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Die
Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
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In
der Patentschrift
DE
100 08 197 C1 wird eine multifunktionale Bedieneinrichtung
für Kraftfahrzeuge
beschrieben. Die beschriebene Bedieneinrichtung ist zur Beeinflussung
einer Vielzahl unterschiedlicher Funktionselemente des Kraftfahrzeugs
einsetzbar und umfasst Bedienelemente wie Dreh- oder Schieberegler,
Drucktasten usw., welche bei der Betätigung eine haptische Rückmeldung
vermitteln. Die Kontrolle der Betätigung erfolgt dadurch, dass
eine Bedienoberfläche,
welche zumindest ein Bedienelement umfasst, bei Betätigung der
Bedieneinrichtung in einer der jeweils aktiven Funktion entsprechenden Darstellung
als Bedien- und Anzeigeoberfläche
in einem Head-Up-Display
in der Windschutzscheibe erscheint. Durch einen als bildgebende
Einheit ausgebildeten Sensor wird die Hand des Fahrers, welcher die
Bedieneinrichtung betätigt
erfasst und zur weiteren Vereinfachung der Bedienung gemeinsam mit der
funktionsspezifischen Wiedergabe der Bedienoberfläche im Display
dargestellt. Die Darstellung der Hand im Display kann dabei sowohl
durch eine direkte Einblendung eines aus dem tatsächlichen
von dem Kamerasensor aufgenommenen Bildes extrahierten Teilbildes
als auch durch eine aus dem Kamerabild erzeugte computeranimierte
Darstellung erfolgen.
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In
der Patentschrift
DE 196 53
595 C1 wird ein Informationsanzeigesystem für mindestens
eine Person beschrieben. Das System kombiniert eine Videokamera,
welche auf ein Bedienfeld gerichtet ist, mit einem blickrichtig
angeordneten Display so, dass dem Bediener einer Einrichtung der
seinen Blick nicht von der zu verrichtenden Arbeit abschweifen lassen kann,
in dem Display die Bedienelemente angezeigt werden. Zudem ermöglicht das
System durch Einblenden einer von der Kamera erfassten Hand eine Bedienung
von virtuellen Geräten.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug anzugeben, welche
eine optimale Kontrolle über
die Bedienung von verschiedenen Funktionen und/oder Applikationen
im Fahrzeug mit einer Bedieneinheit und einer Anzeigeeinheit ermöglicht.
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Die
Erfindung löst
diese Aufgabe durch Bereitstellung einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug mit
den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen
und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß zeigt
eine optische Anzeigeeinheit einer Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug eine
von mindestens einer Sensoreinheit auf einer Bedieneinheit erfasste
betätigende
Hand als transparente Abbildung so auf einer dargestellten Bedien- und
Anzeigeoberfläche
an, dass von der Abbildung verdeckte Bereiche der Bedien- und Anzeigeoberfläche sichtbar sind,
wobei die Bedieneinheit mindestens ein manuelles Bedienelement umfasst.
Die mindestens eine Sensoreinheit umfasst beispielsweise eine Digitalkamera,
welche zur Erfassung der betätigenden
Hand auf der Bedieneinheit im sichtbaren und/oder im unsichtbaren
Lichtbereich betrieben werden kann. Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung
ermöglicht
in vorteilhafter Weise die Anordnung der Bedieneinheit an einer
ergonomisch günstigen Position,
beispielsweise im Bereich der Mittelkonsole zwischen den Sitzen
im Frontbereich des Fahrzeugs, da die Bedienung über eine im Blickfeld der Bedienperson
angeordneten optischen Anzeigeeinheit kontrollierbar ist, welche
beispielsweise im oberen Bereich der Mittelkonsole angeordnet ist,
wobei die Bedienung durch die sichtbare eigene Hand als natürlich und
kontrollierbar empfunden wird. Durch die transparente Abbildung
der betätigenden
Hand auf der dargestellten Bedien- und Anzeigeoberfläche kann die Bedienperson in
vorteilhafter Weise den Bedienungsvorgang kontrollieren, ohne dass
Bereiche der als Bedien- und Anzeigeoberfläche dargestellten Bedieneinheit
verdeckt werden. Dadurch können
in vorteilhafter Weise alle im Bereich der Hand auf der Bedien- und Anzeigeoberfläche angeordneten
Bedienelemente dargestellt werden.
