapping gesture in known systems. Further, depending on the context of the application, a continuous operation can be detected while the operation object is in the second portion, so that, for example, a drag-and-drop operation or a long-press operation can be implemented be able.

Bei dem Beispiel kann in dem ersten Teilbereich die erste Rückmeldung mit Ultraschall erzeugt werden, während im zweiten Teilbereich die zweite Rückmeldung mittels Luftstößen erzeugt wird. Während des Aufenthalts im Zwischenbereich wird keine Rückmeldung ausgegeben oder es wird die erste oder zweite, oder eine Kombination der ersten und zweiten Rückmeldung erzeugt oder es wird eine dritte, anders ausgebildete Rückmeldung erzeugt.In the example, the first feedback can be generated with ultrasound in the first partial area, while the second feedback is generated by means of air blasts in the second partial area. While staying in the intermediate area, no feedback is output, or the first or second feedback, or a combination of the first and second feedback, is generated, or a third, differently configured feedback is generated.

Die erste und/oder zweite Rückmeldung kann einmalig ausgegeben werden, wenn das Betätigungsobjekt in dem ersten beziehungsweise zweiten Teilbereich erfasst wurde. Die Rückmeldung kann ferner dauernd oder periodisch wiederkehrend erzeugt werden, solange sich das Betätigungsobjekt in dem Teilbereich befindet oder für eine definierte Zeitdauer. Hierdurch kann der Nutzer erfassen, wenn das Betätigungsobjekt in einen der Teilbereiche eintritt beziehungsweise zu welcher Zeit es sich darin befindet.The first and/or second feedback can be output once when the actuation object has been detected in the first or second partial area. The feedback can also be generated continuously or periodically, as long as the actuation object is in the sub-area or for a defined period of time. In this way, the user can detect when the actuation object enters one of the partial areas or at what time it is there.

Bei einer weiteren Ausbildung des Verfahrens wird eine Blickrichtung eines Nutzers relativ zu der Eingabeeinheit erfasst. Alternativ oder zusätzlich kann ein Bewegungsverlauf des Betätigungsobjekts relativ zu der Eingabeeinheit erfasst werden. Die Ausgabe der ersten und/oder zweiten Rückmeldung wird an einer Position erzeugt, die eine Parallaxe beim Blick des Nutzers auf die Eingabeeinheit ausgleicht. Blickt der Nutzer beispielsweise seitlich auf die Eingabeeinheit, insbesondere wenn diese über einer Anzeigefläche ausgebildet ist, so wird die Rückmeldung so erzeugt, dass sie einem gemäß der Parallaxe bestimmten Punkt der Eingabeeinheit zugeordnet ist. Dadurch wird vorteilhafterweise eine Irritation des Nutzers vermieden, wenn eine Rückmeldung für einen nicht anvisierten Punkt der Eingabeeinheit ausgegeben wird.In a further development of the method, a viewing direction of a user relative to the input unit is recorded. Alternatively or additionally, a course of movement of the actuation object relative to the input unit can be recorded. The output of the first and/or second feedback is generated at a position that compensates for parallax when the user looks at the input unit. For example, if the user looks at the input unit from the side, in particular if it is formed over a display area, the feedback is generated in such a way that it is assigned to a point of the input unit that is determined according to the parallax. This advantageously avoids irritating the user when feedback is output for a point on the input unit that was not aimed at.

