KR20160084318A - 개선된 햅틱 피드백을 포함하는 조작 장치 - Google Patents

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마크 피터 첼닉
마이클 클라스
카스텐 리거
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폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 터치 스크린을 포함하는 접촉 감지 조작 장치 및 기능들의 조작을 위한 방법에 관한 것으로, 이러한 장치는 가상의 조작 요소의 작동 시 햅틱 피드백을 생성한다. 그러한 방법은, 표시면(21) 위에 가상의 조작 요소를 표현하는 단계; 표시면(21)과 결합되는, 접촉 감지 위치 검출 장치(30)의 접촉면(31) 위에서 접촉 위치들을 검출하는 단계; 접촉면의 접촉 작동 시 가압력들을 검출하는 단계; 검출된 접촉 위치들 및 가압력들을 평가하고, 가상의 조작 요소의 올바른 햅틱 작동이 있는지의 여부를 산출하며, 올바른 햅틱 작동이 있는 경우에 적어도 하나의 가상의 조작 요소에 지정된 기능을 트리거하고 접촉면(31)에서 햅틱 피드백을 생성하는 단계를 포함하고, 산출된 가압력들은 제1 힘 임계값(850) 및 제2 힘 임계값(860)과 비교되고, 제1 힘 임계값(850)의 초과 시 접촉면(31)에 제1 햅틱 피드백이 생성되고, 이후에 제2 힘 임계값(860)의 미달 시 제1 햅틱 피드백과 상이한 제2 햅틱 피드백이 접촉면(31)에서 생성되고, 제1 햅틱 피드백 및 제2 햅틱 피드백은 접촉면(31)의 펄스형 편향으로서 수행된다. 조작 장치(1)는 햅틱 제어부를 포함하고, 햅틱 제어부는 가상의 조작 요소의 작동 과정에서 산출된 가압력에 의거하여 2개의 서로 다른 햅틱 피드백들을 생성한다.

Description

개선된 햅틱 피드백을 포함하는 조작 장치{OPERATING APPARATUS WITH IMPROVED HAPTIC FEEDBACK}
본 발명은 터치 스크린을 포함하는 접촉 감지 조작 장치에 관한 것으로, 이러한 장치는 가상 조작 부재의 작동 시 햅틱 피드백을 생성한다.
근대 자동차에서는 다수의 기능 및 차량 시스템을 조작해야 한다. 차량 내의 설치 공간은 한정되어 있고 각각의 차량 시스템 및 각각의 차량 기능을 위해 차량 시스템 및 특정한 기능에 지정되는 개별 조작 부재를 형성 및 배치할 수 없기 때문에, 오늘날 그러한 다수의 차량 시스템 및 조작 기능은 다기능 표시 장치 및 조작 장치를 통해 조작하거나 조작할 수 있도록 하는 것이 일반적이다. 그러한 다기능 표시 장치 및 조작 장치는 자동차의 중앙 콘솔에 배치되는 것이 통상적이며, 대개 자유 프로그래밍 가능한 표시면 및 이러한 표시면에 인접하여 배치되며 물리적으로 형성되는 조작 부재를 포함하고, 이러한 조작 부재는 버튼, 회전형 엔코더 등이 있다. 자유 프로그래밍 가능한 표시면 위의 그래픽 표현을 통하여, 물리적으로 형성된 개별적인 조작 부재들에 대해 서로 다른 표시물 및 조작 콘텍스트로 지정되는 기능들은 그래픽적으로 표시될 수 있다. 그러한 그래픽 표현은 조작 부재 지정물로 지칭된다.
이러한 표시 장치 및 조작 장치의 발전예들에서, 자유 프로그래밍 가능한 그래픽 표시면에는 접촉 감지식 위치 검출 장치가 지정된다. 이때 접촉 감지식 위치 검출 장치의 접촉면 위의 위치들은 그래픽 표시면 위의 위치들과 상관관계를 갖는다. 접촉 감지식 위치 검출 장치의 접촉면이 투명하게 형성되고 표시면 앞에 배치되면, 자유 프로그래밍 가능한 표시면과 접촉 감지식 위치 검출 장치로 이루어진 조합은 터치스크린으로 지칭된다.
예컨대 버튼과 같이 물리적으로 형성된 조작 부재를 작동시킬 때 스토퍼에 도달하거나 트리거 메카니즘의 스냅백이 있을 시에 햅틱 피드백, 특히 자동차에서 버튼의 시각 장애 서비스를 가능하게 하는 햅틱 피드백이 사용자에게 획득되는 반면, 통상적인 터치 스크린에서는 그러한 햅틱 피드백이 구현되지 않는다. 이러한 햅틱 피드백은 haptic feedback, 또는 햅틱 회신이라고도 한다.
한편, 종래 기술로부터, 액츄에이터가 접촉 감지식 위치 검출 장치 및/또는 터치 스크린과 결합되어 있는 발전 형태는 공지되어 있다. 액츄에이터는 감각으로 느낄 수 있는, 즉 촉각적으로 인지 가능한 피드백(Feedback/ Rueckkopplung)을 생성하기 위해 기계적 진동 또는 편향을 야기한다.
터치 스크린을 구비하거나, 분리 배치된 터치 패드를 구비하는 조작 장치의 경우, 특히 자동차에서 조작할 때, 평탄하지 않은 도로 등에서의 진동으로 인하여 사용자가 예컨대 그의 손가락과 같은 작동 요소로 접촉 감지식 위치 검출 장치에 비고의적으로 닿거나 작동 과정을 하기 전에 미리 원하지 않는 위치에 닿게 될 수 있어서 문제가 있다. 트리거 오류를 방지하기 위해, 일부의 발전 형태들에서, 접촉 위치에 대해 부가적으로, 작동 요소가 접촉 감지식 위치 검출 장치를 누르는 압력이 산출되는 것이 수행되었다. 이러한 실시 형태들에서, 기능의 트리거는 오로지, 가상의 조작 부재에 지정된 소정의 위치에서 또는 소정의 영역 내에서 접촉 위치가 검출되고, 이와 동시에 가압력이 소정의 임계값을 초과하는 경우에만 시작된다. 이 경우, 기능의 트리거가 시작되고, 액츄에이터가 접촉 감지식 위치 검출 장치와 직접적 또는 간접적으로 결합되어 있는 경우 햅틱 피드백의 트리거가 시작된다.
DE 10 2006 012 147 A1은 특히 자동차용 입력 장치를 설명하고, 이때 입력 장치는 하우징, 하우징 내에 배치되며 정보의 시각적 표현을 위한 표시 장치, 표시 장치 위에 배치되며 접촉면의 접촉에 의하여 명령을 입력하기 위한 접촉 감지식 위치 검출 장치, 및 접촉 감지 위치 검출 장치 또는 하우징이 적어도 하나의 방향으로 이동하게 하기 위한 액츄에이터를 포함하고, 하우징은 표시 장치에 대하여 이동 가능하다.
DE 10 2008 035 907 A1로부터 접촉 필드 위에서 이동 가능한 작동 요소 또는 사용자의 손가락에 의하여 접촉되는 접촉 필드; 접촉 필드 상에서 작동 요소 또는 손가락의 이동 및/또는 위치를 검출하는 수단; 및 검출된 값에 상응하는 제어 신호를 생성하는 평가 유닛을 포함하는 입력 장치가 공지되어 있다. 이러한 입력 장치는, 접촉 필드가 작동 요소 또는 손가락에 의하여 생성된 접촉력으로 인하여 안정 위치로부터 접촉 방향으로 탄성적으로 휘어지게 형성되거나 탄성적으로 휘어지는 방식으로 지지되고, 접촉력에 비례하는 신호의 생성을 위한 적어도 하나의 별도의 압력 센서에 영향을 미치며, 그 신호를 평가 유닛에 제공하고, 평가 유닛은 또 다른 제어 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다. 또한, 이에 상응하는 방법도 설명되어 있다. 도시된 실시 형태에서, 햅틱 피드백을 생성하기 위한 액츄에이터는 진동을 이용하여 감지된 접촉력에 따라 턴온/오프된다. 접촉력의 턴온 임계값이 초과되면, 진동 생성을 위한 액츄에이터 장치가 턴온되고, 접촉력의 턴오프 임계값이 미달되면, 진동 생성을 위한 액츄에이터 장치가 턴오프된다. 턴온 임계값 및 턴오프 임계값은 서로 상이하여, 턴온 임계값의 범위에서 가압력이 있을 시에 햅틱 피드백이 비고의적으로 작동 및 미작동하는 것이 방지된다. 이로써 "턴온/오프 이력 현상"이 구현된다.
종래 기술에 설명된 실시 형태는 시각 장애 서비스 기능을 개선하긴 하나, 물리적으로 형성된 기계적 조작 요소의 작동 시 사용자에게 발생하는 햅틱 피드백과 사용자가 경험하는 햅틱 피드백이 현저하게 상이하다. 이는 DE 10 2008 035 907 A1에 설명된 방식의 햅틱 피드백에 익숙하지 않은 사용자에게는, 혼동을 줄 뿐이며, 예컨대 사용자가 사전에 익숙하지 않은 임대 차량의 사용 시 주행 안전성의 저하를 야기할 것이다.
따라서 본 발명의 기초를 이루는 기술적 과제는 사용자에 의한 시각 장애 서비스가 더욱 양호해진 개선된 조작 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 제1항의 특징들을 포함하는 조작 장치 및 제6항의 특징들을 포함하는 조작 입력 검출 방법에 의하여 해결된다. 유리한 실시 형태들은 종속항들로부터 도출된다.
본 발명의 기초를 이루는 사상은, 접촉 위치 외에 작동 요소에 의해 접촉면에 대해 수직으로 가해진 접촉력 또는 가압력을 평가하여 사용자가 가상의 조작 요소를 조작하는 것을 용이하게 하는 것이다. 이러한 가상의 조작 요소를 위해 표시면 위에는 그래픽적 표현물이 도시된다. 검출된 가압력을 제1 힘 임계값과 비교하고, 검출된 작동력 또는 가압력으로 인하여 제1 힘 임계값의 도달 또는 초과 시에 제1 햅틱 피드백(Feedback/ Rueckkopplung)은 접촉면을 통해 사용자에게 도로 전달되는 것이 제안된다. 이러한 제1 햅틱 피드백은 사용자에게, 그가 가상의 조작 요소를 충분한 작동력으로 눌렀고, 이로 인하여 이제 기능이 트리거될 수 있다는 것을 전달할 것이다. 또한, 작동력 또는 가압력을 제2 힘 임계값과 비교한다. 제2 힘 임계값은 제1 힘 임계값보다 작다. 산출된 가압력에 의하여 제1 힘 임계값이 초과된 후에 상기 산출된 가압력 또는 작동력에 의해 다시 미달되면, 제1 햅틱 피드백과 상이한 제2 피드백이 접촉 감지식 위치 검출 장치의 접촉면을 통하여 사용자에게 출력된다. 사용자가 경험하는 피드백 패턴은 물리적으로 형성된 버튼을 사용자가 작동시킬 때 경험하는 촉각적 느낌에 가급적 부합한다. 제1 햅틱 피드백은 예컨대 조작 요소를 스토퍼에 대고 누르는 것에 대응하며, 제2 햅틱 피드백은 예컨대 기계적 버튼을 놓았을 때 탄성 요소가 스프링백됨으로써 발생하는 햅틱 피드백에 대응한다. 본 발명의 이점은, 표시 장치와 결합된 접촉 감지식 위치 검출 장치를 통해 사용자 입력을 감지하는 본 발명에 따른 장치 또는 본 발명에 따른 방법이 기계적 작동 요소의 햅틱 피드백과 거의 유사한 느낌을 주는 햅틱 피드백을 전달함으로써, 시각을 이용하지 않고도 시각 장애 서비스가 사용자에게 간단하고 신뢰할만한 방식으로 구현될 수 있다는 것이다.
정의
조작 장치란, 사용자의 입력을 검출하는 장치를 의미한다. 표시 장치 및 조작 장치로 지칭되는 장치도 마찬가지로 본원에서 조작 장치로 간주한다.
조작 유닛이란 하우징에 또는 하우징 내에 형성된 조작 장치의 일부분을 지칭하는 것으로서, 이러한 하우징 내에는 사용자 입력의 검출을 위해 사용되며 물리적으로 형성되는 사용자 검출 장치가 형성되어 있다. 사용자 입력이 접촉 감지식 위치 검출 장치의 접촉 작동에 의해 수행되는 조작 장치의 경우, 조작 유닛은 하우징을 포함하여 하우징 내에 또는 하우징에 형성되는 모든 구성 요소를 포함하고, 이러한 하우징 내에 또는 이러한 하우징에 접촉 감지식 위치 검출 장치의 접촉면이 배치되어 있다.
자유 프로그래밍 가능한 표시 장치는 표시면을 구비한 장치로서 이해되며, 이러한 장치에서 서로 상이한 정보들은 표시면의 동일한 위치에 시간상 차례로 그래픽적으로 표현될 수 있다. 이는 프로그램 제어식 장치에 의해 제어된 상태로 수행되므로, 자유 프로그래밍 가능한 표시 장치로 지칭된다. 그러한 자유 프로그래밍 가능한 표시 장치의 표시면은 자유 프로그래밍 가능한 표시면으로 지칭된다.