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In
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung
für ein
Fahrzeug ist ein Transparenzgrad der Abbildung in Abhängigkeit
einer ermittelten Entfernung der Hand von der Bedieneinheit einstellbar.
Die Transparenz der Handabbildung auf der Bedien- und Anzeigeoberfläche nimmt
beispielsweise proportional mit der Entfernung der Hand zur Bedieneinheit
zu. Dadurch kann in vorteilhafter Weise verhindert werden, dass
z.B. eine Armbewegung zum Handschuhfach auf der optischen Anzeigeeinheit
zu sehen ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der Bedienvorrichtung führt die Sensoreinheit eine
Bilderkennung durch und überträgt nur die
Positionsdaten der erfassten Hand zur transparenten Abbildung an
die optische Anzeigeeinheit. Dadurch kann in vorteilhafter Weise
die Position der Hand auf der Bedieneinheit über die Bilderkennung ausgewertet
werden und es kann ein künstliches
Abbild der Hand auf der optischen Anzeigeeinheit erzeugt werden,
welches beispielsweise der Bedien- und Anzeigeoberfläche überlagert
wird. So kann die optische Anzeigeeinheit die Positionsdaten der
erfassten Hand beispielsweise als Umrisslinien der transparenten
Abbildung auf der Bedien- und Anzeigeoberfläche darstellen, wobei die Intensität der Umrisslinien
in Abhängigkeit
von den Lichtverhältnissen
im Fahrzeug einstellbar ist, so dass die Abbildung der eingeblendeten
Hand sowohl bei Nacht als auch bei direkter Sonneneinstrahlung sichtbar
ist. Die mindestens eine Sensoreinheit überträgt keine Daten der Bedieneinheit
an die Anzeigeeinheit, so dass keine realen Bedienelemente auf der Anzeigeeinheit
dargestellt sind, sondern nur die Bedien- und Anzeigeoberfläche, welche Abbildungen der
Bedienelemente umfasst und beispielsweise in Abhängigkeit von zu bedienenden
Funktionen und/oder Applikationen veränderbar ist. Dadurch können verschiedene
Funktionen und/oder Applikationen, wie z.B. Radio, Klangeinstellungen,
CD-Player, Navigationssystem usw., auf der Anzeigeeinheit zur Bedienung
angezeigt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Bedienvorrichtung ist die Anzahl und/oder
Position und/oder Form des mindestens einen manuellen Bedienelements der
Bedieneinheit in Abhängigkeit
von der zu bedienenden Funktion und/oder Applikation veränderbar ausgeführt. So
können
beispielsweise mehrere manuelle Bedienelemente in der Oberfläche der
Bedieneinheit versenkt werden und in Abhängigkeit von der zu bedienenden
Funktion und/oder Applikation einzeln über die Oberfläche der
Bedieneinheit ausgefahren werden, wodurch die haptische Orientierung auf
der Bedieneinheit erleichtert und die Blindbedienung verbessert
werden können.
Die manuellen Bedienelemente können
sich in der Form unterscheiden, z.B. durch Umriss, Wölbung, Oberflächebeschaffenheit
usw.
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Zusätzlich oder
alternativ kann mindestens ein Bereich der Bedieneinheit als frei
konfigurierbares Tastfeld ausgeführt
werden, welches mehrere in der Oberfläche versenkbare Tastelemente
umfasst, welche in Abhängigkeit
von der zu bedienenden Funktion und/oder Applikation zu manuellen
Bedienelementen zusammenfassbar sind und über die Oberfläche der
Bedieneinheit ausfahrbar ausgeführt sind.
