具有方向盘和附装于方向盘上的指纹传感器的人机界面的制作方法

本发明涉及一种具有方向盘和被附接在其上的指纹传感器的人机界面。已知用于个性化人机界面的指纹传感器以及用于个性化这样一种人机界面的方法。借助人机界面，就能够操控机器，即汽车。为此，这种人机界面尤其是可具有例如按键和/或诸如此类形式的输入设备。此外，汽车的人机界面通常还具有方向盘，借助方向盘，就可输入用于控制汽车横向动力的转向输入。此外，汽车的人机界面可具有显示设备，借助显示设备，就能够为汽车用户提供对于操作指令的反馈、操作提示和/或消息。

背景技术：

已知要将汽车的人机界面个性化，以便所述人机界面的配置和/或显示图像对于不同的用户呈现不同的设计。专利文献de102005042830a1涉及一种用于用户特定地调节交通工具内部的功能和/或设施的设备和方法，其中，可针对至少一个用户分别将包含该用户的至少一项个人用户配置文件的用户特定数据集保存在交通工具内置计算单元的存储器内和/或移动存储单元内，用户可借助至少一种个人识别信息被加以识别，交通工具内置的功能和/或设施可借助所述个人用户配置文件来自动根据特定用户进行配置，用户特定的数据集至少包含个人用户配置文件的部分被加密，并且只有在借助个人识别信息成功识别所述用户后才可被解锁。尤其，借助适用于此的设备进行所述用户的生物识别。这些设备例如具有一种用于扫描指纹的扫描器。专利文献de19941947a1涉及用于仪表板和中央显示器的操纵元件，其中，所述操纵元件被集成在所述汽车的方向盘内，其中，用于中央显示器的操纵元件被布置在方向盘朝向中央显示器的半部上，用于仪表板的操纵元件则被布置在方向盘朝向仪表板的半部上。

这些上述的、包括方向盘和被固定在其上的指纹传感器的人机界面的缺陷是，在没有对准目标地针对手指表面的识别来抓握方向盘时，例如在抓住相关的设有指纹传感器的方向盘部分时，会导致指纹传感器的错误识别，尤其是当该指纹传感器被用于游标(cursor)控制时。

技术实现要素：

有鉴于这种背景，就需要力求一种针对具有方向盘和被固定在其上的指纹传感器的人机界面的解决方案，在所述解决方案中，能够可靠地避免错误输入。这一目的通过一种根据权利要求1所述的人机界面得以实现。一种同样有利的应用是独立的应用权利要求的主题。从属权利要求的主题分别是有利的设计。要注意的是，在权利要求中单独列举的特征可以任意的、在技术上有意义的方式相互结合，由此指明本发明的更多其他设计。另外，说明书，尤其是与附图相结合，说明并指定了本发明的特性。

本发明涉及一种人机界面，该人机界面包括以可围绕方向盘轴旋转的方式被支承着的方向盘以及被固定在所述方向盘上的输入设备。所述输入设备根据本发明具有指纹传感器，也称作指纹扫描器或指纹感测器，指纹传感器定义了一个识别表面，用于放置并识别用户手指的指纹。例如涉及这样一种指纹传感器，所述指纹传感器适用于，在手指静止不动的情况下，至少局部地对手指的指纹、尤其是其指头乳突线进行识别。这种指纹传感器也被称作全自动指纹传感器。有大量不同的方式可根据本发明被用于指头乳突线的所述扫描。其中包括：光学传感器、电场传感器、聚合物薄膜晶体管传感器(tft-thinfilmtransistor)、热力传感器、电容传感器、非接触式3d传感器和超声波传感器。

