-
Die Erfindung betrifft ein Bediensystem, umfassend eine Bedieneinheit mit mindestens einem Bedienelement zum Erfassen von Nutzereingaben und eine Positions- und/oder Annährungserfassungseinheit zum berührungslosen Erfassen einer Annäherung eines Betätigungselements, insbesondere eines Körperteils eines Nutzers, an das mindestens eine Bedienelement, wobei die Bedieneinheit bei einer erfassten Annäherung für eine Bedienung automatisch angepasst wird. Die Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Bediensystems.
-
Um eine zunehmenden Anzahl von Funktionalitäten, die von einem Bediensystem bereitgestellt werden, beispielsweise eine Anzahl von Komfortfunktionen in einem Kraftfahrzeug, bedienen zu können, sind eine Vielzahl von Bedienelementen zum Erfassen von Nutzereingaben notwendig. Je mehr Bedienelemente notwendig sind, desto schwieriger wird eine ergonomische Anordnung, die sowohl eine optische Überwachung als auch eine manuelle Betätigung dieser Bedienelemente zugleich gestattet.
-
Um eine Reduktion der Anzahl der benötigten Bedienelemente zu erreichen, werden daher heute häufig mit Anzeigevorrichtungen versehene Bedieneinheiten verwendet, wobei über die Anzeigevorrichtung für eine Bedienung notwendige Informationen, beispielsweise eine Zuordnung von Funktionen zu Bedienelementen, angegeben werden. Die Anzeigevorrichtungen werden darüber hinaus zur „reinen Informationsvermittlung“ genutzt. Bei einem Kraftfahrzeug können auf einer solchen Anzeigevorrichtung beispielsweise Navigationshinweise und/oder Zustandsinformationen über einzelne Fahrzeugsysteme und Komponenten usw. dargestellt werden. Ferner werden solche Anzeigevorrichtungen häufig mit einer Berührungsempfindlichen Positionsermittlungseinheit gekoppelt als Touchscreen ausgeführt. Über diese können bei einer Berührung der Anzeigefläche durch ein Betätigungselement Nutzereingaben erfasst werden.
-
In der
WO 97/31803A1 wird eine Multifunktionseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer elektronischen Anzeigeeinrichtung, insbesondere einem Bildschirm, zur Darstellung von Informationen in Form von Zeichen und Symbolen und mit mindestens einem Bedienelement beschrieben, welche zumindest im Sichtbereich des Fahrzeugführers in einem Ausschnitt der Schalttafel des Kraftfahrzeuges angeordnet ist. Zur Minimierung der durch das einstrahlende Licht und/oder helle Flächen im Kraftfahrzeug auftretenden Spiegelungen und Reflexionen auf der Anzeigeoberfläche ist zumindest die elektronische Anzeigeeinrichtung in mindestens zwei Achsen schwenkbar in dem Ausschnitt der Schalttafel gelagert.
-
Aus der
DE 10 2006 037 156 A1 sind beispielsweise eine interaktive Bedienvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben der interaktiven Bedienvorrichtung bekannt. Die interaktive Bedienvorrichtung umfasst eine Anzeigevorrichtung, auf der Informationen darstellbar sind und/oder dargestellt werden, die Bedienelemente beinhalten, und eine Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung derart ausgebildet ist, dass bei Ermittlung einer Bedienabsicht für mindestens eines der auf der Anzeigeeinrichtung dargestellten Bedienelemente die auf der Anzeigeeinrichtung dargestellten Informationen in Abhängigkeit der ermittelten Bedienabsicht derart angepasst werden, dass das mindestens eine Bedienelement optimiert für das Aktivieren des Bedienelements dargestellt wird. Zur Ermittlung der Bedienabsicht des mindestens einen auf der Anzeigeeinrichtung dargestellten Bedienelements wird vorgeschlagen zu erfassen, ob sich ein Körperteil eines Nutzers innerhalb eines Aktivierungsbereichs befindet, der räumlich relativ zu dem Darstellungsgebiet des mindestens einen der Bedienelemente auf die Anzeigeeinrichtung festgelegt ist. Wird ein Körperteil des Nutzers in den Aktivierungsbereich bewegt, d.h. in der Regel der Anzeigeeinrichtung angenähert, so wird ein hierauf dargestelltes Bedienelement für eine Bedienung angepasst dargestellt.
