Eingabegeräte Kiosksysteme: Touchscreen

Touchscreen - Das Eingabegerät Nr. 1 für Kiosksysteme

Die Eingabe der Daten erfolgt bei Kioskterminals vorwiegend per Touchscreen, Tastatur oder Maus. Als weitere klassische Eingabegeräte kommen Trackballs und Joysticks in Betracht.

Um auch neuere Eingabegeräte zu berücksichtigen, richtet sich der Fokus des Interesses im Folgenden auch auf Eingabemedien wie Gestikerkennung, Spracherkennung sowie NFC-Transponder.

Navigation per Fingertipp

Bei einem Touchscreen handelt es sich um einen berührungsempfindlichen Bildschirm, bei dem Nutzer durch Antippen der Bildschirmoberfläche des Kiosksystems den Ablauf der Kiosk-Applikation interaktiv steuern. Er stellt das am häufigsten verwendete Eingabemedium dar.

Beispiel eines im Rahmen des Galeria-Konzeptes eingesetzten berührungsempfindlichen Bildschirms (Wegeleitsystem)
										Kiosksysteme Eingabegeräte: Touchscreen
									(Quelle: Kaufhof Warenhaus AG)

Touchscreen-Technologien

Grundsätzlich lassen sich sieben relevante Touch-Technologien voneinander unterscheiden:

  • Kapazitive Systeme,
  • Nahfeld-Bildaufbereitung-Systeme,
  • resistive Systeme,
  • akustische Systeme,
  • Infrarot-Systeme,
  • Distanz-Systeme sowie
  • Systeme zur direkten Druckmessung

Innerhalb dieser aufgeführten sieben unterschiedlichen Technologien lässt sich ein deutliches Gefälle bei den am häufigsten bei Kiosksystemen eingesetzten Touch-Technologien feststellen. Über alle Einsatzszenarien hinweg gelangen kapazitive Systeme - gefolgt von den resistiven Systemen - am häufigsten zum Einsatz. Die oben aufgeführten Touch-Technologien werden nachfolgend detailliert anhand ihrer technischen Eigenschaften vorgestellt und diskutiert:

Kapazitive Systeme

Das Prinzip der kapazitiven Touchscreens basiert auf einem Spannungsfeld geringer Stärke, welches in einer Metallbeschichtung auf einer Glasscheibe erzeugt wird. Berührt ein leitender Griffel die Bildschirmoberfläche so führt dies zur Erdung des berührungsempfindlichen Bildschirms und somit zur Änderung des elektrischen Feldes. Aus diesen Änderungen errechnet ein Hardware-Controller die Koordinaten für die Kiosk-Applikation. Die kapazitiven Systeme lassen sich in Mehrlagen-Systeme, projeziert-kapazitive Systeme, kapazitive Griffel-Systeme sowie in Nahfeld-Bildaufbereitungs-Systeme unterscheiden.

Nahfeld-Bildaufbereitungs-Systeme

Nahfeld-Bildaufbereitungs-Systeme zählen zu den neueren Technologien. Zwischen äußerer Glasschicht und dem sich vor der Bildschirmoberfläche befindenden Glasuntergrund wird eine leitende Metallschicht aufgetragen. Berührt ein Finger oder ein sonstiger leitender Griffel die äußere Glasschicht, so tritt eine Änderung des elektrostatischen Feldes ein, aus der der Controller die Berührungskoordinaten ermittelt.

Resistive Systeme

Resistive Touchscreens bestehen aus zwei auf dem Ausgabebildschirm angebrachten, mittels isolierender Abstandsnoppen voneinander getrennten, metallbedampften Folien. An den Eckpunkten des Glasuntergrundes wird eine Spannung angelegt. Berührt ein Finger oder ein sonstiger Griffel die Oberfläche, so berühren sich die Folien und der Stromkreis schließt sich. Aus dem Spannungsabfall errechnet der Controller den Berührungspunkt. Um die Systeme vor Beschädigungen durch spitze Griffel zu schützen, wird üblicherweise eine harte Schutzschicht über die außenliegende Polyesterschicht aufgetragen. Die verschiedenen resistiven Systeme unterscheiden sich in erster Linie vor allem in der Genauigkeit der Bestimmung des Berührungspunktes. So weisen Vierstrang-Systeme die geringste Linearität in der Feldstreuung und somit die größten Ungenauigkeiten auf. Höhere Bildgenauigkeiten erreichen demgegenüber Fünfstrang- und Achtstrang-Systeme.