접촉 감지 위치 검출 장치는, 일반적으로 평편하고 매끄럽게 형성된 접촉면을 구비하고 작동 요소에 의한 접촉의 위치를 결정하도록 형성되는 장치이다. 그러한 결정된 위치는 접촉 위치로 지칭된다. 동시에 복수의 접촉 위치들을 검출할 수 있는 접촉 감지 위치 검출 장치는 다중 접촉 감지 위치 검출 장치로서 또는 다중 터치 가능 장치로 지칭된다. 이는 접촉 감지 위치 검출 장치의 하위 그룹을 나타낸다.
접촉면이 투명하게 형성되고, 이러한 접촉면이 그 후방에 배치된 자유 프로그래밍 가능한 표시면과 결합되어 있으면, 전체 장치는 터치 스크린으로 지칭된다. 이때에도 단일 접촉 감지 터치 스크린과 다중 접촉 감지 터치 스크린을 다시 구분해야 하고, 다중 접촉 감지 터치 스크린은 동시에 이루어지는 작동 요소들의 복수의 접촉 위치들을 검출할 수 있다.
작동 요소는 접촉 감지 위치 검출 장치의 작동을 위해 적합한 객체를 지칭한다. 일반적으로 신체 부위, 예컨대 쭉 뻗은 손가락, 더욱 바람직하게는 검지를 가리킨다. 그러나 대안적으로, 핀 또는 다른 객체도 작동 요소로 기능할 수 있다.
가상의 조작 요소는 자유 프로그래밍 가능한 표시면에 의해 접촉 감지 위치 검출 장치와 연결되는 형태의 조작 요소를 의미한다. 가상의 조작 요소에는 표시면 위의 그래픽 표현물이 지정되는 것이 일반적이다. 부가적으로, 접촉 감지 위치 검출 장치에 대해 상대적으로 정의되는 트리거 영역이 있고, 이러한 트리거 영역 내에서 접촉 위치들은 이에 상응하는 가상 조작 요소의 선택으로서 이해될 수 있다.
압력 측정 장치는 위치 검출 장치의 접촉면을 작동시킬 때 접촉면에 대해 수직으로 작용하는 작동력을 측정할 수 있는 모든 측정 장치를 의미한다. 이때 그러한 측정을 가능하게 하는 모든 센서 유형 및 센서 또는 센서 요소가 고려된다.
스트레인 게이지는 스트립형 센서 요소를 가리키며, 이러한 센서 요소는 스트립의 연신으로 인하여 물리적으로 측정 가능한 특성을 변경시킨다. 특히, 스트레인 게이지는 연신 시에 그 저항을 변경시키는 저항 센서 요소로서 형성된다.
장치의 제어부는 검출된 신호 또는 사용자 입력의 평가 및/또는 장치의 구성 요소의 제어 및/또는 다른 장치의 구성 요소의 제어를 위해 구비되는 모든 구성 요소 전체를 총괄하여 지칭한다. 제어부의 구성 요소는 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 실행될 수 있거나 하드웨어와 소프트웨어의 조합으로 실행될 수 있다. 조작 장치의 조작 유닛 내에 형성되는 제어부의 구성 요소는 로컬 제어 장치로 지칭된다.
햅틱 피드백(haptisches Feedback/ haptische Rueckkopplung/ haptische Rueckmeldung)의 개념은 동의어 개념으로 사용된다. 이는 장치의 사용자에게 회신하기 위한 목적으로 촉각으로 인간이 인지할 수 있는 효과를 설명한다.
본원에서 가압력의 검출 또는 산출에 대해 논의하는 한, 접촉 감지 위치 검출과 별도로 형성되는 검출 또는 산출을 의미한다. 이는 접촉 감지 위치 검출 장치에 대해 부가적으로 형성되는 적어도 하나의 압력 측정 장치를 이용하여 수행된다.
바람직한 실시 형태들
바람직한 조작 장치, 특히 자동차를 위한 바람직한 조작 장치는 하우징; 적어도 하나의 가상 조작 요소의 표현을 위한 자유 프로그래밍 가능한 표시면을 구비한 표시 장치 및 표시면 앞에 배치되는 접촉면을 구비한 접촉 감지 위치 검출 장치를 포함하는 터치 스크린으로, 적어도 접촉면은 하우징에 대해 이동 가능한 방식으로 하우징에서 지지되는 것인, 터치 스크린; 터치 스크린의 접촉 작동 시에 접촉면에 작용하는 가압력을 산출하기 위한 적어도 하나의 압력 측정 장치; 하우징에 대한 적어도 접촉면의 목적에 따른 이동을 위해 접촉면과 직접적 또는 간접적으로 결합되는 적어도 하나의 액츄에이터 장치; 및 검출된 접촉 위치 및 검출된 가압력에 따라 적어도 하나의 가상 조작 요소의 올바른 햅틱 작동이 있는지의 여부를 산출하고, 올바른 햅틱 작동이 있는 경우에 적어도 하나의 가상의 조작 요소에 지정된 기능을 트리거하고 적어도 하나의 액추에이터 장치를 제어하여 햅틱 피드백을 접촉면에서 생성하도록 형성되는 제어부를 포함하며, 이때 제어부는 가압력을 제1 힘 임계값 및 이와 상이한 제2 힘 임계값과 비교하고, 제1 힘 임계값의 초과 시 제1 액츄에이터 활성화 신호를 생성하고, 이후에 제2 힘 임계값의 미달 시 제1 액츄에이터 활성화 신호와 상이한 제2 액츄에이터 활성화 신호를 생성하도록 형성되며, 이때 제1 및 제2 액츄에이터 활성화 신호는 액츄에이터 장치에 의해 짧은 기계적 펄스가 접촉면에 각각 연결되도록 형성되고, 그리고 이때 제1 액츄에이터 활성화 신호 및 제2 액츄에이터 활성화 신호에 의해 생성되는 촉각으로 인지 가능한 피드백은 접촉면에서 서로 상이하다. 이는, 사용자에게 서로 다른 햅틱 인지가 야기된다는 것을 의미한다.
이때 중요한 것은, 2개의 액츄에이터 활성화 신호들로 인하여 야기되는 햅틱 피드백이 독자적인 펄스형 햅틱 피드백을 트리거한다는 것이다.
마찬가지로 기능들을 조작하기 위한 방법이 제공되며, 이러한 방법은 표시면 위에 가상의 조작 요소를 표현하는 단계; 표시면과 결합되는, 접촉 감지 위치 검출 장치의 접촉면 위에서 접촉 위치들을 검출하는 단계; 접촉면의 접촉 작동 시에 가압력들을 검출하는 단계; 검출된 접촉 위치들 및 가압력들을 평가하고, 가상의 조작 요소의 올바른 햅틱 작동이 있는지의 여부를 산출하고, 올바른 햅틱 작동이 있는 경우에 적어도 하나의 가상 조작 요소에 지정된 기능을 트리거하고, 접촉면에서 햅틱 피드백을 생성하는 단계를 포함하고, 이때 산출된 가압력들은 제1 힘 임계값 및 제2 힘 임계값과 비교되고, 제1 힘 임계값의 초과 시 접촉면에 제1 햅틱 피드백이 생성되고, 이후에 제2 힘 임계값의 미달 시 제1 햅틱 피드백과 상이한 제2 햅틱 피드백이 접촉면에서 생성되고, 이때 제1 햅틱 피드백 및 제2 햅틱 피드백은 접촉면의 펄스형 편향으로서 수행된다. 제2 햅틱 피드백은 다만, 사전에 제1 햅틱 피드백이 생성된 경우에만 생성되는 것은 물론이다.
바람직하게는, 햅틱 피드백은, 적어도 하나의 기능이 선택되는 경우에만 생성된다. 이는, 햅틱 피드백이, 검출된 접촉 위치가 가상의 조작 요소의 트리거 영역 내에 있을 때에만 생성된다는 것을 의미한다. 트리거할 기능으로서 선택된 기능이 없을 경우, 검출된 가압력을 힘 임계값들에 대하여 평가하는 것은 중지될 수 있다. 어떤 기능을 트리거할 기능으로 선택하면, 제1 힘 임계의 초과 시 제1 햅틱 피드백이 트리거되고, 이후에 제2 힘 임계의 미달 시 제2 햅틱 피드백이 트리거된다. 따라서 제어부는, 검출된 접촉 위치가 적어도 하나의 가상 조작 요소의 트리거 영역 내에 있을 때 적어도 하나의 가상 조작 요소에 지정된 적어도 하나의 기능을 트리거할 기능으로 선택하도록 형성된다. 방법의 발전예에서, 평가 단계 시, 검출된 접촉 위치가 가상 조작 요소에 지정된 트리거 영역 내에 있을 때 적어도 하나의 가상 조작 요소에 지정된 기능을 트리거할 기능으로 선택하는 것이 고려된다.
햅틱 피드백 외에 음향 피드백을 제공하는 것이 매우 유리한 것으로 증명되었다. 이를 위해, 본 발명의 매우 바람직한 실시 형태는 하우징에 또는 하우징 내에 배치되는 스피커를 포함하고, 제어부는 소리 생성 장치를 포함하고, 이러한 소리 생성 장치는 적어도 액추에이터 활성화 신호들 중 하나의 신호와 시간상 동기화되어 음향 소리를 스피커를 통해 출력한다. 바람직하게는, 제1 햅틱 피드백뿐만 아니라 제2 햅틱 피드백을 통해서도 각각 음향 소리가 스피커를 통해 출력된다. 일 실시 형태에서, 제1 햅틱 피드백뿐만 아니라 제2 햅틱 피드백을 통해서 각각 소리 신호가 시간상 동기화되어 출력되는 것이 고려된다. 2개의 출력된 소리는 바람직하게는 2개의 햅틱 피드백들을 위해 서로 상이하게 구현된다.
인간 사용자는 소리 소스를 공간적으로 위치 파악할 수 있으므로, 표시면과 결합된 접촉 감지 위치 검출 장치에 의해 기계적 버튼(key)를 최적으로 모방하기 위해 소리를 기계적 작동이 수행되는 접촉면에 공간적으로 근접하여 송신하는 것이 필요하다. 따라서 스피커는 하우징 내에 또는 하우징에 배치되는 것이 바람직하며, 이러한 하우징에 접촉 감지 위치 검출 장치의 접촉면이 지지되어 있다.
접촉면에서 햅틱 피드백을 검출하는 것 및 음향 소리를 검출하는 것과 관련하여 시간적 동기화를 보장하기 위해, 조작 장치는 지연 장치를 포함하는 것이 바람직하며, 지연 장치는 전자 소리 활성하ㅗ 신호를 시간상 액츄에이터 활성화 신호에 비해 지연시킴으로써, 접촉면의 기계적 편향을 위해 요구도는 시간이 전자 소리 활성화 신호가 액츄에이터 활성화 신호들에 비해 상대적으로 지연됨으로써 보상되고, 따라서 펄스 방식의 기계적 편향의 최대 편향은 음향 소리의 시작과 동시에 이루어져, 바람직하게는 음향 펄스가 출력된다. 소리 활성화 신호는 소리 발생기를 통해 음향 소리 또는 소리 신호의 출력을 야기한다.
시간상 동기화는 햅틱 피드백에 대한 소리의 지정을 개선한다.
일 실시 형태에서, 액츄에이터 장치는 접촉면을 접촉면의 평면적 범위에 대해 수직으로 펄스 방식으로 편향시키도록 형성된다. 그러한 형성예의 이점은, 작동 방향에 대해 반대로 햅틱 피드백을 작용시킬 수 있다는 것이다.
이를 통해 예컨대 피드백은 기계적 조작 요소의 복원력과 유사하게 작용할 수 있다.
더욱 바람직하게는, 접촉면은 굽힘 강성을 가지는 것으로 형성된다. 이는, 작동 시에 가급적 적은 굽힘 또는 국지적 변형이 발생한다는 것을 의미한다. 그러한 실시 형태들은, 액츄에이터가 접촉면을 평면 연장면에서, 그리고 작동 방향에 대해 수직으로 편향시키는 실시 형태들에 비해, 특히 접촉면의 평면 연장면에 대해 수직으로의 이동을 야기하는 액츄에이터에서, 액츄에이터가 접촉면에 작용하는 힘이 더 클 수 밖에 없도록 한다.
접촉면의 평면에서 피드백 편향을 포함하는 실시 형태들에서, 조작 방향으로 "고정적인" 배치가 더 간단하게 가능하다. 또한, 액츄에이터 트리거는 압력 측정에 거의 영향을 미치지 않는데, 압력 측정 시 피드백의 이동 방향에 대해 수직인 힘, 즉 접촉면에 대해 수직인 힘만이 측정되기 때문이다. 한편 그러한 실시 형태들의 단점은, 접촉면이 그 뒤에 배치된 표시면과 단단히 결합되어 있고 햅틱 피드백이 있을 때 접촉면이 함께 편향되는 경우에, 측방향 이동이 표시면 위에 표시되는 정보들의 시각적 인지에 방해가 된다는 것일 수 있다. 이러한 정보는 움직이는 것으로서 또는 또렷하지 않은 것으로서 인지되어 유리하지 않다. 그러므로, 편향 진폭은 이러한 효과를 가급적 최소로 유지하는 선에서 선택해야 한다.