-
Wird bei dem Bediensystem zusätzlich eine Aufmerksamkeit des Nutzers für einen weiteren Prozess, bei einem Kraftfahrzeug beispielsweise für einen Fahrprozess und ein Beobachten eines Verkehrsgeschehens benötigt, so gibt es widerstreitende Interessen hinsichtlich einer Anordnung der Bedienelemente, um eine möglichst geringe Blickabwendung von dem Verkehrsgeschehen bei einer informativen Betrachtung der Bedienelemente zu erreichen und andererseits bei einer Bedienung für einen Nutzer möglichst einfache und ergonomisch günstige Erreichbarkeit zu schaffen und zu gewährleisten.
-
Zwar ist bei den bekannten Systemen die Bedieneinheit bei einer Annäherung eines Betätigungselements, insbesondere eines Körperteils eines Nutzers, für eine Bedienung angepasst und beispielsweise über eine Vergrößerung von virtuell dargestellten Bedienelementen eine Treffsicherheit durch einen Nutzer vergrößert. Insgesamt wird jedoch bei diesen Systemen eine Bedienergonomie nur geringfügig oder gar nicht verbessert.
-
Der Erfindung liegt daher das technische Problem zugrunde, ein Bediensystem zu schaffen, welches eine gute optische Wahrnehmung zur Verfügung stehender Bedienoptionen und andererseits eine vereinfachte Bedienung durch einen Nutzer ermöglicht.
-
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bediensystem mit dem Merkmal des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben eines Bediensystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Hierbei ist vorgesehen, bei einem Bediensystem eingangs genannter Art mit der Bedieneinheit mindestens ein Stellglied zu koppeln, mittels dessen die Bedieneinheit zwischen einer ersten Stellung und mindestens einer zweiten Stellung bei Erfassen der Annäherung des Betätigungselements an das mindestens eine Bedienelement mechanisch bewegt wird oder bewegbar ist. Es wird somit ein Verfahren zum Betreiben eines Bediensystems vorgeschlagen, welches eine Bedieneinheit mit mindestens einem Bedienelement und eine Positions- und/oder Annäherungserfassungseinheit umfasst, wobei mit der Positions- und/oder Annäherungserfassungseinheit berührungslos eine Annäherung eines Betätigungselements, insbesondere eines Körperteils eines Nutzers, an das mindestens eine Bedienelement erfasst wird und wobei die Bedieneinheit bei einer erfassten Annäherung für eine Bedienung automatisch angepasst wird und mit dem mindestens einen Bedienelement mindestens eine Nutzereingabe erfasst wird, wobei mit der Bedieneinrichtung mindestens ein Stellglied gekoppelt ist, mittels dessen die Bedieneinheit zwischen einer ersten Stellung und mindestens einer zweiten Stellung bei Erfassen der Annäherung des Betätigungselements an das mindestens eine Bedienelement mechanisch bewegt wird. Durch das automatische Bewegen der Bedieneinheit mit dem mindestens einen Bedienelement bei Erfassen einer Annäherung eines Betätigungselements an das mindestens eine Bedienelement wird die Bedienung durch das Betätigungselement erleichtert. Die Bedieneinheit wird in eine zweite Stellung verbracht, in der eine Betätigung erleichtert ist. Hierzu wird die Bedieneinheit vorzugsweise auf das Betätigungselement zubewegt, so dass ein durch das Betätigungselement zurückzulegender Weg, um ein Bedienelement zu betätigen, verringert wird.
-
Als Positions- und/oder Annäherungserfassungseinheit in dem hier verwendeten Sinn können Einheiten verwendet werden, die „nur“ eine Annäherung erfassen. Vorzugsweise können diese einen Abstand des Betätigungselements von der Bedieneinheit zumindest grob ermitteln. Besonders bevorzugt wird eine dreidimensionale Position absolut im Raum oder relativ zu der Bedieneinheit ermittelt. Hierbei kann jede beliebige bekannte Technik verwendet werden.