Das Tastfeld kann in vorteilhafter Weise optimal an die Bedienung
der einzelnen Funktionen und/oder Applikationen angepasst werden.
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Zusätzlich oder
alternativ kann mindestens ein Bereich der Bedieneinheit als berührungsempfindliche
Eingabefläche
ausgeführt
werden, welche in Abhängigkeit
von der zu bedienenden Funktion und/oder Applikation konfigurierbar
ist.
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In
weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung korrespondiert
die von der optischen Anzeigeinheit dargestellte Bedien- und Anzeigeoberfläche mit
der Anzahl und/oder Position und/oder Form des mindestens einen
manuellen Bedienelements der Bedieneinheit. Dadurch können auf der
Anzeigeeinheit wechselnde Inhalte zur Bedienung von verschiedenen
Funktionen und/oder Applikationen dargestellt werden, welche nur
einen Teilumfang der möglichen
Bedienelemente der Bedieneinheit nutzen.
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Zur
Darstellung von Informationen kann die von der optischen Anzeigeinheit
dargestellte Bedien- und Anzeigeoberfläche in vorteilhafter Weise
mindestens einen Anzeigebereich umfassen.
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In
weiterer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung stellt
die Bedien- und Anzeigeoberfläche
nur einen vorgegebenen Bereich der Bedieneinheit dar, welcher von
der ermittelten Position der auf der Bedieneinheit erfassten betätigenden Hand
der Bedienperson abhängig
ist. Dadurch ist es möglich
auch eine optische Anzeigeeinheit mit kleinen Abmessungen für die Kontrolle
des Bedienvorgangs zu verwenden.
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Eine
vorteilhafte Ausführungsform
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend
beschrieben.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Fahrzeuginnenraums mit einer erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung,
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2 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Bedieneinheit
der Bedienvorrichtung gemäß 1,
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3 eine
schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer Bedien-
und Anzeigeoberfläche
gemäß 1,
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4 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Bedien-
und Anzeigeoberfläche
gemäß 1,
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5 eine
schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer Bedien-
und Anzeigeoberfläche
gemäß 1,
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6 eine
schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Bedieneinheit,
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7 eine
schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer Bedien-
und Anzeigeoberfläche,
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8 eine
schematische Darstellung einer Bedieneinheit und einer zugehörigen Bedien-
und Anzeigeoberfläche
zur Darstellung eines ersten Bereichs der Bedieneinheit,
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9 eine
schematische Darstellung einer Bedieneinheit und einer zugehörigen Bedien-
und Anzeigeoberfläche
zur Darstellung eines zweiten Bereichs der Bedieneinheit, und
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10 eine
schematische Darstellung von möglichen
Anordnungen von Komponenten der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung im Fahrzeug.
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Wie
aus 1 ersichtlich ist, umfasst eine erfindungsgemäße Bedienvorrichtung
für ein
Fahrzeug 1 eine Bedieneinheit 40, eine als Digitalkamera ausgeführte Sensoreinheit 10 und
eine optische Anzeigeeinheit 11. Die Sensoreinheit 10 erfasst
eine die Bedieneinheit 40 betätigende Hand 50 einer
Bedienperson und führt
eine Bilderkennung durch. Durch die Bilderkennung werden Positionsdaten
der erfassten Hand 50 ermittelt und an die optische Anzeigeeinheit 11 übertragen.
Die optische Anzeigeeinheit 11 zeigt die Bedieneinheit 40 als
Bedien- und Anzeigeoberfläche 20 und
die auf der Bedieneinheit 40 erfasste betätigende
Hand 50 als transparente Abbildung 30 im Blickfeld
der Bedienperson dar, wobei die transparente Abbildung 30 so
auf der dargestellten Bedien- und Anzeigeoberfläche 20 angezeigt wird,
dass von der Abbildung 30 verdeckte Bereiche der Bedien- und
Anzeigeoberfläche 20 sichtbar
sind. Wie aus 1 weiter ersichtlich ist, zeigt die
optische Anzeigeeinheit 11 die transparente Abbildung 30 der
auf der Bedieneinheit 40 erfassten Hand 50 als
Umrisslinie auf der Bedien- und Anzeigeoberfläche 20 an, wobei die
Umrisslinie der transparenten Abbildung 30 aus den Positionsdaten
ermittelt wird. Der Transparenzgrad der Abbildung 30 ist
in Abhängigkeit
einer ermittelten Entfernung der Hand 50 von der Bedieneinheit 40 einstellbar.
