DE202008001970U1

DE202008001970U1 - Kippendes Berührsteuerfeld

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Publication number: DE202008001970U1
Application number: DE202008001970U
Authority: DE
Original assignee: QRG Ltd
Current assignee: Atmel Corp
Priority date: 2007-02-13
Filing date: 2008-02-13
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2018-02-14
Also published as: JP2008198205A; TW200844825A; GB2446702A; DE102008008921A1; US20080202824A1; KR20080075804A; CN101373413A; GB0802334D0

Abstract

Steuerfeld, umfassend:
ein positionserfassendes Element (60), welches eine erfassende Oberfläche hat, die empfindlich gegenüber einem Ort eines Objektes (100) ist,
einen Positionsschnittstellenschaltkreis (76), welcher betreibbar ist, den Ort eines Objektes (100) auf der erfassenden Oberfläche zu bestimmen, und
zumindest eine druckerfassende Vorrichtung (54, 66), welche auf ein Druckereignis über einer Aktivierungsdruckschwelle reagiert und welche unterhalb der erfassenden Oberfläche des positionserfassenden Elements (60) angebracht ist, um ein Druckereignis nachzuweisen, welches von dem Objekt (100) an irgendeiner Position auf zumindest einem Teil der erfassenden Oberfläche ausgeübt wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Steuerfelder zum Steuern einer Vorrichtung als Reaktion auf eine Benutzereingabe, insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein Steuerfeld, welches sowohl berührungsempfindliche als auch mechanische Eingabemittel aufweist.
Es gibt einen wachsenden Bedarf an kompakten und benutzerfreundlichen Steuerfeldern für viele Vorrichtungen, beispielsweise für Vorrichtungen wie tragbare Medienwiedergabegeräte, Digitalkameras, Mobiltelefone und so weiter. Diese Vorrichtungen werden immer kleiner und mit mehr Funktionalität ausgestattet. Um optimalen Nutzen aus dieser erweiterten Funktionalität zu ziehen, ist es wichtig, dass das Steuerfeld, welches dem Nutzer dargeboten wird (d. h. die Nutzerschnittstelle), ergonomisch, einfach und intuitiv zu benutzen ist, und dem Nutzer schnellen Zugriff auf die Funktionen der Vorrichtung ermöglicht. Es besteht auch ein Bedarf für Steuerfelder, welche sowohl ästhetisch ansprechend als auch robust, aber einfach herzustellen sind.
Es ist bekannt, dass Steuerfelder sowohl berührungsempfindliche Eingabegeräte (z. B. kapazitive Positionssensoren) als auch mechanische Eingabegeräte (z. B. herkömmliche Druckknöpfe/-schalter) beinhalten. Zum Beispiel hat der von Apple Computer Inc. hergestellte „iPod mini" ein berührungsempfindliches Bildlaufrad, welches eine Anzahl von Schaltern überlagert.
1A zeigt schematisch in Aufsicht ein Beispiel dieser Art von Steuerfeld. 1B zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des in 1A gezeigten Steuerfeldes entlang AA'. Ein Steuerfeld 2 ist in einer Wand 4 einer zu steuernden Vorrichtung eingelassen. Das Steuerfeld beinhaltet einen kapazitiven Positionssensor 6 in Form eines Ringes und vier herkömmliche Schalter 8. Diese sind mit einer geeigneten Steuerungsschaltung (nicht gezeigt) gekoppelt.
Der kapazitive Sensor 6 ist auf einer gedruckten Plattform-Schaltungsplatine (PCB) 10 ausgebildet. Die Plattform-PCB 10 und der kapazitive Sensor 6 sind von einer äußeren Schutzschicht 14 bedeckt. Die Plattform-PCB 10 ist kippbar auf einer zentralen Stütze 12 gelagert, so dass sie sich innerhalb einer Öffnung in der Wand 4 der Vorrichtung bewegen kann. Die Stütze 12 ist an einer Basis-PCB 16 befestigt. Die Basis-PCB 16 und die Wand 4 sind miteinander fest verbunden. Die Position eines Fingers eines Nutzers, welcher über dem Sensor 6 berührt, wird durch die Steuerschaltung bestimmt und kann verwendet werden, um die Vorrichtung zu steuern.
Die Schalter 8 sind auf der Basis-PCB 16 unterhalb des kapazitiven Sensors 6 aufgebracht. Durch das Aufbringen der Schalter hinter dem kapazitiven Sensor anstatt woanders auf der Vorrichtung wird die Grundfläche des Steuerfeldes verringert. Jeder Schalter 8 umfasst eine verformbare Membran 8B, welche über einer zentralen Elektrode 8A angebracht ist. Jede Membran erstreckt sich von der Basis-PCB 16 bis in eine Höhe, in der sie gerade so die Unterseite der Plattform-PCB 10 berührt. Schaltvorgänge werden durch das Verformen einer ausgewählten Membran ausgelöst, sodass sie die zentrale Elektrode 8A kontaktiert. Dies wird durch ein Herunterdrücken des kapazitiven Sensors über dem gewünschten Schalter bewerkstelligt. Dies bewirkt, dass die Plattform-PCB 10 um ihre zentral Stütze 12 kippt und die Membran des ausgewählten Schalters zusammendrückt, so dass sie in Kontakt mit ihrer zentralen Elektrode gebracht wird.
Ein Nutzer stellt Anweisungen durch geeigneten Gebrauch des kapazitiven Sensors und der Schalter bereit. Falls beispielsweise die Vorrichtung ein tragbares Musikwiedergabegerät ist und der Nutzer ein bestimmtes Musikstück, welches auf der Vorrichtung gespeichert ist, wiedergeben möchte, könnte der Nutzer einen geeigneten der Schalter aktivieren, um eine Auflistung der verfügbaren Stücke anzuzeigen, dann seinen Finger über dem kapazitiven Sensor bewegen, um durch die verfügbaren Stücke zu blättern, und schließlich einen anderen der Schalter drücken, um die Wiedergabe des gewünschten Stückes zu initiieren. Ein mittlerer Knopf ist häufig auch für zusätzliche Arten der Eingabe enthalten, um eine Funktion zu aktivieren, wie es in der US-Patentanmeldungsveröffentlichung 2003/0095096 beschrieben ist.
Obwohl das in 1A und 1B gezeigte Steuerfeld 2 eine kompakte und intuitive Benutzerschnittstelle bereitstellt, hat es eine Anzahl von Defiziten. Zum Beispiel gibt es eine Lücke 20 zwischen der Plattform-PCB 10 und der Wand 4. Dies bedeutet, dass das Innere des Gerätes nicht versiegelt ist. Dementsprechend können Schmutz und Flüssigkeit in das Gerät gelangen und Schaden verursachen. Zusätzlich ist die mechanische Natur des Kippmechanismus gegenüber Abnutzung und möglichem letztlichen Versagen anfällig. Des Weiteren, da die gesamte Plattform-PCB 10 frei um ihre Stütze kippen kann, können Schalter aus Versehen aktiviert werden, beispielsweise durch Drücken auf halben Wege zwischen ihnen (was im weiteren Verlauf mehr als einen Schalter aktivieren könnte). Schließlich erfordert der Mechanismus beachtliche Fingerbewegung, um eine Funktion zu aktivieren, da der Nutzer nach der Durchführung einer Blätterbewegung auf der Erfassungsoberfläche dann einen Schalter zum Drücken auffinden muss, was den Nutzer veranlasst, seinen Finger zu heben und ihn zu einem der verfügbaren Schalter zu bewegen. Dieser Vorgang könnte auch zusätzliche ungewollte Blättervorgänge auslösen, da der Finger des Nutzers häufig nicht von der Erfassungsoberfläche in einer rein senkrechten Bewegung abhebt, was in einer unbeabsichtigten Menüauswahl resultiert.
Eine andere Art von Steuerfeld ist in dem Patent US 7,279,647 des Anmelders beschrieben, wie in 2A und 2B gezeigt. 2A zeigt schematisch in Aufsicht ein Steuerfeld 22 zum Steuern einer Vorrichtung. 2B zeigt schematisch eine Querschnittsansicht des Steuerfeldes 22 entlang BB'. Das Steuerfeld 22 hat ein Gesamtmaß an Funktionalität, welches insofern ähnlich dem des in 1A und 1B gezeigten Steuerfeldes ist, als es ein PSE 26 in Form eines Ringes und vier Schalter 28 beinhaltet.
Das Steuerfeld 22 umfasst ein PCB-Substrat 36, welches den kapazitiven Sensor 26 und die Schalter 28 trägt, ein Oberflächenfeld 24, welches das Substrat 36 überlagert, und eine äußere schützende flexible Membran 34. Das Kunststoffoberflächenfeld 24 ist integral in einer Wand der Vorrichtung gebildet. Der Sensor 26 hat die Form eines Ringes und umfasst Bereiche 27 von leitfähigem Material, welches auf dem Substrat 36 aufgebracht ist. Vier der leitfähigen Bereiche haben kreisförmige offene Bereiche 31, innerhalb derer sich kein leitfähiges Material befindet. Diese offenen Bereiche 31 entsprechen den Positionen der vier Schalter. Innerhalb jedes offenen Bereiches 31 befindet sich eine zentrale Elektrode 28A, welche als ein geschalteter Kontakt des entsprechenden Schalters dient. Eine elektrische Verbindung 42 verläuft von jeder zentralen Elektrode durch das Substrat 36, um es dem geschalteten Anschluss zu ermöglichen, an eine Erfassungsschaltung angeschlossen zu werden.
Das Steuerfeld 22 ist mit einer positionserfassenden Schaltung verbunden, welche betreibbar ist, eine Kapazitätsverteilung innerhalb einer empfindlichen Fläche des Sensors zu bestimmen. Ein Objekt, wie beispielsweise der Finger eines Nutzers, in der Nähe des Sensors 26 beeinflusst die Kapazität jeder der leitfähigen Flächen unterschiedlich, je nach Position des Objekts innerhalb der empfindlichen Fläche. Messungen der Kapazität der entsprechenden leitfähigen Flächen gegen Masse werden vorgenommen, und aus den Änderungen der Kapazität, welche durch die Anwesenheit des Objekts hervorgerufen werden, wird die Position des Objekts auf dem Sensor bestimmt. Ein Steuersignal, welches diese Position darstellt, wird an eine Gerätesteuerung übermittelt, welche geeignete Handlungen vornimmt, um die Vorrichtung zu steuern.