-
Besonders geeignet ist die Erfindung für ein Bediensystem, welches ein Cockpit eines Fahrzeugs, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, ist. Bei Fahrzeugen wird ein Teil der Aufmerksamkeit des Nutzers benötigt, außerhalb des bedienten Fahrzeugs ablaufende Prozesse, beispielsweise ein Verkehrsgeschehen, zu beobachten. Zusätzlich muss der Nutzer sich über Bedienoptionen oder andere Inhalte informieren. Daher ist es vorteilhaft, die Bedienelemente möglichst so anzuordnen, dass nur eine geringe Blickrichtungsänderung notwendig ist, um von einer Wahrnehmung eines beobachteten Prozesses zu einer Wahrnehmung der Bedieneinheit zu wechseln. Daher ist eine Vielzahl von Bedienelementen so nah wie möglich an einem Blickfeld des Nutzers angeordnet. Um die Anzahl der benötigten Bedienelemente möglichst gering zu halten, umfasst die Bedieneinheit vorzugsweise mindestens ein Bedienelement, dem unterschiedliche Funktionen zuordenbar sind. Um auf einfache Weise eine solche Zuordnung zu vermitteln, umfasst die Bedieneinheit vorzugsweise eine Anzeigevorrichtung. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Bedieneinheit einen Touchscreen. Ein solcher umfasst eine, vorzugsweise freiprogrammierbare, Anzeigevorrichtung und eine berührungsempfindliche Sensoreinheit, die mit einer Anzeigefläche gekoppelt ist und über die eine Berührposition der Anzeigefläche durch ein Betätigungselement ermittelbar ist. Durch eine Korrelation der Berührposition mit einer dargestellten Information auf der Anzeigefläche kann die Berührbetätigung einer entsprechenden Funktion, die der dargestellten Information zugeordnet ist, zugewiesen werden. Ebenso ist es möglich, dass die Bedieneinheit benachbart zu einer freiprogrammierbaren Anzeigefläche angeordnete mechanisch betätigbare Erfassungselemente umfasst. Diese Erfassungselemente können als Tastschalter, Drehschalter, Drehdrückschalter, Kippschalter oder ähnliches ausgebildet sein. Bei der freiprogrammierbaren Anzeigefläche kann es sich um eine Anzeigefläche eines Touchscreens handeln.
-
Die erste Stellung ist vorzugsweise eine für eine Betrachtung durch den Nutzer angepasste Stellung und die mindestens eine zweite Stellung eine für eine Betätigung seitens des Betätigungselements des Nutzers angepasste Stellung. Ist das Bediensystem beispielsweise ein Fahrzeugcockpit, beispielsweise ein Kraftfahrzeugcockpit, so werden Bedieneinheiten in einem Armaturenbrett seitlich beabstandet von einer Lenksäule und/oder einem zentral angeordneten Kombiinstrument angebracht. Es ist ebenfalls üblich, insbesondere als Touchscreen ausgebildete Bedieneinheiten in einer Mittelkonsole zwischen einem Fahrer- und einem Beifahrersitz möglichst hoch anzubringen. Für eine Bedienung durch ein Betätigungselement ist jedoch eine niedrigere und/oder insbesondere nahe einem Lenkrad gelegene Anordnung von Bedienelementen von Vorteil.
-
Bei einer einfach zu realisierenden Ausführungsform der Erfindung ist die Bedieneinheit an einem Gelenk gelagert. Die Bedieneinheit führt bei der Bewegung von der ersten Stellung in die zweite Stellung eine Schwenkbewegung um das Gelenk aus. Bei dem Gelenk kann es sich beispielsweise um ein scharnierartiges Gelenk handeln, welches an einem Ende der Bedieneinheit angeordnet ist. Dieses Ende ist vorzugsweise an der der Lenksäule zugewandten Seite der Bedieneinheit angeordnet, so dass die Bedieneinheit bei einer Bewegung aus der ersten Stellung in die zweite Stellung auf den Nutzer zu geschwenkt wird.
-
Eine solche Ausführungsform ist mechanisch einfach auszuführen und führt dennoch zu einer deutlichen Verbesserung der Bedienbarkeit.
-
Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bedieneinheit mit dem mindestens einen Stellglied so gekoppelt ist, dass die Bewegung zwischen der ersten Stellung und der zweiten Stellung eine eindimensionale gradlinige Translationsbewegung umfasst. Durch eine gradlinige eindimensionale Translationsbewegung können insbesondere in der ersten Stellung weit entfernt von dem Nutzer angeordnete Bedienelemente günstig bewegt werden.
