-
Gebiet der Erfindung
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehstellereingabevorrichtung für einen kapazitiven Touchscreen, die besonders zur Verwendung in komplexen Schnittstellen und jenen, in denen ein Nutzer möglicherweise nur oder hauptsächlich durch Berührung navigiert, anwendbar ist.
-
Hintergrund
-
Kapazitive Touchscreens sind ein immer alltäglicher werdendes Eingabeverfahren für software- und computerbasierte Systeme über viele Industrien und Anwendungen hinweg. Sie bieten Vielseitigkeit, Einfachheit der Bedienung und Kompaktheit.
-
Für komplexe Operationen wie beispielsweise Audiomischen, gibt es eine Anzahl von Problemen bei der Verwendung von Touchscreen-Bedienungen.
-
Erstens kann durch eine manuelle Bedienung eines Touchscreens der Präzisionsgrad von herkömmlichen Bedienelementen, wie beispielsweise Potenziometer, Drehgeber, linearen Fadern und elektromechanischen Schaltern, nicht gewährleistet werden
-
Zweitens gestattet die fehlende taktile Rückmeldung, die durch einen Touchscreen bereitgestellt wird, nicht die Entwicklung eines motorischen Gedächtnisses, das dafür ausschlaggebend ist, einem Nutzer zu ermöglichen, sich auf komplexe Aufgaben zu konzentrieren, während er mit der Bedienoberfläche interagiert.
-
Es gibt taktile Schalter für Touchscreens. In der Regel beinhalten sie einen Aktuator, wie beispielsweise einen Schalter oder eine Taste, und eine Erfassungselektrode. Der Aktuator weist eine Nutzerkontaktoberfläche auf, die mit einer Elektrode elektrisch verbunden ist. Wenn der Aktuator durch einen Nutzer gedrückt wird, wird der Stromkreis geschlossen und es wird eine Kapazität zwischen der Elektrode und dem kapazitiven Touchscreen induziert, die eine Eingabe in die Empfangssoftware erzeugt. Schalter allein können jedoch nur einen gewissen Grad an Funktionalität bereitstellen.
-
Daher ist es wünschenswert, andere Eingabemechanismen für Touchscreens wie beispielsweise Dreheingabevorrichtungen als Mittel zum Interagieren für komplexe Operationen, wie beispielsweise Audiomischen, insbesondere einen Mechanismus, der eine Präzisionssteuerung und taktile Rückmeldung bereitstellt, bereitzustellen.
-
Darstellung der Erfindung
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Drehstellereingabevorrichtung für einen kapazitiven Touchscreen bereitgestellt, der ein Montageelement zum Festhalten der Vorrichtung in Position auf dem kapazitiven Touchscreen, einen drehbar an dem Montageelement angebrachten Schaltungsrahmen, wobei der Schaltungsrahmen eine Drehelektrode aufweist, wobei die Drehelektrode so angeordnet ist, dass sie sich in einem Abstand neben dem kapazitiven Touchscreen befindet, wenn die Vorrichtung in Position gehalten wird, umfasst, wobei die Vorrichtung ferner einen leitenden Körperabschnitt aufweist, der mit der Drehelektrode elektrisch verbunden ist, wobei der Schaltungsrahmen durch einen Nutzer über den leitenden Körperabschnitt bezüglich des kapazitiven Touchscreens um das Montageelement drehbar ist.
-
Der Schaltungsrahmen kann an dem Montageelement angebracht sein, um einen im Wesentlichen vorbestimmten Abstand zwischen der Drehelektrode und dem kapazitiven Touchscreen aufrechtzuerhalten.
-
Die Drehstellereingabevorrichtung kann ferner einen zwischen dem Montageelement und dem Schaltungsrahmen zum Aufrechterhalten des Abstands zwischen der Drehelektrode und dem kapazitiven Touchscreen angeordneten Abstandshalter umfassen.