Jeder der vier Schalter 28 umfasst eine verformbare leitfähige Membran 28B, welche über einer entsprechenden der zentralen Elektroden 28A angeordnet ist. Wenn die Membran 28B sich in einem entspannten Zustand befindet (d. h. keine Verformungskraft angewendet wird), berührt sie die zentrale Elektrode 28A nicht und der Schalter ist in einem offenen Zustand. Die Membranen 283 erstrecken sich jeweils durch ihre entsprechenden Löcher in dem Oberflächenfeld 24, so dass sie über es hinausragen. Die flexible schützende Membran 34 hat die Form eines Rings und ist an dem Oberflächenfeld 24 innerhalb der Aussparung in seiner oberseitigen Oberfläche befestigt, so dass sie die herausragenden Membranen überlagert.
Ein Schaltungsvorgang wird durch einen Nutzer vorgenommen, wenn er über der geeigneten Membran 283 drückt, um sie ausreichend zusammenzudrücken, so dass sie in Kontakt mit ihrer zentralen Elektrode 28A gebracht wird, wodurch der Schalter in einen geschlossenen Zustand versetzt wird. Dies wird bewerkstelligt, indem auf die flexible schützende Membran 34 an geeigneter Stelle gedrückt wird. Die Schaltung ist ausgelegt, auf dies mit dem Senden eines geeigneten Steuersignals an die Steuerung zu antworten, so dass sie geeignete Handlungen vornehmen kann, um die Vorrichtung zu steuern. Diese Konfiguration hat den Vorteil gegenüber dem Entwurf von 1A und 1B, dass die Oberfläche vollständig versiegelt werden kann. Der Entwurf hat jedoch immer noch den Nachteil, dass der Nutzer einen Schalter mit einem Finger nach einer Blätterbewegung aufsuchen muss, was in einem Fehler in der Menüauswahl münden könnte. Offensichtlich kann der Entwurf von 2A und 2B auch einen Mittelschalter unterhalb der Oberfläche 24 einschließen, falls erwünscht.
Die Steuerfelder, welche in 1A und 1B, 2A und 2B veranschaulicht sind, bestehen je aus vier Schaltern, welche mit der Zeit dem Verschleiß unterworfen sind und letztlich kaputt gehen. Die Anzahl der Schalter, welche bereitgestellt werden, bedeutet auch, dass solche Steuerfelder schwieriger herzustellen sind, da sie zusätzliche Herstellungsschritte erfordern. Die Leistungsfähigkeit beider Arten wird nachteilig durch das Erfordernis beeinflusst, dass der Nutzer einen Schalter lokalisieren muss, um eine Funktion „einzugeben", nachdem die Blätterauswahl vorgenommen worden ist, was zu zusätzlicher Fingerbewegung und Fehlern führen kann.
Andere Steuerfeldsysteme, die es dem Nutzer ermöglichen, ein Gerät zu steuern, sind bekannt. Zum Beispiel offenbart die internationale Patentanmeldung WO2006029974 ein System, welches ein Berührfeld und Mittel zum Bestimmen des Ortes eines Punktes umfasst, an welchem ein Nutzer das Berührfeld berührt. Das System ist weiterhin ausgelegt, dem Nutzer ein mechanisches Feedback zu geben, falls eine vom Nutzer auf das Berührfeld aufgewendete Kraft einen gewissen Wert überschreitet. Dies wird dadurch erreicht, dass das Berührfeld beweglich innerhalb eines Rahmens gelagert wird und dass Bewegung auf dem Berührfeld innerhalb des Rahmens bei Anwendung von Druck nachgewiesen wird. Irgendeine Anordnung, mit der ein Ort eines Berührpunktes und ein am Berührpunkt angewendeter Druck korreliert werden können, offenbart oder legt das System nicht nahe. Da das Berührfeld des Weiteren physikalisch von dem Rahmen getrennt ist, bleiben Lücken, welche das Berührfeld und den Rahmen anfällig gegenüber dem Eindringen von Schmutz und Flüssigkeit machen.
US 6,239,790 offenbart einen Berührfeldaufbau zum Bereitstellen eines Signals für einen Computer, welches bezeichnend für den Ort des von einem den Berührfeldaufbau berührenden Objekt ausgeübten Druckes ist. Der Berührfeldaufbau umfasst X/Y-orts- und druckempfindliche Schichten, welche von Halbleiterwiderstandssensoren gebildet werden. Obwohl die Anordnung einen Ort und einen Druck, welcher durch eine Nutzereingabe angewendet wird, ermitteln kann, ist das System kompliziert.
Außerdem befasst sich das System hauptsächlich mit dem Messen eines durchgängigen Bereiches von Eingabedrücken, und weil das System unter Verwendung von Halbleitersensoren aufgebaut ist, ist die Spanne von nachweisbaren Eingabedrücken, die genau nachgewiesen werden können, beschränkt.
US2007/0052691 offenbart eine Eingabevorrichtung, welche ein bewegliches Berührfeld beinhaltet. Die Vorrichtung beinhaltet Mittel zum Bestimmen eines Punktes, an dem ein Nutzer das Berührfeld berührt, und Mittel zum Erzeugen eines Steuersignals, welches den Punkt bezeichnet, an dem der Nutzer das Berührfeld berührt. Eine Gruppe von Bewegungsanzeigern weist die Bewegung des beweglichen Berührfeldes nach, um eine Anzahl von zusätzlichen Steuersignalen zu erzeugen, welche die Bewegung des Berührfeldes anzeigen. Obwohl es dieses System ermöglicht, sowohl den Ort einer Nutzereingabe als auch die Bewegung des Berührfeldes nachzuweisen, kann es nicht den Nachweis eines individuellen betätigenden Druckes ermöglichen, welcher einen Nutzereingabedruck oberhalb eines vorbestimmten Schwellwertes nachweisen kann. Des weiteren erfordert das offenbarte System eine Anzahl von Bewegungssensoren, um die Bewegung des Rahmens nachzuweisen, was zu den Kosten und der Komplexität des Eingabegerätes im Gesamten beitragen kann. Da das Berührfeld zusätzlich physikalisch getrennt von dem Rest des Gerätes ist, bleiben Lücken, welche das Gerät anfällig gegenüber Eindringen von Schmutz und Flüssigkeit machen.
US2004/108995 offenbart ein System, welches ein in einer Anzeigeeinheit integriertes Berührfeld beinhaltet. Die Anzeigeeinheit ist an einem mechanischen System befestigt, welches es ermöglicht, die Anzeigeeinheit relativ zu einem Rahmen zu bewegen, welcher die Anzeigeeinheit aufnimmt. Wenn ein Nutzer das Berührfeld berührt, wird der Ort und der Druck, mit dem das Berührfeld berührt worden ist, nachgewiesen und die Anzeigeeinheit wird entsprechend bewegt. Als solches stellt das mechanische System eine Anordnung zum Bewegen des Schirms in eine Richtung bereit, in der er gedrückt wird.
Um die Defizite der oben erwähnten Dokumente im Stand der Technik anzusprechen, ist nun ein verbessertes Steuerfeld entwickelt worden.
Gemäß. einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Steuerfeld bereitgestellt, welches ein positionserfassendes Element („PSE"), das mit einem Positionsschnittstellenschaltkreis („PIC") gekoppelt ist, welcher betreibbar ist, die Position eines dem PSE zugeführten Objektes zu bestimmen, und zumindest eine druckerfassende Vorrichtung („PSD") unter dem PSE umfasst, wobei das PSD auf an vielfachen Orten der nutzerbetreibbaren Nutzeroberfläche angelegten Nutzerdruck antwortet. Der PIC oder die Endanwendung bestimmt die Art der Druckeingabe des Nutzers; beispielsweise, indem der Druck, der durch das PSD erfasst wird, als eine „Eingabe"- oder „Tu es!"-Funktion ausgelegt wird, welche mit einer Nutzerfeedbackanzeige wie einem Menüpunkt auf einem LCD korreliert ist, ohne dass die Notwendigkeit besteht, einen Finger zu einer gesonderten Knopfposition hin zu bewegen oder ihn von dem PSE abzuheben. Der PIC kann auch diese Korrelation bereitstellen, indem er Kenntnis von dem Ort des Fingers des Nutzers zum Zeitpunkt einer Erhöhung des PSD-Druckes hat.
Daher kann gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung in einem Beispiel das Druckereignis, bei dem das Objekt der erfassenden Oberfläche des PSE mit einem Druck zugeführt wird, welcher eine Aktivierungsdruckschwelle überschreitet, durch das PSD selbst dann nachgewiesen werden, wenn das Objekt an irgendeiner beliebigen Stelle zumindest einem Teil der erfassenden Oberfläche des PSE zugeführt wird. In einigen Beispielen ist das PSE verstellbar in Bezug auf das PSD montiert, so dass Druck oberhalb der Aktivierungsschwelle, welcher durch das Objekt ausgeübt wird, das Verrücken des positionserfassenden Elementes auslöst, mit der Wirkung, dass das Druckereignis von dem druckerfassenden Gerät nachgewiesen werden kann. Ein weiterer Aspekt der Erfindung beinhaltet eine nutzergesteuerte Vorrichtung, welche ein Steuerfeld gemäß dem ersten Aspekt aufweist.
Das PSE kann impedanzbasiert, beispielsweise kapazitiv oder krafterfassend widerstandsbehaftet („FSR"), oder nicht impedanzbasiert, wie beispielsweise optische oder akustische Verfahren, sein. Es ist bevorzugt, dass die Sensorschicht ein kapazitives PSE ist, welches in der Lage ist, eine Nutzereingabe als entweder einen ein- oder zweidimensionalen Berührort zu deuten, je nach den Anforderungen der Anwendung. Sowohl relative als auch absolute Positionsmessungen durch das PSE sind in verschiedenen Ausführungsformen annehmbar. Diese Sensorarten sind im Stand der Technik gut bekannt und werden hier nicht in weiteren Einzelheiten beschrieben.