-
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung werden bei der Bewegung von der ersten in die zweite Stellung mindestens zwei Bewegungsfreiheitsgrade der Bedieneinheit verändert. Beispielsweise kann eine eindimensionale gradlinige Translationsbewegung des Gelenks vorgenommen werden, um welches die Bedieneinheit zusätzlich verschwenkt oder verkippt wird. Bei einer solchen Ausführungsform können mit der Bedieneinrichtung ein oder mehrere weitere Stellglieder gekoppelt sein. Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, die Bewegung der Bedieneinheit mit einer Geschwindigkeit auszuführen, die von einem aktuellen Abstand des Betätigungselements von der Bedieneinheit bzw. des mindestens einen Bedienelements abhängig ist. Ist ein Abstand groß, so kann die Bedieneinheit mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt werden. Ist hingegen ein Abstand gering, so ist eine geringere Bewegungsgeschwindigkeit von Vorteil. Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist daher vorgesehen, dass die Geschwindigkeit mit einem Abstand des mindestens einen Betätigungselements von dem Bedienelement abnimmt, sofern der Abstand einen vorgegebenen Grenzabstand unterschritten hat. Bis zu dem vorgegebenen Grenzabstand kann die Bedieneinheit mit einer hohen Geschwindigkeit bewegt werden und erst ab einem Unterschreiten des Grenzabstands wird die Geschwindigkeit in Abhängigkeit von dem Abstand des mindestens einen Betätigungselements von dem mindestens einen Bedienelement zur Steuerung der Geschwindigkeit verwendet.
-
Bei einer Ausführungsform sind die erste Stellung und die mindestens eine zweite Stellung fest definiert. Zusätzlich zu der mindestens einen zweiten Stellung können weitere zweite Stellungen festgelegt sein, beispielsweise in Stufen (die vorzugsweise an unterschiedlichen äquidistant voneinander beabstandeten Positionen entlang einer vorgegebenen Bahnkurve festgelegt sind, auf der die Bedieneinheit zwischen der ersten Stellung und den zweiten Stellungen bewegt wird) . Eine Festlegung, in welche der zweiten Stellungen die Bedieneinheit bewegt wird, kann beispielsweise in Abhängigkeit davon entschieden werden, ob ein Abstand der Bedieneinheit von dem mindestens einen Betätigungselement bei einem Erreichen der mindestens einen zweiten Stellung ausreichend ist, um die Bedieneinheit in eine weitere zweite Stellung zu bewegen, bevor das Betätigungselement sich dem mindestens Bedienelement vollständig angenähert hat.
-
Eine größere Flexibilität und komfortablere Bedienung ist bei einer Ausführungsform möglich, bei der die mindestens eine zweite Stellung in Abhängigkeit von einer Bewegung des Betätigungselements bei jeder Annäherung neu festgelegt wird, wobei die Bewegung der Bedieneinheit von der ersten Stellung in die mindestens eine zweite Stellung auf das sich annähernde Betätigungselement zu so ausgeführt wird und die mindestens eine zweite Stellung so festgelegt wird, dass eine Bewegung der Bedieneinheit beendet wird, wenn ein vorgegebener Minimalabstand zu dem Betätigungselement unterschritten wird. Hierdurch wird eine optimale Annäherung der Bedieneinheit bzw. des mindestens einen Bedienelements an das Betätigungselement bei jedem Betätigungsvorgang erreicht.
-
Bei einer Ausführungsform wird die Bewegung der Bedieneinheit von der ersten Stellung in die mindestens eine zweite Stellung entlang einer vorgegebenen Trajektorie ausgeführt. Bei einer anderen Ausführungsform wird die Bewegungstrajektorie angepasst an die aktuelle Bewegung des Betätigungselements vorgenommen. Letztere Ausführungsform ermöglicht es, eine Bewegung der Bedieneinheit in Abhängigkeit von einer aktuellen Körperhaltung und/oder Sitzstellung des Nutzers oder Physiognomie des Nutzers angepasst auszuführen.
