具有触觉元件的触敏表面

技术领域

本发明涉及一种识别一个和/或多个触碰位置的触敏表面。

背景技术

这种触敏的表面已经从现有技术中已知，并且特别倾向于被使用在无线通信设备或平板的触摸屏中。该表面通常是平坦的面，在该平坦的面上显示不同的操作元件，这些操作元件在被触摸时可以被移动或运动或者触发功能。

然而，还已经存在可以为用户提供触觉反馈的表面。在WO 2008 150600 Al中例如描述了一种柔性的触敏表面，该触敏表面与执行器相联接。在触摸时，该执行器可以产生触觉反馈。

如在US 2006 103634 Al中所描述的，还可以将EAP(电活性聚合物)用于在利用手指触摸时的反馈。根据在被触摸的位置上的可视信息，可以输出不同的触觉信号。

发明内容

然而，在目前已知的触敏表面中，事先预设了操作元件的基本布置方案，并且必须由操作者可视地获取该布置方案。然而，如果无法可视地选择操作元件，则有利的是通过另一感官渠道来获取操作元件。此外有利的是，在所需要的位置处形成操作元件，并且不必寻找操作元件。

本发明通过独立权利要求1的特征来实现该目的。识别一个或多个触碰位置的触敏表面在所识别的触碰位置的区域中在该表面上产生至少一个多模块的位置可变的操作元件。此外，本发明通过根据从属权利要求的方法实现该目的。

根据本发明，触敏的表面可以识别身体的一部分(例如，手指或手)或物体(例如，为此制造的笔或棒)的接近或触摸，并且记录触碰位置。随后，在所识别的触碰位置的区域中，可以在表面上产生多模块的、位置可变的操作元件。

在此，触碰位置是其中识别到接近或触摸的区域，这例如通过压力或者通过欧姆电阻、电容性电阻或电感性电阻实现。优选地，在所识别的触碰位置中不仅可以产生位置可变的操作元件而且可以产生一组位置可变的操作元件，以及针对多个触碰位置的多个操作元件。特别优选地，不仅可以视觉地获知而且可以触觉地获知位置可变的操作元件，其中还可行的是，在产生位置可变的操作元件时，仅例如在表面或显示器上视觉地显示，或者仅触觉地指示，诸如表面的突起或振动。这种根据需要来产生操作元件是特别符合人机工程学的，因为可以以不同的方式为不同用户布置和设计位置可变的操作元件，并且由此与自然的手部位置或者用户的优选的触碰位置相匹配。在手较小时，例如可以更紧凑地布置操作元件，或者当有人在较下部的位置处握住方向盘时，操作元件优选地不在中间位置之上，而是在指尖的触碰面处，即，在所识别的触碰位置处。此外，优选地，在触碰位置运动时，使位置可变的操作元件一起运动。在此，不仅位置可变的操作元件或组的、例如在输入设备上的绝对位置可以变化，而且在一组中，操作元件彼此的相对位置也可以变化。

由于仅根据需要产生位置可变的操作元件，还可以在输入设备的如下位置处设置位置可变的操作元件，这样的位置经常被人握住，并且在这样的位置处，永久的突起部或者触敏操作元件可能会产生干扰或者担心弄脏按键或按钮的开口。例如在车辆中，这可以在方向盘的边缘处，因为手和手指放在此处，并且为了使用操作元件，不必额外地向中间位置移动，但是同时由按键引起的永久的突起部会产生干扰。

因此，优选地，代替按钮、按键或开关，将表面中的突起部(所谓的“触觉”按键)定位在触碰位置上。在例如由于手或笔的运动引起的触碰位置——已经通过这样的手或笔识别到触碰位置——移动时，可以使该突起部一起运动。在此，例如可以通过触觉按键在输入设备上的位置、通过触觉按键的形状、高度或者由触觉按键给出的反馈来通知触觉按键的功能。

位置可变的操作元件可以以不同的方式给出反馈，在此，已知声学的或视觉的变型方案，其中，在本发明中，还可以使用触觉反馈。特别优选地，不仅在发现位置可变的操作元件时，在触发功能时，或者为了信息传输，可以给出反馈。优选地，触觉反馈可以由形状或高度的变化(即，位置可变的操作元件的至少部分突起或降低)构成，由表面自身的振动、在表面上的空气摩擦的变化构成，或者由上述可能性的组合构成。在此，特别优选地，根据触发的信号的强度，优选地根据位置可变的操作元件上的压力的强度，操作元件给出不同的触觉反馈。

在创建具有不同功能的位置可变的操作元件时或者在触发不同的功能时，可以伴随着不同的触觉反馈。例如，可以通过反馈指示：是否产生了位置可变的操作元件、或者是否已经触发了一种功能和/或已经触发了哪种功能。附加地或备选地，还可以通过操作元件以触觉的形式传输任何与元件的操作无关的信息，诸如停车距离、与前方行驶的汽车或道路边界的距离、或者超速。还可以在没有操作者的输入意愿或者没有直接请求的情况下进行信息传达。优选地，可以通过压电元件、执行器或聚合物引起触觉反馈，其中，特别优选地使用EAP，即，电活性聚合物。然而，还可以将EAP与另一执行器组合，诸如电磁执行器(简称磁执行器)、偏心质量块和/或线性谐振执行器(也称为Linear Resonant Aktor)。