Die Transparenz der Abbildung 30 auf der Bedien- und Anzeigeoberfläche 20 nimmt
beispielsweise proportional mit der Entfernung der Hand 50 zur
Bedieneinheit 40 zu. Dadurch kann in vorteilhafter Weise
verhindert werden, dass z.B. eine Armbewegung zum Handschuhfach
auf der optischen Anzeigeeinheit 11 zu sehen ist.
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Wie
aus 2 ersichtlich ist, umfasst die Bedieneinheit 40 mehrere
manuelle Bedienelemente 41, 42, 43, 44, 45,
welche verschieden ausgeführt sein
können,
d.h. verschiedene Formen, wie z.B. Umrisse, Wölbungen, Oberflächebeschaffenheit usw.
aufweisen können.
Die Anzahl und/oder die Position der bedienbaren manuellen Bedienelemente 41, 42, 43, 44, 45 sind
von der zu bedienenden Funktion und/oder Applikation abhängig. Die
manuellen Bedienelemente 41, 42, 43, 44, 45 sind
in der Oberfläche
der Bedieneinheit 40 versenkt und werden einzeln in Abhängigkeit
von der zu bedienenden Funktion und/oder Applikation über die
Oberfläche
der Bedieneinheit 40 ausgefahren. Dadurch können die haptische
Orientierung auf der Bedieneinheit 40 erleichtert und die
Blindbedienung verbessert werden. Alternativ kann mindestens ein
Bereich der Bedieneinheit 40 als frei konfigurierbares
Tastfeld ausgeführt
werden, welches mehrere nicht dargestellte in der Oberfläche der
Bedienfläche 40 versenkte
Tastelemente umfasst, welche in Abhängigkeit von der zu bedienenden
Funktion und/oder Applikation zu manuellen Bedienelementen 41, 42, 43, 44, 45 zusammenfassbar
sind und über
die Oberfläche
der Bedieneinheit 40 ausfahrbar ausgeführt sind. Zudem kann ein weiterer
nicht dargestellter Bereich der Bedieneinheit 40 als berührungsempfindliche
Eingabefläche
ausgeführt
werden, welche in Abhängigkeit
von der zu bedienenden Funktion und/oder Applikation konfigurierbar
ist. Dadurch können
bestimmte Punkte, beispielsweise auf einer dargestellten Straßenkarte
oder einem Menü durch
Berührung
ausgewählt werden
oder eine schriftliche Eingabe ermöglicht werden.
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3 bis 5 zeigen
jeweils eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der Bedien-
und Anzeigeoberfläche 20,
welche in Abhängigkeit
von der zu bedienenden Funktion und/oder Applikation ausgewählt und
dargestellt werden. Die von der optischen Anzeigeinheit 11 dargestellten
Bedien- und Anzeigeoberflächen 20 korrespondieren mit
der Anzahl und/oder Position und/oder Form der zur Bedienung einer
ausgewählten
Funktion und/oder Applikation erforderlichen manuellen Bedienelemente 41, 42, 43, 44, 45 der
Bedieneinheit 40.