Bei dem Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Erfassen einer Eingabe mittels eines Betätigungsobjekts ist eine Eingabeeinheit dazu eingerichtet, bei einer Betätigung durch das Betätigungsobjekt ein Steuersignal zu erzeugen. Bei dem Verfahren wird eine Anwesenheit des Betätigungsobjekts in einem ersten oder zweiten Teilbereich eines Erfassungsbereichs erfasst und eine erste haptische Rückmeldung wird erzeugt, wenn die Anwesenheit des Betätigungsobjekts in dem ersten Teilbereich erfasst wurde, und eine zweite haptische Rückmeldung wird erzeugt, wenn die Anwesenheit des Betätigungsobjekts in dem zweiten Teilbereich erfasst wurde. Erfindungsgemäß umfasst die haptische Rückmeldungseinheit dabei ein Array von Ultraschallaktoren, wobei die Ultraschallaktoren in einer Ebene angeordnet sind, die in einem Winkelbereich von 70° bis 110° zu einer Ebene der Eingabeeinheit verläuft; wobei die erste haptische Rückmeldung mittels zumindest eines der Ultraschallaktoren und die zweite haptische Rückmeldung mittels Luftdüsen erzeugt wird; wobei die Eingabeeinheit als berührungsempfindliche Oberfläche ausgebildet und vor einer Anzeigefläche angeordnet ist und die Luftdüsen zu einer Vielzahl von Öffnungen in der Anzeigefläche und der berührungsempfindlichen Oberfläche führen; wobei die Öffnungen in einem regelmäßigen Muster angeordnet sind und zum Durchleiten eines Luftstroms, welcher mittels der hinter der Anzeigefläche angeordneten Luftdüsen erzeugt wird, ausgebildet sind, so dass die zweite haptische Rückmeldung für eine bestimmte Position der Anzeigefläche erzeugt wird, um eine lokalisierte zweite haptische Rückmeldung zu erzeugen.In the method for operating a device for detecting an input by means of an actuation object, an input unit is set up to generate a control signal when the actuation object is actuated. In the method, a presence of the actuation object is detected in a first or second sub-area of a detection area and a first haptic feedback is generated when the presence of the actuation object was detected in the first sub-area, and a second haptic feedback is generated when the presence of the actuation object was recorded in the second section. According to the invention, the haptic feedback unit comprises an array of ultrasonic actuators, the ultrasonic actuators being arranged in a plane that runs in an angular range of 70° to 110° to a plane of the input unit; wherein the first haptic feedback is generated by means of at least one of the ultrasonic actuators and the second haptic feedback by means of air nozzles; wherein the input unit is designed as a touch-sensitive surface and is arranged in front of a display surface and the air nozzles lead to a plurality of openings in the display surface and the touch-sensitive surface; wherein the openings are arranged in a regular pattern and are adapted to pass an air flow generated by the air nozzles arranged behind the display surface, so that the second haptic feedback is generated for a specific position of the display surface to provide a localized second haptic feedback to create.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere ausgebildet, die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung zu betreiben. Das Verfahren weist somit dieselben Vorteile auf wie die erfindungsgemäße Vorrichtung.The method according to the invention is designed in particular to operate the device according to the invention described above. The method thus has the same advantages as the device according to the invention.

Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.

1 zeigt ein Fahrzeug mit einem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
2 zeigt das erste Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in größerem Detail und
3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

The invention will now be explained using exemplary embodiments with reference to the drawings.

1 shows a vehicle with a first embodiment of the device according to the invention,
2 shows the first embodiment of the device according to the invention in more detail and
3 shows a second embodiment of the device according to the invention.

Mit Bezug zu den 1 und 2 wird ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert.Related to the 1 and 2 a first exemplary embodiment of the device according to the invention is explained.

Ein Fahrzeug 1 umfasst einen Touchscreen 2 und eine Rückmeldungseinheit 6, die mit einer Steuereinheit 7 gekoppelt sind. Es umfasst ferner eine weitere Einrichtung 8, die ebenfalls mit der Steuereinheit 7 gekoppelt ist. Der Touchscreen 2 umfasst eine Anzeigefläche 3 und eine davor angeordnete Eingabeeinheit 4, die hier als berührungsempfindliche Oberfläche 4 ausgebildet ist. Der Touchscreen 2 umfasst ferner eine Rückmeldungseinheit 5, die hinter der Anzeigefläche 3 angeordnet ist, sowie eine Annäherungserfassungseinheit 10, die wiederum hinter der Rückmeldungseinheit 10 angeordnet ist.A vehicle 1 comprises a touchscreen 2 and a feedback unit 6 coupled to a control unit 7 . It also includes a further device 8 which is also coupled to the control unit 7 . The touch screen 2 comprises a display surface 3 and an input unit 4 arranged in front of it, which is embodied as a touch-sensitive surface 4 here. The touch screen 2 also includes a feedback unit 5, which is arranged behind the display surface 3, and a proximity detection unit 10, which in turn is arranged behind the feedback unit 10.

Die Annäherungserfassungseinheit 10 ist bei dem Ausführungsbeispiel auf an sich bekannte Weise ausgebildet. Sie erfasst eine Annäherung eines Betätigungsobjekts 9 an den Touchscreen 2, insbesondere aus einer Richtung von vorne, das heißt auf die üblicherweise dem Nutzer zugewandte Seite, auf der auch die Anzeigefläche 3 sichtbar ist, zu. Dabei erfolgt die Erfassung mittels eines kapazitiven Sensors und/oder mittels eines optischen Sensors. Es wird der Abstand so erfasst, dass zwischen einer Anwesenheit des Betätigungsobjekts 9 in dem ersten 21 oder zweiten Teilbereich 22 beziehungsweise in dem Zwischenbereich 23 unterschieden werden kann.In the exemplary embodiment, the approach detection unit 10 is designed in a manner known per se. It detects an approach of an actuation object 9 to the touchscreen 2, in particular from a direction from the front, ie towards the side usually facing the user, on which the display surface 3 is also visible. The detection is carried out by means of a capaciti ven sensor and / or by means of an optical sensor. The distance is recorded in such a way that a distinction can be made between the presence of the actuation object 9 in the first 21 or second partial area 22 or in the intermediate area 23 .