作为根据本发明的指纹传感器，人们将一种生物识别系统的首先提供生物识别测量数据的硬件元件，称作为特殊形式的生物识别传感器。分别按照所使用的生物识别法，根据本发明可使用众多不同类型的传感器：光学传感器利用光来对指纹进行图形识别。电场传感器测量当发出细小的电气信号时在手指表面的肌理上出现的电场的局部改变。聚合物薄膜晶体管tft传感器测量当手指靠近时在聚合物基底内发生接触的地方所发出的光线。热力传感器记录下靠近的手指的热像。在电容传感器中，传感器表面连同手指表面一起构成了一种电容器，其电容会基于肌理(峰谷)发生改变。这种局部的改变被加以测量，并且反映出手指指纹。根据本发明，优选使用光学指纹传感器或电容式指纹传感器，最优选使用电容式指纹传感器。

输入设备另外包括至少一个被布置在识别表面以外的且优选与识别表面间隔的触摸感应式和/或操作感应式输入表面，一种用于探测触摸或操作的探测装置与输入表面相配属。例如设置电容式传感机构，用于识别由用户在输入表面区域内的触摸，或者设置力传感器，用于在由用户在输入表面的区域内进行操作时测量操作力。

根据本发明所使用的分别的指纹传感器要连同一种分析单元，即数据处理模块一起作为所谓的联机系统来加以应用。因为在联机的方式中存在对于图形处理算法的反向耦合，因此，要即刻控制被提取的指纹的质量就相当容易。

活体指纹通常是通过用户把手指轻轻贴近到指纹传感器的识别平面上来进行提取的。这里的扫描当然可仅仅只捕获那些与识别平面处于直接接触的指头乳突线。因此，活体指纹就导致仅仅只提取手指表面的一个截取部分。

此外，如上面所提到的那样，设置一种分析单元，分析单元被规定用于分析通过指纹传感器获取的生物数据。这种分析单元一面与指纹传感器导电地连接，另一面与和输入表面关联的探测装置导电地连接。分析单元另外被设置为，用于用探测装置的信号来验证通过指纹传感器识别的数据，例如生物数据。在提前或同时触摸或操作输入表面的情况下，由指纹传感器所识别的数据、例如生物数据被丢弃，其中，在本发明的定义中，指纹传感器的断开就要被理解为是丢弃。由此就可避免错误输入，尤其是能够将无意触摸识别平面识别为是这种错误输入。总体提高了操作可靠性。

优选规定，输入设备被布置在方向盘的方向盘辐条内。

根据人机界面的一种优选的实施例，输入表面相对于识别表面被布置得关于方向盘轴径向向外地偏置，换句话说即识别平面比至少一个输入表面被更靠近地布置在碰撞缓冲吸能器上。

优选规定多个输入表面。输入表面例如分布在方向盘的相应的外面部段上的圆周方向上。

根据人机界面的另外一种变型，至少一个输入表面和识别表面被布置在方向盘的朝向操作者，即驾驶员的一侧上。

根据该根据本发明的人机界面的另外一种变型，至少一个输入表面和识别表面在与方向盘的方向盘轴，即旋转轴平行的方向上被布置为彼此偏置。

优选识别表面相对于至少一个输入表面而言被布置为在俯看时凹入到分别环绕的方向盘表面。输入表面和识别表面例如位于方向盘的朝向操作者的侧面上，其中，输入表面被布置得比识别表面更靠近操作者。在另外一种设计中，输入表面和识别表面被设置在方向盘的背向操作者的侧面上，其中，输入表面被布置得比识别表面更远离操作者。

根据另外一种实施例，识别表面被布置在方向盘表面的凹处内。

优选分析单元被设置为用于使得指纹传感器以在其中对操作者的指纹进行获取的扫描模式运行以及以用于探测手指在识别表面上的移动以便实现游标控制的控制模式运行。两种模式例如可有选择性地由操作者和/或分析单元来选定。例如控制模式被设置为，要使得电子显示器上的游标尽可能与手指在识别表面上的移动同步地移动。在一种实施例中规定，在控制模式下，借助通过指纹传感器制造的散斑干涉条纹来探测移动。优选规定，手指或者说指纹的移动用电容的方式来探测。