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3 zeigt
ein erstes Ausführungsbeispiel der
Bedien- und Anzeigeoberfläche 20 mit
mehreren Abbildungen 21, 22, 23, 25 von
Bedienelementen, welche mit einem Teil der Bedienelemente 41, 42, 43, 44, 45 der
Bedieneinheit 40 korrespondieren, welche in Abhängigkeit
von der zu bedienenden Funktion und/oder Applikation über die
Oberfläche
der Bedieneinheit 40 ausgefahren sind. Die Abbildung 21 korrespondiert
mit dem Bedienelemente 41, die Abbildung 22 korrespondiert
mit einer Auswahl der Bedienelemente 42, die Abbildung 23 korrespondiert
mit dem Bedienelement 43 und die Abbildung 25 korrespondiert
mit einer Auswahl der Bedienelemente 45.
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4 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel der
Bedien- und Anzeigeoberfläche 20 mit
mehreren Abbildungen 22, 25 von Bedienelementen,
welche analog zu den Ausführungen
zur 3 mit einem Teil der Bedienelemente 41, 42, 43, 44, 45 der
Bedieneinheit 40 korrespondieren, und einem Anzeigebereich 26 zur
Informationsausgabe. Die Abbildung 22 korrespondiert mit
einer Auswahl der Bedienelemente 42 und die Abbildung 25 korrespondiert
mit einer Auswahl der Bedienelemente 45.
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5 zeigt
ein drittes Ausführungsbeispiel der
Bedien- und Anzeigeoberfläche 20 mit
mehreren Abbildungen 21, 25 von Bedienelementen,
welche analog zu den Ausführungen
zur 3 oder 4 mit einem Teil der Bedienelemente 41, 42, 43, 44, 45 der
Bedieneinheit 40 korrespondieren, und mehreren Anzeigebereichen 27, 28 zur
Informationsausgabe. Die Abbildung 21 korrespondiert mit
dem Bedienelement 41 und die Abbildung 25 korrespondiert
mit einer Auswahl der Bedienelemente 45.
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6 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel einer
Bedieneinheit 40'.
Wie aus 6 ersichtlich ist, umfasst das
zweite Ausführungsbeispiel
der Bedieneinheit 40' mehrere
erste in einer Zeile angeordnete manuelle Bedienelemente 41' und mehrere
zweite in einer Matrix aus Zeilen und Spalten angeordnete manuellen
Bedienelemente 42',
welche analog zu der in 2 dargestellten Bedieneinheit 40 in
der Oberfläche
der Bedieneinheit 40' versenkt
sind und einzeln in Abhängigkeit
von der zu bedienenden Funktion und/oder Applikation über die
Oberfläche
der Bedieneinheit 40' ausgefahren
werden können.
Die Anzahl und/oder die Position der bedienbaren manuellen Bedienelemente 91', 42', welche über die
Oberfläche der
Bedieneinheit 40' ausgefahren
werden sind von der zu bedienenden Funktion und/oder Applikation abhängig. 7 zeigt
eine beispielhafte Darstellung der Bedien- und Anzeigeoberfläche 20', welche mehrere
Abbildungen 21', 22' von Bedienelementen
und mehrere Anzeigebereiche 26', 27', 29' zur Informationsausgabe umfasst.
Analog zu den Ausführungen zur 3, 4 oder 5 korrespondieren
die Abbildungen 21', 22' mit einem Teil
der Bedienelemente 41', 42' der Bedieneinheit 40'. Die Abbildungen 21' korrespondieren
mit den Bedienelementen 41' und die
Abbildungen 22' korrespondieren
mit einer Auswahl der Bedienelemente 42'. Die Anzeigeeinheit 11 überlagert
die dargestellte Bedien- und Anzeigeoberfläche 20' mit einer transparenten Abbildung 30' der auf der
Bedieneinheit 40' erfassten
betätigenden Hand
der Bedienperson.
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8 und 9 zeigen
jeweils eine schematische Darstellung einer Bedieneinheit 40 und eine
zugehörige
Bedien- und Anzeigeoberfläche 20 zur
Darstellung von Bereichen 46, 47 der Bedieneinheit 40,
wenn die Abmessungen der Anzeigeeinheit 11 für eine vollständige Abbildung
der Bedieneinheit 40 zu klein sind. Daher stellt die Bedien-
und Anzeigeoberfläche 20 nur
einen vorgegebenen Bereich der Bedieneinheit 40 dar, welcher
von der ermittelten Position der erfassten betätigenden Hand 50 der
Bedienperson abhängig
ist. Gemäß 8 und 9 ist die
Bedieneinheit 40 in einen oberen und einen unteren Bereich 46, 47 aufgeteilt.