접촉면은, 경우에 따라서 표시 장치의 표시면과 함께 바람직하게는 리프 스프링(leaf spring)을 통해 하우징에서 지지되어 있다. 먼지 및 오염물질이 장치 안으로 유입되는 것을 방지하기 위해, 하우징의 프레임은 바람직하게는 접촉면의 가장자리 영역 또는 접촉면과 결합된 표시 장치의 가장자리 영역과 중첩되어 있다.
연신에 따라 저항을 변경하는 스트레인 게이지는 매우 적합한 힘 측정 센서로서 확인되었다. 전자 측정 회로를 이용하여 측정 스트립의 저항이 산출되고, 가압력을 나타내는 전자 신호가 생성된다. 이는 바람직한 실시 형태에서, 신호 세기가 산출된 가압력에 비례하도록 설계된다. 스트레인 게이지를 이용하는 바람직한 실시 형태들에서, 복수의 스트레인 게이지들은 하우징과 접촉면의 복수의 지지점들에서 배치되며, 총괄적으로 또는 개별적으로 평가된다.
다른 실시 형태들에서, 접촉면과 예컨대 태핏(tappet)이 결합되고, 태핏은 접촉 작동 시에 작동 방향으로 편향을 경험한다. 태핏에 의해, 커패시터 전극이 편향됨으로써, 커패시터의 용량은 태핏에 의해 전달되는 가압력에 따라 달라진다. 전자 회로를 통해, 다시 힘 신호가 생성된다. 이 경우에도, 복수의 그러한 힘 측정 센서들을 평가하는 실시 형태들을 고려할 수 있다.
또 다른 실시 형태들은 가압력을 유도적으로(inductive) 측정한다. 유도적 힘 측정 센서에서, 예컨대 포트 마그넷(pot magnet)은 접촉면과 단단히 결합되어 있고, 포트 마그넷은 코일 안으로 연장된다. 접촉면의 편향 시, 포트 마그넷은 코일 축을 따라 이동하고, 코일 내에서 유도(induction)를 야기한다. 유도된 전류를 통해, 포트 마그넷의 이동을 트리거한 힘을 산출할 수 있다. 그러한 실시 형태의 이점은, 힘 측정을 위해 사용된 바로 그 장치가 액츄에이터로도 사용될 수 있다는 것인데, 코일이 목적에 맞게 통전됨으로써 그러하다. 바람직한 실시 형태들은 복수의 그러한 유도 액츄에이터 센서 장치들을 포함하고, 이러한 센서 장치들은 예컨대 직사각형으로 형성된 접촉면의 4개의 에지에서, 접촉면의 후면에 또는 접촉면 뒤에 배치된 표시 장치의 후면에 배치된다.
다른 실시 형태들은 힘 산출을 위한 압전 센서를 구비할 수 있다.
접촉면에 대해 평행한 편향을 야기하는 액츄에이터를 구비하는 액츄에이터 장치들도 바람직하게는 전기 기계적 액츄에이터로서 형성된다. 액츄에이터 활성화 신호 또는 이 신호를 연원으로 하는 액츄에이터 또는 액츄에이터들을 위한 제어 신호 및 액츄에이터와 접촉면의 지지는, 바람직하게는, 다양한 햅틱 피드백을 위해 사용되는 피드백 펄스가 가급적 단일의 편향 및 안정 위치로의 복귀를 트리거하되, 경우에 따라서 매우 상당히 감쇠된 오버슈트(overshoot)를 이용하여 트리거하도록 형성된다. 서로 다른 햅틱 피드백은 편향의 세기에 의해, 그리고 편향의 시간에 의해 서로 다르게 형성될 수 있다.
일반적으로, 그러한 조작 장치에 의해 다수의 기능들이 동시에 조작됨으로써, 표시 장치는 복수의 가상 조작 요소를 동시에 표현하도록 형성된다. 각각의 가상의 조작 요소에는 하나의 트리거 영역이 지정된다. 검출된 접촉 위치에 의거하여, 어떤 가상 조작 요소를 사용자가 작동 요소를 이용하여 작동시키려고 하고, 해당 가상 조작 요소에 지정된 기능이 선택되는지가 산출될 수 있다. 해당 기능의 트리거는, 작동 시 제1 힘 임계가 초과될 때에만 수행된다.
일부 실시 형태들에서, 기능 트리거는 이미 제1 힘 임계의 초과 시 수행된다.
한편, 기능 트리거나 제2 힘 임계의 미달 시 비로소 트리거되는 실시 형태들도 바람직하다.
조작 장치에 의해 다수의 다양한 기능들을 조작 및 트리거가 가능한 경우, 인간-기계 인터페이스(human machine interface, HMI)의 기초적인 조작 논리를 실행시키기 위해 고비용의 논리가 필요하다. 이는 근대 자동차에서 주로 중앙 컴퓨터에서 실행되되, 중앙 처리 장치와 상호 작용하여 프로그램 제어된 상태로 실행된다. 표시 장치 및 접촉 감지 위치 검출 장치는 각각 하나의 고유한 제어 장치를 포함하고, 고유의 제어 장치는 공간적으로 접촉면 또는 표시면에 인접하여 배치된다. 조작 장치의 제어부는 이러한 로컬 제어 장치들 및 BUS 시스템을 통해 결합되는 중앙 컴퓨터로 나뉠 수 있다.
작동에 대한 실시간 햅틱 피드백을 획득하기 위해, 햅틱 피드백은 조작 유닛 내에 통합된 햅틱 제어 장치를 통해 트리거된다. 이는 간단한 실시 형태에서 오로지 검출된 가압력만을 평가한다. 제1 힘 임계값에 도달하거나 초과하면, 제1 햅틱 피드백, 및 경우에 따라서 시간상 동기화되어 출력되는 소리 신호의 형태를 갖는 제1 음향 피드백이 출력된다. 이후에 제2 힘 임계값의 미달 시, 제2 햅틱 피드백 및 경우에 따라서 제2 음향 피드백이 출력된다.
그러나, 사용자가 가상 조작 요소의 트리거 영역 내에 있지 않은 위치에서 작동 요소를 이용하여 접촉면을 누를 때 햅틱 피드백이 생성되는 것을 방지하기 위해, 로컬 햅틱 제어부는 바람직하게는, 표시면 위에 표현된 가상의 조작 요소의 트리거 영역이 위치하는 접촉면의 위치들 또는 영역들이 이러한 제어부에 전달되도록 형성된다. 힘 임계의 모니터링은 활성화 영역들의 접촉 위치들에 대하여 현재 산출된 접촉 위치들을 검사하는 것과 마찬가지로 로컬 햅틱 제어 장치에서 이루어진다. 접촉 위치가 활성화 영역들 중 어느 영역 내에 있고, 이와 동시에 제1 힘 임계가 초과되면, 제1 액츄에이터 활성화 신호 및 경우에 따라서 부가적으로 제1 소리 활성화 신호가 생성된다. 이어서, 제2 힘 임계가 이후에 미달된 후, 제2 액츄에이터 활성화 신호 및 경우에 따라서 제2 소리 활성화 신호가 생성된다. 이러한 실시 형태의 이점은, 각각 실시간으로 그리고 중앙 컴퓨터에의 전달 시간 및 중앙 컴퓨터의 처리 속도와 무관하게, 조작 요소 작동 시 햅틱 피드백이 생성된다는 것이다. 부가적으로, 접촉 위치들 및 힘 값들은 버스 시스템을 통해 중앙 컴퓨터에 전달되며, 중앙 컴퓨터는 이후 고유의 기능 트리거 및 경우에 따라서 표시면 위에 표현되는 정보들의 그래픽 변환을 야기한다.
다른 실시 형태들에서, 액츄에이터 활성화 신호들 및/또는 소리 활성화 신호들의 생성은 오로지 중앙 컴퓨터 내에서 실행되는 조작 논리를 통해서만 생성 및 트리거될 수 있다. 이는 포괄적인 논리 제어를 구현한다.
부가적으로, 시간상 연관되어 검출되는 접촉 위치들이 통합되어 접촉 궤적들이 되고, 이러한 접촉 궤적들 또는 그 일부가 소정의 접촉 제스처에 대하여 분류되는 실시 형태가 더 제공될 수 있다. 어떤 접촉 궤적이 접촉 제스처로 분류되면, 접촉 제스처와 연관된 기능이 트리거될 수 있다. 특히, 그래픽 표현의 확대 및/또는 축소(줌), 목록 열람 등과 같은 기능들이 구현될 수 있다. 반면, 개별 목록 항목은 가상 조작 요소일 수 있고, 이러한 조작 요소의 작동으로 전술한 햅틱 피드백이 트리거된다.
대안적 또는 부가적으로, 일부 실시 형태들에서, 가상 조작 요소의 진입 및/또는 멀어짐이 있을 시에 추가적 햅틱 피드백이 출력되고, 특히 접촉면의 문지름 접촉 시 출력된다. 따라서 시선을 주지 않고 작동 가능한 조작 요소의 검출이 더 간단하게 가능해진다. 가상 조작 요소의 진입 및/또는 멀어짐을 위한 햅틱 피드백은 서로 구분될 수 있다. 사용자는 2개의 과정을 촉각으로 구분할 수 있다. 또한 바람직하게는, 이러한 피드백은, 가상 조작 요소의 작동 시 생성되는 피드백과도 구분된다. 가상의 조작 요소의 진입은, 사전에 검출된 접촉 위치들이 트리거 영역 내에 없었던 후에, 단 이러한 접촉 위치들이 이전에 미리 확정된 시간 간격으로 대체적으로 검출된 것일 때, 조작 요소의 트리거 영역 내에서 접촉 위치를 최초로 감지하는 것을 의미한다. 이와 반대로, 멀어짐이란, 사전에 작동 요소의 접촉 위치들이 검출되었고, 접촉 위치가 가상의 조작 요소의 트리거 영역 내에서 더 이상 검출되지 않을 때 확정된다. 일부 실시 형태들에서, 트리거 영역 내에서 접촉면의 최초 접촉은 진입으로 간주되고, 사전에 트리거 영역 내에 있었던 접촉의 종결은 멀어짐으로 이해된다. 다른 실시 형태들은 이러한 2개의 경우를 배제한다.
특히, 가상의 조작 요소에 지정된 기능은 자동차의 기능일 수 있다. 이러한 방식으로, 자동차에서 기능들의 일부 또는 전체 기능들은 쌍방향 방식으로 제어될 수 있다. 그러므로 특히, 일 실시 형태에서, 지정된 기능이 자동차의 기능인 것이 고려된다. 바로, 오늘날 근대 자동차에서 제공 및 제어되어야 하는 다수의 기능들에서, 자동차 승객석의 한정된 공간에도 불구하고, 전체 기능들을 질서 정연하고 개관적인 방식으로 표현하고, 제어 가능하면서 그럼에도 불구하고 응답 햅틱을 생략할 필요가 없는 가능성이 제공된다.
다른 실시 형태에서, 조작 장치가 자동차에서 사용되도록 형성되는 것이 더 고려된다. 조작 장치는 예컨대 자동차의 중앙 콘솔에 또는 자동차의 후방 영역 내에 배치될 수 있다.
조작 장치는 인간-기계 상호 작용이 필요하거나 바람직한 전체 응용 방식을 위해 적합하다. 다른 실시 형태에서, 조작 장치는 지상 차량, 항공 차량, 수상 차량, 판매- 또는 정보 자동화 장치, 전화, 태블릿 컴퓨터, 개인 컴퓨터, 양방향 가구재, TV, 가전, 생산- 또는 공정 설비, 제어 콘솔, 가전 또는 전자오락 기기 또는 슬롯머신 기기의 구성 요소인 것이 고려된다. 조작 장치는 유리한 방식으로, 장치의 다수의 기능들을 개관적이고 일목 요연한 방식으로 검출을 위한 조작 요소의 배치를 위한 한정된 공간에서도 촉각적 사용자 입력을 표현하고 제어 가능하게 할 수 있다. 조작 장치의 하우징은 외부 장치 하우징의 구성 요소 또는 이에 상응하는 장치의 장치 하우징일 수 있다. 그러나 하우징은 오로지 이에 상응하는 장치의 외부 장치 하우징과 연결될 수 있고, 예컨대 이에 장착될 수 있다.
이하, 본 발명은 도면을 참조로 하여 더 상세히 설명된다.
도 1은 조작 장치 및 자동차 내의 그 배치를 나타낸 개략도이다.
도 2는 햅틱 제어의 개략도이다.
도 3은 조작 유닛의 개별 구성 요소들의 개략적 분해도이다.
도 4는 홀더 장치의 일부분을 포함하는 터치 스크린의 개략도이다.
도 5는 액츄에이터가 작동 방향에서 작용하는 장치의 실시 형태를 나타낸 개략도로, 이 도면에서 터치 스크린은 개관상의 이유로 포함되어 있지 않다.
도 6은 전자 제어 장치 및 홀더 플레이트의 개략도이다.
도 7은 조작 유닛이 조립된 상태의 사시 배면도이다.
도 8은 스트레인 게이지를 이용한 힘 측정을 설명하는 개략도이다.
도 9는 스트레인 게이지를 이용한 힘 측정을 설명하는 다른 개략도이다.
도 10은 유도 측정 공정에 의해 힘 측정을 설명하는 개략도이다.