-
Die Drehstellereingabevorrichtung kann ferner einen Abstandshalter umfassen, der zur Anordnung zwischen dem kapazitiven Touchscreen und dem Schaltungsrahmen zum Aufrechterhalten des Abstands zwischen der Drehelektrode und dem kapazitiven Touchscreen, wenn die Vorrichtung im Gebrauch ist, konfiguriert ist.
-
Eine Fläche des Schaltungsrahmens kann eine Ausnehmung aufweisen, in der die Drehelektrode angeordnet ist.
-
Die Drehstellereingabevorrichtung kann ferner einen nicht leitenden Film umfassen, der, im Gebrauch, zwischen der Drehelektrode und dem kapazitiven Touchscreen zum Aufrechterhalten des vorbestimmten Abstands angeordnet ist. Der vorbestimmte Abstand kann im Bereich von im Wesentlichen 0,05 bis 0,20 mm liegen.
-
Die Drehstellereingabevorrichtung kann ferner ein Dichtungselement zur Ineingriffnahme des kapazitiven Touchscreens um einen Umfang der Drehstellereingabevorrichtung umfassen.
-
Das Dichtungselement kann ein lichtstreuendes Material umfassen.
-
Das Dichtungselement kann dazu konfiguriert sein, Eintritt von Feuchtigkeit und Fremdkörpern in die Drehstellereingabevorrichtung zu verhindern.
-
Die Drehstellereingabevorrichtung kann ferner eine erste weitere Elektrode umfassen, wobei der leitende Körperabschnitt zum elektrischen Verbinden mit der ersten weiteren Elektrode betätigbar ist. Die Drehstellereingabevorrichtung kann ferner eine zweite weitere Elektrode umfassen, wobei der leitende Körperabschnitt eine erste und eine zweite Betätigungsposition aufweist, wobei jede Betätigungsposition nacheinander mit der jeweiligen ersten und zweiten weiteren Elektrode elektrisch verbunden wird. Die Vorrichtung kann ein widerstandsverformbares Glied aufweisen, das dazu konfiguriert ist, der Betätigung entgegenzuwirken.
-
Der leitende Körperabschnitt kann einen Knopf umfassen, oder er kann Teil des Schaltungsrahmens sein.
-
Die Drehstellereingabevorrichtung kann ferner einen Lichtleiter umfassen, der dazu konfiguriert ist, in die Bedienungseingabevorrichtung eintretendes Licht an dem oder um das Montageelement umzuleiten. Der Lichtleiter kann dazu konfiguriert sein, nicht zum Beleuchten eines Teils der Drehstellereingabevorrichtung umzuleiten.
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollen Hochpräzisionsdrehknöpfe zur Verwendung in dem aktiven Anzeige-/Berührungsbereich einer LCD-Anzeige, so dass sich Grafik und Text unmittelbar neben der Taste befinden, und auch dem Bereich hinter dem Knopf bereitstellen. Präzision umfasst in diesem Zusammenhang Parameter wie beispielsweise: geringes Ausgangsdrehmoment zur Drehung, ein konstantes geringes oder Null-Drehmoment während der Drehung, sehr geringes Spiel und gute Winkelauflösung von inkrementeller Drehung.
-
Um diese Präzision bereitzustellen und das Problem der taktilen Rückmeldung durch Bediensteuerobjekte zu lösen, haben die Erfinder einen Drehknopf erfunden, der menschliche Kapazität durch eine Nutzerkontaktoberfläche zu einer Elektrode leitet, die mit dem kapazitiven Touchscreen nicht in Kontakt steht. Dieses Merkmal bedeutet, dass die Elektroden nicht am Glas des Touchscreens verschlissen werden.
-
Diese Elektroden induzieren eine Kapazität in dem Berührungssensor, die es ermöglicht, die Position der Elektrode durch Software und Firmware zu detektieren. Dies gestattet dem Nutzer, dank der Winkelposition des Drehknopfs Eingaben in das System zu gewährleisten.