-
Vorzugsweise wird die Bedieneinheit automatisch in die erste Stellung zurückbewegt, sobald bzw. sofern der Abstand des Betätigungselements einen Rückbewegungsabstand, vorzugsweise für eine vorgegebene Auslösezeitspanne, überschritten hat. Der Rückbewegungsabstand wird so gewählt, dass eine fortgesetzte und/oder erneute unmittelbare Betätigung des mindestens einen Bedienelements oder weitere Bedienelemente der Bedieneinheit nicht zu erwarten sind, wenn das Betätigungselement einen Abstand von dem mindestens einen Bedienelement bzw. der Bedieneinrichtung erreicht hat, der größer als der Rückbewegungsabstand ist. Um eine Zurückbewegung in die erste Stellung zu vermeiden, wenn das Betätigungselement nur kurzzeitig über den Rückbewegungsabstand zurückgezogen wird und dann erneut der Bedieneinheit angenähert wird, wird bei einigen Ausführungsformen zusätzlich vorzugsweise eine Auslösezeitspanne ausgewertet. Die Rückbewegung in die erste Stellung erfolgt erst, wenn der Abstand des Betätigungselements von der Bedieneinheit bzw. dem mindestens einen Bedienelement für eine Zeitspanne überschritten ist, die der Auslösezeitspanne entspricht oder diese übertrifft.
-
Diese Auslösezeitspanne kann in einzelnen Ausführungsformen jedoch auch gleich Null gewählt sein, so dass eine Zurückbewegung einsetzt, sobald ein Abstand des Betätigungselements von dem mindestens einen Bedienelement bzw. der Bedieneinheit einmalig den Rückbewegungsabstand überschritten hat.
-
Die hier als Positions- und/oder Annäherungserfassungseinheit beschriebene Einheit kann jede beliebige Einheit sein, die in der Lage ist, eine Annäherung eines Betätigungselements berührungslos zu erfassen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine kapazitiv messende Einheit handeln. Ebenso sind aus dem Stand der Technik ultraschallbasierte oder kamerabasierte Systeme bekannt. Insbesondere bei Systemen, die kapazitiv eine Ankopplung des Betätigungselements an einen oder mehrere Sensoren erfassen, oder auch bei Systemen, die ultraschallbasiert oder eine Lichtreflexion, vorzugsweise im nicht sichtbaren, beispielsweise infraroten, Wellenlängenbereich nutzen, ist es vorteilhaft, wenn die Bedieneinheit Sensoren der Positions- und/oder Annäherungserfassungseinheit umfasst. Dies bedeutet, dass die Sensoren auf der Bedieneinheit angeordnet sind bzw. in diese integriert sind und mit dieser aus der ersten Stellung in die zweite Stellung bewegt werden. Hierdurch ist eine wesentlich präzisere Erfassung eines Abstands des Betätigungselements von der Bedieneinheit möglich. Um eine ungewollte Auslösung von Funktionen, d.h. eine ungewollte Betätigung des mindestens einen Bedienelements, zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn die Bedieneinheit die mindestens eine zweite Stellung erreicht, bevor das Betätigungselement einen Minimalabstand unterschreitet. Dies bedeutet, dass die Bedieneinheit sich in Ruhe befinden soll, bevor eine Betätigung durch das Betätigungselement stattfindet.
-
Die Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens weisen dieselben Vorteile wie die entsprechenden Merkmale des Bediensystems auf.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1a eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugcockpits mit einer Bedieneinheit in einer ersten Stellung in einer Frontalansicht;
- 1b eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugcockpits nach 1a mit der Bedieneinheit in der ersten Stellung in einer Draufsicht;
- 1c eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugcockpits nach 1a mit der Bedieneinheit in einer zweiten Stellung in einer Frontalansicht;
- 1d eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugcockpits nach 1c mit der Bedieneinheit in der zweiten Stellung in Draufsicht;
- 2 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugcockpits ähnlich zu dem nach 1a mit zwei Bedieneinheiten, die zwischen ersten und zweiten Stellungen bei einer Annäherung bewegbar sind;
- 3a eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugcockpits mit einer Bedieneinheit, die zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung eine gradlinige eindimensionale Translationsbewegung ausführt;
- 3b eine schematische Draufsicht auf das Kraftfahrzeugcockpit nach 3a mit der Bedieneinheit in der ersten Stellung;
- 3c eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugcockpits nach 3a mit der Bedieneinheit in der zweiten Stellung in Draufsicht;
- 3d eine schematische Darstellung in Draufsicht eines Kraftfahrzeugcockpits einer Weiterbildung des Bediensystems, welches in 3a dargestellt ist, bei der die Bedieneinrichtung zusätzlich zu einer gradlinigen eindimensionalen Translationsbewegung eine Rotation um eine Drehachse beim Bewegen von der ersten Stellung in die zweite Stellung ausführt;
- 3e eine schematische Darstellung in Draufsicht einer weiteren Ausführungsform ähnlich zu der nach 3d, bei der die Bedieneinrichtung zusätzlich eine Rotationsbewegung um eine zweite Drehachse beim Bewegen von der ersten Stellung in die zweite Stellung ausführt; und
- 4 eine grafische Darstellung einer Abhängigkeit einer Bewegungsgeschwindigkeit der Bedieneinheit, aufgetragen gegen einen Abstand des Betätigungselements von der Bedieneinheit bzw. dem mindestens einen Bedienelement der Bedieneinheit.