도 11은 커패시터 판을 통해 압력을 측정하는 것을 설명하는 개략도이다.
도 12는 편향을 야기하기 위해 필요한 요구되는 가압력의 개략도이다.
도 13은 조작 시 발생하는 작동력을 시간에 대해 그래프로 나타내고, 발생한 힘에 대한 편향의 연관성을 설명하는 개략도이다.
도 14는 액츄에이터 제어 신호 및 이로 인해 발생하는 접촉면의 편향 및 소리 신호의 시간상 동기화를 설명하는 개략도이다.
도 15a, 15b는 서로 다른 감쇠의 경우에 접촉면의 서로 다른 편향 곡선을 나타낸 도면이다.
도 16은 제어부를 서로 다른 제어 장치들로 나누는 것을 설명하는 개략도이다.
도 17은 조작 유닛의 구동을 위한 로컬 제어 장치의 개략도이다.
도 18은 고비용의 인간-기계 인터페이스 논리를 포함하는 조작 장치의 구현예를 설명하는 개략도이다.
도 19는 제어부가 중앙 컴퓨터의 사용 없이 로컬로 개별 제어 장치들로 구현된 실시 형태에서 발생하는 지연 시간 및 부가적으로 중앙 컴퓨터를 사용하는 제어부의 경우의 대조 도면이다.
도 20은 중앙 컴퓨터와, 조작 유닛과 로컬로 연결된 제어 장치들 사이의 인터페이스의 개략도이다.
도 21은 제어부의 일부가 중앙 컴퓨터에 의해 수행되는 실시 형태에서 교환된 메시지 다이어그램의 개략도이다.
도 22는 햅틱 피드백의 제어부가 조작 유닛의 로컬 제어 장치들에서 구현되는 실시 형태의 메시지 개략도이다.
도 23은 조작 장치를 포함하는 장치의 개략도이다.
도 1에는 조작 장치(1)를 포함하는 자동차(3)가 개략적으로 도시되어 있다. 조작 장치(1)는 하우징(5)을 구비하는 조작 유닛(2)을 포함하고, 하우징은 일반적으로 계기판 영역 내에, 특히 바람직하게는 중앙 콘솔 내에 배치되어 있다. 하우징 내에 터치스크린(10)이 배치되고, 터치 스크린은 자유 프로그래밍 가능한 표시 장치(20) 및 이와 연결된 접촉 감지 위치 검출 장치(30)를 포함한다. 대부분의 실시 형태들에서, 자유 프로그래밍 가능한 표시 장치(20)의 표시면(21)은 접촉 감지 위치 검출 장치(30)의 접촉면(31)과 단단히 결합된다. 어떠한 경우에도, 접촉 감지 위치 검출 장치(30)의 적어도 하나의 접촉면(31)은 하우징(5)에 대해 이동하는 방식으로, 바람직하게는 탄성적으로 지지되어 있다.
표시 제어 장치(25)는 표시면(21) 위에서 정보의 표현을 제어한다. 위치 검출 제어 장치(35)는 이러한 제어 장치가 작동 요소(미도시)에 의한 접촉면(31)의 접촉 작동의 검출된 접촉 위치들에 대한 좌표들을 산출하도록 형성된다. 접촉면(31)은 투명하고, 표시면(21) 내에 통합될 수 있다. 따라서 접촉면(31)을 관통하여 표시면(21) 위에 표현되는 정보, 예컨대 조작 요소 등의 그래픽 서체, 픽토그램, 그래픽 표현은 가시적이다.
압력 측정 장치(40)는 접촉면(31)과 결합되거나, 접촉면이 자유 프로그래밍 가능한 표시 장치(10)와 단단히 결합된 경우에 터치 스크린(10)과 결합되며, 접촉 작동 시 접촉면(31)에 대해 수직으로 접촉면에 작용하는 작동력을 측정할 수 있다. 예컨대 접촉면(31)과 하나 이상의 센서 요소(31)가 결합될 수 있고, 센서 요소는 접촉면(31)의 편향 시 신호를 생성하며, 이러한 신호는 압력 측정 제어 장치(45)에 의해 압력 신호(46)로 변환되고, 압력 신호는 산출된 가압력 또는 작동력을 제공한다. 또한, 적어도 하나의 액츄에이터 장치(50)는 접촉면(31)과 결합되거나, 접촉면(31)이 표시면(21)과 단단히 결합된 경우 터치스크린(10)과 결합되여, 액츄에이터 장치는 액츄에이터(51)를 포함하고, 액츄에이터는 액츄에이터 제어 장치(55)에 의해 제어된다.
조작 장치(1)는 하우징(5) 내에 배치된 햅틱 제어 장치(100)를 더 포함하고, 햅틱 제어 장치는 적어도 압력 측정 제어 장치(45), 즉 압력 측정 장치(40) 및 액츄에이터 제어 장치(55), 즉 액츄에이터 장치(50)와 결합된다. 햅틱 제어 장치(100)는 검출된 가압력에 의거하여 액츄에이터 활성화 신호들(106)을 생성하도록 형성되고, 이러한 신호들은 액츄에이터 제어부(55)에 의해 변환되어, 액츄에이터(51)는 접촉 감지 위치 검출 장치(30)의 접촉면(31)을 편향시킴으로써, 촉각적으로 인지 가능한 효과가 생성된다.
가장 간단한 실시 형태에서, 햅틱 제어 장치(100)는 검출된 가압력 또는 작동력을 제1 힘 임계 또는 제1 힘 임계값에 대해 검사한다. 이러한 힘 임계 또는 제1 힘 임계값에 도달 또는 초과되면, 제1 액츄에이터 활성화 신호(106)가 생성되고, 이러한 신호는 액츄에이터 제어 장치(55) 및 액츄에이터(51)에 의해 햅틱 피드백을 접촉면(31)에서 야기한다. 이후에 제1 힘 임계 또는 제1 힘 임계값이 검출된 가압력 또는 작동력에 의하여 일단 도달 또는 초과된 후에, 제2 힘 임계 또는 제1 힘 임계 값보다 낮은 제2 힘 임계값이 미달되면, 제2 액츄에이터 활성화 신호(106)가 생성되고, 이러한 신호는 액츄에이터 제어 장치(55) 및 액츄에이터(51)에 의해 접촉면(51)에서 촉각으로 검출 가능한 제2 효과를 야기한다. 바람직하게는, 2개의 검출 가능한 햅틱 효과들은 서로 상이함으로써, 사용자는 이를 구분할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 햅틱 효과들은 접촉면이 가급적 1회 짧게 편향되는 것으로 수행된다. 이는 바람직하게는 편향 진폭과 관련하여 상이한데, 제1 액츄에이터 활성화 신호에 의해 생성되는 햅틱 효과에서 편향 진폭은 바람직하게는 제2 액츄에이터 활성화 신호에 의해 트리거되는 햅틱 효과의 경우보다 더 크다.
사용자에 의한 센서 인지를 개선하기 위해, 특히 버튼 조작 요소를 터치 스크린(10)에 의해 더욱 양호하게 모방할 수 있기 위해, 바람직하게는 햅틱 제어부(100)에 의해 각각 소리 활성화 신호(108)가 소리 생성기(60)에 출력되며, 하우징에 또는 하우징 내에 배치되는 스피커(70)는 액츄에이터(51)에 의해 야기되는 접촉면(31)의 편향과 동기화되어 소리 신호 또는 소리를 출력한다. 이때 바람직하게는 햅틱 제어 장치(100) 내에 지연 장치(160)가 구비되고, 지연 장치는 이에 상응하는 액츄에이터 활성화 신호(106) 및 소리 활성화 신호(108)를 서로에 대해 지연시킴으로써, 접촉면(31)의 최대 편향은 소리 신호의 출력과 동시에 수행된다. 소리 신호의 출력이 햅틱 피드백과 시간상 동기화됨으로써, 사용자에게 친밀한 버튼 조작의 센서 인지가 더욱 양호하게 모방된다. 이때 스피커(70)가 하우징(5)에 또는 하우징(5) 내에 배치됨으로써, 사용자가 그의 공간적인 청각 능력으로 인하여 출력된 음향 소리 신호를 햅틱 효과와 연관지을 수 있게 되는데, 이러한 햅틱 효과는 접촉의 위치로부터 오는 효과로서 인지되기 때문이다. 피드백 효과는 강화된다. 접촉면에 대해 로컬로 인접하여 출력되는 음향 소리 신호를 통해 지원되는 피드백은 인텐시브 피드백으로 인지된다는 것이 확인되었다. 마찬가지로, 기계적 편향이 감소된 햅틱 피드백은 로컬로 동기화되어 출력되는 소리 신호에 의해 보완되어, 소리 지원 없이 기계적 편향이 증대된 피드백과 동일하게 집중적으로 인지된다는 점이 확인되었다. 따라서 동기화되어 로컬로 출력되는 소리 지원이 사용될 때 더 약한 액츄에이터가 사용될 수 있다. 이를 통해, 또한, 마모는 사용자에게 거의 동일하게 집중적으로 인지되는 피드백 효과가 있을 때 접촉면의 편향이 더 적음으로써 최소화된다.
그러한 간단한 실시 형태의 단점은, 어떤 위치에 접촉 작동이 있을 시에, 표시면 위에서의 이러한 위치에 인간-기계 사용자 인터페이스를 통해 가상의 조작 요소의 트리거 영역이 지정되어 있는지의 여부와 무관하게 햅틱 피드백이 출력된다는 것이다.
더욱 바람직한 실시 형태에서, 햅틱 제어 장치(100)는 바람직하게는 마찬가지로 위치 검출 제어 장치(35)와 결합됨으로써, 햅틱 제어 장치(100)는 부가적으로, 검출된 접촉 위치가 가상의 조작 요소의 트리거 영역 내에 있는지를 검사한다. 이 경우에, 액츄에이터 활성화 신호들(106)의 출력 및 경우에 따라서 소리 활성화 신호들(108)의 출력은 제1 힘 임계 또는 제1 힘 임계값의 초과 시, 그리고 이후에 제2 힘 임계 또는 제2 힘 임계값의 미달 시에 수행된다. 부가적으로, 햅틱 제어 장치(100)는, 제1 힘 임계가 초과되는 동안 검출된 접촉 위치에 의거하여 이러한 접촉 위치가 검출된 트리거 영역을 산출하도록 형성될 수 있고, 해당 트리거 영역에 지정된 조작 기능을 산출할 수 있다. 따라서, 햅틱 제어 장치(100)는 기능 트리거를 위한 신호를 생성하고 예컨대 인터페이스(90)를 통해 출력할 수 있다.
인간-기계 인터페이스 논리는 조작 유닛의 햅틱 제어 장치(100)에서 완전하게 실행되지 않고 적어도 부분적으로 중앙 컴퓨터(200)에서 실행되는 경우가 많다. 중앙 컴퓨터는 중앙 컴퓨터 인터페이스(210) 및 버스(300)를 통해 조작 유닛(2)의 인터페이스(90)와 결합된다. 더욱 바람직한 실시 형태에서, 중앙 컴퓨터(200)는 적어도 정보를 개별적인 가상의 조작 요소들의 활성화 영역들을 통해 전달하고, 가상의 조작 요소를 위해 전술한 바와 같은 충분한 가압력으로 접촉 작동이 있을 시에 2개의 서로 다른 햅틱 피드백 효과들이 출력될 것이다. 따라서 햅틱 제어부는 중앙 컴퓨터로의 정보 전송 시간 및 그 처리 속도와 무관하게, 검출된 접촉 위치가 트리거 영역들 중 하나의 트리거 영역 내에서 인지되고, 제1 힘 임계가 초과되거나 제2 힘 임계가 미달되면 실시간으로 햅틱 피드백을 생성할 수 있다.
그러나, 이제까지 전술한 바와 같이, 햅틱 제어 장치(100)의 전체 기능 또는 거의 전체의 기능은 중앙 컴퓨터(200)에서 실행될 수 있다. 중앙 컴퓨터에는 산출된 가압력 값 및 검출된 접촉 위치들이 전송된다. 중앙 컴퓨터(200)는 접촉 위치를 평가하여, 접촉 위치가 가상의 조작 요소의 트리거 영역 내에 있는지의 여부를 산출하고, 이때 가상의 조작 요소는 각각 조작해야할 기능과 연관된다. 이러한 평가에 의해, 트리거해야 할 기능이 선택된다. 그러한 선택이 성공적이면, 부가적으로 전송된 가압력 값이 평가되고, 제1 힘 임계, 즉 제1 힘 임계값과 비교된다. 제1 힘 임계값에 도달 또는 초과되면, 제1 액츄에이터 활성화 신호는 중앙 컴퓨터로부터 버스(300)를 통해 햅틱 제어 장치(100)로 또는 직접적으로 액츄에이터 제어 장치(55)로 전달된다. 이와 유사하게, 부가적으로 소리 활성화 신호는 햅틱 제어 장치(100)를 통해 또는 직접적으로 소리 생성기(60)에 전송될 수 있다. 바람직하게는, 오로지 활성화 정보만 전송되고, 구체적인 제어 신호는 액츄에이터 제어 장치(55)에서 생성되거나 스피커(70)에 출력된 소리 신호는 소리 생성기(60)에서 생성된다.