Das PSD kann ein verformbarer Membran- oder Domschalter sein, welcher einen galvanischen Kontaktschluss beim Zusammendrücken bereitstellt, welcher durch den Endanwendungsprozessor oder den PIC ausgelesen werden kann. Günstigerweise kann diese Art von PSD dem Nutzer ein mechanisches Klick-Feedback nach dem Drücken geben. Andere Arten von PSD können eingesetzt werden, beispielsweise ein FSR, ein optischer Unterbrecher, ein piezoelektrischer Kristall oder ein kapazitiver Schalter, welcher durch Erfassen zweier leitfähiger Platten, welche sich zum Zeitpunkt des Drückens relativ zueinander bewegen, betreibbar ist. Solche nicht-galvanischen Arten von PSD haben den Vorteil von hoher Lebensdauer, da sie nicht unter Korrosion, Oxidation oder Feuchtigkeitseinwirkungen leiden, welche die Zuverlässigkeit des PSD beeinflussen können. Falls das PSD jedoch kein Klick-Feedback für den Nutzer bereitstellt, kann ein haptisches Gerät verwendet werden, um ein mechanisches Feedback, wie beispielsweise ein Schütteln oder eine Stoßbewegung auf die Druckeingabe eines Nutzers an das PSD bereitzustellen.
Ein „verformbarer Domschalter" sollte so verstanden werden, dass jegliche Art von Schalter jeglicher Zusammensetzung ohne Beschränkung gemeint ist, beispielsweise Metalldomschalter, leitfähige Gummidome, leitfähige Kunststoffdome, Tastknöpfe, Membranknöpfe oder andere elektromechanische Schaltgeräte, mit oder ohne tastbarem Feedback.
Das Steuerfeld kann weiterhin ein Substrat oder eine Stütze umfassen, in der/dem das PSE daran montiert ist. Das PSD kann unterhalb der Stütze angeordnet sein und ist ausgelegt, zwischen einem offenen Zustand und einem geschlossenen Zustand durch Drücken und Druckentlasten des PSE, welches auf der Stütze montiert ist, zu wechseln.
Das Steuerfeld kann weiterhin Mittel zum Halten der Stütze umfassen, auf der das PSE innerhalb des Steuerfeldes montiert ist. Das Steuerfeld kann auch Mittel, wie beispielsweise Federmittel, zum Steuern der Verstellung der Stütze zwischen Positionen umfassen, in denen der PSD sich in einem offenen Zustand und in einem geschlossenen Zustand befindet. In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Mittel zum Halten und Steuern der Verstellung der Stütze eine Einheit bzw. dieselben.
Das Steuerfeld kann ein flexibles oder verformbares Oberflächenfeld umfassen, welches das PSE überlagert, wobei das PSE ein PSD über eine mechanische Struktur wie beispielsweise eine bewegliche Plattform überlagert. Des Weiteren kann das Steuerfeld zusätzlich eine schützende flexible Membran umfassen, welche das Oberflächenfeld überlagert. Dies sorgt für ein Steuerfeld mit einer äußeren Oberfläche, die in der Tat versiegelt ist, aber trotzdem noch eine Aktivierung des PSE und des PSD ermöglicht. Eine Versiegelung kann auch unter Verwendung eines Flansches rund um den Umfang des beweglichen Teiles des Gerätes herbeigeführt werden.
Das PSE kann entlang jedes gewünschten Pfades angeordnet sein, beispielsweise eines geschlossenen Pfades wie eines Kreises oder eines offenen Pfades wie einer Linie oder Kurve. Analog kann das PSD an einer Stelle unter dem PSE wie gewünscht platziert sein. Des Weiteren kann das Steuerfeld mit zusätzlichen mechanischen oder berührungsempfindlichen Schaltern außerhalb der empfindlichen Fläche des PSE ausgestattet sein.
Das Steuerfeld der Erfindung kann in der Form eines drehbaren Feldes (d. h. das PSE ist in einem Kreis oder einer Kurve wie einem Halbkreis oder einer omegaförmigen Gestalt angeordnet), einer Kippplatte oder einer Spurplatte (d. h. das PSE ist in einer quadratischen, rechteckigen, ovalen oder sonstigen geeigneten Form angeordnet) vorliegen. Ein kapazitiver PSE kann aus einzelnen oder mehrfachen leitfähigen Elektroden, beispielsweise Kupfer-, Kohlenstoff- oder Indium-Zinn-Oxid-(ITO)-Elektroden bestehen, welche in vorbestimmter Weise angeordnet sind. Ein ITO-basierter kapazitiver PSE kann verwendet werden, um ein durchscheinendes oder durchsichtiges PSE bereitzustellen, welches von hinten beleuchtet oder vor einer graphischen Anzeige wie beispielsweise einer LCD- oder LED-Anzeige platziert werden kann. Daher kann das PSE ausgelegt sein, lichtundurchlässig oder im Wesentlichen durchsichtig zu sein, ja nach Anwendung des Gerätes, welches das Steuerfeld beinhaltet.
In Ausführungsformen der Erfindung kann das verwendete PSD auf Einfachwirkung oder Doppelwirkung ausgelegt sein. Falls das PSD auf Einfachwirkung ausgelegt ist, wird eine Kraft, die ausreichend ist, um den Zustand des PSD zu ändern, einen angeforderten Modus oder Funktion (wie beispielsweise „Eingabe" oder „Tu es!") des Gerätes, welches das Steuerfeld beinhaltet, aktivieren. Falls das PSD auf Doppelwirkung ausgelegt ist, können beim Anwenden einer Kraft, die ausreichend ist, um eine erste oder „anfängliche" Druckeingabe auszulösen, gefolgt von einer zusätzlichen Kraft oder Druck auf das PSE, um eine zweite oder „abschließende" Druckeingabe auszulösen, zwei Funktionen oder Stufen in dem Gerät gesteuert werden. Ein Beispiel wäre es, wenn ein Nutzer durch Verwenden der Oberfläche des PSE zu einem Menüpunkt oder einer Funktion blättert, und dann leicht drückt, um die ersten Druckeingabestufe zu aktivieren, so dass eine „Vorschau" der ausgewählten Funktion ausgelöst wird; ein noch stärkerer Nutzerdruck kann es dann „geschehen lassen". Eine Steuerung kann die Signale von dem PSD interpretieren, um die Funktion oder den angeforderten Betriebsmodus, basierend auf der Betriebssoftware, welche in dem speziellen Gerät verwendet wird, zu bestimmen.
Das PSD kann eine Auslenkung während eines Druckereignisses zulassen, beispielsweise wird ein tastbarer Dom (Kuppel) unter Druck zusammengedrückt, so dass für ein Klick-Feedbackgefühl gesorgt wird. Jedoch kann die Erfindung auch nicht-auslenkbare Arten von PSDs wie beispielsweise FSRs und piezoelektrische Sensoren verwenden; diese Arten von PSD bieten kein tastbares Klickgefühl, können aber für einen Mechanismus sorgen, der eine bessere Feldversiegelung gegenüber Feuchtigkeit und Schmutz bietet. Ein tastbares Feedback kann in diesen Fällen einen haptischen Wandler umfassen, welcher über den PIC ansprechbar ist, um dem Nutzer eine Klick- oder Vibrationsreaktion bereitzustellen.
Das Steuerfeld der Erfindung kann in Unterhaltungselektronikgeräte eingebaut werden, wie beispielsweise Mobiltelefone (Handys), tragbare Medienwiedergabegeräte (MP3-Spieler), Digitalkameras und so weiter, um verschiedene Betriebsfunktionen der Geräte zu steuern. Das Steuerfeld der Erfindung kann auch ein „eigenständiges" Gerät oder Peripherie für ein Hauptgerät sein, beispielsweise einen Computer. In solchen Ausführungsformen ist das periphere Gerät elektronisch mit dem Hauptgerät drahtlos oder mit Kabel verbunden, um einen Zeiger oder eine andere Funktion der Anzeige des Hauptgerätes zu steuern. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfin dung kann das Steuerfeld als eine Maus oder ein anderes Eingabegerät für einen PC verwendet werden.
Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Steuerfeld zum Steuern einer Vorrichtung in Reaktion auf Nutzerangaben bereitgestellt, wobei das Steuerfeld ein positionserfassendes Element mit einer erfassenden Oberfläche und einen Positionsschnittstellenschaltkreis umfasst. Der Positionsschnittstellenschaltkreis ist betreibbar, um eine Position eines Objektes auf der erfassenden Oberfläche zu bestimmen, wenn das Objekt der erfassenden Oberfläche des positionserfassenden Elements zugeführt wird. Das Steuerfeld beinhaltet zumindest eine druckerfassende Vorrichtung. Die druckerfassende Vorrichtung und die erfassende Oberfläche des positionserfassenden Elements sind derart angeordnet, dass eine Auslenkung der erfassenden Oberfläche in Bezug auf die druckerfassende Vorrichtung in Reaktion auf von dem Objekt ausgeübten Druck durch die druckerfassende Vorrichtung nachweisbar ist.
In einem Beispiel ist der Positionsschnittstellenschaltkreis betreibbar, um eines oder mehrere einer Vielzahl von nutzerangegebenen Signalen durch Korrelation des Ortes des Objektes auf der erfassenden Oberfläche mit einem von der druckerfassenden Vorrichtung nachgewiesenen Druck zu ermitteln. Die erfassende Oberfläche kann eine Vielzahl von vorbestimmten Orten enthalten, welche virtuelle Knöpfe darstellen können, so dass durch das Bestimmen, ob das Objekt sich an einem der Vielzahl von vorbestimmten Orten auf der erfassenden Oberfläche des positionserfassenden Elements befindet, der Positionsschnittstellenschaltkreis das nutzerangegebene Signal durch Korrelation des Ortes des Objektes an einer der vorbestimmten Orte mit dem nachgewiesenen Druck ermitteln kann, wobei jeder der vorbestimmten Orte einem der Vielzahl der nutzerangegebenen Signale entspricht.
Verschiedene weitere Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in den beigefügten Schutzansprüchen defi niert, welche eine nutzergesteuerte Vorrichtung zum Ermitteln eines einer Vielzahl von nutzerangegebenen Signalen beinhalten.