Akustische Systeme

Akustische Systeme erzeugen mittels Signalumwandler eine Ultraschallwelle auf der Oberfläche einer Glasplatte, welche durch die Berührung eines Fingers oder Griffels teilweise absorbiert wird. Aus dem Zeitpunkt, zu dem die Dämpfung der Ultraschallwelle gemessen wird, errechnet der Touch-Controller den Berührungspunkt. Darüber hinaus können akustische Systeme auch den Wert der absorbierten Energie ermitteln und daraus die Druckstärke des Benutzers ableiten. Bei den akustischen Systemen lassen sich zwei Einsatzvarianten unterscheiden: Oberflächen-Ultraschallwellen und geführte Ultraschallwellen. Geführte Ultraschallwellen-Systeme emittieren einen Schallimpuls, der sich in einer Glasplatte mit Hilfe von Reflektoren ausbreitet. Die Wellen bewegen sich dabei an einer Seite entlang, werden auf die gegenüberliegende Seite der Fläche reflektiert und anschließend wieder zum ursprünglichen Wandler zurückgeworfen. Der Touch-Controller ermittelt aus dem Absorptionspunkt die entsprechenden Koordinaten für die Kiosk-Applikation. Aus der Intensität der Absorption lässt sich die Druckstärke berechnen. Bei den Oberflächen-Ultraschall-Systemen verfügt jede einzelne Koordinatenachse über einen Sender und einen piezoelektronischen Empfänger sowie über an den Bildschirmrändern angeordnete Reflektorstreifen. Ein Touch-Controller erzeugt auf dem Bildschirm ein Raster unsichtbarer Schallwellen. Diese bewegen sich jeweils an einer Seite des Bildschirms entlang, werden auf die andere Bildschirmseite reflektiert und anschließend auf die gegenüberliegende Seite zurückgeworfen, wo sie ein Detektor aufnimmt. Berührungen des Ultraschallrasters mittels eines Fingers führen zur teilweisen Absorption der Wellen. Der Controller errechnet aus dem Punkt, an dem die Absorption auf der x- und y-Achse auftritt, die entsprechenden Koordinaten für die Kiosk-Applikation. Durch die Messung der Intensität der Absorption lässt sich darüber hinaus auch der auf den Bildschirm ausgeübte Druck messen.

Infrarot-Systeme

Infrarot-Systeme basieren auf der Unterbrechung eines vor dem verwendeten Ausgabebildschirm angebrachten Infrarotlichtrasters. An sich gegenüberliegenden Seiten des Bildschirmrandes angebrachte Licht emittierende Dioden und Fototransistoren bilden ein Raster unsichtbaren Infrarotlichts. Die Dioden des Infrarot-Controllers senden in regelmäßigen Abständen gepulste Infrarot-Lichtstrahlen aus, die die Fototransistoren auffangen. Sobald ein Finger oder sonstiger Griffel den Infrarot-Strahl unterbricht, erkennen ein oder mehrere Fototransistoren die Abwesenheit des Lichts und übermitteln die Koordinaten des Berührungspunktes an die Kiosk-Applikation.

Distanz-Systeme

Bei Distanz-Systemen wird der Monitor auf einer Konsole mit gefederter Platte platziert. Berührt ein Kiosk-Nutzer den Bildschirm, so geben die Federn nach. Aus diesen Veränderungen der Lage der Konsole ermittelt der Controller den Berührungspunkt und die Stärke des ausgeübten Druckes.

Systeme zur direkten Druckmessung

Touch-Systeme zur direkten Druckmessung stellen eine weitere Technologie dar. Bei dieser Technologie wird eine Glasplatte vor den Bildschirm montiert und mit vier Drucksensoren verbunden. Aus den Berührungen der Glasplatte ermittelt der Controller die Berührungskoordinaten und die Druckstärke.

Physische und einsatzbezogene Kriterien zur Bewertung der Usability

Jede Technologie verfügt über spezifische Eigenschaften, die sie für den Kiosk-Einsatz unter bestimmten Rahmenbedingungen vorteilhaft oder nachteilig erscheinen lassen. Allen Technologien ist die Befestigung an einem Ausgabemedium gemein – sei es an einem klassischen Monitor oder an einem modernen Flachbildschirm. Die Unterschiede liegen primär darin begründet, wie die Berührung ermittelt und welche Methode verwendet wird, um die Berührungsdaten zu verarbeiten.

Für die Bewertung der Usability von Kiosksystemen eignen sich insbesondere Kriterien, welche sich aus den physischen Faktoren der jeweiligen Touch-Technologien und den spezifischen Einsatzbedingungen ergeben.

Zu den physischen Faktoren zählen:

  • Auflösung,
  • Lichtdurchlässigkeit,
  • Antwortzeitverhalten,
  • zulässige Griffel-Arten,
  • Kalibrierungsbedarf sowie
  • Zuverlässigkeit der Touch-Technologien.

Einsatzbezogene Faktoren zur Bewertung der Usability von Touch-Technologien umfassen die Kriterien:

  • Versiegelbarkeit,
  • Haltbarkeit und Unempfindlichkeit gegenüber Vandalismus,
  • Resistenz gegenüber Staub und Schmutz,
  • Resistenz gegenüber Chemikalien,
  • Resistenz gegenüber Erschütterungen,
  • Abhängigkeit von Umgebungslicht sowie
  • Abhängigkeit von Temperatur und Feuchtigkeit.