도 2에는 햅틱 제어 장치(100)의 일 실시 형태가 개략적으로 도시되어 있다. 햅틱 제어 장치는 2개의 비교기(comparator)(110, 120)를 포함하고, 이러한 비교기는 가압력을 나타내는 신호를 제1 힘 임계 및 제2 힘 임계와 비교한다. 또한, 추가적 비교기(130)가 구비되고, 이러한 비교기는 검출된 접촉 위치의 위치 신호(36)를 평가하되, 이러한 신호가 가상의 조작 요소들 중 하나의 조작 요소의 트리거 영역들 중 하나의 트리거 영역 내에 있는지의 여부를 평가한다. 이를 위해 필요한 트리거 영역들에 대한 정보는 예컨대 메시지리(133)에 저장되어 있다. 비교 결과 신호들(116, 126, 136)은 햅틱 논리 장치(140)에 의해 처리되고, 햅틱 논리 장치는 액츄에이터 활성화 신호들(106) 및/또는 이에 상응하는 소리 활성화 신호들(108)을 생성한다. 개별적인 검출된 신호들, 즉 위치 신호(36), 압력 신호(46) 및 액츄에이터 활성화 신호들(106) 및 경우에 따라서 소리 활성화 신호들(108)은 부가적으로 인터페이스(150)를 통해 출력된다. 이러한 인터페이스(150)를 통해, 또한, 메시지리(133)에 저장된 트리거 영역들에 대한 정보는 햅틱 제어 장치(100)에 전송될 수 있다.
도 3에는 조작 유닛(2)의 복수의 구성 요소들의 배면도가 개략적으로 도시되어 있다. 터치스크린(10)이 도시되어 있고, 터치스크린의 표시면 및 접촉면은 관찰자로부터 등지고 있다. 누르는 작동을 위한 작동 방향 및 편향 방향은 화살표(501)로 암시되어 있다. 터치스크린(10)은 홀더 플레이트(510) 상에 배치되고, 홀더 플레이트는 안정화를 위해 벌집 패턴을 포함한다. 이러한 홀더 플레이트(510)는 가급적 단단하게 형성된다. 홀더 플레이트(510)는 부분적으로만 도시되어 있다. 홀더 플레이트(510)와 터치스크린(10) 사이에 터치스크린 지지체(520)가 배치되고, 터치스크린 지지체는 4개의 모서리에서 홀더 요소들(530)을 포함한다. 홀더 요소들(530) 및/또는 터치스크린 지지체(520)는 터치스크린이 작동 방향으로 탄성적으로 편향될 수 있도록 형성된다. 또한, 홀더 요소들(530)에 리프 스프링들(550)이 설치되며, 리프 스프링들은 미도시된 하우징에서 이동식 지지 기능을 구현함으로써, 액츄에이터(51)를 통해 터치 스크린(10)의 평면에서 편향이 가능하며, 이는 액츄에이터 편향 화살표(502)를 통해 암시된 바와 같다. 도 3에는 리드프레임(560, 570)이 개략적으로 더 도시되어 있으며, 이러한 리드프레임에는 다양한 로컬 제어 장치들, 예컨대 표시 제어 장치, 압력 측정 제어 장치, 햅틱 제어 장치, 액츄에이터 제어 장치 및 소리 생성기가 형성되어 있다. 또한, 스피커(70) 및 액츄에이터(51)가 도시되어 있으며, 액츄에이터는 한편으로는 미도시된 하우징에 그리고 다른 한편으로는 터치스크린 지지체(520)의 L-프로파일(540)에 고정된다.
도 4에는 도 3과 유사한 추가적인 개략 도면으로, 이러한 도면에서 리드프레임(560, 570)이 없다. L-프로파일(540)을 양호하게 확인할 수 있다.
도 5 및 도 6에는 조작 유닛의 대안적 형성예가 도시되어 있다. 도 5에서는 하우징(5)의 전면도를 확인할 수 있으며, 이러한 하우징에 터치스크린, 로컬 제어 장치 및 액츄에이터들이 배치되어 있다. 도 5에는 개관상의 이유로 터치스크린 및 홀더 플레이트, 터치 스크린 지지체가 도시되지 않고 생략되었다. 또한, 일반적으로 터치스크린의 가장자리를 덮는 하우징(5)의 커버 프레임도 미도시되었다. 커버 프레임은 먼지 및 다른 오염 성분의 유입을 방지하기 위한 것이다. 리프스프링(550)을 확인할 수 있으며, 리프스프링에 터치 스크린의 홀더 플레이트가 고정된다. 홀더 플레이트는 포트 마그넷(610)과 더 결합되며, 포트 마그넷은 홀더 플레이트의 하측에 배치된다(도 6 참조). 포트 마그넷은 코일(620) 내에 맞물리고, 코일은 전자 회로 기판(630) 상에 배치된다. 코일을 통전시킴으로써, 포트 마그넷은 코일 축(621)의 방향으로, 즉 전자 회로 기판 또는 홀더 플레이트(510)에 대해 수직으로 편향될 수 있어서, 홀더 플레이트(510)의 미도시된 측면에 배치된 터치 스크린에서 햅틱 피드백이 발생하고, 터치 스크린의 연결부(640)는 도 6에서 확인할 수 있다. 포트 마그넷(610)은 코일(620)과 함께 액츄에이터를 형성한다. 터치 스크린에 작용하는 작동력은 이러한 액츄에이터에 의해 측정될 수 있고, 이 액츄에이터는 동시에 힘 측정 센서로서 기능한다. 코일(620)에서 포트 마그넷(610)의 편향이 있을 시, 이러한 포트 마그넷은 코일(620)에서 전류를 유도하고, 이러한 전류가 평가될 수 있어서, 터치스크린의 추진, 그리고 홀더 플레이트 및 포트 마그넷의 추진을 야기한 가압력을 산출한다.
도 7에는 조립된 상태의 조작 유닛(2)의 배면도가 도시되어 있다. 스피커(70), 하우징 구성요소(6) 및 리드프레임(560, 570)을 확인할 수 있고, 이러한 리드 프레임에서 전술한 바와 같은 제어 장치가 실행된다.
도 8에는 터치스크린(10)의 개략적 측면도를 예시적으로 도시하며, 터치스크린은 L-프로파일(540)을 포함한 터치스크린 지지체(520) 상에 배치된다. 터치스크린(10)은 터치스크린 지지체(520)와 예컨대 접착층(720)을 통해 결합된다. 홀더 요소(530)에 인접하여 스트레인 게이지(710)가 배치되고, 스트레인 게이지는 홀더 요소의 영역에서 터치 스크린 지지체(520)의 변형 및/또는 터치 스크린에 작용하는 가압력으로 인한 홀더 요소(530)의 변형이 있을 시에 그 특성을 변경하고, 특히 전기적 특성을 변경한다. 전기적 특성의 변화, 예컨대 저항의 변화는 압력 측정 제어 장치(미도시)를 통해 압력 신호로 변환된다. 압력 신호는 검출된 가압력의 세기를 제공한다. 또한 압력 측정 제어 장치는, 다양한 스트레인 게이지(710)에서 검출된 변화를 압력 신호로 변환할 수 있다.
도 9에는 터치스크린(10)의 사시도가 도시되어 있고, 터치스크린은 터치스크린 지지체(520)에 고정되며, 예컨대 접착층(720)을 이용하여 고정된다.
도 10에는 유도 액츄에이터 장치를 이용하는 압력 검출이 여전히 개략적으로 도시되어 있다. 인식할 수 있는 것은 터치스크린(10)으로, 터치스크린은 리프 스프링(550)을 통해 하우징(5)의 홀더 프레임(810)에 탄성적으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 터치 스크린(10)과 포트 마그넷(610)이 단단히 결합되고, 포트 마그넷은 코일(620) 내에 맞물리며, 코일은 리드 프레임(820) 상에서 액츄에이터 제어 장치와 결합되며, 리드 프레임은 동시에 압력 측정 제어 장치를 포함한다. 리드 프레임(820)은 홀더 프레임(810)과 단단히 결합됨으로써, 코일은 홀더 프레임(810) 및 하우징에 대해 지지되어 있고, 하우징에 대해 상대적인 터치 스크린의 편향이 작동 방향으로 일어나게 할 수 있다. 작동 방향은 작동 방향 화살표(501)를 통해 암시되어 있다. 액츄에이터 편향은 이에 대해 평행하게 이루어지며, 액츄에이터 편향 화살표(502)를 통해 암시되어 있다.
도 11에는 작동력의 검출을 위한 다른 가능성이 개략적으로 도시되어 있다. 다시, 터치스크린(10)은 작동 방향에서의 편향을 위해 리프스프링(550)을 통해 홀더 프레임(810)에서 탄성적으로 지지되며, 작동 방향은 작동 방향 화살표(501)로 암시되어 있다. 태핏(830)은 터치스크린(10)과 단단히 결합되거나 또는 터치스크린의 홀더 플레이트 또는 터치스크린 지지체(둘다 미도시)와 단단히 결합되어 있다. 태핏은 판형 커패시터(840) 상에 기계적으로 작용하고, 판형 커패시터는 홀더 프레임(810)에서 지지되는 리드프레임(820) 내에 형성된다. 터치스크린(10)이 작동 시 하우징(5) 안으로 밀려 들어가면, 태핏은 판형 커패시터(840) 위에서 누르고, 판 거리를 변경하며, 이는 다시 판형 커패시터(840)의 용량을 변경한다. 이러한 용량 변화는 대전된 커패시터에서 예컨대 커패시터 판들 사이의 응력 변화와 결부되며, 이러한 용량 변화로부터 작용 압력이 추론될 수 있다.
바람직하게는 터치 스크린 내에 통합되는 접촉 감지 위치 검출 장치의 접촉면은 하우징 내에서 지지되되, 바람직하게는, 탄성적 편향이 작동 방향으로 이루어져 편향과 이를 위해 필요한 힘 사이에서 선형 연관성이 있도록 지지되어 있다. 이는 도 12에서 그래프로 도시되어 있다. 힘 측정 장치의 동작 영역(900)이 도시되어 있다. 요구되는 힘은 이를 통해 야기되는 편향에 따라 그래프로 도시되어 있다. 경사도(910)는 힘 측정의 견고성을 암시한다. 바람직한 실시 형태들에서, 편향은 가급적 최소이고, 예컨대 1/10 밀리미터 미만이다. 또한 도 12에는 2개의 힘 임계 값들(850, 860)이 표시되어 있다. 더 큰 가압력 또는 작동력에 지정되는 제1 힘 임계 값(850)은 우선 가상의 조작 요소의 작동 시 1회 도달 또는 초과되어야 하고, 이로써 가상의 조작 요소와 연관된 기능의 트리거가 대체로 수행될 수 있다. 제1 힘 임계 또는 제1 힘 임계 값(850)의 도달 또는 초과 시, 제1 햅틱 피드백(Feedback/Ruckkopplung)이 생성된다. 제2 햅틱 피드백은 이후에 제2 힘 임계 또는 제2 힘 임계 값(860)의 미달 시 트리거된다. 제2 힘 임계 값은 제1 힘 임계 값(850)보다 더 작은 힘에 지정된다. 제1 햅틱 피드백 및 제2 햅틱 피드백은 서로 상이하다. 바람직하게는, 제1 힘 임계의 도달 또는 초과와 연관되는 피드백이 있을 때 야기되는 접촉 감지 위치 검출 장치의 접촉면의 최대 편향은 제2 힘 임계의 미달과 연관하는 최대 편향보다 더 크다. 이는 물리적으로 형성된 버튼의 햅틱 거동에 상응한다. 중요한 것은, 사전에 제1 힘 임계 값(850)이 도달 또는 초과될 때에만, 제2 힘 임계 값(860)의 미달 시 햅틱 피드백이 야기된다는 것이다.
도 13에는 편향 및 요구되는 가압력 사이의 연관성의 그래픽 표현 외에 작동 과정 동안의 가압력이 다시 그래픽으로 도시되어 있다. 시간에 대한 통상적 가압력은 작동 과정 시 가압력 곡선(920)으로 그래프로 도시되어 있으며, 작동 과정은 가상의 조작 요소와 연관된 기능의 트리거를 야기한다. 시점(t1)에 사용자는 예컨대 그의 손가락과 같은 작동 요소를, 해당 가상 조작 요소의 트리거 영역 내에 있는 위치에서 접촉 감지 위치 검출 장치 위에 올려놓는다. 이는 바람직하게는, 가상 조작 요소의 그래픽 표현의 영역 내에 있는 위치이다. 사용자는 가압력을 증대시키되, 그가 시점(t2)에 작동력으로 제1 힘 임계값(850)을 초과할 때까지 증대시킨다. 이 시점에, 제1 액츄에이터 활성화 신호가 생성되고, 이후 액츄에이터를 이용하여 펄스형 편향은 접촉면에서의 제1 햅틱 피드백으로서 생성된다. 사용자는 그가 가상의 조작 요소를 성공적으로 작동시켰고 가압력을 줄였다는 것에 대해 등록한다. 시점(t3)에 제2 힘 임계 또는 제2 힘 임계 값(860)의 미달 시, 제2 액츄에이터 활성화 신호가 생성되고, 이에 대해 제1 펄스 햅틱 피드백과 상이한 제2 펄스형 피드백이 바람직하게는 접촉면의 또 다른 펄스형 편향의 형태로 야기된다. 이는 사용자에게 햅틱 피드백을 전달하고, 이는 사용자가 이를 물리적으로 형성된 조작 요소에 의해 인지하는 바와 같다. 시점(t4)에 사용자는 손가락을 접촉면으로부터 다시 뗀다.