Bei dem Ausführungsbeispiel ist die Annäherungserfassungseinheit 10 ferner so ausgebildet, dass erfassbar ist, über welcher Position auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 4 beziehungsweise auf der Anzeigefläche 3 sich das Betätigungsobjekt 9 befindet; diese ist als die Position mit dem geringsten Abstand zu dem Betätigungsobjekt 9 definiert. Diese Position wird beim Ausführungsbeispiel dann bestimmt, wenn sich das Betätigungsobjekt 9 in nahem Abstand zu dem Touchscreen 2 befindet, das heißt innerhalb des Zwischenbereich 23 oder des zweiten Teilbereichs 22.In the exemplary embodiment, the proximity detection unit 10 is also designed in such a way that it is possible to detect the position over which the actuation object 9 is located on the touch-sensitive surface 4 or on the display area 3; this is defined as the position with the smallest distance to the object 9 to be operated. In the exemplary embodiment, this position is determined when the actuation object 9 is at a close distance from the touchscreen 2, i.e. within the intermediate area 23 or the second partial area 22.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird ferner erfasst, aus welcher Richtung sich das Betätigungsobjekt 9 dem Touchscreen 2 nähert und anhand dieser Richtung wird eine Parallaxe bestimmt und ausgeglichen, sodass der Zielpunkt der Bewegung auf dem Touchscreen 2 als Position des Betätigungsobjekts bestimmt wird.In a further exemplary embodiment, the direction from which the actuation object 9 approaches the touchscreen 2 is also detected, and parallax is determined and compensated for using this direction, so that the target point of the movement on the touchscreen 2 is determined as the position of the actuation object.

In 2 ist ein Erfassungsbereich 25 der Annäherungserfassungseinheit 10 gezeigt, der einen ersten Teilbereich 21, einen zweiten Teilbereich 22 und einen Zwischenbereich 23 umfasst. Die Teilbereiche 21, 22, 23 des Erfassungsbereichs 25 sind dabei als übereinanderliegende Schichten unterschiedlicher Dicke parallel zu einer Flächenerstreckung des Touchscreens 2 ausgebildet. Dabei erstreckt sich der zweite Teilbereich 22 direkt von der Oberfläche des Touchscreens 2 bis zu einem bestimmten Abstand, daran anschließend ist der Zwischenbereich 23 ausgebildet und an diesen schließt wiederum der erste Teilbereich 21 direkt an. Bei dem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der zweite Teilbereich 22 von 0 cm bis 5 cm vor der Oberfläche des Touchscreens 2, der Zwischenbereich 23 erstreckt sich von 5 cm bis 15 cm Abstand und der erste Teilbereich 21 erstreckt sich von15 cm bis 30 cm. Andere Abstandswerte sind natürlich ebenfalls denkbar.In 2 a detection area 25 of the approach detection unit 10 is shown, which includes a first partial area 21 , a second partial area 22 and an intermediate area 23 . The partial areas 21 , 22 , 23 of the detection area 25 are formed as superimposed layers of different thickness parallel to a surface extension of the touch screen 2 . The second partial area 22 extends directly from the surface of the touch screen 2 up to a certain distance, the intermediate area 23 is then formed and the first partial area 21 in turn directly adjoins this. In the exemplary embodiment, the second partial area 22 extends from 0 cm to 5 cm in front of the surface of the touch screen 2, the intermediate area 23 extends from 5 cm to 15 cm and the first partial area 21 extends from 15 cm to 30 cm. Other distance values are of course also conceivable.

In der in 2 gezeigten Querschnittsdarstellung ist erkennbar, dass die Rückmeldungseinheit 5 Luftdüsen 5 umfasst, die zu Öffnungen in der Anzeigefläche 3 und der berührungsempfindlichen Oberfläche 4 des Touchscreens 2 führen. Die hinter der Anzeigefläche 3 angeordneten Luftdüsen 5 sind auf an sich bekannte Weise so ausgebildet, dass mit ihrer Hilfe Luftstöße abgegeben werden können, die durch die Öffnungen in den Bereich vor der Anzeigefläche 3 geleitet werden und für einen Nutzer über die Haut als haptisch wahrnehmbare Rückmeldung erfassbar sind. Die Luftstöße sind dabei insbesondere innerhalb des zweiten Teilbereichs 22 wahrnehmbar. Die Luftdüsen 5 erzeugen einen Fluidfluss der Luft in eine Richtung senkrecht von der Oberfläche des Touchscreens 2 weg, sodass die haptische Rückmeldung als abstoßende Kraft von dem Touchscreen 2 weg erfasst wird.in the in 2 The cross-sectional view shown shows that the feedback unit 5 includes air nozzles 5 that lead to openings in the display area 3 and the touch-sensitive surface 4 of the touchscreen 2 . The air nozzles 5 arranged behind the display surface 3 are designed in a manner known per se in such a way that they can be used to emit blasts of air, which are directed through the openings into the area in front of the display surface 3 and via the skin as haptically perceptible feedback for a user are detectable. The air blasts are particularly noticeable within the second partial area 22 . The air nozzles 5 generate a fluid flow of air in a direction perpendicular away from the surface of the touch screen 2 so that the haptic feedback is detected as a repulsive force away from the touch screen 2 .