-
Wahlweise kann der Knopf mit einer Drucktastenbedienung versehen sein, die zusätzlich zu dem Drehsteller wirkt, um der Bedienungsvorrichtung eine doppelte Funktionalität zu verleihen. Die Art und Weise, auf die die Drucktastenfunktionalität implementiert wird, und auf die der Knopf angebracht ist, bedeutet, dass Ausführungsformen eine Umwandlung der z-Achsen-Bewegung (Drücken) des Knopfs in eine Drehung vermeiden.
-
Figurenliste
-
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nunmehr rein beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben; darin zeigen:
- 1 eine Querschnittsansicht einer Drehstellereingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform;
- 2a und 2b perspektivische Ansichten eines Schaltungsrahmens, der zur Verwendung bei der Ausführungsform von 1 geeignet ist;
- 3 eine Querschnittsansicht einer Drehstellereingabevorrichtung, die zusätzlich eine Drucktastenbedienung enthält, gemäß einer Ausführungsform;
- 4 perspektivische Ansichten eines Schaltungsrahmens, der zur Verwendung bei der Ausführungsform von 3 geeignet ist und Mehrfachbedienungsoperationen unterstützt;
- 5 eine Darstellung eines Teils eines beispielhaften Schaltungsrahmens, der zur Verwendung bei Ausführungsformen geeignet ist; und
- 6 und 7 Querschnittsansichten von Drehstellereingabevorrichtungen gemäß weiteren Ausführungsformen.
-
Detaillierte Beschreibung
-
1 ist eine Querschnittsansicht einer Drehstellereingabevorrichtung gemäß einer Ausführungsform
-
Die Drehstellereingabevorrichtung 10 weist ein Montageelement 20 zum Festhalten der Vorrichtung in Position auf dem kapazitiven Touchscreen 30 und einen drehbar an dem Montageelement 20 angebrachten Schaltungsrahmen 40 auf.
-
Der Schaltungsrahmens 40 weist eine Drehelektrode 45 auf, wobei die Drehelektrode so angeordnet ist, dass sie sich in einem Abstand neben dem kapazitiven Touchscreen 30 befindet, wenn die Vorrichtung 10 in Position gehalten wird.
-
Die Vorrichtung 10 weist einen leitenden Körperabschnitt 15 auf, der mit der Drehelektrode 45 elektrisch verbunden ist. Der Schaltungsrahmen 45 durch einen Nutzer über den leitenden Körperabschnitt 15 um das Montageelement 20 drehbar.
-
Bei dieser Ausführungsform liegt der leitende Körperabschnitt 15 in Form eines getrennten Knopfs vor, der mit dem Schaltungsrahmens 40 verbunden ist. Es versteht sich jedoch, dass er ein integralgeformtes Stück und/oder etwas sein kann, das als Teil des Schaltungsrahmens 40 galvanisiert oder auf andere Weise so gebildet sein kann.
-
Aufgrund des Anbringens des Schaltungsrahmens an dem Montageelement ist die Drehelektrode zwar neben dem Touchscreen, aber so positioniert, dass sie davon versetzt und selbst beim Drehen davon beabstandet ist. Es ist erkannt worden, dass für das Detektieren der kapazitiven Ladung durch den Touchscreen 30 kein Kontakt nötig ist, und diese Anordnung reduzierte sowohl an der Bedienungsvorrichtung 10 als auch am Touchscreen 30 Verschleiß. Vorzugsweise wird die Drehelektrode in einem vorbestimmten Abstand, wie beispielsweise 0,05 bis 0,2 mm, von dem Touchscreen 30 gehalten, obgleich offensichtlich ist, dass diese Abstände variiert werden könnten und während der Drehung auch nicht konstant sein müssen.
-
Der Knopf kann einen Schlitz 16 aufweisen, der einen Vorsprung 51 in einem Körper 50 der Vorrichtung in Eingriff nimmt, um ein versehentliches Entfernen des Knopfs zu verhindern.