도 14에는 제어부가 제어 신호(930)의 형태로, 그리고 이로 인해 발생하는 편향이 시간에 대해 각각 그래프로 도시되어 있다. 상부 그래프에서 액츄에이터 제어 장치로부터 액츄에이터에 전송되는 것과 같은 제어 신호(930)는 시간에 대해 그래프로 도시되어 있다. 짧은 여기 펄스가 생성되는 것을 확인할 수 있다. 중앙 그래프에서, 디스플레이 편향, 즉 접촉면의 편향이 시간에 대해 도시되어 있다. 접촉면 편향은 시점(t6)에 펄스형 편향(950)의 최대값(955)에 도달하고, 이러한 시점에 제어 신호(930)는 다시 거의 0 값에 도달하였음을 확인할 수 있다. 접촉면 또는 터치 스크린의 감쇠에 따라 1개 또는 2개의 소위 포스트슈트(post shoot)/오버슈트가 나타난다. 세번째 그래프에서, 출력된 스피커 신호(960)가 도시되어 있고, 스피커 신호는 짧은 소리 펄스를 나타낸다. 이러한 스피커 신호(960)는 액츄에이터의 제어 신호(930)에 대해 시간상 지연되어 생성됨으로써, 음향 신호의 최대 편향은 접촉면의 최대 편향과 함께 감소한다.
도 15a, 15b에는 예컨대 도 14에 도시된 것과 동일한 여기 신호의 경우에 시간에 대한 접촉면의 예시적인 편향이 도시되어 있다. 도 15a에 따른 그래프에 대응하는 실시 형태에서, 접촉면의 지지가 약하게만 감쇠되어, 이미 전술한 오버슈트(951, 952)가 발생하는 반면, 강한 감쇠 시(도 15b 참조) 원하는 펄스형 편향(950) 외에 약하게 현저한 오버슈트(951)만이 관찰될 수 있다. 도 15b에 도시된 편향 거동은 바람직한 편향 거동에 부합한다.
도 16에는 다양한 제어 장치들과 함께 조작 장치(1)가 개략적으로 도시되어 있고, 제어 장치들은 본 발명에 따른 햅틱 피드백을 포함하는 가상의 조작 요소를 위한 기능 트리거를 가능하게 한다. 제어 장치(1)는 하우징(5)을 구비하는 조작 유닛을 포함하고, 하우징 내에서 터치스크린(10) 외에 물리적으로 형성된 다른 조작 요소들(1010)이 버튼(1011) 및 엔코더(1012)의 형태로 형성되어 있다. 하우징(5) 내에는 한편으로는 로컬 조작 유닛 제어 장치(80)이 통합되어 있고, 로컬 조작 유닛 제어 장치는 예컨대 하나 이상의 버스(300)를 통해 중앙 컴퓨터(200)와의 통신을 수행한다. 예컨대, 제어 신호들, 즉 액츄에이터 활성화 신호들, 소리 활성화 신호들, 힘 임계 트리거 신호들, 힘 값들 등은 예컨대 CAN-버스와 같은 직렬 버스를 통해 전송될 수 있다. CAN은 Controller Area Network를 나타낸다. 그래픽 정보는 바람직하게는 LVDS 버스를 통해 전송된다. LVDS는 low voltage differential signalling을 나타낸다. 또한, 조작 유닛 제어장치(80)는 물리적으로 형성된 조작 요소들(1010)의 신호들을 처리하는 기능을 한다. 부가적으로, 하우징(5)에 또는 하우징(5) 내에 터치스크린(10) 및 터치스크린 제어 장치(15)가 구비되고, 터치 스크린 제어 장치는 표시 제어 장치 및 위치 검출 제어 장치를 포함한다(도 1 참조). 부가적으로, 햅틱 제어 장치(100)가 구비되고, 햅틱 제어 장치는 압력 측정 제어 장치(45)와 결합되어 있다. 또한, 햅틱 제어 장치(100)와 액츄에이터 장치(50) 및 소리 생성기(60)가 결합되고, 이는 햅틱 제어 장치(100)에 의해 전술한 바와 같이 촉각 및 음향 피드백의 생성을 위해 적절하게 제어된다. 햅틱 제어부는 하우징 내에 로컬로 통합된 제어 장치들에서 완전하게 실행될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 햅틱 피드백의 일부는 인간-기계 인터페이스를 통해 제어되고 영향받을 수 있으며, 이러한 인터페이스는 인간-기계 모델(1020)의 중앙 컴퓨터에서 실행된다.
도 17에 도시된 실시 형태는 도 16에 도시된 실시 형태와 유사하나, 도 17의 실시 형태에서 중앙 컴퓨터는 없고, 전체 햅틱 제어부는 조작 유닛(2)의 하우징(5) 내에서 로컬 제어 장치들에서 구현된다. 하우징 내에서 터치 스크린이 지지되어 있다.
도 18에는 일 실시 형태가 개략적으로 도시되어 있으며, 이러한 실시 형태에서 햅틱 피드백을 위한 전체 논리는 중앙 컴퓨터(200)에서 형성된다. 예컨대 CAN-버스와 같은 버스(300)를 통해, 접촉 정보 및 힘 정보가 전송되고 중앙 컴퓨터의 인간-기계 인터페이스 논리에서 평가되고, 중앙 컴퓨터는 햅틱 피드백의 제어를 위한 신호들을 터치 스크린을 둘러싸는 하우징 내의 로컬 제어 장치들에 도로 전송한다.
도 19에서는, 개략적으로 암시된 제어부의 개별적인 제어 장치들 아래에 지연 시간이 도시되어 있다. 중앙 컴퓨터 없이 햅틱 피드백이 구현되는 변형예에서, 터치 스크린(10) 및 터치 스크린 제어 장치(15), 그리고 조작 유닛 제어 장치(80)가 야기하는 처리 시간만이 발생한다. 부가적으로, 햅틱 제어부(100) 및 액츄에이터 장치(50)가 햅틱 피드백 신호를 생성하기 위해 필요한 시간이 발생한다.
중앙 컴퓨터(200)에서 논리가 실행되는 대안적 형성예에서, 버스 전송 및 중앙 컴퓨터에서 논리 평가를 위해 요구되는 추가적 지연 시간이 부가된다. 개별적 구성 요소를 위해 제공된 지연 시간은 예시적인 실시 형태에 상응한다. 사용자에게 시간 지연으로 인지되지 않는 허용 가능한 전체 지연 시간은 힘 임계 초과의 결과와 햅틱 피드백 사이의 50 밀리초 반응 시간을 초과할 수 없다.
도 20에는 중앙 컴퓨터와, 로컬로 터치 스크린(10)과 함께 형성된 조작 유닛(2) 사이의 통신을 위한 인터페이스가 도시되어 있다. 전송 구간은 예컨대 CAN 버스일 수 있다. 중앙 컴퓨터로부터 로컬 조작 유닛의 구동 모드(1110)가 제어된다. 이에 대해, 햅틱 제어는 중앙 컴퓨터를 이용하여 수행되어야 하는 것이 확정될 수 있다. 마찬가지로, 가상의 조작 요소들의 활성화 및 트리거는 오로지 충분한 작동력이 있거나 이미 단순 접촉이 있을 때에만 수행되어야 한다는 것이 확정될 수 있다. 또한, 이러한 인터페이스를 통해 로컬 조작 유닛이 구성되고(1120), 예컨대 힘 임계가 확정되고, 소리가 확정되며, 음향 신호들의 음량 및 여기 프로파일 등이 확정된다(1130). 반면, 조작 유닛(2)의 로컬 제어 장치들로부터 힘 임계 초과(1140) 및 절대 힘 값(1150)이 중앙 컴퓨터로 전송된다. 또한 로컬로 위치하는 제어 장치들에 대한 정보(1160) 및 그 버전 상태, 그리고 물리적으로 형성된 조작 요소의 작동과 연관되는 접촉 위치 및 신호(1170)가 전송된다.
도 21에 의거하여, 중앙 컴퓨터에서 형성되는 조작 논리를 포함하는 실시 형태의 경우에 조작 공정 시 전송된 메시지의 흐름이 설명될 것이다. 우선, 중앙 컴퓨터로부터 로컬 조작 유닛으로 초기화 메시지 패킷(1210)이 전송되고, 이는 로컬 조작 유닛을 구성한다. 접촉이 시작되면, 접촉 위치 데이터(1220)는 중앙 컴퓨터에 전송된다. 이후에 제1 힘 임계의 초과 또는 도달이 검출되면, 제1 힘 임계의 초과는 중앙 컴퓨터에 전송된다(1230). 중앙 컴퓨터는 논리 평가(1240)를 수행하고, 제1 햅틱 및 음향 피드백을 트리거하기 위한 신호를 생성한다(1250). 제2 힘 임계가 미달되면, 이는 다시 중앙 컴퓨터에 전송되고(1260), 중앙 컴퓨터는 추가적 논리 평가(1270)에 따라 제2 햅틱 효과 및 제2 소리 신호의 트리거를 위한 신호를 로컬 조작 유닛으로 전송한다(1280). 또한, 중앙 컴퓨터는 작동된 가상 조작 요소와 연관되는 기능의 트리거를 유발한다(1290).
도 22에는 햅틱 트리거가 로컬 조작 유닛(2)에서 로컬로 수행되는 실시 형태에서 메시지 텔레그람이 도시되어 있다. 중앙 컴퓨터(200)를 통해 다시 초기화(1310)가 시작되고, 이를 통해 로컬 조작 유닛이 구성된다. 산출된 접촉 위치들은 다시 작동 검출 시 중앙 컴퓨터로 전송된다(1320). 압력 측정에 의해 제1 힘 임계가 초과된 것이 산출되면(1330), 제1 햅틱 및 음향 피드백이 로컬 조작 장치 내의 햅틱 제어 장치에 의해 트리거된다(1340). 중앙 컴퓨터에는 가상 조작 요소가 완전히 눌려져 있음이 전송된다(1350). 사용자가 가상의 조작 요소를 다시 놓아버리면, 제2 힘 임계가 미달된다. 이것이 인식되자마자(1360), 로컬 햅틱 제어 장치에 의해 제2 햅틱 피드백이 액츄에이터 활성화 신호 및 소리 활성화 신호를 통해 출력된다(1370). 중앙 컴퓨터에는, 사용자가 버튼을 다시 놓암음이 고지된다(1380). 중앙 컴퓨터는 기능 트리거를 야기한다(1390).
도 23에는 조작 장치(1)를 포함하는 장치(4)가 개략적으로 도시되어 있다. 조작 장치(1)는 도 1에 따른 조작 장치와 유사하게 형성된다. 장치(4)는 햅틱 입력을 검출하기 위한 쌍방향 인간-기계 인터페이스를 포함하는 기술적 장치이다. 장치(4)는 예컨대 지상 차량, 항공 차량, 수상 차량, 판매- 또는 정보 자동화 장치, 전화, 특히 스마트폰 또는 다른 이동 전화, 태블릿 컴퓨터, 개인 디지털 보조기(PDA), 개인 컴퓨터, 쌍방향 가구재, TV, 가전, 생산- 또는 공정 설비, 제어 콘솔, 가전 또는 전자오락 기기 또는 슬롯머신 기기, 게임 콘솔 등일 수 있다. 쌍방향 가구재로서 예컨대 침대 또는 쇼파와 같이 액츄에이터를 통해 정합될 수 있는 가구재, 및 전체 또는 일부가 스크린으로 형성되는 책상판을 구비한 책상, 또는 스크린을 포함하는 벽 패널 등과 같이 정보 전달을 가능하게 하는 가구재를 의미한다.
일부 실시 형태들에서, 도 1과 유사한 하우징(5)은 장치(4)에 또는 장치(4) 내에 배치되고, 바람직하게는 고정된다. 이를 위해 하우징(5)은 고정 요소를 포함할 수 있다. 고정 요소를 이용하여 조작 장치(1)의 하우징(5)은 장치(4)의 장치 하우징(7) 내에 또는 장치(4)의 장치 하우징(7)에 고정된다.
다른 실시 형태들에서, 조작 장치의 하우징(5)은 장치(4)의 장치 하우징(7)과 동일하거나 적어도 부분적으로 동일하다. 이는 특히, 자유 프로그래밍 가능한 표시 장치(20)의 표시면(21)이 측면의 절반 이상, 바람직하게는 최대 면적 측면을 덮거나 수용하는 실시 형태들에 해당한다. 태블릿 컴퓨터, 스마트폰, PDA는 본원에서 그러한 실시 형태를 위한 예로 열거된다. 장치(4)의 중앙 컴퓨터(200)는 공간적으로 조작 장치(4)의 하우징(5) 내에 배치되고, 하우징은 장치 하우징(7)이기도 하다. 그럼에도 불구하고, 기능적 이점이 있는데, 조작 장치(1)는 장치(4)의 일 구성 요소일 뿐이고, 다른 구성 요소는 조작 장치(1)를 통해 조작되어야 하는 기능들을 제공하기 때문이다.