Zum besseren Verständnis der Erfindung und um zu zeigen, wie selbige in die Tat umgesetzt werden kann, wird nun beispielhafter Bezug auf die begleitenden Zeichnungen genommen, worin gleiche Teile die gleichen alphanumerischen Bezugszeichen tragen und in denen:
1A schematisch eine Aufsicht eines bekannten Steuerfeldes zeigt;
1B schematisch eine Schnittansicht durch das in 1A gezeigte Steuerfeld zeigt;
2A schematisch eine Aufsicht eines bekannten Steuerfeldes zeigt;
2B schematisch eine Schnittansicht durch das in 2A gezeigte Steuerfeld zeigt;
3 und 4 schematisch Schnittansichten eines Steuerfeldes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigen;
5 schematisch eine Aufsicht von Teilen des in 3 und 4 gezeigten Steuerfeldes zeigt;
6, 7 und 8 schematisch Schnittansichten eines Steuerfeldes gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung bei angelegtem Druck zeigen;
9 schematisch in Schnittansicht ein Steuerfeld mit einer versiegelten oberseitigen Oberfläche unter Druck zeigt;
10 schematisch in Schnittansicht ein Steuerfeld mit einer versiegelten unterseitigen Oberfläche zeigt;
11 schematisch in Schnittansicht das Steuerfeld von 10 unter Druck zeigt und zusätzlich ein Art der Verbindung zeigt;
12 schematisch in Schnittansicht ein Steuerfeld mit mechanischen Anzeigepunkten zeigt;
13 das Steuerfeld von 12 in Aufsicht zeigt;
14A bis 14D Aufsichten des Steuerfeldes mit unterschiedlichen Umrissformen, Koordinatensysteme zum Betrieb und die Verwendung von virtuellen Knöpfen zeigen;
15A, 15B und 15C in Schnittansicht eine Form von dualer Druckerfassung bei verschiedenen Kompressionszuständen zeigen;
16A und 16B eine alternative kompaktere Form des Aufbaus des Steuerfeldes mit zwei Konfigurationen von elektrischen Verbindungen und die Wirkungsweise der Druckübertragung auf einen Drucksensor zeigen;
17A schematisch in Schnittansicht ein Steuerfeld zeigt, welches auf Dünnheit optimiert ist und über einer optionalen graphischen Anzeige platziert ist;
17B in Aufsicht den Umriss des PSE von 17A zeigt;
18 ein Diagramm des Druckes auf den Drucksensor in Abhängigkeit von der lateralen Entfernung von dem Ort des Sensors zeigt;
19 eine elektrische Blockdarstellung des Gerätes zeigt; und
20a eine veranschaulichende Darstellung eines tragbaren PCs ist, welcher angepasst wurde, so dass er einen Drucksensor gemäß der vorliegenden Technik beinhaltet, wobei Beispieltasten auf dem Tastenfeld des PCs gezeigt werden; 20b ist ein entsprechendes Beispiel, welches einen unterschiedlichen Satz Tasten zeigt; 20c ist ein weiteres entsprechendes Beispiel, welches einen unterschiedlichen Satz Tasten zeigt; und 20d bietet ein veranschaulichendes Beispiel, in dem eine berührungsempfindliche Steuerplatte des Steuerfeldes des PCs unter Verwendung eines Berührungssensors gemäß der vorliegenden Technik ausgestattet ist.
3 zeigt schematisch in Schnittansicht ein Steuerfeld 50 zum Steuern eines Gerätes, beispielsweise eines tragbaren Musikwiedergabegerätes, Mobiltelefons oder irgendeines anderen Apparates, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Ein PSE 60 von jeglicher betreibbaren physikalischen Basis (wie beispielsweise eine Kapazitäts- oder andere Form von Impedanzmessung, optisch, akustisch, piezoelektrisch etc.) liegt unter einer Nutzeroberfläche 62, wobei besagte Oberfläche zur Berührung und zum Drücken durch einen Nutzer gestaltet ist. Eine steife Trägerplatte 58 wird von nachgiebigem Material 64 gestützt, welches unter Druck zwischen 58 und PCB 52, auf dem der Aufbau gestützt wird, zusammengedrückt wird. Elektrische, optische oder akustische Verbindungen zu 60 sind nicht gezeigt. Eine hubbegrenzende Fortsatzkante oder Pfosten 59 erstreckt sich unterhalb des Aufbaus, um Schaden an dem Aufbau durch Überdruck zu verhindern. Ein PSD 54 wird durch Fortsatz 61 zusammengedrückt, der als Kraftbündler dient, wenn der Nutzer 100 irgendwo entlang der Oberfläche 62 Kraft ausübt.
Eine optionale Versiegelung 55 stellt eine Feuchtigkeits- und Staubbarriere für den Aufbau bereit; andere Formen der Versiegelung werden in späteren Figuren gezeigt.
In der Praxis kann das PSD 54 jedes druckerfassende Gerät wie beispielsweise ein FSR sein, oder wie in 4 gezeigt, ein verformbarer Domschalter 65. Falls 65 für ein plötzliches Biegen unter Druck sorgt, wird der Nutzer 100 eine deutliche „Klick"-Reaktion fühlen und sogar hören, welche durch Pfosten 61 zu der Steueroberfläche 62 hinauf wandert, wo sie eine wohltuende Anzeige von Druckfeedback herbeiführt. In der Tat ist herausgefunden worden, dass die Oberfläche des Aufbaus selbst als eine Art von Lautsprechermembran wirkt, wodurch der Klang des Klicks an den Nutzer in einer scheinbar verstärkten Form weitergegeben wird. Falls das PSD geringfügigen oder keinen intrinsischen Hub (Bewegungsweg) aufweist und keine tastbare und/oder hörbare Feedbackreaktion aus eigener Kraft erzeugen kann, dann kann ein optionales haptisches Gerät 51, wie beispielsweise ein Solenoid, ein Lautsprecher, ein piezoelektrischer Wandler oder eine andere Vorrichtung mit beweglicher Masse durch den PIC ausgelöst werden, um für ein solches mechanisches und/oder akustisches Feedback für den Nutzer zu sorgen.
Der Schalterdom 65 kann wie gezeigt von galvanischer Art sein, dessen Ausgabe dem PIC 76 (19) oder direkt der Logik des Apparates 82, mit dem der Apparat 50 verbunden ist, eingespeist wird.
Ein zusammendrückbares Material 64 übt eine rücktreibende Kraft auf den Aufbau aus und widersteht daher geringfügig dem Fingerdruck des Nutzers. Das Material 64 kann ein Ring aus Material um den gesamten Aufbau 64a (5) sein oder kann mehrere vereinzelte Säulen aus Material 64b an einer oder mehreren Stellen sein. Falls mit vereinzelten Säulen aus Material ausgestaltet, können die Säulen auch Federn aus Metall oder Kunststoff sein. Falls ein federartiger Tastdom für PSD 54 verwendet wird, wie in 65, dann mag zusätzliches Material 64a oder 64b nicht erforderlich sein, da die Federkraft von dem PSD (beispielsweise dem Dom) selbst bereitgestellt wird. In einigen Fällen könnte das Federmaterial noch erforderlich sein, um die Kraft eines Doms 65 zu unterstützen, beispielsweise falls der Umfang der Oberfläche 62 groß ist oder eine große Masse hat, welche zusätzliche nachgiebige Stützung braucht, oder falls das PSD andernfalls nicht genügend Federkraft von sich aus hat.
5 zeigt schematisch eine Aufsicht des Steuerfeldes 50 aus der Sicht des Nutzers (von oben). Insbesondere zusammendrückbares Material 64a wird in dieser Sicht als ein Ring aus Material unter der Steueroberfläche oder als Säulen 64b gezeigt. Eine Nutzereingabe kann über die gesamte Oberfläche innerhalb 62 bewirkt werden, wobei bekannte PSE-Verfahren wie oben beschrieben verwendet werden. Druck zur Betätigung des PSD 54 kann überall innerhalb Oberfläche 62 ausgeübt werden, da der Mechanismus mechanisch von dem Rest des Feldes 56 isoliert ist. Aufgrund der Hebelwirkung der Oberfläche wie in 6 und 8 gezeigt ist die Kraft, die erforderlich ist um das PSD zu aktivieren, nicht an allen Stellen gleich, wobei sie vielmehr um bis zu einen Faktor 2 größer über der Oberfläche über der Mitte im Falle der 4 ist. Genauso kann die Druckhubauslenkung durch einen Finger nahe den Kanten doppelt so groß wie in der Mitte sein, um das PSD zu betätigen. Dies wird später im Zusammenhang mit 18 beschrieben.
In Bezug auf 6 sehen wir die Auswirkung von Nutzerdruck, welcher auf die Steueroberfläche 62 auf den Aufbau nahe einer Kante, abseits der Mitte des PSD 54, ausgeübt wird. Falls dieser Druck wie gezeigt ausgeübt wird, kippt die Oberfläche 62 zu einer Seite wie gezeigt hinab, was es dem Pfosten 61 ermöglicht, das PSD 54 zusammenzudrücken. Der Punkt 70 ist der Schwenkpunkt der Bewegung, da er auf der fernliegenden Kante des beweglichen Mechanismus an der Schnittstelle zwischen dem steifen Element 58 und dem umgebenden Feld 56 liegt. 7 zeigt die Auswirkung, wenn der Druck auf die Mitte der Oberfläche 62 direkt über dem PSD 54 ausgeübt wird. Hier bewegt sich die gesamte Oberfläche wie gezeigt hinab, so dass sie Kraft auf das PSD 54 ohne speziellen Schwenkpunkt ausübt. Daher ist es klar, dass es mit einem einzelnen PSD möglich ist, eine erfassende Oberfläche zu schaffen, die sowohl ein großes PSE mit Aktivierungsdruckvariationen von nur 2:1 hat. In Tests ist diese Aktivierungsdruckvariation merklich, aber nicht störend. 8 zeigt die gleiche Wirkung wie in 6, aber mit einem tastbaren Domschalter 65, welcher auf einer Kontaktoberfläche 66 zusammengedrückt wird, um einen elektrisch auslesbaren Kontaktschluss zu erzeugen.
Dom 65 und Kontakt 66 können optional von kapazitiver Art sein, wobei die Oberfläche von Kontakt 66 oder die untere Oberfläche von Dom 65 mit einem dielektrischen Material bedeckt ist, so dass auf keine galvanische Verbindung vertraut wird. Eine Sensorschaltung ist nötig, um diese Änderung in der Kapazität auszulesen; einmaligerweise hat diese Art von Schalter eine extrem lange Lebensdauer, da sich die Kontaktoberflächen nicht verschlechtern können, weil es keinen galvanischen Kontakt gibt. Falls der PIC von kapazitiver Ausleseart ist und das PSE eine kapazitive Schicht ist, ist das Hinzufügen eines einzelnen kapazitiven Erfassungskanals für einen kapazitiven PSD eine einfache, kostengünstige Vorgehensweise. Falls die Änderung in der Kapazität aufgrund des Zusammenbruchs solch eines Doms groß ist, dann kann das Auslesen der kapazitiven Spitze auch dadurch bewerkstelligt werden, dass dieses Signal in einen bestehenden Kanal des PIC eingespeist wird, der verwendet wird, um einen der PSE-Kanäle auszulesen.
