Vorrichtung und Verfahren zur Ermittlung einer Berührungskoordinate auf einer nicht-mechanischen Taste

Die Erfindung betrifft eine nicht-mechanische Taste und ein Verfahren zur Ermittlung einer Berührungskoordinate auf einer solchen Taste. Die Erfindung betrifft ferner ein Computer Programm zur Ausführung des Verfahrens.

Berührungsempfindliche Flächen, die eine Tastenfunktion be ^¬ sitzen (nicht-mechanische Tasten) , müssen eine sichere Be ^¬ rührungserkennung aufweisen. Insbesondere wenn diese Tasten eng beieinander liegen, muss erkannt werden, welche Taste letztlich gedrückt wird. Dazu wird üblicherweise ein Sensor pro Taste genutzt und z. B. dessen Intensität ausgewertet. Dies liefert eine Aussage, ob die Taste berührt wurde.

Beispiele für Sensortasten mit einem Sensor pro Taste sind in den Figuren 1 und 2 dargestellt. In Figur 1 ist eine im Wesentlichen quadratische Fläche dargestellt, die vollständig als Sensor ^¬ fläche 10 genutzt werden kann. In Figur 2 ist ein Ring dargestellt, der als Sensorfläche 10 dient. Derart aufgebaute nicht-mechanische Tasten können nur sehr eingeschränkt erfassen, wo genau eine Berührung stattgefunden hat. Auch eine Berührung am Rand einer der Sensorflächen 10 kann zu einem Signal führen, welches die Taste als gedrückt kenn ^¬ zeichnet. Sobald mehrere Tasten nebeneinander angeordnet sind, kann es leicht vorkommen, dass zwei benachbarte Tasten gleichzeitig als gedrückt gekennzeichnet werden.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine nicht-mechanische Taste und ein zugehöriges Verfahren bereitzustellen, mittels welcher zuverlässiger festgestellt werden kann, ob die Taste gedrückt wurde oder nicht. Diese und weitere Aufgaben werden durch den Gegenstand der jeweiligen unabhängigen Ansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen beschrieben .

Im Allgemeinen weist eine nicht-mechanische Taste gemäß der Erfindung eine Tastenfläche und einer Mehrzahl von Sensorflächen auf . Die Tastenfläche kann zumindest im Bereich der Sensorflächen berührungsempfindlich sein. Ferner können die Sensorflächen an den Rändern der Tastenfläche angeordnet sein.

Durch die Nutzung von mehreren räumlich auf der Taste angeordneten Sensoren, kann ein Bereich und eine Koordinate im Zentrum (Schwerpunkt) dieses Bereichs auf der Taste ermittelt werden, welche die Stelle der Berührung auf der Tastenfläche kennzeichnet .

Im Gegensatz zur Auswertung nur eines Sensors pro Taste, der lediglich die Intensität der Tastenberührung widerspiegelt, liefert die nun ermittelte Koordinate ein zusätzliches Kriterium zur Qualifizierung und Abgrenzung der nicht-mechanischen Taste.

Gemäß einer Ausführungsform kann die nicht-mechanische Taste eine Beleuchtung aufweisen, zur Beleuchtung der Tastenfläche. Es kann vorgesehen sein, insbesondere einen Flächenbereich der Tastenfläche zu beleuchten, der zwischen den Sensorflächen angeordnet ist.

Die berührungsempfindliche Fläche kann lichtdurchlässig aus- geführt sein und an der Rückseite der Tastenfläche kann eine Lichtquelle wie zum Beispiel eine LED angeordnet sein, deren Licht die Tastenfläche beleuchtet. Die Lichtquelle kann auch eine Vielzahl von Pixeln aufweisen, mittels derer auch komplexe Darstellungen auf der Tastenfläche möglich sind.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann die Tastenfläche der nicht-mechanischen Taste rechteckig sein. Vorzugsweise erstrecken sich die Sensorflächen entlang der Ränder der Tastenfläche, womit ein zentraler Flächenbereich frei bleibt zum Beispiel für ein Tastensymbol. Gemäß einer Ausführungsform erstrecken sich die Sensorflächen von einer Ecke der Tastenfläche aus entlang der zwei benachbarten Ränder der Tastenfläche.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der nicht-mechanischen Taste kann die Tastenfläche abgerundet sein.

Die Tastenfläche und die Sensorformen können je nach verwendetem Sensorsystem variieren. Die Gestaltung der Tastenfläche und der Sensorformen kann damit an eine gewünschte Anwendung angepasst werden.

Gemäß einer Ausführungsform kann die nicht-mechanische Taste zwei, drei, vier oder mehr Sensorflächen aufweisen. Viele Sensorflächen ermöglichen eine Feststellung, ob eine

Tastenfläche eher oben oder unten, und eher rechts oder links berührt wurde .