조작 장치(1)는 하우징(5)을 포함하는 조작 유닛(2)을 포함하고, 하우징은 장치(4) 내에 배치되거나, 또는 자유 프로그래밍 가능한 표시 장치(20)와 연결된 접촉 감지 위치 검출 장치(30)가 장치(4)의 외부면을 형성하도록 구현된다. 대부분의 실시 형태들에서, 자유 프로그래밍 가능한 표시 장치(20)의 표시면(21)은 접촉 감지 위치 검출 장치(30)의 접촉면(31)과 단단히 결합된다. 표시면(21), 및 연결되어 있는 접촉 감지 위치 검출 장치(30)의 접촉면(31)의 조합은 터치 스크린(10)으로 지칭되며, 이때 접촉면은 표시면 앞에 배치되어 단단히 결합되어 있는 투명한 접촉면이다. 접촉 감지 위치 검출 장치(30)의 적어도 접촉면(31)은 하우징(5)에 대해 이동 가능하게, 바람직하게는 탄성적으로 지지되어 있다.
압력 측정 장치(40)는 접촉면(31)과, 또는 접촉면이 자유 프로그래밍 가능한 표시 장치(20)와 단단히 결합된 경우에 터치 스크린(10)과 결합되고, 압력 측정 장치는 접촉 작동이 있을 시에 접촉면(31)에 대해 수직으로 접촉면에 작용하는 작동력을 측정할 수 있다. 예컨대, 접촉면(31)과 하나 이상의 센서 요소(41)가 결합될 수 있고, 이러한 센서 요소는 접촉면(31)의 편향 시 신호를 생성하며, 이러한 신호는 압력 측정 제어 장치(45)에 의해 압력 신호(46)로 변환되고, 압력 신호는 산출된 가압력 또는 작동력을 나타낸다. 또한 적어도 하나의 액츄에이터 장치(50)는 접촉면(31)과, 또는 접촉면(31)이 표시면(21)과 단단히 결합된 경우 터치 스크린(10)과 결합되고, 액츄에이터 장치는 액츄에이터(51)를 포함하고, 액츄에이터는 액츄에이터 제어 장치(55)에 의해 제어된다.
조작 장치(1)는 하우징(5) 내에 배치된 햅틱 제어 장치(100)를 더 포함하고, 햅틱 제어 장치는 적어도 압력 측정 제어 장치(45) 즉 압력 측정 장치(40) 및 액츄에이터 제어 장치(55) 즉 액츄에이터 장치(50)와 결합된다. 햅틱 제어 장치(100)는 검출된 가압력에 의거하여 액츄에이터 활성화 신호(106)를 생성하도록 형성되고, 이러한 액츄에이터 활성화 신호는 액츄에이터 제어부(55)에 의해 변환되어, 액츄에이터(51)는 접촉 감지 위치 검출 장치(30)의 접촉면(31)을 편향시킴으로써, 촉각으로 인지 가능한 효과가 발생한다.
가장 간단한 실시 형태에서, 햅틱 제어 장치(100)는 검출된 가압력 또는 작동력을 제1 힘 임계 또는 제1 힘 임계값에 대해 검사한다. 이러한 힘 임계 또는 제1 힘 임계값에 도달 또는 초과되면, 제1 액츄에이터 활성화 신호(106)가 생성되고, 이러한 신호는 제1 햅틱 피드백을 액츄에이터 제어 장치(55) 및 액츄에이터(51)를 통해 접촉면(31)에서 발생시킨다. 이어서, 제1 힘 임계 또는 제1 힘 임계값이 검출된 가압력 또는 작동력을 통해 1회 도달 또는 초과된 후에, 제2 힘 임계 또는 제1 힘 임계값보다 낮은 제2 힘 임계값이 미달되면, 제2 액츄에이터 활성화 신호(106)가 생성되고, 이러한 신호는 액츄에이터 제어 장치(55) 및 액츄에이터(51)를 통해 촉각으로 감지 가능한 제2 효과를 접촉면(51)에서 야기한다. 바람직하게는, 2개의 감지 가능한 햅틱 효과는 서로 상이하여, 사용자는 이를 구분할 수 있다. 더욱 바람직하게는, 햅틱 효과들은 접촉면의 짧은, 가급적 1회의 편향들이다. 이는 바람직하게는 편향 진폭과 관련하여 상이하며 이때 바람직하게는, 제1 액츄에이터 활성화 신호에 의해 생성되는 햅틱 효과에서의 편향 진폭은 제2 액츄에이터 활성화 신호에 의해 트리거된 햅틱 효과의 경우보다 더 크다.
다른 실시 형태들은 앞에서 다른 실시 형태들과 관련하여 이미 언급한 바와 유사한 개선된 햅틱 제어부를 포함한다. 또한, 다른 실시 형태들의 특징들과 동일한 참조 번호를 가지는 이러한 실시 형태의 나머지 기술적 특징들은 기술적으로 동일하고, 다른 실시 형태들에서와 동일한 이점들을 가진다.
당업자에게는, 본 발명의 다양한 형성 가능성들이 가능하다는 점이 명확하다. 본질적인 것은, 제어부가 논리를 포함하고, 이러한 논리는 제1 힘 임계 및 이와 상이한 제2 힘 임계를 평가하며 서로 별도로 야기되는 2개의 햅틱 피드백들이 생성되고, 이러한 피드백들은 사용자에게 별도로 인지 가능하다는 것이다. 이는 바람직하게는 펄스 방식으로 형성되고, 더욱 바람직하게는, 안정 위치로부터 각각 하나의 펄스 편향이 야기되며, 더욱 바람직하게는 사용자의 가압력에 반작용하는 편향이 야기된다. 또한 바람직하게는 음향 신호들 또는 소리들은 시간상 동기화되고, 국지적으로 조작 장치의 접촉면에 인접하여 출력됨으로써, 공간적인 청각 인지로 인하여 소리의 근원지가 접촉 위치에 지정되고, 따라서 인간 사용자를 위한 전체의 센서 감지가 개선되어, 물리적 버튼을 모방할 수 있다. 제어부는 앞에서 상세하게 설명한 바와 같이 한편으로는 로컬 조작 유닛에서 수행되거나 차량에서 터치 스크린으로부터 공간적으로 이격되어 부속하는 중앙 컴퓨터와 상호 작용하여 수행될 수 있고, 로컬 제어 유닛에서 터치스크린 또는 접촉 감지 위치 검출 장치는 탄성적으로 이동 가능하게 지지되어 있다. 논리 및 제어부의 분포의 혼합 형태는 가능하다. 중앙 컴퓨터에서 뿐만 아니라 로컬 제어 장치들에서도 논리의 일부가 소프트웨어를 통해 마이크로 프로세서와 상호 작용하여 실행될 수 있다.
1 조작 장치 2 조작 유닛
3 자동차 4 장치(예컨대 자동화장치, 스마트폰, 제어 콘솔 등)
5 하우징 6 하우징 구성 요소들
7 장치 하우징 10 터치 스크린
15 터치 스크린 제어 장치 20 자유 프로그래밍 가능한 표시 장치
21 표시면 25 표시 제어 장치
30 접촉 감지 위치 검출 장치 31 접촉면
35 위치 검출 제어 장치 36 위치 신호
40 압력 측정 장치 41 센서 요소
45 압력 측정 제어 장치 46 압력 신호
50 액츄에이터 장치 51 액츄에이터
55 액츄에이터 제어 장치 60 소리 생성기
70 스피커 80 조작 유닛 제어 장치
100 햅틱 제어 장치 106 액츄에이터 활성화 신호
108 소리 활성화 신호 110 제1 비교기
116 비교 결과 신호(제1 힘 임계) 120 제2 비교기
126 비교 결과 신호(제2 힘 임계) 130 추가적 비교기
133 메모리 136 비교 결과 신호(트리거 영역 위치)
140 햅틱 논리 장치 150 인터페이스
160 지연 장치 200 중앙 컴퓨터
210 중앙 컴퓨터 인터페이스 300 버스
501 작동 방향 화살표 502 액츄에이터 편향 방향 화살표
510 홀더 플레이트 520 터치 스크린 지지체
530 홀더 요소 540 L-프로파일
550 리프스프링 560 리드프레임
570 리드프레임 610 포트 마그넷
620 코일 621 코일 축
630 전자 회로 기판 640 연결부
710 스트레인 게이지 720 접착층
810 홀더 프레임 820 리드프레임
830 태핏 840 판형 커패시터
850 제1 힘 임계값 860 제2 힘 임계값
900 동작 영역 910 경사도
920 가압력 곡선 930 제어 신호
940 편향 950 펄스형 편향
951 오버슈트 952 오버슈트
960 스피커 신호 t1-t5 시점들
1010 물리적 조작 요소들 1011 버튼
1012 엔코더 1020 인간-기계 모델
1030 인간-기계 인터페이스 논리 1110 구동 모드 확정
1120 구성 1130 여기 프로파일 확정
1140 힘 임계 초과 1150 힘 값들
1160 버전 정보 1170 접촉 위치들/조작 요소 신호들
1210 초기화 1220 접촉 위치 데이터 전송
1230 제1 힘 임계 초과 전송 1240 논리 평가
1250 제1 피드백 트리거 1260 제2 힘 임계 미달 전송
1270 추가적 논리 평가 1280 제2 피드백 트리거
1290 기능 트리거 1310 초기화
1320 접촉 위치 데이터 전송 1330 제1 힘 임계 초과 검출됨
1340 제1 피드백 트리거 1350 제1 힘 임계 초과 전송(가상 조작 요소가 완전히 눌림) 1360 제2 힘 임계 미달 인식
1370 제2 피드백 트리거 1380 제2 힘 임계 미달 전송
1390 기능 트리거

Claims (13)

  1. 조작 장치(1), 특히 자동차(3)용 조작 장치(1)로서, 하우징(5); 적어도 하나의 가상의 조작 요소의 표현을 위한 자유 프로그래밍 가능한 표시면(21)을 구비한 표시 장치(20) 및 표시면(21) 앞에 배치되는 접촉면(31)을 구비한 접촉 감지 위치 검출 장치(30)를 포함하는 터치 스크린(10)으로, 적어도 상기 접촉면(31)은 상기 하우징(5)에 대해 이동 가능한 방식으로 하우징에서 지지되는 것인, 터치 스크린(10); 상기 터치 스크린(10)의 접촉 작동 시 접촉면(31)에 작용하는 가압력을 산출하기 위한 적어도 하나의 압력 측정 장치(40); 상기 하우징(5)에 대한 적어도 접촉면(31)의 목적에 따른 이동을 위해 상기 접촉면과 직접적 또는 간접적으로 결합되는 적어도 하나의 액츄에이터 장치(50); 및 검출된 접촉 위치 및 검출된 가압력에 따라 적어도 하나의 가상 조작 요소의 올바른 햅틱 작동이 있는지의 여부를 산출하고, 올바른 햅틱 작동이 있는 경우에 적어도 하나의 가상의 조작 요소에 지정된 기능을 트리거하고 적어도 하나의 액추에이터 장치(50)를 제어하여 햅틱 피드백을 상기 접촉면(31)에서 생성하도록 형성되는 제어부를 포함하는 조작 장치(1), 특히 자동차(3)용 조작 장치(1)에 있어서,
    상기 제어부는, 가압력을 제1 힘 임계값(850) 및 이와 상이한 제2 힘 임계값(860)과 비교하고 제1 힘 임계값(850)의 초과 시 제1 액츄에이터 활성화 신호를 생성하고 이후에 제2 힘 임계값(860)의 미달 시 제1 액츄에이터 활성화 신호와 상이한 제2 액츄에이터 활성화 신호를 생성하도록 형성되며, 상기 제1 및 제2 액츄에이터 활성화 신호는 액츄에이터 장치(50)에 의해 각각 햅틱 피드백을 접촉면(31)에서 야기하도록 형성되고, 그리고 상기 제1 액츄에이터 활성화 신호 및 제2 액츄에이터 활성화 신호에 의해 생성되며 촉각으로 인지 가능한 피드백은 접촉면에서 서로 상이하고, 상기 제어부는 햅틱 피드백들을 각각 짧은 기계적 펄스의 형태로 생성하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조작 장치(1), 특히 자동차(3)용 조작 장치(1).
  2. 청구항 1에 있어서,
    제어부는, 검출된 접촉 위치가 상기 적어도 하나의 가상의 조작 요소의 트리거 영역 내에 있고, 상기 트리거 영역이 적어도 하나의 가상 조작 요소에 지정될 때 적어도 하나의 기능을 트리거해야 할 기능으로서 선택하고, 그리고 적어도 하나의 기능이 트리거해야 할 기능으로서 선택되었을 때에만 햅틱 피드백을 생성하도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조작 장치(1).
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    상기 하우징(5)에 또는 하우징(5) 내에 스피커(70)가 배치되고, 상기 제어부는 소리 생성기(60)를 포함하고, 제어부는 상기 소리 생성기(60)를 제어하여, 제1 햅틱 피드백으로 인하여 야기되는 접촉면(31)의 편향과 시간상 동기화되어 스피커(70)를 통해 소리 신호가 출력되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조작 장치(1).
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어부는 제1 햅틱 피드백뿐만 아니라 제2 햅틱 피드백을 통해서 각각 소리 신호가 출력되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 조작 장치(1).