Die Öffnungen zum Durchleiten der Luft können auf verschiedene Weisen ausgebildet sein. Bei dem Ausführungsbeispiel erstrecken sie sich über eine bestimmte Anzahl von Bildpunkte (Pixel) der Anzeigefläche 3, insbesondere einen Bildpunkt, fünf Bildpunkte oder 13 Bildpunkte, die möglichst kreisrund auf der Anzeigefläche ausgespart sind. Innerhalb der in 2 schematisch gezeigten Öffnungen können an sich bekannte Maßnahmen zum Leiten der Luft und zum Erzeugen eines besonders fokussierten Luftstroms vor der Anzeigefläche 3 vorgesehen sein.The openings for passing the air through can be designed in different ways. In the exemplary embodiment, they extend over a specific number of picture elements (pixels) of the display surface 3, in particular one picture element, five picture elements or 13 picture elements, which are cut out as circularly as possible on the display surface. Within the in 2 In the openings shown schematically, measures known per se for guiding the air and for generating a particularly focused air flow in front of the display surface 3 can be provided.

Die Erzeugung der haptisch wahrnehmbaren Rückmeldung mittels Luftstößen erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel so, dass sie im zweiten Teilbereich 22 wahrnehmbar ist. Ein Luftstoß, beziehungsweise eine Kombination von Luftstößen mehrerer Luftdüsen 5, wird ausgegeben, wenn das Betätigungsobjekt in den zweiten Teilbereich 22 eintritt und es werden diejenigen Luftdüsen 5 verwendet, die in der Nähe der Position des Betätigungsobjekts 9 über der Anzeigefläche 3 angeordnet sind.In the exemplary embodiment, the haptically perceptible feedback is generated by means of air blasts in such a way that it can be perceived in the second partial area 22 . An air blast, or a combination of air blasts from a number of air nozzles 5, is emitted when the actuation object enters the second partial area 22, and those air nozzles 5 that are located near the position of the actuation object 9 above the display surface 3 are used.

Die weitere Rückmeldungseinheit 6 umfasst bei dem Ausführungsbeispiel ein Array von Ultraschallaktoren 6, das heißt, eine Vielzahl von Ultraschallaktoren 6 sind entlang einer regelmäßigen Matrix- oder Gitterstruktur in einer Ebene angeordnet. Die Rückmeldungseinheit 6 ist dabei auf an sich bekannte Weise ausgebildet und die Ultraschallaktoren 6 sind so ansteuerbar, dass sie aufeinander abgestimmte Ultraschallemissionen erzeugen, die an zumindest einer bestimmten Position so gebündelt, dass für einen Nutzer an dieser Position eine haptische Empfindung über die Haut wahrnehmbar ist, etwa als Vibration oder Druckempfindung. Bei bekannten Ultraschallaktoren 6 wird dies typischerweise innerhalb eines von der Fläche der Ultraschallaktoren 6 ausgehend gedachten Volumens, etwa nach Art eines Quaders oder Zylinders, erreicht, wobei die Ultraschallaktoren 6 an einer gedachten Bodenfläche angeordnet sind und sich das Volumen in Abstrahlrichtung der Ultraschallaktoren 6 erstreckt. Für die Zwecke der nachfolgenden Beschreibung gelten Positionen dann als „über den Ultraschallaktoren 6“ angeordnet, wenn bei Ihnen eine haptisch wahrnehmbare Rückmeldung mittels der Ultraschallaktoren 6 erzeugt. Dies ist typischerweise umso besser möglich, je zentraler über der Fläche der Ultraschallaktoren 6, das heißt je weiter entfernt von deren Rändern, eine Position angeordnet ist.In the exemplary embodiment, the further feedback unit 6 comprises an array of ultrasonic actuators 6, that is to say a multiplicity of ultrasonic actuators 6 are arranged along a regular matrix or lattice structure in one plane. The feedback unit 6 is designed in a manner known per se and the ultrasonic actuators 6 can be controlled in such a way that they generate coordinated ultrasonic emissions that are bundled at at least one specific position in such a way that a user at this position can perceive a haptic sensation over the skin , such as a vibration or a sensation of pressure. In the case of known ultrasonic actuators 6, this is typically achieved within an imaginary volume starting from the surface of the ultrasonic actuators 6, for example in the manner of a cuboid or cylinder, with the ultrasonic actuators 6 being arranged on an imaginary floor surface and the volume extending in the emission direction of the ultrasonic actuators 6. For the purposes of the following description, positions are considered to be arranged “above the ultrasonic actuators 6” if they generate a haptically perceptible feedback using the ultrasonic actuators 6 . This is typically all the more possible the more centrally over the surface of the ultrasonic actuators 6, that is to say the further away from the edges thereof, one position is located.