Es wird angemerkt, dass über eine größere Anzahl von Sensor- flächen die Auflösung, d. h. die Genauigkeit der Bestimmung einer Berührungskoordinate erhöht werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform weißt die nicht-mechanische Taste ferner eine Verarbeitungseinheit auf, welche geeignet ist, die Signale der Sensorflächen zu verarbeiten.

Gemäß einem weiteren Aspekt kann ein Tastenfeld mit einer Mehrzahl von nicht-mechanischen Tasten bereitgestellt werden. Bei einer Mehrzahl von nicht-mechanischen Tasten in einem

Tastenfeld kann nicht nur festgestellt werden, wo innerhalb einer Tastenfläche eine Berührung stattgefunden hat, sondern auch, ob eine Berührung zwischen zwei Tastenflächen stattgefunden hat, wobei es im zweiten Fall vorgesehen sein kann, keine der Tasten als gedrückt zu kennzeichnen. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Ermittlung einer Berührungskoordinate auf einer nicht-mechanischen Taste bereitgestellt. Das Verfahren kann den Schritt des Erfassens einer Berührungsintensität von zumindest zwei Sen ^¬ sorflächen und den Schritt des Bestimmens einer Berührungs- koordinate in Abhängigkeit von der an jeder einzelnen Sensorfläche erfassten Berührungsintensität und der Lage der Sensorflächen aufweisen.

Mit anderen Worten, das Verfahren kann die Berührungsintensität von zumindest zwei Sensorflächen erfassen und dazu nutzen z. B. über eine Schwerpunkberechnung die Lage der Berührung zu ermitteln .

Die Lage und Form von jeder Sensorfläche kann innerhalb eines Koordinatensystems als bekannt angenommen werden. Die Berüh ^¬ rungsintensität kann beispielsweise auf der Basis einer Sig ^¬ nalstärke eines von einer Sensorfläche abgegebenen Signals ermittelt werden. Die verwendeten Sensoren können so ausgewählt sein, dass auch eine Berührung in unmittelbarer Nähe des Sensors ein schwaches Signal auslöst.

Gemäß einer Ausführungsform kann das Verfahren ferner bestimmen, ob die Berührungskoordinate innerhalb eines vorgegebenen Koordinatenbereichs liegt, und das Generieren eines Signals aufweisen, welches angibt, dass die Taste als gedrückt angesehen wird, wenn die Berührungskoordinate innerhalb des vorgegebenen Koordinatenbereichs liegt.

Auf der Basis eines derart generierten Signals kann ein nach- geschaltetes System eine zugehörige Funktion kontextabhängig aktivieren und/oder ausführen. Gemäß einem anderen Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm bereitgestellt, das alle Schritte eines Verfahrens ausführt, wenn es auf einer Steuereinheit einer Vorrichtung wie oben beschrieben abläuft. Ein entsprechendes Computerprogramm wird vorzugsweise in einen Arbeitsspeicher einer Steuereinheit geladen. Die Steuereinheit oder ein Datenprozessor ist somit ausgestattet, das Verfahren gemäß der Erfindung auszuführen.

Ein solches Computerprogramm kann auf einem computerlesbaren Medium wie einer CD-ROM gespeichert sein. Jedoch kann das Computerprogramm ebenfalls über ein Netzwerk wie das Internet bereitgestellt werden und kann in den Arbeitsspeicher der Steuereinheit aus diesem Netzwerk heruntergeladen werden.

Es wird angemerkt, dass Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf unterschiedliche Gegenstände beschrieben werden. Insbesondere werden einige Ausführungsformen in Bezug auf Vorrichtungsansprüche und andere Ausführungsformen in Bezug auf Verfahrensansprüche beschrieben. Jedoch wird ein Fachmann von der obigen und der folgenden Beschreibung zusätzlich zu jeder Kombination von Merkmalen, die zu einer Art von Gegenstand gehören, ebenfalls jede Kombination zwischen Merkmalen erkennen, die zu unterschiedlichen Gegenständen beschrieben sind. Dies alles zählt zur Gesamtoffenbarung der Anmeldung.

Oben beschriebene Aspekte und weitere Aspekte, Merkmale und Vorteile der Erfindung können ebenfalls aus den Beispielen von Ausführungsformen entnommen werden, die im Folgenden unter Bezugnahme auf die anhängenden Zeichnungen beschrieben werden. Es wird angemerkt, dass die Erfindung nicht auf diese Aus ^¬ führungsformen beschränkt ist.

Figuren 1 und 2 sind Darstellungen von Sensorflächen gemäß dem Stand der Technik. Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer einzelnen nicht-mechanischen Taste gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Figur 4 ist eine schematische Darstellung eines

Tastenfeldes mit zwei nicht-mechanischen Tasten gemäß einer Ausführungsform der Erfindung . Figuren 5 bis 7 sind schematische Darstellungen von

nicht-mechanischen Tasten mit unterschiedlichen Formen gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung. Fig. 8 ist ein Flussdiagramm zur schematischen

Darstellung des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.