Bei alternativen nicht dargestellten Ausführungsformen kann die Bedieneinheit 40 in
einen linken und einen rechten Bereich aufgeteilt werden oder die
Bedieneinheit 40 kann in mehr als zwei Bereiche aufteilt
werden, welche in Abhängigkeit
von der ermittelten Position der betätigenden Hand 50 auf
der Bedieneinheit 40 ausgewählt und dargestellt werden.
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In 8 befindet
sich die betätigende
Hand 50 im unteren Bereich 46 der Bedieneinheit 40,
so dass die dargestellte Bedien- und Anzeigeoberfläche 20 nur
den unteren Bereich 46 der Bedieneinheit 40 darstellt
und mit der Abbildung 30 der im unteren Bereich 46 der
Bedieneinheit 40 erfassten betätigenden Hand 50 überlagert.
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In 9 befindet
sich die betätigende
Hand 50 im oberen Bereich 47 der Bedieneinheit 40,
so dass die dargestellte Bedien- und Anzeigeoberfläche 20 nur
den oberen Bereich 47 der Bedieneinheit 40 darstellt
und mit der Abbildung 30 der im oberen Bereich 47 der
Bedieneinheit 40 erfassten betätigenden Hand 50 überlagert.
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10 zeigt
eine schematische Darstellung von möglichen Anordnungen der Komponenten
der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung
im Fahrzeug 1. Wie aus 10 ersichtlich
ist, ist die Bedieneinheit 40 an einer ergonomisch günstigen
Position, beispielsweise im vorderen Bereich der Mittelkonsole 3 zwischen
den Sitzen im Frontbereich des Fahrzeugs 1 angeordnet.
Die optischen Anzeigeeinheit 11 ist beispielsweise im oberen
Bereich der Mittelkonsole 4 bzw. in einer Armaturentafel 5 und
somit im Blickfeld der Bedienperson angeordnet. Die als Digitalkamera ausgeführt Sensoreinheit 10 ist
beispielsweise in der Mittelkonsole 4 angeordnet und weist
einen ersten Erfassungsbereich 60 auf. Eine alternative
oder zusätzliche
Anordnungsmöglichkeit
wird durch eine Sensoreinheit 10' angezeigt, welche an der Armaturentafel 5 angeordnet
ist und einen zweiten gestrichelt dargestellten Erfassungsbereich 62 aufweist. Eine
weitere alternative oder zusätzliche
Anordnungsmöglichkeit
wird durch eine Sensoreinheit 10'' angezeigt,
welche in einer Dachbedieneinheit 2 angeordnet ist und
einen dritten gepunktet dargestellten Erfassungsbereich 64 aufweist.
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Die
erfindungsgemäße Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug
ermöglicht
in vorteilhafter Weise, dass die Bedieneinheit an einer ergonomisch
günstigen
Position und die Anzeigeeinheit getrennt von der Bedieneinheit an
einer beliebigen Position im Blickfeld der Bedienperson angeordnet
werden können. Dadurch
ermöglicht
die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung
eine direkte und intuitive Bedienung mit einer durch die haptische
Rückmeldung
bewirkten erhöhten
Bediensicherheit, ohne dass Bereiche der dargestellten Bedien- und
Anzeigeoberfläche
verdeckt werden. Zudem kann der Umfang der zu bedienenden Funktionen
und/oder Applikationen beliebig erweitert werden. Die erfindungsgemäße Bedienvorrichtung
kann in vorteilhafter Weise durch einfache Bedienelemente, eine
einfache Digitalkamera und eine optische Anzeigeeinheit mit einer
Bildmischtechnik kostengünstig
realisiert werden.