Die Fläche der Ultraschallaktoren 6 verläuft bei dem Ausführungsbeispiel senkrecht zu der Fläche der Anzeigefläche 3 und die Ultraschallaktoren 6 sind in einem Bereich vor dem Touchscreen 2 angeordnet. Das heißt, ein Nutzer, der sich aus größerem Abstand mit einem Betätigungsobjekt 9, etwa einem Finger 9, dem Touchscreen 2 nähert, tritt in einen von dem Touchscreen 2 und den Ultraschallaktoren 6 definierten Raum ein, in welchem auch zumindest ein Teil des Erfassungsbereichs 25 angeordnet ist. Bei dem Ausführungsbeispiel sind zumindest der erste Teilbereich 21 und der Zwischenbereich 23 über den Ultraschallaktoren 6 angeordnet.In the exemplary embodiment, the surface of the ultrasonic actuators 6 runs perpendicularly to the surface of the display surface 3 and the ultrasonic actuators 6 are arranged in an area in front of the touch screen 2 . This means that a user who approaches the touchscreen 2 from a greater distance with an actuation object 9, such as a finger 9, enters a space defined by the touchscreen 2 and the ultrasonic actuators 6, in which at least part of the detection area 25 is arranged. In the exemplary embodiment, at least the first partial area 21 and the intermediate area 23 are arranged above the ultrasonic actuators 6 .

Die weitere Einheit 8 ist bei dem Ausführungsbeispiel eine beliebige Einrichtung des Fahrzeugs 1, die durch eine Nutzereingabe bedienbar ist. Insbesondere handelt es sich um ein Fahrerassistenzsystem, eine Multimediaeinrichtung, ein Navigationssystem oder ein System zum Einstellen eines Betriebsmodus oder anderer Betriebsmerkmale des Fahrzeugs 1.In the exemplary embodiment, the further unit 8 is any device of the vehicle 1 that can be operated by a user input. In particular, it is a driver assistance system, a multimedia device, a navigation system or a system for setting an operating mode or other operating features of the vehicle 1.

Bei weiteren Ausführungsbeispielen ist statt eines Touchscreens 2 lediglich eine Anzeigeeinheit vorgesehen, die keine berührungsempfindliche Oberfläche 4 aufweist. Eine Betätigung wird in diesem Fall nicht durch Berührung erfasst, sondern beim Unterschreiten eines bestimmten Schwellenwerts für den Abstand zwischen dem Betätigungsobjekt und der Oberfläche des Touchscreens 2, insbesondere beim Eintreten in den zweiten Teilbereich 22.In further exemplary embodiments, instead of a touchscreen 2, only a display unit is provided which does not have a touch-sensitive surface 4. In this case, an actuation is not detected by touch, but when the distance between the actuation object and the surface of the touchscreen 2 falls below a certain threshold value, in particular when entering the second partial area 22.

Mit Bezug zu den 1 und 2 wird ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens erläutert. Dabei wird von dem oben erläuterten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgegangen, die durch die Beschreibung des Verfahrens weiter spezifiziert wird.Related to the 1 and 2 an embodiment of the method according to the invention is explained. The starting point here is the exemplary embodiment of the device according to the invention explained above, which is further specified by the description of the method.

Zu Beginn des Verfahrens werde auf der Anzeigefläche 3 Grafikdaten einer Bedienoberfläche für die weitere Einrichtung 8 ausgegeben. Diese umfasst bei dem Ausführungsbeispiel Schaltflächen und/oder Bedienelemente, bei deren Betätigung die Steuereinheit 7 ein bestimmtes Steuersignal erzeugt und an die weitere Einrichtung 8 überträgt, was zu einer Änderung von deren Betriebszustand führt.At the beginning of the process, graphic data of a user interface for the further device 8 is output on the display area 3 . In the exemplary embodiment, this includes buttons and/or operating elements, when actuated, the control unit 7 generates a specific control signal and transmits it to the further device 8, which leads to a change in its operating state.

Bei dem Verfahren wird mittels der Annäherungserfassungseinheit 10 in einem ersten Schritt ein Eintreten des Betätigungsobjekts 9, nämlich eines Fingers 9 eines Nutzers, in den ersten Teilbereich 21 des Erfassungsbereichs 25 erfasst. Diese Erfassung erfolgt bei dem Ausführungsbeispiel optisch oder kapazitiv. Die erfasste Annäherung wird als Bedienabsicht interpretiert. Es wird eine erste haptische Rückmeldung mittels der Ultraschallaktoren 6 so erzeugt, dass der Nutzer an seinem Finger 9 eine Vibration beziehungsweise eine Druckschwankung wahrnimmt. Bei dem Ausführungsbeispiel wird diese Rückmeldung als einmaliges Signal ausgegeben, es können jedoch auch mehrere solche Signale oder ein länger andauerndes, beispielsweise periodisches haptisches Signal ausgegeben werden.In the method, the entry of the actuation object 9, namely a finger 9 of a user, into the first partial area 21 of the detection area 25 is detected by means of the proximity detection unit 10 in a first step. In the exemplary embodiment, this detection takes place optically or capacitively. The detected approach is interpreted as an operating intention. A first haptic feedback is generated by means of the ultrasonic actuators 6 in such a way that the user perceives a vibration or a pressure fluctuation on his finger 9 . In the exemplary embodiment, this feedback is output as a one-time signal, but several such signals or a longer-lasting, for example periodic, haptic signal can also be output.