此外，在根据本发明的人机界面的一种实施例中，设置一种用于制造触觉反馈的激励器，其中，通过颤动或震动激励，让识别表面和/或输入表面相对于方向盘毂动起来，以便当例如指纹的识别过程已经成功执行和/或已经确认刚刚所识别到的指纹与预存的生物数据一致时，通过触摸每个平面的手指给予操作者一种可通过触觉感知的反馈。

此外，本发明涉及人机界面在上述其中一个实施例中在汽车内的应用。

附图说明

借助下面的附图进一步阐述本发明。其中，该附图仅为示例性说明，仅仅表示为示例和作为一种优选的实施例。其中：

图1示出一种根据本发明的人机界面1，其包含有输入设备2；

图2为人机界面1的视图，用于阐明根据本发明的命题；

图3为图1中的输入设备2的俯视图；

图4为图1中的输入设备2的侧视图。

具体实施方式

图1示出了一种根据本发明的人机界面1在未详细示出的汽车中。根据本发明的人机界面1具有方向盘3，方向盘3具有外面的方向盘轮缘4以及内部的碰撞缓冲吸能器6，碰撞缓冲吸能器6通过两个正对着的方向盘辐条5支承着方向盘轮缘4。向方向盘辐条5内分别集成输入设备2，输入设备2除了其他元件外另外包括指纹传感器11。输入设备2在图3中以俯视图示出，在图4中以侧视图示出。输入设备2具有识别表面10，识别表面10与图4中所勾画的指纹传感器11相配属。这一识别表面10被第一触摸感应输入表面9包围。另外设置多个与识别表面10间隔布置的第二触摸感应输入表面7、8。间隔例如小于5cm。识别表面10与电容式指纹传感器11相配属，电容式指纹传感器11在扫描模式下通过电容的方式对识别表面10进行扫描，以便确定放在识别表面10上的手指的生物数据，或者在控制模式下在手指划过识别表面10时识别移动，从而能够将这种移动与在未示出的电子显示器上的游标移动对应起来，以便由此实施游标控制。借助附图2要表明，在通过操作者，在此即驾驶员的手12来握住方向盘辐条5的情况下，扫描模式不可执行，并且在控制模式下可能导致所不期望的错误输入。因而存在这种需要，即：要能够可靠地探测到这种以及类似的在其中会导致无意触摸指纹传感器11的识别表面10的操作情况，并且能够通过丢弃所识别的数据来避免通过指纹传感器11的同时采集。为此，根据本发明，设置分析单元13，分析单元13导电地与指纹传感器11以及与被设置作为电极以便产生相应的测量电容的探测装置相连接，其中，探测装置分别与相应的输入表面7、8、9配属。输入表面9、7和8或者说其探测装置，在当前情况下还包括用于产生相应的测量电容的电极，电极被设置为用于借助分析单元13来探测相关输入表面的触摸，以便分别按照这种探测的结果来验证通过指纹传感器11识别的数据。例如在探测到仅仅触摸了输入表面9时，就假定指纹传感器11通过识别表面10的操作符合规定且是所期望的，即指纹传感器11的数据被积极验证，并且使得指纹传感器在扫描模式或者控制模式下运行，而在探测到额外触摸输入表面7或8时，就假定指纹传感器11的错误操作，控制模式和扫描模式中的每种模式被中断，或者说在此被识别的数据被丢弃。

为了一方面额外避免错误操作以及为了增加通过输入表面7、8、9的验证，根据本发明，另外提出了在输入表面7、8、9与识别表面10之间的一种特殊的相对布置，在图4中示出了所述布置的一种示范性设计。如图4所示，识别表面10被布置在方向盘辐条5的表面的凹处内，而输入表面7、8则被布置在方向盘辐条5的朝向操作者的表面的凸起上，在图4中仅可看出其中的输入表面8，因此，输入表面7和8在平行于方向盘的旋转轴a的方向上被布置为彼此偏置，并且对于输入表面7、8而言，形成了与识别表面10相比更靠近操作者的布置。此外，如图4中所示，输入表面7、8关于由方向盘轴a所定义的径向方向被布置得比识别表面10更靠外。