In den Figuren werden gleiche Bezugszeichen für gleiche oder zumindest ähnliche Elemente, Komponenten oder Aspekte verwendet. Es wird angemerkt, dass im Folgenden Ausführungsformen im Detail beschrieben werden, die lediglich illustrative und nicht beschränkend sind. Ferner wird angemerkt, dass die in den Figuren dargestellten Elemente nicht notwendigerweise maßstabsgetreu zueinander gezeigt sind.

Figur 3 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform gemäß der Erfindung. Figur 3 zeigt eine Tastenfläche 10, die von einer allgemeinen Fläche 30 umgeben ist. Beispielsweise könnte die allgemeine Fläche 30 eine Glasfläche sein, wobei die Tas ^¬ tenfläche 10 durch die Sensorflächen 11-14 von der allgemeinen Fläche 30 abgegrenzt wird. Zur Verdeutlichung ist hier die Tastenfläche 10 etwas größer dargestellt als der äußere Rand der Sensorflächen 11-14. Zwischen den jeweiligen Sensorflächen 11, 12, 13 und 14 sind Lücken dargestellt. Die Sensorflächen 11-14 können somit unabhängig voneinander ein Signal generieren, sobald die Sensorfläche selbst oder die Tastenfläche in der Nähe der Sensorfläche berührt wird.

Exemplarisch ist in Figur 3 eine Berührungsfläche 20 mit einem Schwerpunkt 21 eingezeichnet. Ein äußerer Rand der Berüh ^¬ rungsfläche 20 liegt auf der Sensorfläche 14. Durch das von der Sensorfläche 14 erzeugte Signal kann ermittelt werden, dass eine Berührung im rechten oberen Quadranten der Tastenfläche 10 stattgefunden hat.

Ferner ist in Figur 3 ein Koordinatensystem mit einer X-Koor- dinate und einer Y-Koordinate eingezeichnet. Die Berührungs ^¬ fläche und insbesondere der Schwerpunkt 21 der Berührungsfläche 20 kann in Form von X- und Y-Koordinaten angegeben werden.

Das Sensorsignal der Sensorfläche 14 könnte vergleichbar zu der in Figur 3 dargestellten Situation sein, wenn der Schwerpunkt 21 der Berührungsfläche 20 außerhalb der Tastenfläche 10 liegen würde. Eine solche Situation ist in Figur 4 dargestellt. Solange nur eine einzelne nicht-mechanische Taste mit einer Tastenfläche 10 auf einer allgemeinen Fläche 30 vorgesehen ist, kann auch eine Berührung im Wesentlichen außerhalb der Tastenfläche 10 zu einem Auslösen der Taste führen. In Figur 4 ist ein Tastenfeld mit zwei nicht-mechanischen Tasten dargestellt, die nebeneinander angeordnet sind, so dass eine Berührung zwischen den zwei Tasten ein Auslösen beider Tasten verursachen könnte, wie durch die Berührungsfläche 20 ange ^¬ deutet .

Unterhalb der Tastenflächen 10 und 19 ist eine Verarbeitungs ^¬ einheit 50 eingezeichnet, die mit den Tasten verbunden ist, und die eingerichtet ist, die Signale der einzelnen Sensorflächen 11, 12, 13, 14 sowie 15, 16, 17, 18 zu verarbeiten. In diesem Fall würde die Verarbeitungseinheit 50 sowohl von der Sensorfläche 14 wie auch von der Sensorfläche 15 ein Berührungssignal erhalten. Da die zwei Sensorflächen jedoch unterschiedlichen Tasten zugeordnet sind, kann die Verarbeitungseinheit 50 feststellen, dass die Berührung zwischen den beiden Tasten stattgefunden hat, und kann damit kein eindeutiges Tastensignal weitergeben. Insbesondere in einer solchen Situation zeigt sich ein Vorteil der Ausführungsformen gemäß der Erfindung.

Die Figuren 5, 6 und 7 zeigen weitere Gestaltungsvarianten von nicht-mechanischen Tasten.

In Figur 5 sind vier im Wesentlichen dreieckige Sensorflächen 11, 12, 13 und 14 derart relativ zueinander angeordnet, dass die Tastenfläche 10 fast vollständig von Sensorflächen abgedeckt ist. Auch auf diese Weise ist es möglich, eine Berührungsko- Ordinate innerhalb der Tastenfläche zu bestimmen.

Die Ausführungsform in Figur 6 unterscheidet sich von der Ausführungsform, die in Figur 3 dargestellt ist, insbesondere darin, dass die Sensorflächen 11, 12, 13 und 14 nicht an den Ecken und damit an zwei Rändern sondern ausschließlich jeweils entlang eines Randes der Tastenfläche 10 vorgesehen sind.