-
In 1a ist ein als Kraftfahrzeugcockpit ausgestaltetes Bediensystem 1 schematisch dargestellt. Das Kraftfahrzeugcockpit umfasst ein Armaturenbrett 2 mit einem Kombiinstrument 3. Das Kombiinstrument 3 ist hinter einem Lenkrad 4 angeordnet. Seitlich beabstandet zu dem Kombiinstrument 3 ist eine Bedieneinheit 5 angeordnet, die einen Schwenkarm 6 umfasst, der nahe einer Lenksäule (nicht dargestellt) lenkbar gelagert ist. Die Bedieneinheit 5 umfasst einen Touchscreen 7, in dem eine freiprogrammierbare Anzeigevorrichtung mit einem berührungsempfindlichen positionsermittelnden Sensorsystem gekoppelt ist. Benachbart zu dem Touchscreen, welcher ein Bedienelement darstellt, sind weitere, beispielsweise als Tasten ausgebildete, Bedienelemente 8 angeordnet. Auf der Bedieneinheit 5 sind ferner Sensoren 9 angeordnet, die gemeinsam mit einer Auswerteeinheit 10 eine als Positionserfassungseinheit 11 ausgebildete Positions- und/oder Annäherungseinheit bilden, welche eine Annäherung eines Betätigungselements (nicht dargestellt), vorzugsweise eines Fingers eines Nutzers, erfasst. Die Positionserfassungseinheit 11 ist vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine dreidimensionale Position des Betätigungselements von der Bedieneinheit bzw. dem Touchscreen 7 oder einem der weiteren Bedienelemente 8 ermitteln kann. In einer einfachen Ausführungsform reicht es jedoch aus, wenn die Positionserfassungseinheit 11 so ausgebildet ist, dass sie berührungslos eine Annäherung des Betätigungselements erfassen kann. In einer verbesserten Ausführungsform ist jederzeit ein aktueller Abstand des Betätigungselements von der Bedieneinheit 5 bzw. dem Touchscreen 7 oder einem der weiteren Bedienelemente 8 ermittelbar.
-
Die Sensoren
9 sind beispielsweise so ausgestaltet, dass sie eine kapazitive Kopplung des Betätigungselements an die Sensoren erfassen. Dem Fachmann sind verschiedene Positionserfassungs- und Annäherungssensoren bekannt, mit denen eine dreidimensionale Position und/oder ein Abstand und/oder eine Annäherung des Betätigungselements erfasst werden können. Beispielhaft sei ein Positionserfassungssystem genannt, welches Sensoren nutzt, die beispielsweise in der Druckschrift
WO 2004/078536 beschrieben sind. Bei dem dort offenbarten System wird über einen Signalgeber, der beispielsweise in einem Fahrersitz integriert ist, ein Hochfrequenzsignal kapazitiv in den Fahrer eingekoppelt. Dieses Hochfrequenzsignal wird über den Körper des Fahrers übertragen. Bei einer Annäherung des Betätigungselements an die Sensoren
9 ist eine eingekoppelte Signalstärke des Hochfrequenzsignals ein Maß für einen Abstand des Betätigungselements von dem entsprechenden Sensor
9. Aus den Abständen von mehreren Sensoren
9 kann über eine Triangulation eine dreidimensionale Position erfasst werden. Alternative Positionserfassungssysteme, die berührungslos eine Annäherung des Betätigungselements an die Bedieneinheit
5 bzw. den Touchscreen
7 oder die weiteren Sensoren
9 erfassen können, können auf Kameras basierende Systeme ultraschallbasierte Systeme oder auf optischen Sensoren basierende Systeme sein.