优选地，触敏表面由电活性聚合物(EAP)构成，并且有利地构造成弯曲的。EAP非常易弯曲，并且可以适于输入设备的不同形状。此外，EAP作为力传感器不仅可以用于识别在表面上的触碰位置，而且可以在不同压力下触发不同的功能。例如，触摸表面可以触发形成位置可变的操作元件，并且轻轻按压和更重地按压或更长时间地按压执行两种不同的功能。在此，例如通过将一定的电压值预设为用于调节的阈值，可以任意确定用于形成位置可变的操作元件的以及用于触发不同功能的压力阈值。对于触觉反馈，EAP自身可以是执行器，并且根据需要灵活地改变其表面或者给出不同的振动作为反馈。优选地，因此EAP可以满足双重功能，并且不仅用作传感器而且用作执行器。

在一种有利的实施方式中，方法可以根据固定的顺序执行识别触碰位置、产生位置可变的操作元件、以及触发功能。在第一步骤中，探测在输入设备的表面上的触碰位置，并且随后区分是识别到“大的”触碰面(诸如整个手)还是“小的”触碰面(例如手指)。在大的触碰面的情况下，假设：仅应使输入设备运动并且不希望继续操作，因此不产生位置可变的操作元件。对于探测到小的触碰面的情况，在表面上产生位置可变的操作元件，在EAP的情况下，例如可以通过改变电压产生触觉按键。现在，用户可以定向到位置可变的操作元件，选择其中的至少一个操作元件，并且通过更大的压力触发其功能。现在，在最后的步骤中，再次区分压力阈值是高于触发阈值还是低于触发阈值。在低压力的情况下，不触发功能，通过连续地撤回调整参数(例如在EAP的情况下，电压)位置可变的操作元件缓慢地消失。如果超过压力阈值，探测相应的位置可变的操作元件的功能的触发，并且执行该功能。

触敏表面可以安装在不同的输入设备上，例如计算机鼠标、方向盘、车辆的中控台或者任意形式的平板或屏幕，于是，可以通过触敏表面控制这些输入设备。输入设备进行运动，或者与对用于操作的按钮或按键的操纵并行地进行运动。于是，输入设备可以进一步安装在不同的装置中，例如车辆中或者移动的工作机械(例如操纵杆)中，在这些装置中，适于用户的操作是有利的。

附图说明

下文在示意图中根据优选的实施方式示例性地解释本发明。

其中示意性地：

图1示出了具有位置可变的触觉操作元件的表面，

图2示出了具有触觉反馈功能的一起运动的触觉操作元件，

图3示出了包含位置可变的操作元件的输入设备和移动工作设备，以及

图4示出了用于产生位置可变的操作元件并触发功能的方法的简图。

具体实施方式

图1示出了触敏表面100的视图，在弯曲的状态中示出该触敏表面。在此，可以看出位置可变的操作元件10，位置可变的操作元件作为突起部11从触敏表面100中突出。

在图2中，触敏表面100识别出手指13的触碰位置12，并且由此触发位置可变的操作元件10。如果手指从触敏表面100离开并且重新放置在另一位置上，或者手指在触敏表面100上运动，则触敏表面100感测到新的触碰位置12a，并且在该位置处产生位置可变的操作元件10。如果触敏表面100受到更高的压力或者手指13进行了另一触发功能的运动，则该触敏表面可以通过触觉反馈14(例如，通过振动或突起部11的变化)指示执行了该功能。

如在图3中所示出的，触敏表面100还可以实现为输入设备200的表面或移动工作设备300的表面。在此，输入设备例如可以是图3a中的方向盘，并且移动工作设备可以是图3b中的操纵杆。在这两种情况中可以看出，在手以及由此识别出的触碰位置12向新的触碰位置12a运动时，位置可变的操作元件10如何同样地一起运动。在此，可以在指尖处识别触碰位置(例如在图3a中)，或者在手边缘处识别触碰位置(例如在图3b中)。

图4以示意性的流程图示出了用于产生位置可变的操作元件10并触发其功能的流程。第一步骤15是探测身体的一部分或物体在触敏表面100上的触碰位置12。然后，根据触碰面的选择规则16区分如何继续进行。在探测到“大的”触碰面、例如手掌内面或手臂的情况下，不促使产生17位置可变的操作元件10。如果探测到“小的”触碰面，例如手指13或笔尖，则产生18触觉元件。这例如可以通过改变EAP处的电压或另一调整参数来实现。随后，用户可以定向到触觉元件，并且选择相应的位置可变的操作元件10。与(例如通过更高的压力)触发19位置可变的操作元件10一起检查是否超过阈值，并且由此检查是否满足用于触发功能的选择规则20。如果未达到特定的阈值，则例如通过缓慢地、但是连续地撤回调整参数(例如在EAP的情况下，电压)，使所述触觉元件消失21。如果超过用于特定功能的阈值，则执行22该功能。然后，可以给出触觉反馈或者其他对触发该功能的确认。