-
Das Montageelement ist vorzugsweise fest, wie beispielsweise durch Klebeband, an dem kapazitiven Touchscreen 30 angebracht. In bestimmten Anwendungsfällen könnte es beweglich und/oder entfernbar sein, würde aber ein ausreichendes Gewicht aufweisen müssen oder irgendeinen anderen Mechanismus haben müssen, damit es während des Gebrauchs in Position gehalten wird.
-
Die 2a und 2b sind perspektivische Ansichten eines Schaltungsrahmens 40 von unten bzw. oben, der zur Verwendung in der Vorrichtung von 1 geeignet ist.
-
Bei dieser Ausführungsform weist der Schaltungsrahmen einen nicht leitenden Körper 41 auf, an dem durch Galvanisieren, integrales Formen oder auf andere Weise an Schaltungsanordnungen solch ein(e) elektrisch leitende (r) Bahn oder Draht 42 befestigt ist, die bzw. der mit der Drehelektrode 45 verbunden ist, die wieder durch integrales Formen oder auf andere Weise an dem Schaltungsrahmen 40 gehalten oder befestigt sein kann.
-
Bei dieser Ausführungsform ist der Knopf 15 elektrisch leitend (geformt oder maschinell aus Metall herausgearbeitet oder galvanisiert) und nimmt den Schaltungsrahmen an dem der Drehelektrode 45 gegenüberliegenden Ende in Eingriff. Die Band 42 verbindet den Knopf 15 elektrisch mit der Drehelektrode 45. Vorzugsweise ist der Schaltungsrahmen aus einem nicht leitenden Kunststoff gebildet und ist die Schaltungsanordnung MID-Technologie (MID - moulded interconnect device).
-
Die elektrische Verbindung von dem Knopf zu der Drehelektrode bedeutet, dass ein den Knopf 45 mit seinen Fingern drehender Nutzer eine kapazitive Änderung über die Elektrode auf dem kapazitiven Touchscreen 30 bewirkt. Wenn der Knopf von dem Nutzer mit seinen Fingern gedreht wird, bewirkt dies, dass sich die Drehelektrode 45 bezüglich des kapazitiven Touchscreens 30 dreht, und die kapazitive Änderung von der sich um die Fläche des Touchscreens 30 bewegenden Elektrode wird wiederum auf die gleiche Weise durch den Touchscreen als eine Änderung des elektrischen Felds aufgrund des Vorhandenseins eines Fingers des Nutzers detektiert.
-
3 ist eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform, die zusätzliche, optionale Merkmale darstellt.
-
Bei dieser Ausführungsform gestattet die Vorrichtung Mehrfachbedienungsoperationen. Sie stellt einen Drehsteller, wie oben in Verbindung mit den 1 und 2 erläutert, und auch eine Drucktastenbedienung, wie unten erläutert, bereit.
-
Die Vorrichtung 10 weist eine leitende Feder 60 auf (vorzugsweise weist sie mehrere Federn auf, die um das Montageelement 20 verteilt sind), um Abstützung für den Knopf bereitzustellen und auch zu ermöglichen, dass er durch den Nutzer zu dem Touchscreen niedergedrückt wird.
-
Die Feder ist vorzugsweise leitend, so dass sie Teil der in 1 besprochenen Schaltungsanordnung sein kann, und verbindet den Knopf 15 dauerhaft mit der Drehelektrode 45.