In einem zweiten Schritt wird erfasst, dass sich der Finger 9 bis auf einen geringeren Abstand dem Touchscreen 2 nähert, sodass er in den Zwischenbereich 23 eintritt. Bei dem Ausführungsbeispiel wird wiederum eine haptische Rückmeldung mittels der Ultraschallaktoren 6 ausgegeben. Die haptische Rückmeldung für den Zwischenbereich 23 kann auf die gleiche Weise wie für den ersten Teilbereich 21 ausgebildet sein oder sich von diesem unterscheiden. Sie wird etwa mit einer anderen Intensität, Frequenz, Dauer oder Periodizität so erzeugt, dass der Nutzer erfassen kann, dass er in den Zwischenbereich 23 eingetreten ist.In a second step, it is detected that the finger 9 is approaching the touchscreen 2 up to a smaller distance, so that it enters the intermediate area 23 . In the exemplary embodiment, haptic feedback is again output using the ultrasonic actuators 6 . The haptic feedback for the intermediate area 23 can be designed in the same way as for the first partial area 21 or can differ from this. It is generated with a different intensity, frequency, duration or periodicity, for example, in such a way that the user can detect that he has entered the intermediate area 23 .

Während des Aufenthalts in dem Zwischenbereich 23 wird die Position des Fingers 9 über der Anzeigefläche 3 erfasst. Dazu wird die Position des dem Finger 9 nächsten Punkts auf der Anzeigefläche 3 bestimmt. Auf der Anzeigefläche 3 wird an dieser Position ein Cursor dargestellt, der dem Nutzer als visuelle Rückmeldung für die Position des Fingers 9 relativ zur Anzeigefläche 3 dient. Der Cursor kann beispielsweise als kleiner Punkt, kreuzförmig oder in anderer Form grafisch dargestellt werden.While staying in the intermediate area 23, the position of the finger 9 over the display area 3 is recorded. For this purpose, the position of the point closest to the finger 9 on the display surface 3 is determined. A cursor is displayed at this position on the display area 3 and serves as visual feedback for the user for the position of the finger 9 relative to the display area 3 . For example, the cursor may be graphically represented as a small dot, a cross, or some other form.

Bei einer weiteren Annäherung an die Anzeigefläche 3 tritt der Finger 9 in einem weiteren Schritt in den zweiten Teilbereich 22 ein. Dies löst nun eine Betätigung innerhalb der grafischen Bedienoberfläche aus, nämlich bei der aktuellen Position des Fingers 9 über der Anzeigefläche 3. Insbesondere wird eine an dieser Position befindliche Schaltfläche beziehungsweise ein Bedienelement der grafischen Bedienoberfläche betätigt und durch die Steuereinheit 7 wird ein entsprechendes Steuersignal ausgelöst.When approaching the display surface 3 further, the finger 9 enters the second partial area 22 in a further step. This now triggers an actuation within the graphical user interface, namely at the current position of the finger 9 over the display area 3. In particular, a button located at this position or an operating element of the graphical user interface is actuated and a corresponding control signal is triggered by the control unit 7.

Es wird eine haptisch wahrnehmbare Rückmeldung mittels der Luftdüsen 5 so erzeugt, dass der Nutzer mit dem Finger 9 eine von der Anzeigefläche 3 wegweisende Kraft erfährt. Dies erfolgt mittels Luftstößen, die ein- oder mehrfach erzeugt werden können und die über eine bestimmte Zeit lang andauern. Diese Rückmeldung wird so erzeugt, dass ein haptisches Feedback analog zu dem eines mechanischen Tasters erzeugt wird, bei dem zum Betätigen eine bestimmte Rückstellkraft überwunden werden muss.A haptically perceptible feedback is generated by means of the air nozzles 5 in such a way that the user experiences a force pointing away from the display surface 3 with the finger 9 . This is done by means of air blasts, which can be generated once or several times and last for a certain period of time. This feedback is generated in such a way that haptic feedback is generated analogous to that of a mechanical button, which requires a certain restoring force to be overcome in order to be actuated.