In Figur 6 ist exemplarisch eine Beleuchtung 40 im Zentrum der Tastenfläche 10 dargestellt. Je nachdem, wie die Tastenfläche 10 strukturiert ist, kann eine flächige, diffuse Beleuchtung der Tastenfläche realisiert werden oder auch ein leuchtendes, konkretes Symbol dargestellt werden. Außerdem kann die Be ^¬ leuchtung 40 auch durch mehrere Leuchtelemente, wie zum Beispiel LEDs realisiert werden, wobei die Leuchtelemente nicht in der Mitte der Tastenfläche 10 angeordnet sein müssen.

Es wird angemerkt, dass auch in jeder der anderen Ausführungsformen eine Beleuchtung 40 vorgesehen sein kann. Figur 7 zeigt eine Ausführungsform mit einer kreisförmigen

Tastenfläche 10 und entsprechend gebogenen Sensorflächen 11, 12, 13 und 14. Es wird angemerkt, dass eine Tastenfläche eine Kantenlänge von etwa lern haben kann. Ferner können die benachbarten Kanten von zwei Tastenflächen 7,5 mm voneinander entfernt angeordnet sein.

Fig. 8 ist ein Flussdiagramm, welches prinzipiell die Schritte eines Verfahrens zur Ermittlung einer Berührungskoordinate aufzeigt. Es wird angemerkt, dass die beschriebenen Schritte Haupt-Schritte sind, wobei diese Haupt-Schritte in Unter- Schritte differenziert und unterteilt werden können. Außerdem können weitere Unter-Schritte zwischen den Haupt-Schritten vorgesehen sein. Daher ist ein Unter-Schritt lediglich genannt, wenn dieser Schritt wichtig für das Verständnis des Prinzips des Verfahrens gemäß der Erfindung ist.

Schritt Sl kennzeichnet den Beginn eines Verfahrens gemäß der Erfindung. In Schritt Sl wird die Berührungsintensität eines Sensors erfasst. Wie durch den zu Schritt Sl zurücklaufenden Pfeil angedeutet, kann dieser Schritt mehrfach ausgeführt werden, insbesondere, wenn mehrere Sensorflächen ein Berührungssignal abgeben.

Basierend auf dem erfassten Signal von dem zumindest einen Sensor wird in Schritt S2 eine Berührungskoordinate bestimmt, z. B. über eine mathematische Massenschwerpunktberechnung und/oder eine die Berechnung einer Wahrscheinlichkeit, mit der eine Tas ^¬ tenfläche in einem bestimmten Bereich berührt wurde.

In Schritt S3 wird der ermittelte Bereich bzw. die ermittelte Berührungskoordinate mit einem vorbestimmten Koordinatenbereich verglichen. Der vorbestimmte Koordinatenbereich kann insbesondere die Tastenfläche selbst sein. Bei dem Vergleich wird damit geprüft, ob die ermittelte Berührungskoordinate innerhalb der Tastenfläche liegt. Wenn die Berührungskoordinate innerhalb der Tastenfläche liegt, wird das Verfahren in Schritt S4 fortgeführt, d. h., es wird ein Signal generiert, welches repräsentiert, dass die nicht-mechani ^¬ sche Taste gedrückt wurde.

Auf der Basis eines solchen Signals kann in Schritt S5 von einem nachgeschalteten System eine Funktion aktiviert oder ausgelöst werden . Sollte der Vergleich in Schritt S3 ergeben, dass eine Berührung nicht innerhalb der Tastenfläche stattgefunden hat, wird das Verfahren beendet.

Während die Erfindung im Detail in den Zeichnungen und der vorangegangenen Beschreibung illustriert und beschrieben wurde, sollen solche Illustrationen und Beschreibungen lediglich als illustrativ oder exemplarisch angesehen werden und nicht als restriktiv. Die Erfindung ist nicht auf die offenbarten Ausführungsformen beschränkt. Andere Variationen der offenbarten Ausführungsformen können verstanden und bewirkt werden durch einen Fachmann beim Umsetzen der beanspruchten Erfindung, aus dem Studium der Zeichnungen, der Offenbarung und der anhängenden Ansprüche. In den Ansprüchen schließt das Wort„aufweisen" andere Elemente oder Schritt nicht aus und der unbestimmte Artikel „ein" schließt eine Mehrzahl nicht aus.

Alleine der Umstand, dass einzelne Merkmale in unterschiedlichen abhängigen Ansprüchen genannt sind, soll nicht bedeuten, dass eine Kombination dieser Merkmale nicht vorteilhaft eingesetzt werden kann. Die Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen den Umfang derselben nicht beschränken.