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 출력된 소리 신호들은 제1 햅틱 피드백 및 제2 햅틱 피드백에 대해 서로 상이한 것을 특징으로 하는 조작 장치(1).
  6. 기능들의 조작을 위한 방법으로, 표시면(21) 위에 가상의 조작 요소를 표현하는 단계; 상기 표시면(21)과 결합되는, 접촉 감지 위치 검출 장치(30)의 접촉면(31) 위에서 접촉 위치들을 검출하는 단계; 접촉면(31)의 접촉 작동 시 가압력들을 검출하는 단계; 검출된 접촉 위치들 및 가압력들을 평가하고, 가상의 조작 요소의 올바른 햅틱 작동이 있는지의 여부를 산출하며, 올바른 햅틱 작동이 있는 경우에 적어도 하나의 가상의 조작 요소에 지정된 기능을 트리거하고 상기 접촉면(31)에서 햅틱 피드백을 생성하는 단계를 포함하는 방법에 있어서,
    상기 산출된 가압력들을 제1 힘 임계값(850) 및 제2 힘 임계값(860)과 비교되고, 제1 힘 임계값(850)의 초과 시 상기 접촉면(31)에 제1 햅틱 피드백이 생성되고, 이후에 제2 힘 임계값(860)의 미달 시 상기 제1 햅틱 피드백과 상이한 제2 햅틱 피드백이 접촉면(31)에서 생성되고, 제1 햅틱 피드백 및 제2 햅틱 피드백은 접촉면(31)의 펄스형 편향으로서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 햅틱 피드백은, 검출된 접촉 위치가 적어도 하나의 가상의 조작 요소의 트리거 영역 내에 위치하고, 상기 트리거 영역은 상기 적어도 하나의 가상의 조작 요소에 지정되어 있을 때에만 생성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 청구항 6 또는 청구항 7에 있어서,
    적어도 상기 제1 햅틱 피드백 또는 제2 햅틱 피드백과 시간상 동기화되어 음향 소리 신호가 출력되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 음향 소리 신호는 공간적으로 상기 접촉면(31)에 인접하여 출력되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
    소리 신호가 시간상 동기화되어 출력됨으로써, 상기 접촉면(31)의 최대 편향은 출력된 음향 소리 신호의 시작과 시간상 동시에 발생함으로써, 사용자는 작동 요소로서의 손가락을 사용하여 햅틱 피드백을 음향 소리 신호의 시작과 동시에 인지하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 청구항 6 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지정된 기능은 자동차(3) 내의 기능인 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조작 장치(1)는 자동차(3)에서의 사용을 위해 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 청구항 1 내지 청구항 5 또는 청구항 12 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 조작 장치(1)는 지상 차량, 항공 차량, 수상 차량, 판매- 또는 정보 자동화 장치, 전화, 태블릿 컴퓨터, 개인 컴퓨터, 쌍방향 가구재, TV, 가전, 생산- 또는 공정 설비, 제어 콘솔, 가전 또는 전자오락 기기 또는 슬롯머신 기기의 구성 요소인 것을 특징으로 하는 방법.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190029427A (ko) * 2017-09-11 2019-03-20 엘지디스플레이 주식회사 디스플레이 장치
KR20200064188A (ko) * 2018-11-19 2020-06-08 엘지전자 주식회사 디스플레이 장치 및 그것을 포함하는 차량

Families Citing this family (51)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015016152A1 (de) * 2015-12-12 2017-06-14 Daimler Ag Haptische Rückmeldung bei einer Nutzerschnittstelle
WO2017120368A1 (en) * 2016-01-05 2017-07-13 Interlink Electronics, Inc. Multi-modal switch array
DE102016101556B3 (de) * 2016-01-28 2017-07-27 Behr-Hella Thermocontrol Gmbh Bedieneinheit für ein Fahrzeug
JP6728386B2 (ja) * 2016-03-31 2020-07-22 センセル インコーポレイテッドＳｅｎｓｅｌ，Ｉｎｃ． 人間コンピュータインタフェースシステム
US20230044562A1 (en) * 2016-03-31 2023-02-09 Sensel, Inc. System and method for detecting and characterizing inputs on a touch sensor surface
US11422631B2 (en) 2016-03-31 2022-08-23 Sensel, Inc. Human-computer interface system
US11460926B2 (en) 2016-03-31 2022-10-04 Sensel, Inc. Human-computer interface system
US10564839B2 (en) * 2016-03-31 2020-02-18 Sensel Inc. Method for detecting and characterizing inputs on a touch sensor surface
US10866642B2 (en) 2016-03-31 2020-12-15 Sensel Inc. System and method for detecting and responding to touch inputs with haptic feedback
US10372121B2 (en) * 2016-04-26 2019-08-06 Ford Global Technologies, Llc Determination of continuous user interaction and intent through measurement of force variability
US9886829B2 (en) 2016-06-20 2018-02-06 Immersion Corporation Systems and methods for closed-loop control for haptic feedback
DE102016112501A1 (de) * 2016-07-07 2018-01-11 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer ein Hebelelement umfassenden Antriebseinrichtung sowie Kraftfahrzeug
DE102016220858A1 (de) * 2016-10-24 2018-04-26 Preh Car Connect Gmbh Anzeigevorrichtung mit einer berührungsempfindlichen Anzeigeeinheit
DE102017200595A1 (de) * 2016-11-15 2018-05-17 Volkswagen Aktiengesellschaft Vorrichtung mit berührungsempfindlicher Freiformfläche und Verfahren zu deren Herstellung
JP7032048B2 (ja) * 2017-02-03 2022-03-08 株式会社デンソーテン 制御装置、入力システムおよび制御方法
CN107016898B (zh) * 2017-03-16 2020-08-04 北京航空航天大学 一种增强人机交互体验的触屏模拟顶板装置
DE102017205494B4 (de) * 2017-03-31 2020-02-06 Audi Ag Berührungssensitive Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer berührungssensitiven Bedienvorrichtung
DE102017206785A1 (de) * 2017-04-21 2018-10-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Bedieneinrichtung zum Steuern von Funktionen eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben einer solchen
FR3065547B1 (fr) * 2017-04-24 2019-07-12 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Interface a retournement temporel generant une lubrification acoustique
DE102017208297B3 (de) * 2017-05-17 2018-09-13 BSH Hausgeräte GmbH Barrierefreie Bedienung eines Hausgeräts
JP7069291B2 (ja) * 2017-07-12 2022-05-17 ベーア－ヘラー サーモコントロール ゲーエムベーハー 操作ユニット
US10980687B2 (en) * 2017-07-19 2021-04-20 Stryker Corporation Techniques for generating auditory and haptic output with a vibrational panel of a patient support apparatus
WO2019099668A1 (en) 2017-11-15 2019-05-23 The Coca-Cola Company Dispenser with haptic feedback touch-to-pour user interface
DE102017220780B3 (de) * 2017-11-21 2019-02-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Tastschalter und Kraftfahrzeug mit einem Tastschalter
US10620704B2 (en) * 2018-01-19 2020-04-14 Cirrus Logic, Inc. Haptic output systems
US10996755B2 (en) * 2018-02-28 2021-05-04 Google Llc Piezoelectric haptic feedback module
JP7210603B2 (ja) * 2018-03-08 2023-01-23 センセル インコーポレイテッド 触覚フィードバックを使用してタッチ入力を検出し当該タッチ入力に応答するためのシステム及び方法
JP7146425B2 (ja) * 2018-03-19 2022-10-04 ソニーグループ株式会社 情報処理装置、情報処理方法及び記録媒体
US10459542B1 (en) * 2018-06-01 2019-10-29 Google Llc Trackpad with capacitive force sensing and haptic feedback
DE102018213603A1 (de) * 2018-08-13 2020-02-13 Audi Ag Bedienvorrichtung, Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betätigen einer Bedienvorrichtung
DE102018215213A1 (de) * 2018-09-07 2020-03-12 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Erzeugung einer akustischen Rückmeldung bei Betätigung eines Bedienelements und Verfahren zur Erzeugung einer akustischen Rückmeldung bei Betätigung eines Bedienelements
CN109326221B (zh) * 2018-09-25 2021-09-28 上海天马微电子有限公司 显示装置和显示装置的触觉反馈显示方法
EP3867732B1 (de) * 2018-10-17 2023-08-23 Behr-Hella Thermocontrol GmbH Bedienvorrichtung für ein fahrzeug
US11520408B2 (en) * 2018-11-19 2022-12-06 Lg Electronics Inc. Vehicle display apparatus
DE102019204060A1 (de) * 2019-03-25 2020-10-01 Zf Friedrichshafen Ag Wischgestenerkennungsvorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer auf ein bewegliches Oberflächenelement einer Fahrzeugkomponente ausgeübten Wischgeste
US10852833B2 (en) * 2019-03-29 2020-12-01 Google Llc Global and local haptic system and mobile devices including the same
US20200326779A1 (en) * 2019-04-11 2020-10-15 Apple Inc. Electronic Device Having a Haptic Device with an Actuation Member and a Restoration Mechanism
US10768706B1 (en) 2019-05-07 2020-09-08 Google Llc Determining an amplitude of a braking portion of a waveform of a driving voltage signal for a linear resonant actuator
CN110194208B (zh) * 2019-05-16 2023-10-10 上海蔚来汽车有限公司 汽车的多功能方向盘及汽车
CN112009238A (zh) * 2019-05-29 2020-12-01 宝马股份公司 用于可电动马达式运行的机动车的踏板装置
CN112540692B (zh) * 2019-09-20 2023-06-27 法雷奥汽车内部控制（深圳）有限公司 触控操作装置
US11820215B2 (en) * 2019-11-04 2023-11-21 Hyundai Mobis Co., Ltd. System and method for controlling display of vehicle
DE102020107338B4 (de) * 2020-03-17 2022-09-29 Audi Aktiengesellschaft Bedienvorrichtung zum Bedienen eines Infotainmentsystems, Verfahren zum Bereitstellen eines akustischen Signals für eine Bedienvorrichtung und Kraftfahrzeug mit einer Bedienvorrichtung
US11907463B2 (en) * 2020-05-08 2024-02-20 Accenture Global Solutions Limited Pressure-sensitive machine interface device
DE102020117200A1 (de) 2020-06-30 2021-12-30 Marquardt Gmbh Bedienelement mit einer Bedienoberfläche und einem Vibrationsaktuator zur Erzeugung einer lokal festgelegten Vibration auf der Bedienoberfläche
US11880506B2 (en) 2020-10-06 2024-01-23 Sensel, Inc. Haptic keyboard system
US11556207B2 (en) * 2021-06-15 2023-01-17 GM Global Technology Operations LLC Virtual display touch screen diagnostic system
US11921927B1 (en) 2021-10-14 2024-03-05 Rockwell Collins, Inc. Dynamic and context aware cabin touch-screen control module
DE102021212372A1 (de) 2021-11-03 2023-05-04 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Anregungsvorrichtung, berührungsempfindliches Bedienelement und Verfahren zur Herstellung einer solchen Anregungsvorrichtung
DE102021212371A1 (de) 2021-11-03 2023-05-04 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Kopplungselement, Anregungsvorrichtung und berührungsempfindliches Bedienelement
DE102021129243A1 (de) 2021-11-10 2023-05-11 Valeo Schalter Und Sensoren Gmbh Bedieneingabevorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Bedieneingabevorrichtung

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3949912B2 (ja) * 2000-08-08 2007-07-25 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ 携帯型電子機器、電子機器、振動発生器、振動による報知方法および報知制御方法
DE102006012147B4 (de) 2005-09-13 2017-02-16 Volkswagen Ag Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102006033014A1 (de) * 2005-09-13 2007-04-05 Volkswagen Ag Eingabevorrichtung für ein Kraftfahrzeug
US8700791B2 (en) * 2005-10-19 2014-04-15 Immersion Corporation Synchronization of haptic effect data in a media transport stream
DE102008035907A1 (de) 2008-08-02 2010-02-11 Preh Gmbh Berührungsempfindliches Eingabegerät mit berührkraftabhängiger Zusatzfunktion
KR20100065640A (ko) * 2008-12-08 2010-06-17 삼성전자주식회사 터치스크린의 햅틱 피드백 방법
US8384679B2 (en) * 2008-12-23 2013-02-26 Todd Robert Paleczny Piezoelectric actuator arrangement
DE102009008041A1 (de) * 2009-02-09 2010-08-12 Volkswagen Ag Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges mit einem Touchscreen
WO2011011025A1 (en) * 2009-07-24 2011-01-27 Research In Motion Limited Method and apparatus for a touch-sensitive display
GB201200587D0 (en) * 2012-01-13 2012-02-29 Hiwave Technologies Uk Ltd Haptic feedback and pressure sensing
CN104395860B (zh) * 2012-05-09 2018-06-22 苹果公司 用于确定计算设备中的反馈的阈值
KR20140023066A (ko) * 2012-08-16 2014-02-26 삼성전자주식회사 플렉서블 디스플레이 장치 및 그 피드백 제공 방법
US20140292668A1 (en) * 2013-04-01 2014-10-02 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Touch input device haptic feedback

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190029427A (ko) * 2017-09-11 2019-03-20 엘지디스플레이 주식회사 디스플레이 장치
KR20200064188A (ko) * 2018-11-19 2020-06-08 엘지전자 주식회사 디스플레이 장치 및 그것을 포함하는 차량

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