Bei dem Ausführungsbeispiel genügt es zum Ausführen einer Betätigung, dass sich der Finger 9 bis zum zweiten Teilbereich 22 der Anzeigefläche 3 nähert; eine Berührung des Touchscreens 2 ist hierfür nicht notwendig. Dennoch kann eine weitere Betätigung mittels der berührungsempfindlichen Oberfläche 4 erfolgen, insbesondere eine zusätzliche Bedienhandlung, wie etwa eine Wischgeste entlang der berührungsempfindlichen Oberfläche 4. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine Betätigung anhand einer Kombination der Annäherung in den zweiten Teilbereich 22 und einer Berührung der berührungsempfindlichen Oberfläche 4 erfasst werden.In the exemplary embodiment, in order to carry out an actuation, it is sufficient for the finger 9 to approach the second partial area 22 of the display surface 3; touching the touchscreen 2 is not necessary for this. Nevertheless, further actuation can take place using the touch-sensitive surface 4, in particular an additional operator action, such as a swiping gesture along the touch-sensitive surface 4. In a further exemplary embodiment, an actuation can be based on a combination of approaching the second partial area 22 and touching the touch-sensitive surface 4 are recorded.

Bei einem weiteren Beispiel ist keine berührungsempfindliche Oberfläche 4 vorgesehen und insbesondere erfolgt die Betätigung lediglich durch Annäherung und Eintritt in den zweiten Teilbereich 22.In a further example, no touch-sensitive surface 4 is provided and, in particular, actuation takes place only by approaching and entering the second partial area 22.

Mit Bezug zu 3 wird ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Elemente, die strukturell oder funktionell analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind, sind mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht im Einzelnen wiederholt erläutert.In reference to 3 a second embodiment of the device according to the invention is explained. Elements that are structurally or functionally analogous to the first embodiment are denoted by the same reference numerals and will not be explained in detail repeatedly.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt die Eingabe beabstandet von der Anzeigefläche 3. Es ist eine berührungsempfindliche Oberfläche 4 mit einer dahinter angeordneten Rückmeldungseinheit 5 mit Luftdüsen 5 sowie einer Annäherungserfassungseinheit 10 vorgesehen, die alle in parallel zueinander verlaufenden Flächen angeordnet sind. 3 zeigt ferner einen Erfassungsbereich 25 der Annäherungserfassungseinheit 10, der analog zu der bereits oben mit Bezug zu 2 erläuterten Weise ausgebildet ist und einen ersten 21 und zweiten Teilbereich 22 sowie einen Zwischenbereich 23 aufweist.In the second exemplary embodiment, the input occurs at a distance from the display surface 3. A touch-sensitive surface 4 is provided with a feedback unit 5 arranged behind it with air nozzles 5 and a proximity detection unit 10, all of which are arranged in surfaces running parallel to one another. 3 FIG. 1 also shows a detection area 25 of the approach detection unit 10, which is analogous to that already mentioned above with reference to FIG 2 is formed in the manner explained and has a first 21 and second partial area 22 and an intermediate area 23 .

Ebenfalls analog zu dem oben erläuterten ersten Ausführungsbeispiel sind Ultraschallaktoren 6 in einem Array in einer Fläche senkrecht zu der berührungsempfindlichen Oberfläche 4 so ausgebildet, dass eine haptisch wahrnehmbare Rückmeldung mittels Ultraschall in dem ersten Teilbereich 21 und im Zwischenbereich 23 des Erfassungsbereichs 25 erzeugbar sind. Durch die Luftdüsen 5 ist analog zum ersten Ausführungsbeispiel eine haptisch wahrnehmbare Rückmeldung in dem zweiten Teilbereich 22 erzeugbar.Also analogous to the first exemplary embodiment explained above, ultrasonic actuators 6 are configured in an array in an area perpendicular to the touch-sensitive surface 4 such that a haptically perceptible feedback can be generated by means of ultrasound in the first partial area 21 and in the intermediate area 23 of the detection area 25. As in the first exemplary embodiment, the air nozzles 5 can generate a haptically perceptible feedback in the second partial area 22 .

Es wird eine erste Rückmeldung mittels der Ultraschallaktoren 6 ausgegeben, wenn das Betätigungsobjekt in den ersten Teilbereich 21 eintritt. Ferner ist bei einem Aufenthalt des Betätigungsobjekts 9 in dem Zwischenbereich 23 vorgesehen, dass seine Position relativ zu der berührungsempfindlichen Oberfläche 4 bestimmt wird. Diese Position wird auf die Abmessungen der Anzeigefläche 3 übertragen und es wird ein Cursor angezeigt, wobei insbesondere eine proportionale Skalierung der Position erfolgt, sofern die berührungsempfindliche Oberfläche 4 andere Abmessungen hat als die Anzeigefläche 3. Die Betätigung erfolgt bei dem zweiten Ausführungsbeispiel, wie bereits oben für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben, bei einem Eintritt des Betätigungsobjekts 9 in den zweiten Teilbereich 22.A first feedback is output by means of the ultrasonic actuators 6 when the actuation object enters the first partial area 21 . Furthermore, when the actuation object 9 is in the intermediate area 23 , its position is determined relative to the touch-sensitive surface 4 . This position is transferred to the dimensions of the display area 3 and a cursor is displayed, with the position being scaled proportionally in particular if the touch-sensitive surface 4 has different dimensions than the display area 3. In the second exemplary embodiment, actuation takes place as already described above described for the first exemplary embodiment, when the actuation object 9 enters the second partial area 22.