9 zeigt die Verwendung einer versiegelnden Membranoberfläche 72, welche an der oberseitigen Oberfläche angebracht ist, statt eines Versiegelungsflansches 55. Solch eine Oberfläche kann ebenso für die Dekorschicht verwendet werden, wobei 72 an die Oberflächen 56 und 62 derart angeklebt ist, dass etwas Bewegungsfreiheit für den Bewegungsmechanismus des Gerätes wie gezeigt ermöglicht wird. Falls die Bewegung des Gerätes unter Druck geringfügig ist, dann sollte mit der Zeit und im Gebrauch das Biegen von 72 keine dauerhafte Verformung hervorrufen. Dies trifft speziell auf PSD-Arten zu, die mit nicht viel Auslenkung unter Druck verbunden sind, wie beispielsweise Piezo- oder FSR-Wandler, wo die erforderliche Biegung von Membran 72 minimal sein würde.
10 zeigt das Versiegeln der Vorrichtung, was unter dem Feld 56 dadurch bewerkstelligt wird, dass das PSE 60 selbst als Siegel verwendet wird, welches angehaftet wird, indem eine haftende Schicht (nicht gezeigt) verwendet wird. In diesem Fall kann das PSE 60 nicht nur durch die Erfassungszone unter 1 der Mechanismusoberfläche 62 verlaufen, sondern auch durch Bereiche unter dem Feld 56, beispielsweise, um Fingerbewegung entlang eines breiteren Feldes mit einer einzigen erfassenden Schicht 60 zu erfassen. Solch eine Konfiguration ist insbesondere nützlich, wenn die gesamte Steueroberfläche inklusive der Bereiche 62 und Teile von 56 über einer graphischen Anzeige 74 liegen. In solch einem Fall können das PSE und alle seine Stützstrukturen und Oberflächen 62 und 58 aus einem klaren Material gefertigt sein, um Lichtdurchfall der Anzeige zu ermöglichen. Auf diese Weise kann eine druckempfindliche Eingabeoberfläche mit graphischen Symbolen interaktiv gemacht werden, welche beispielsweise auf einem LCD oder einer anderen Art einer optischen Anzeige angezeigt werden, was den Nutzer dazu bringt, die Oberfläche 62 auf interaktivere Weise mit der gesteuerten Vorrichtung einzusetzen. Materialien für 60 können einen klaren PET-Film mit Beschichtungen aus ITO oder PEDOT für die erfassenden Oberflächenbereiche beinhalten, was in der Branche gut bekannt ist. PSE 60 kann von der Sorte einer Einzel- oder Mehrfachschicht sein, wie dem Fachmann je nach Natur der erforderlichen Erfassungswirkung und der Raffinesse des PIC offensichtlich sein wird.
Wie in 11 gezeigt kann ein PSE 60 ausgelegt sein, sich unter auf die Oberfläche 62 ausgeübtem Druck leicht auf nahezu die gleiche Art zu verbiegen wie sich die Schicht 72 von oben verbiegen kann. Zusätzlich ist in 11 der Endabschnitt 78 von PSE 60 und ein Verbinder 80 auf dem PCB 52 gezeigt, welcher sich gleichermaßen unter Verbiegen hervorgeru fen durch Finger 100 biegt. Nicht in 10 und 11 gezeigt ist die Verwendung von Hubbegrenzern 59 oder nachgiebigem Federmaterial 64. Es sollte für den Fachmann offensichtlich sein, diese Dinge in Verbindung mit jedem der Schaubilder dieser Offenbarung je nach speziellen Bedürfnissen der tatsächlichen Ausgestaltung zu verwenden.
Ein Problem mit den Ausgestaltungen von 3 bis 11 wie gezeigt ist, dass wenn sie als Kreise ausgestaltet sind, der Mechanismus dazu neigen kann, sich im Einsatz bei einer Blätter- oder Wischbewegung von Finger 100 auf der Nutzeroberfläche zu verwinden oder zu drehen. Um dem entgegenzuwirken, sind in 12 und 13 Rückhaltemittel bzw. Arretierungen 90 gezeigt, welche bewirken, dass eine kreisförmige Form am Platz gehalten wird, um ungewollte Rotation zu vermeiden. Diese Arretierungen sind vorzugsweise der Sicht verborgen. Sie werden leicht durch Streifen aus dem Material der Trägerplatte 58 gebildet, die in Aussparungen passen, welche in der Oberfläche 56 auf der Innenseite des Feldes geformt werden. Es sollte für den Fachmann offensichtlich sein, solche Arretierungen im Zusammenhang mit jedem der Schaubilder dieser Offenbarung je nach speziellen Bedürfnissen der tatsächlichen Ausgestaltung zu verwenden.
14A bis 14D zeigen ohne Einschränkung verschiedene Oberflächenformen des Gerätes. In 14A ist eine klassische kreisförmige Form gezeigt. Darauf ausgeführte Nutzervorgänge können entweder kreisförmig 94 (d. h. „iPod-mäßig") oder kartesisch 96 sein. Wie mit jeder nutzerblätternden Schnittstellenvorrichtung kann jede Art der Bewegung wie beispielsweise Gesten, Blättervorgänge, absolute Erfassung, relative Zeigebewegungen, Tippen und Doppeltippen, Tippen und Blättern etc. auf der Oberfläche ohne jede Einschränkung verwendet werden. Falls das PSE sich über das Gerät hinaus erstreckt, wie in 10 und 11 gezeigt, können solche Bewegungen sich sogar auf Flächen außerhalb des Umfangs von Oberfläche 62 erstrecken. Zusätzlich können virtuelle Knöpfe 92 auf Oberfläche 62 gebildet werden, die unter Verwendung eines Druckprozesses graphisch markiert oder unter Verwendung einer Anzeigevorrichtung 74 unterhalb des Mechanismus, wie in 10, gebildet werden. Im Gebrauch können Stellen 92 erst leicht von einem Nutzer berührt werden, um eine erste Reaktion der Anwendung hervorzurufen, d. h. ein „Vorab-Drücken", wonach der Nutzer an der selben Stelle drücken kann, um eine Anwendungseingabe über PSD 54/65 zu veranlassen, um es beispielsweise „geschehen zu lassen" oder „einzugeben".
Knopforte 92 können virtuell sein, in dem Sinne, dass sie nicht wirklichen Knöpfen oder irgendeinem anderen Mechanismus entsprechen, sondern einfach über die Koordinateninformationen platziert sind, welche von dem PSE 60 und der verarbeitenden PIC-Logik 76 (19) bereitgestellt werden. Alternativ könnten die Knöpfe 92 tatsächliche getrennte Erfassungsflächen sein, welche von kapazitiven Elektroden oder FSR-Material oder optischer Erfassung gebildet werden, welche naturgemäß fest sind. In der Tat muss das PSE 60 nicht beliebige Koordinaten berichten, wie zumeist in dieser Offenbarung angenommen; die Verwendung von getrennten Erfassungsflächen ohne Koordinatenbericht ist eine gangbare und einfache Alternative in einer Vielzahl von Anwendungen, welche dazu dienen kann, Kosten zu senken. Daher können Flächen 92 entweder fest sein oder ausgewertet werden, bleiben aber im Rahmen und Schutzbereich der Erfindung.
14B zeigt eine rechteckige Erfassungsfläche, welche auch getrennte Knöpfe, virtuelle Knöpfe, gewinkelte Eingaben, kartesische Eingaben oder jede Kombination berichten kann, wie es der Fall in 14A sein würde.
14C zeigt eine lineare oder eindimensionale Erfassungsoberfläche 62, welche zeigt, dass die Oberfläche 62 nicht auf zweidimensionale Oberflächen beschränkt ist. Diese Konfiguration ist in der Branche als ein „Schieber" bekannt, aber in der Praxis kann die Oberfläche für entweder Tipp- oder Schie bebewegungen genutzt werden. Wieder können virtuelle oder getrennte Knöpfe 92 darauf je nach Anwendungserfordernissen gebildet werden. Das Gerät von 14C kann als eine Scheibe von 14B angesehen werden und als solches kann der ihm zugrunde liegende Mechanismus der gleiche wie die anderen sein.
14D zeigt, dass die Erfassungsoberfläche 62 in der Tat vollkommen beliebig in der Form sein kann und nicht auf pure geometrische Muster beschränkt ist. Solch beliebige Formen sind in bestimmten beschränkten Anwendungen oder für Kinderspielzeuge nützlich. Wieder können Knöpfe darauf wie oben beschrieben gebildet werden.
Generell haben ein oder mehrere positionserfassende Elemente empfindliche Flächen entlang jeglichem Pfad, ob geschlossen oder offen, oder es können zweidimensionale Flächen benutzt werden. Des Weiteren muss das Steuerfeld nicht flach sein, sondern kann eine Kontur aufweisen, beispielsweise in der Form einer einfachen oder komplexen Kurve, um eine geformte äußere Oberfläche zu schaffen, um beispielsweise den Linien eines zu steuernden Gerätes zu folgen.
15A bis 15C zeigen die Verwendungen eines zweistufigen Nutzerdruckvorganges. Solch ein Vorgang ist in digitalen Fotokameras („DSC") gut bekannt, wo ein Vorabdrücken verwendet wird, um eine Fokus- und Einstellstufe auszulösen, und dann ein noch stärkerer Druck verwendet wird, um die Bildaufnahme auszulösen. Solch zweistufiger mechanischer Vorgang kann recht nützlich in der Erfindung sein, da er verwendet werden kann, um mehr Steuerung zu bieten oder mehr Informationen an den Nutzer weiterzuleiten, bevor ein endgültiger „Tu es!"- oder „Eingabe"-Druck des Mechanismus erfolgt. Eine Art dies auszugestalten geschieht mit einer Doppeldom-Struktur wie gezeigt. Ein erster leichter Druck (d. h. Berührung), welcher in 15A durch Finger 100 ausgeübt wird, ruft eine Reaktion allein von PSE 60 hervor. Ein zweiter stärkerer Druck, wel cher in 15B ausgeübt wird, bewirkt einen Zusammenbruch des äußeren Doms 65 in den inneren Dom 68, wodurch ein Kontakt entsteht, der eine erste Anwendungshandlung auslöst (wie beispielsweise „Voransicht" oder „Fokus"). Ein noch stärkerer Druck, der in 15C gezeigt ist, bewirkt einen Zusammenbruch auch des inneren Doms, dessen Nachweis durch den PIC oder die Anwendung das Geschehen der „Tu es!"- oder „Eingabe" – Funktion hervorruft.