-
Bei dieser Ausführungsform weist die Vorrichtung einen nichteinrastbaren Schalter 70 auf, der betätigt wird, wenn der Knopf 15 niedergedrückt wird. Eine Betätigung des Schalters verbindet elektrisch eine erste weitere Elektrode 46 (in
4 gezeigt), die an dem Schaltungsrahmen neben dem Touchscreen positioniert ist, und führt dazu, dass die Drehelektrode sowie die erste weitere Elektrode 46 eine kapazitive Ladung erfahren und durch den Touchscreen detektiert werden. Eine geeignete Steuerlogik oder -software kann dazu konfiguriert sein, zwischen Drehung, Betätigung des taktilen Schalters oder beiden zu unterscheiden:
| Drehung: | Drehelektrode weist kapazitive Ladung auf und bewegt sich über den Touchscreen; |
| Betätigung des taktilen Schalters: | Drehelektrode und erste weitere Elektrode haben kapazitive Ladung; |
| Drehung und Betätigung des taktilen Schalters: | Drehelektrode und erste weitere Elektrode haben kapazitive Ladung bewegen sich über den Touchscreen. |
-
Wahlweise kann die Vorrichtung eine zweistufige Drucktastenbedienung haben. Bei solch einer Anordnung weist der taktile Schalter zwei Betätigungspositionen auf - eine erste, in der der taktile Schalter in einem vorbestimmten Ausmaß betätigt worden ist und die erste weitere Elektrode verbunden ist, und eine zweite Position, in der eine weitere Bewegung des Knopfs bewirkt, dass der taktile Schalter 70 eine zweite Position erreicht und zusätzlich eine zweite weitere Elektrode verbindet.
-
Als eine Alternative zu dem Verbinden mehrerer Elektroden können unterschiedliche Grade des Niederdrückens des taktilen Schalters verschiedene Elektroden um den Schaltungsrahmen herum elektrisch verbinden, und die Position des gedrückten Knopfs kann daraus bestimmt werden, welche der Elektroden verbunden sind (anhand des Elektrodenabstands von der Drehelektrode, so dass die verschiedenen Elektroden unterschieden werden können). Es könnte ein Konstellationsmuster verwendet werden, in dem verschiedene Positionen/Abstände zum Unterscheiden aktiver Elektroden verwendet werden können.
-
Wie oben in Verbindung mit 1 besprochen wurde, ist die Drehelektrode aufgrund des Anbringens des Schaltungsrahmens an dem Montageelement so neben dem Touchscreen positioniert, dass sie davon versetzt und beabstandet ist, selbst wenn sie gedreht wird. Obgleich dieses Merkmal einfach dadurch implementiert werden kann, dass der Schaltungsrahmen beim Anbringen an dem Montageelement von dem Bildschirm etwas versetzt wird, können in Abhängigkeit von dem Touchscreen und der Anwendungsumgebung verschiedene Ergänzungen vorgenommen werden. Zum Beispiel kann die Drehelektrode (und jegliche weiteren Elektroden, wenn die Bedienungsvorrichtung auch das Drucktastenmerkmal von 3 unterstützt) in eine Ausnehmung im Schaltungsrahmen angeordnet werden, die zu dem Touchscreen weist, wenn sie an dem Montageelement angebracht ist, wie in 5 gezeigt wird.
-
Zusätzlich oder alternativ kann ein nicht leitender Film zwischen der Drehelektrode und dem kapazitiven Touchscreen zum Schützen des Touchscreens angeordnet sein. Die Elektroden könnten bei solch einer Anordnung dauerhaft in Kontakt mit dem Film sein, oder der Film konnte dazu vorgesehen sein, den Bildschirm davor zu schützen, dass er versehentlich von der Drehelektrode oder dem Schaltungsrahmen beim Drehen erfasst wird.
-
Wahlweise kann ein Abstandshalter zwischen dem Schaltungsrahmen und dem Montageelement positioniert sein, um einen vorbestimmten Abstand aufrechtzuerhalten (und wiederum den Abstand der Drehelektrode von dem kapazitiven Touchscreen aufrechtzuerhalten). Der Abstandshalter kann aus einem reibungsarmen Material oder einer Beschichtung wie beispielsweise PTFE gebildet sein oder dieses bzw. dieses enthalten, um eine Drehung des Schaltungsrahmens darauf zu erleichtern.