Bei einem weiteren Beispiel ersetzt eine andere, nicht berührungsempfindliche Oberfläche die berührungsempfindliche Oberfläche 4.In another example, another non-touch-sensitive surface replaces touch-sensitive surface 4.

BezugszeichenlisteReference List

11: Fahrzeugvehicle
22: Touchscreentouch screen
33: Anzeigeflächedisplay area
44: Eingabeeinheit; berührungsempfindliche Oberflächeinput unit; touch-sensitive surface
55: Rückmeldungseinheit; Luftdüsefeedback unit; air nozzle
66: Rückmeldungseinheit; Ultraschallaktorenfeedback unit; ultrasonic actuators
77: Steuereinheitcontrol unit
88th: Weitere EinrichtungMore facility
99: Betätigungsobjekt; Fingeractivity object; finger
1010: Annäherungserfassungseinheitproximity detection unit
2121: Erster TeilbereichFirst section
2222: Zweiter TeilbereichSecond section
2323: Zwischenbereichintermediate area
2525: Erfassungsbereichdetection range

Claims

Device for detecting an input by means of an actuation object (9), comprising an input unit (4) which is set up to generate a control signal when the actuation object (9) is actuated; an approach detection unit (10) for detecting a presence of the actuation object (9) in a first (21) or second partial area (22) of a detection area (25); wherein the detection area (25) of the proximity detection unit (10) is arranged in front of the input unit (4); and a haptic feedback unit (5, 6) configured to generate a first haptic feedback when the presence of the actuation object (9) in the first portion (21) was detected, and a second haptic feedback to generate a message when the presence of the actuation object (9) in the second partial area (22) has been detected, characterized in that the haptic feedback unit (6) comprises an array of ultrasonic actuators (6); wherein the ultrasonic actuators (6) are arranged in a plane which runs in an angular range of 70° to 110° to a plane of the input unit (4); wherein the first haptic feedback can be generated by means of at least one of the ultrasonic actuators (6) and the second haptic feedback can be generated by means of air nozzles (5); wherein the input unit (4) is designed as a touch-sensitive surface (4) and is arranged in front of a display surface (3) and the air nozzles (5) lead to a large number of openings in the display surface (3) and the touch-sensitive surface (4); wherein the openings are arranged in a regular pattern and are designed to conduct an air flow, which can be generated by means of the air nozzles (5) arranged behind the display surface (3), so that the second haptic feedback for a specific position of the display surface (3) is producible to produce a localized second haptic feedback.

Device according to claim 1 , characterized in that a first approach to the input unit (4) or an actuation of the input unit (4) is determined based on the presence of the actuation object (9) in the first (21) or second partial area (22).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first and second haptic feedback can be generated by means of a force transmission to the actuation object (9) without the actuation object (9) touching a solid surface.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the detection area (25) also has an intermediate area (23) arranged between the first (21) and the second partial area (22); wherein the proximity detection unit (10) is also set up to detect a displacement of the object to be operated (9) when the object to be operated (9) is in the intermediate region (23).

Method for operating a device for detecting an input by means of an actuation object (9), wherein an input unit (4) is set up to generate a control signal when the actuation object (9) is actuated; wherein in the method a presence of the actuation object (9) is detected in a first (21) or second partial area (22) of a detection area (25); and a first haptic feedback is generated by a haptic feedback unit (5, 6) when the presence of the actuation object (9) was detected in the first portion (21), and a second haptic feedback is generated by the haptic feedback unit (5, 6). when the presence of the actuation object (9) in the second partial area (22) was detected, characterized in that the haptic feedback unit (6) comprises an array of ultrasonic actuators (6); wherein the ultrasonic actuators (6) are arranged in a plane which runs in an angular range of 70° to 110° to a plane of the input unit (4); wherein the first haptic feedback is generated by means of at least one of the ultrasonic actuators (6) and the second haptic feedback by means of air nozzles (5); wherein the input unit (4) is designed as a touch-sensitive surface (4) and is arranged in front of a display surface (3) and the air nozzles (5) lead to a large number of openings in the display surface (3) and the touch-sensitive surface (4); wherein the openings are arranged in a regular pattern and are designed for conducting an air flow, which is generated by means of the air nozzles (5) arranged behind the display surface (3), so that the second haptic feedback for a specific position of the display surface (3) is generated to generate a localized second haptic feedback.