Eine zweite Weise diese Art des Vorgangs auszugestalten ist die Verwendung des Mechanismus von 3. Hier ist das PSD ein FSR oder eine ähnliche nicht-mechanische Erfassungsvorrichtung, welche eine analoge Ausgabe hat. Der PIC kann zwei oder mehr Stufen von Druck recht leicht aus der elektrischen Reaktion auf den ausgeübten Druck deuten. Der PIC oder die Anwendung kann daraufhin die Art von Reaktionen, welche oben beschrieben sind, als Reaktion auf diese Druckstufen ausführen, und da das PSE in 3 nicht notwendigerweise ein tastbares Feedback bereitstellt, kann ein optionales haptisches Gerät 51 eingesetzt werden, um die erwünschte tastbare Klick-Reaktion hervorzurufen, wenn es von dem PIC oder der Anwendung veranlasst wird.
16A zeigt noch eine weitere mechanische Konfiguration, welche einfacher als die der vorhergehenden Figuren wie beispielsweise 3 ist. Dieser Mechanismus verwendet nur eine steife Platte 81, um die Nutzeroberfläche (obwohl sie mit einer Membran 72 bedeckt werden könnte wie in 9 gezeigt) zu bilden und eine darunter liegende PSE-Schicht 60. Der Fortsatz 61 übt eine punktgebündelte Kraft auf PSD 54/65 wie gezeigt aus. Entweder ein PCB-Substrat 52 oder eine graphische Anzeige 74, wie in 10 gezeigt, können unter dem Aufbau verwendet werden. Ein Ende 78 verbindet das PSE mit einem Verbinder 80; alternativ können diese Verbindungen über leitfähige zusammendrückbare, geeignet platzierte Säulen 67 hergestellt werden. Dieses Schaubild kann offensichtlich mit zusammendrückbarem Material 64 und Hubbegrenzern 59 kombi niert werden. Jedoch kann diese spezielle Aufbauausgestaltung extrem dünn gefertigt werden, und daher könnte es sein, dass die unteren Eckkanten von 81 beim Drücken einfach die Oberfläche von 52/74 kontaktieren könnten, um ihren Hub zu begrenzen.
16B zeigt eine geringfügige Abänderung von 16A, wobei der druckbündelnde Fortsatz 61, welcher als an der Platte 81 befestigt gezeigt ist, beseitigt ist. Stattdessen hat das PSD 54/65 seinen eigenen Druckbündler 71, der dazu dient, den Druck auf das PSD zu fokussieren, während er gleichzeitig auch als Hebelpunkt für die Bewegung von Teil 81 dient.
17A und 17B zeigen eine bevorzugte Ausführungsform, worin das PSE 60a an der Unterseite der erfassenden Oberfläche 81 anhaftet. Um einen breiteren Anwendungsbereich für das PSE zu schaffen, ist das PSE auf Bereiche außerhalb der Oberfläche 81, 60b ausgedehnt. Falls das PSE durchsichtig (d. h. aus ITO- oder PEDOT-beschichtetem klaren PET-Film hergestellt) ist, dann kann eine Anzeige 74 verwendet werden, wo normalerweise ein PCB 52 wäre. Um die kostengünstigste und einfachste Konstruktion der Vorrichtung zu ermöglichen, ist das PSD 54 durch Befestigen an dem PSE und nicht an einer Oberfläche von 52 oder 74 eingebaut, wobei Ansatz 71 wie gezeigt kopfüber gelegen ist, um den Druck erforderlichenfalls angemessen zu verteilen; falls das PSD 54 klein im Durchmesser ist, könnte Ansatz 71 nicht einmal benötigt werden. Verbindungen mit dem PSD 54 sind daher in der Erfassungsschicht 60a beinhaltet. Ein Ende 78 führt von dem PSE zu einem Verbinder 80. Ein optionales haptisches Gerät 51 kann für ein Feedback verwendet werden, insbesondere falls das PSD 54 wenig oder kein tastbares oder akustisches Feedback bereitstellt.
Je nach verfügbaren Materialien, kann das PSD 54 selbst auch durchsichtig hergestellt werden, oder so gering im Durchmesser sein, dass die Sicht auf eine Anzeige 74 nicht erheblich gestört wird. Falls das PSE von kapazitiver Erfassungsart ist, dann kann das PSD auch kapazitiv sein, und auf dem Zusammendrücken von zwei leitfähigen Platten zueinander hin durch eine Zusammendrückzone, welche lediglich ein kleine Luftblase oder ein kleines Stück Schaum, möglicherweise optisch klar, sein kann, basieren. Das PSE 60a kann leichter biegbar gemacht werden, indem ein ringförmiger Ring daraus ausgeschnitten wird, wie in 17B bei 87 gezeigt. Bereich 88 ist ein elektrischer und mechanischer Befestigungspunkt für den Film 60a bis 60b, so dass er leicht mit Standardlaminierungsverfahren an die Oberflächen 81 und 56 angebracht werden kann. Der Bereich 88 muss biegsam sein, so dass er nicht durch wiederholtes Biegen von Nutzereingaben kaputt geht. Während der Bereich 88 in 17B als ein ebener, flacher Verbindungsbereich gezeigt ist, ist es Mechanik-Entwicklern wohl bekannt, solch einen Bereich 88 unter Verwendung eines Zick-Zack-Pfades oder eines mäandernden lateralen Pfades herzustellen, um die effektive Pfadlänge zu vergrößern, und so die Spannung auf die Fläche zu verringern. Um den Aufbau zu erleichtern, können solche Bereiche 88 in zwei, drei, vier oder mehr Stellen in der Umgebung von 60a verwendet werden, um den Film während des Schrittes des Anhaftens an dem Feld 56 und der Oberfläche 81 am Platz zu halten. Ein Versiegeln kann, wenn erwünscht, auf eine Vielfalt von Arten bewerkstelligt werden, wovon einige oben erläutert worden sind, wie beispielsweise die Verwendung eines Flansches. Schließlich ist die Hubbegrenzerfunktion von 3 als in die Kantenleiste des Feldes 56 und der Oberfläche 81 eingebaut gezeigt, so dass sie während des Zusammenbaus zusammenschnappen können, aber eine geeignete mechanische Hubbegrenzung beim Gebrauch bereitstellen. Diese Konstruktion kann einen Anti-Dreh-Mechanismus wie beispielsweise 90 an einem oder mehreren Punkten rund um den Umfang beinhalten, falls die Oberfläche tatsächlich wie gezeigt rund ist.
Es sollte dem Fachmann klar sein, dass eine große Vielfalt an Kombinationen der vorangegangenen mechanischen Zeichnungsele mente möglich ist, je nach den Erfordernissen des Entwurfs und der Geschicklichkeit des jeweiligen Entwicklers. Jedes der Elemente, welche in jeder Figur gezeigt werden, können mit anderen Figuren, welche hierin beschrieben sind, kombiniert werden, um zu speziellen Lösungen zu gelangen, jedoch sollten alle derartigen Kombination als im Rahmen und im Schutzbereich der Erfindung gelegen angesehen werden.
18 zeigt die Reaktion eines analogen PSD, wenn es mittig unter Oberfläche 62 oder 81 platziert ist, ohne die Hilfe von zusätzlichen nachgiebigen Stützstrukturen, wie beispielsweise Material 64 (3). Diese Kurve zeigt den Betrag an berichtetem Druck in Abhängigkeit von einem tatsächlich von einem Nutzer ausgeübten Druck eines gewissen festen Betrages, wenn er von links nach rechts über die Oberfläche der Vorrichtung angewendet wird. An dem Punkt direkt über dem PSD, d. h. der Stelle, welche mit „Mitte" bezeichnet ist, ist der berichtete Druck „F". Jedoch ist an den Rändern (bezeichnet mit „links" und „rechts") aufgrund des mechanischen Vorteils des Mechanismus, wenn er kippt, der berichtete Druck 2F. Was dies für den Nutzer bedeutet, ist, dass es doppelt so schwierig ist, ein PSD in der Mitte zu aktivieren, wie es an den Rändern ist. Wie oben beschrieben ist diese Druckvariation innerhalb annehmbarer Standards für die meisten Nutzer, sie kann aber wie folgt verbessert werden.
Die Verwendung eines analog antwortenden PSDs (wie beispielsweise ein FSR) stellt eine Möglichkeit bereit, diese Druckantwort durch dynamisches Setzen der Druckaktivierungsschwelle zu linearisieren, je nachdem, wo auf der Oberfläche 62 der Druck ausgeübt wird. Glücklicherweise kann die genaue Stelle des Drucks gekannt werden, da das PSE 60 und der PIC 76 den Fingerort relativ zu dem Ort des PSD „wissen" können und daher die Druckschwelle einstellen können, welche erforderlich ist, um die End-Funktion zu aktivieren. In diesem Fall sieht die Kompensationskurve, welche in Abhängigkeit von der Entfernung von dem PSD angewendet wird, genauso aus wie die durchgezogene Linie 85, das heißt, zur Aktivierung an den Rändern ist ein um den Faktor 2 höherer Druck erforderlich als in der Mitte. Das haptische Gerät 51 kann verwendet werden, um die erforderliche tastbare und/oder akustische Reaktion für den Nutzer bereitzustellen, wenn diese Schwelle überschritten ist.
In vielen Anwendungen ist ein FSR oder ein anderes ähnliches Material für das PSD erwünscht, da solche Materialien scha blonengedruckt werden können und nur einige Mikrometer dick sind, im Gegensatz zu Tast- oder Domschaltern, die mechanisch dicker sind. In Mobiltelefonen beispielsweise wäre dies ein beachtlicher Vorteil und könnte nicht einmal mehr kosten (obwohl ein haptisches Gerät, welches vermutlich mit einem FSR erforderlich ist, zusätzliche Kosten bereitet).