-
Merkmale weiterer optionaler Merkmale einer Ausführungsform sind in 6 dargestellt.
-
Bei dieser Ausführungsform (die den Drehsteller von 1 und vorzugsweise auch das Drucktastenmerkmal von 3 enthält) nimmt ein Diffusorelement 70 den kapazitiven Touchscreen um einen Umfang der Drehstellereingabevorrichtung in Eingriff. Das Diffusorelement ist aus einem lichtstreuenden Material gebildet oder enthält dieses, so dass eine Beleuchtung von dem Touchscreen unter dem Bedienelement 10 über das Diffusorelement entweicht und den Umfang des Bedienelement beleuchtet.
-
Es versteht sich, dass auch andere Arten der Verwendung von Licht von dem Touchscreen in Betracht kommen können. Zum Beispiel könnte auch eine Lichtröhre oder ein anderer Lichtleiter dazu verwendet werden, in das Bedienelement eintretendes Licht umzuleiten. Das Licht könnte dazu verwendet werden, einen Teil des Bedienelements wie beispielsweise den Dichtungsbereich um seine Basis herum, einen Teil des Knopfs usw. zu beleuchten. Es versteht sich, dass diese Anordnung auch dazu verwendet werden könnte, Statusanzeigen zu implementieren - wobei das Bedienelement in einer bestimmten bekannten Position auf dem Touchscreen positioniert ist (oder seine Position von der bzw. den Elektrode(n) abgeleitet wird) und von diesen bekannten Teilen des Touchscreens auf Lichtröhren (oder andere Lichtleiter) abgebildet werden und zum Ein-/Ausschalten von Anzeigen oder anderen lichtbasierten Merkmalen in dem Bedienelement selbst betätigt werden kann. Zum Beispiel könnte eine Statusanzeige auf dem Knopf mit einer bestimmten Stelle auf dem Touchscreen verknüpft sein, und wenn diese Stelle auf dem Touchscreen beleuchtet wird, wird Licht zum Beleuchten der Statusanzeige umgeleitet.
-
Weitere optionale Merkmale, die bei der Ausführungsform von 6 enthalten sein können, sind in 7 gezeigt.
-
Vorzugsweise ist das Diffusorelement 70 Teil einer Dichtungsanordnung für die Vorrichtung 10, der eine Dichtung gegen das Eindringen von Feuchtigkeit und Fremdkörpern in die Drehstellereingabevorrichtung 10 bereitstellt. Die Dichtung könnte IP-klassifiziert sein. Die Dichtungsanordnung ist in 7 durch die gestrichelte Linie gezeigt und weist das Diffusorelement 70, den Vorrichtungskörper 50 und den Knopf 15 auf.
-
Es versteht sich, dass der Diffusor, wenn eine lichtstreuende Wirkung nicht erwünscht ist, durch ein nicht lichtstreuendes Element ersetzt werden könnte, um die Dichtungsanordnung aufrechtzuerhalten.
-
Optionale Ausführungsformen der Erfindung können als Teile, Elemente und Merkmale enthaltend aufgefasst werden, auf die hier einzeln oder gemeinsam, in jeglichen oder allen Kombinationen aus zwei oder mehr der Teile, Elemente und Merkmale verwiesen wird oder die hier so angezeigt werden, und wenn spezifische ganze Einheiten hier genannt werden, die in der Technik bekannte Äquivalente haben, auf die sich die Erfindung bezieht, sollen solche Äquivalente als hier aufgenommen gelten, als wenn sie individuell aufgeführt wären.
-
Obgleich dargestellte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben worden sind, sollte auf der Hand liegen, dass von dem Durchschnittsfachmann verschiedene Änderungen, Substitutionen und Abänderungen durchgeführt werden können, ohne von der vorliegenden Erfindung, die durch die Anführungen in den nachfolgenden Ansprüchen und Äquivalente davon definiert wird, abzuweichen.