19 zeigt ein Schaubild in Blockform der gesamten Schaltungen der Anwendung. PSE 60 umfasst eine erfassende Schicht, welche ohne Einschränkung auf kartesische, polare, gewinkelte, radiale, lineare, relative, gestische, getippte oder absolute Eingaben reagiert, und/oder eine oder mehrere getrennte Berührflächen. Ein PSD 54/65 umfasst einen druckerfassenden Wandler, welcher entweder eine diskrete oder analoge Ausgabe haben kann und welcher ohne Einschränkung aus jedem zusammendrückbaren Material in jeder Form hergestellt sein kann, welches in vorhersagbarer Weise auf einen ausgeübten Druck reagiert. Ein optionales haptisches Gerät 51 kann eine akustische oder Bewegungsreaktion unter der Steuerung von entweder dem PIC oder der Anwendung bereitstellen und kann ohne Einschränkung einen Solenoid, Lautsprecher, Piezoelement, Motor oder einen anderen Wandler beweglicher Masse umfassen, der auf eine angelegte Energiequelle reagiert. Eine optionale Anzeige 74 kann graphische Anzeigen für den Nutzer bereitstellen und kann, wenn sie unter der Vorrichtung platziert ist, verwendet werden, um es dem Nutzer zu ermöglichen, mit der Erfindung in einer beliebigeren Art zu Wechselwirken. Ein PIC 76 wird verwendet, um zumindest das PSE und mögli cherweise auch das PSD zur Auswertung auszulesen und an die Anwendungssteuerung 82 zu übergeben. Während 19 eine feste Konfiguration zeigt, wird der Fachmann verstehen, dass andere Verdrahtungen ebenso möglich sind. Zum Beispiel kann der PIC innerhalb der Steuerung 82 (gestrichelt gezeigt 83) zusammengefasst sein. Elemente 54/65 können von der Steuerung 82 statt über den PIC 76 ausgelesen werden und das haptische Gerät 51 kann von der Steuerung 82 statt über den PIC 76 gesteuert werden.
Es wird auch verständlich sein, dass jede Form von Kapazitätsmessungsschaltung eingesetzt werden kann, falls solche verwendet wird um das PSE 60 auszulesen. Eine bevorzugte Kapazitätsmessungsschaltung ist von der ladungsübertragenden Art, wie sie in dem US-Patent 6,466,036 des Anmelders beschrieben ist. Diese Art der Schaltung sorgt für eine verlässliche und robuste Messung der typischen Kapazitäten, welche in einer gegebenen Ausgestaltung der Erfindung erwartet werden können. Jedoch sind viele andere kapazitive Schaltungsarten ebenso einsetzbar und beeinflussen nicht den Schutzbereich oder den Rahmen der Erfindung.
Letztlich sei bemerkt, dass obwohl der Begriff „Berührung" häufig in der obigen Beschreibung benutzt wird, ein PSE ausreichend empfindlich sein kann, dass es in der Lage ist, den Ort eines in der Nähe befindlichen Fingers (oder eines anderen Objektes wie eines Stiftes) ohne die Notwendigkeit eines physikalischen Kontaktes erfassen kann. Der Begriff „Berührung", wie er hierin verwendet wird, sollte daher demgemäß ausgelegt werden.
Weitere Beispielanwendungen der vorliegenden Technik kann man sich vorstellen. Zum Beispiel könnte ein Berührungssensor gemäß jedem der oben beschriebenen Beispiele verwendet werden, um einen Teil eines berührungsempfindlichen Steuerfeldes für einen Personalcomputer oder einen tragbaren Personalcomputer auszugestalten oder zu bilden. Ein Beispiel eines tragbaren Personalcomputers 120 oder eines Notebook-PCs ist in 20a, 20b, 20c und 20d gezeigt. Ein Berührungssensor gemäß der vorliegenden Technik könnte verwendet werden, um einen Teil oder die Gesamtheit eines Eingabesteuerfeldes des Notebook-PCs 120 zu bilden. In 20a, 20b, 20c und 20d ist der Notebook-PC 120 gezeigt, welcher eine Anzeigevorrichtung 122 beinhaltet, die an einer Basis 124 befestigt ist, welche einen Prozessor und andere Komponenten enthält, die üblicherweise mit einem PC verbunden sind. Wie in 20a gezeigt beinhaltet ein Eingabesteuerfeld 126 ein „QWERTY"-Tastenfeld 128 und ein berührungsempfindliches Mauspad 130. Wie der obigen Erläuterung zu entnehmen ist, könnten verschiedene Teile oder die Gesamtheit des Tastenfeldes 128 und/oder das berührungsempfindliche Mauspad 130 unter Verwendung eines Berührungssensors oder Sensoren gemäß der vorliegenden Technik ausgestaltet werden. 20a, 20b, 20c und 20d veranschaulichen verschiedene Beispiele.
Wie in 20a gezeigt, ist eine besondere Tastengruppierung 132 als eine Explosionsdarstellung 134 gezeigt. Die Tastengruppierung beinhaltet die V-, B-, N-Tasten 136 und die Leertaste 138 des QWERTY-Tastenfeldes 128. Die Tastengruppierung könnte als Teil eines Berührungssensors gemäß der vorliegenden Technik ausgestaltet sein. Ähnlich dazu stellt 20b eine Explosionsdarstellung einer unterschiedlichen Beispieltastengruppierung 140 bereit, welche Pfeil- und Hochstelltasten beinhaltet, und 20c stellt eine Explosionsdarstellung einer unterschiedlichen Beispieltastengruppierung 142 bereit, welche die Eingabetaste des Tastenfeldes 128 beinhaltet. Als solches kann ein Nutzer blättern oder navigieren, um eine XY-Position auf einer erfassenden Oberfläche des PSE und ein Ereignis zu bestimmen, welches nachgewiesen wird, wenn Druck auf das PSE ausgeübt wird, um den PSD zu veranlassen, eine gewünschte Taste auszuwählen. Jede Taste der Tastenanordnung 132, 140, 142 bildet daher einen virtuellen Knopf.
20d zeigt ein Beispiel, in dem das berührungsempfindlichen Pad 150 unter Verwendung eines Berührungssensors gemäß der vorliegenden Technik ausgestaltet ist. Der Nutzer kann die Bewegung eines Zeigers oder einer Positionsmarke auf dem Anzeigeschirm 122 steuern, indem er einen Finger einer erfassenden Oberfläche eines PSE zuführt, welches ein Teil des berührungsempfindlichen Pads 150 bildet. Wenn eine gewünschte Position erreicht ist, kann der Nutzer eine bestimmte Funktion auslösen, welche auf dem Anzeigeschirm 122 entsprechend jener erreichten Position bezeichnet wird, indem er auf die erfassende Oberfläche drückt, um ein Druckereignis zu melden, welches von dem PSD nachgewiesen wird. Somit kann der Nutzer navigieren und eine Funktion auswählen, ohne den Finger von der erfassenden Oberfläche abheben zu müssen.
Verschiedene Aspekte und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden in den beigefügten Schutzansprüchen festgelegt. Weitere Aspekte der vorliegenden Erfindung können ein Steuerfeld, welches ein positionserfassendes Element, welches mit einem Positionsschnittstellenschaltkreis gekoppelt ist, das betreibbar ist, die Position eines Objektes zu bestimmen, welches dem positionserfassenden Element zugeführt wird, und zumindest eine druckerfassende Vorrichtung unterhalb des positionserfassenden Elements umfassen, wobei die druckerfassende Vorrichtung auf Nutzerdruck reagiert, welcher an mehrfachen Stellen der nutzerbetreibbaren Nutzeroberfläche ausgeübt wird. Das Steuerfeld kann auch eine oder mehrere mechanische oder berührungsempfindliche Schalter beinhalten, welche außerhalb der erfassenden Oberfläche des positionserfassenden Elements angebracht sind.
Ein Prozess des Ermittelns eines einer Vielzahl von durch einen Nutzer angezeigten Signalen beginnt mit einem Prozessschritt des Bestimmens einer Position eines Objekts (100) auf einer erfassenden Oberfläche eines positionserfassenden Elements (60), dann dem Erfassen von auf eine druckerfassende Vorrichtung ausgeübtem Druck in Reaktion auf eine Auslenkung des positionserfassenden Elements, welche von Druck hervrorgerufen wird, welcher auf die erfassende Oberfläche des positionserfassenden Elements (60) durch das Objekt (100) beider bestimmten Position ausgeübt wird, und dem Ermitteln von einem einer Vielzahl von durch den Nutzer angezeigten Signalen durch das Korrelieren der Position des Objekts auf der erfassenden Oberfläche mit dem Druck, welcher von der druckerfassenden Vorrichtung nachgewiesen worden ist, wonach der Prozess endet. Der Schritt des Bestimmens der Position des Objektes (100) auf der erfassenden Oberfläche eines positionserfassenden Elements (60) beinhaltet ein Bestimmen, Ob das Objekt bei einem einer Vielzahl von vorbestimmten Orten auf der erfassenden Oberfläche ist, und das Ermitteln des durch den Nutzer angezeigten Signals beinhaltet das Korrelieren der Position des Objektes bei einem der vorbestimmten Orte mit dem nachgewiesenen Druck, wobei jeder der vorbestimmten Orte mit einem der Vielzahl der durch den Nutzer angezeigten Signale übereinstimmt.
Eine Art des Steuerns eines Gerätes in Reaktion auf eines einer Vielzahl von durch einen Nutzer angezeigten Signalen umfasst:
Bestimmen einer Position eines Objektes (100) auf einer erfassenden Oberfläche eines positionserfassenden Elements (60),
Erfassen von Druck, welcher auf eine druckerfassende.
Vorrichtung ausgeübt wird, in Reaktion auf eine Auslenkung des positionserfassenden Elements, welche durch Druck hervorgerufen wird, welcher auf die erfassende Oberfläche des positionserfassenden Elements (60) durch das Objekt (100) bei der bestimmten Position ausgeübt wird,
Ermitteln eines der Vielzahl von durch den Nutzer angezeigten Signale durch Korrelieren der Position des Objektes auf der erfassenden Oberfläche mit dem Druck, weicher durch die druckerfassende Vorrichtung nachgewiesen worden ist, und
Steuern des Gerätes gemäß dem durch den Nutzer angezeigten Signal.
Optional kann auch das Erzeugen eines visuellen Zeichens, welches die Steuerung des Gerätes gemäß dem durch den Nutzer angezeigten Signal darstellt, auf einer Anzeige beinhaltet sein. Ebenfalls kann das Erzeugen eines haptischen Signals in Reaktion auf das Ermitteln des durch den Nutzer angezeigten Signals beinhaltet sein. In anderen Beispielen kann das Bestimmen der Position des Objektes (100) auf der erfassenden Oberfläche eines positionserfassenden Elements (60) beinhaltet sein, einschließlich des Bestimmens, ob sich das Objekt bei einem einer Vielzahl von vorbestimmten Orten auf der erfassenden Oberfläche befindet, und das Ermitteln des durch den Nutzer angezeigten Signals beinhaltet ein Korrelieren der Position des Objektes bei einem der vorbestimmten Orte mit dem nachgewiesenen Druck, wobei jeder der vorbestimmten Orte einem der durch den Nutzer angezeigten Signale entspricht.
Ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt eine Vorrichtung zum Steuern eines Gerätes in Reaktion auf eines einer Vielzahl von durch einen Nutzer angezeigten Signale bereit, wobei die Vorrichtung beinhaltet:
Mittel zum Bestimmen einer Position eines Objektes (100) auf einer erfassenden Oberfläche eines positionserfassenden Elements (60),
Mittel zum Erfassen von Druck, welcher auf eine druckerfassende Vorrichtung ausgeübt wird, in Reaktion auf eine Auslenkung des positionserfassenden Elements, welche durch Druck hervorgerufen wird, welcher auf die erfassende Oberfläche des positionserfassenden Elements (60) durch das Objekt (100) bei der bestimmten Position ausgeübt wird,
Mittel zum Ermitteln eines der Vielzahl der durch den Nutzer angezeigten Signale durch Korrelieren der Position des Objektes auf der erfassenden Oberfläche mit dem Druck, welcher von der druckerfassenden Vorrichtung nachgewiesen worden ist, und
Mittel zum Steuern des Gerätes gemäß dem durch den Nutzer angezeigten Signal.
Verschiedene Abänderungen können an den Ausführungsformen der Erfindung, welche hier vorstehend beschrieben worden sind, vorgenommen werden, ohne von dem Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims

Steuerfeld, umfassend: ein positionserfassendes Element (60), welches eine erfassende Oberfläche hat, die empfindlich gegenüber einem Ort eines Objektes (100) ist, einen Positionsschnittstellenschaltkreis (76), welcher betreibbar ist, den Ort eines Objektes (100) auf der erfassenden Oberfläche zu bestimmen, und zumindest eine druckerfassende Vorrichtung (54, 66), welche auf ein Druckereignis über einer Aktivierungsdruckschwelle reagiert und welche unterhalb der erfassenden Oberfläche des positionserfassenden Elements (60) angebracht ist, um ein Druckereignis nachzuweisen, welches von dem Objekt (100) an irgendeiner Position auf zumindest einem Teil der erfassenden Oberfläche ausgeübt wird.
Steuerfeld gemäß Anspruch 1, wobei der Positionsschnittstellenschaltkreis (76) in Kombination mit dem positionserfassenden Element (60) betreibbar sind, den Ort des Objektes (100) auf der erfassenden Oberfläche zu bestimmen, wenn ein Druckereignis von der druckerfassenden Vorrichtung (54, 66) nachgewiesen wird.
Steuerfeld gemäß Anspruch 2, wobei der Positionsschnittstellenschaltkreis (76) betreibbar ist, zwischen einer Vielzahl von durch einen Nutzer angezeigten Signalen durch besagten Ort des Objektes (100) auf der erfassenden Oberfläche zu unterscheiden, wenn besagtes Druckereignis von der druckerfassenden Vorrichtung (54, 66) nachgewiesen wird.
Steuerfeld gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Positionsschnittstellenschaltkreis (76) in Kombination mit dem positionserfassenden Element (60) betreibbar sind, um zu bestimmen, ob das Objekt (100) an einem einer Vielzahl von vorbestimmten Orten auf der erfassenden Oberfläche ist, und wobei der Positionsschnittstellenschaltkreis (76) betreibbar ist, das durch den Nutzer angezeigte Signal durch Korrelieren der Position des Objektes (100) an einem der vorbestimmten Orte mit dem nachgewiesenen Druck zu ermitteln, wobei jeder der vorbestimmten Orte einem der Vielzahl der durch den Nutzer angezeigten Signale entspricht.
Steuerfeld gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das positionserfassende Element (60) auslenkbar über der druckerfassenden Vorrichtung (54, 66) auf einer Stütze (58) montiert ist und das Steuerfeld ein oder mehrere Teile (64, 65) zum Steuern der Auslenkung der Stütze (58) zwischen einer ersten Position, in der die Stütze (58) vorgespannt ist, und einer zweiten Position, in der durch das Objekt (100) ausgeübter Druck die Stütze (58) gegen eine von den Teilen (64, 65) bereitgestellte vorspannende Kraft auslenkt, enthält, so dass Druck von der druckerfassenden Vorrichtung (54, 66) nachgewiesen werden kann.
Steuerfeld gemäß Anspruch 5, beinhaltend ein verformbares Feld (62), welches das positionserfassende Element (60) überlagert, und wobei die Stütze durch eine bewegliche Plattform (58) gebildet wird, mit der Wirkung, dass Druck des Objektes (100) an irgendeinem Punkt auf zumindest einem Teil der erfassenden Oberfläche des positionserfassenden Elements (60) über das verformbare Feld (62) durch die druckerfassende Vorrichtung (54, 66) nachgewiesen wird.
Steuerfeld gemäß Anspruch 6, beinhaltend eine schützende biegsame Membran (72), welche über das verformbare Feld (62) gelagert ist.
Steuerfeld gemäß Anspruch 6, beinhaltend einen Versiegelungsflansch (55), welcher zwischen dem verformbaren Feld (62) und einem Feld (56), welches die verformbare Oberfläche umgibt, angeordnet ist.
Steuerfeld gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine druckerfassende Vorrichtung (61, 65, 66, 68) an einer Stelle unterhalb und im Wesentlichen in der Mitte der beweglichen Plattform (58) angeordnet ist.
Steuerfeld gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die zumindest eine druckerfassende Vorrichtung (61, 65, 68, 66) angeordnet ist, um eine Vielzahl von Drücken nachzuweisen, wobei ein erster der Vielzahl von Drücken einem ersten durch das Objekt (100) ausgeübten Druck entspricht, und ein zweiter der Vielzahl von Drücken einem zweiten durch das Objekt (100) ausgeübten Druck entspricht, wobei der zweite Druck größer als der erste Druck ist und wobei die Vielzahl der von der druckerfassenden Vorrichtung (61, 65, 68, 66) nachgewiesenen Drücke eine Vielzahl von durch den Nutzer angezeigten Signalen bereitstellt.
Steuerfeld gemäß einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend eine haptische Schnittstelle (51), welche betreibbar ist, um in Reaktion auf ein durch den Nutzer angezeigtes Signal eine mechanische oder akustische Anzeige für den Nutzer bereitzustellen, dass der Positionsschnittstellenschaltkreis (76) ein durch den Nutzer angezeigtes Signal nachgewiesen hat.
Steuerfeld gemäß Anspruch 1, wobei die druckerfassende Vorrichtung (54, 66) und die erfassende Oberfläche des positionserfassenden Elements (60) derart angeordnet sind, dass eine Auslenkung der erfassenden Oberfläche gegenüber der druckerfassenden Vorrichtung (54, 66) in Reaktion auf den durch das Objekt (100) ausgeübten Druck durch die druckerfassende Vorrichtung (54, 66) nachgewiesen werden kann.
Steuerfeld gemäß Anspruch 12, wobei der Positionsschnittstellenschaltkreis (76) oder die Anwendungssteuerung (82) betreibbar ist, eines oder mehrere von einer Vielzahl von durch den Nutzer angezeigten Signalen durch Korrelieren der Position des Objektes (100) auf der erfassenden Oberfläche mit einem von der druckerfassenden Vorrichtung (54, 66) nachgewiesenen Druck zu ermitteln.
Steuerfeld gemäß Anspruch 12 oder 13, wobei der Positionsschnittstellenschaltkreis (76) oder die Anwendungssteuerung (82) betreibbar ist, zu bestimmen, ob das Objekt sich an einem einer Vielzahl von vorbestimmten Orten auf der erfassenden Oberfläche des positionserfassenden Elements (60) befindet, und wobei der Positionsschnittstellenschaltkreis (76) oder die Anwendungssteuerung (82) betreibbar sind, das durch den Nutzer angezeigte Signal durch Korrelieren der Position des Objektes (100) an einem der vorbestimmten Orte mit dem nachgewiesenen Druck zu ermitteln, wobei jeder der vorbestimmten Orte einem der Vielzahl von durch den Nutzer angezeigten Signale entspricht.
Steuerfeld gemäß Anspruch 12, 13 oder 14, umfassend ein nachgiebig zusammendrückbares Teil (65, 68), welches operativ mit einer Stütze (58) verbunden ist, auf welcher das positionserfassende Element (60) aufgebracht ist, wobei der durch das Objekt auf die erfassende Oberfläche des positionserfassenden Elements (60) ausgeübte Druck die Auslenkung der erfassenden Oberfläche gegen eine rücktreibende durch das nachgiebig zusammendrückbare Teil (65, 68) bereitgestellte Kraft hervorruft, welche durch die druckerfassende Vorrichtung (66) nachgewiesen werden kann.
Nutzergesteuerte Vorrichtung, umfassend: ein Steuerfeld gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, eine Anzeige (74), und eine Anwendungssteuerung (82), welche betreibbar ist, in Reaktion auf ein durch einen Nutzer angezeigtes Signal, welches von dem Steuerfeld empfangen wird, eine Darstellung des Signals auf der Anzeige (74) zu erzeugen.
Nutzergesteuerte Vorrichtung gemäß Anspruch 16, wobei der Positionsschnittstellenschaltkreis (76) in Kombination mit dem positionserfassenden Element (60) des Steuerfeldes betreibbar ist, einen Ort des Objektes (100) auf der erfassenden Oberfläche zu bestimmen, wenn ein Druckereignis von der druckerfassenden Oberfläche nachgewiesen wird.
Nutzergesteuerte Vorrichtung gemäß Anspruch 16 oder 17, wobei der Positionsschnittstellenschaltkreis (76) betreibbar ist, eines oder mehrere einer Vielzahl von durch den Nutzer angezeigten Signalen durch das Korrelieren der Position des Objektes (100) auf der erfassenden Oberfläche mit einem durch die druckerfassende Vorrichtung (54, 66) nachgewiesenen Druckereignis zu ermitteln, und wobei die Anwendungssteuerung (82) betreibbar ist, eine Darstellung des einen oder der mehreren durch den Nutzer angezeigten Signale auf dem Anzeigeschirm (74) zu erzeugen.