-
Optische Sensoreinheiten verwendete Systeme können beispielsweise gemäß folgendem Prinzip ausgestaltet sein. Eine Sende-LED strahlt ein rechteckförmiges amplitudenmoduliertes Lichtsignal im optischen oder infraroten Wellenlängenbereich ab. Das an dem Betätigungselement reflektierte Lichtsignal wird von einer Photodiode erfasst. Von einer Kompensations-LED wird ein um 180° phasenversetztes, ebenfalls rechteckförmiges amplitudenmoduliertes Referenzlichtsignal zu der Photodiode über einen unveränderlichen Lichtweg gesandt. Die Kompensations-LED wird über einen Regelkreis mittels eines Regelsignals so ausgeregelt, dass sich das empfangene reflektierte Lichtsignal der Sende-LED und das empfangene Referenzlichtsignal der Kompensations-LED an der Photodiode aufheben und ein Gleichsignal detektiert wird. Eine Änderung des Regelsignals ist ein Maß für den Abstand des Betätigungselements. Nach diesem Prinzip ausgestaltete Sensoreinheiten sind weitgehend unabhängig von Temperatur- und Helligkeitsschwankungen. Erneut können bei einem besonders bevorzugten System mehrere Sensoreinheiten eingesetzt werden, um mehrere Abstände zu ermitteln, aus denen über eine Triangulation eine dreidimensionale Position des Betätigungselements relativ zu der Bedieneinheit 5 bzw. dem Touchscreen 7 bzw. den weiteren Bedienelementen 8 ermittelt werden kann bzw. ermittelt wird.
-
Die in 1 gestrichelt dargestellten Bestandteile des Bediensystems 1 sind für einen Nutzer in der Regel nicht sichtbar und in das Armaturenbrett 2 integriert. Auch wenn die Sensoren 9 mit durchgezogenen Linien dargestellt sind, sind diese in der Regel verdeckt ausgeführt und für einen Nutzer nicht wahrnehmbar. Bei anderen Ausführungsformen wird eine kapazitive Kopplung des Betätigungselements an unterschiedliche Segmente der berührungsempfindlichen Positionsermittlungseinheit des Touchscreens ausgenutzt, um eine Annäherung des Betätigungselements und/oder eine Position des Betätigungselements zu detektieren. D.h., eine Positions- und/oder Annäherungserfassungseinheit benötigt bei einer solchen Ausführungsform keine eigenen Sensoren und kann in den Touchscreen integriert sein.
-
Mit der Bedieneinheit 5 ist ein Stellglied 12 gekoppelt. Eine Steuereinheit 13 steuert das Stellglied in Abhängigkeit von Informationen der Positionserfassungseinheit 11 so an, dass die Bedieneinheit 5 bei einer Annäherung des Betätigungselements auf das Betätigungselement zu bewegt wird, in diesem Falle mittels des Schwenkarms 6 verschwenkt wird.
-
In 1b ist das als Kraftfahrzeugcockpit ausgestellte Bediensystem 1 schematisch in einer Draufsicht dargestellt, wobei sich die Bedieneinheit 5 in der ersten Stellung befindet.
-
Gleiche technische Merkmale sind in allen Figuren mit demselben Bezugszeichen versehen. Aus Gründen der Vereinfachung sind in allen Draufsichten das Kombiinstrument, die Steuereinheit und die Auswerteeinheit nicht dargestellt.
-
In 1 b ist ein Betätigungselement 14 in einer Ausgangsstellung vor einer Bedienintention gezeigt. Zusätzlich ist das Betätigungselement 14' in einer Position gepunktet dargestellt, in des es zu bewegen wäre, wenn sich die Bedieneinheit bei einer Annährung nicht bewegt würde. Eine hierbei zurückzulegende Wegstrecke 15 ist ebenfalls angedeutet.
-
In 1c und 1d ist das gleiche Bediensystem 1 in Frontalansicht bzw. Draufsicht schematisch dargestellt, wobei sich jedoch die Bedieneinheit 5 in die zweite Stellung bewegt bzw. verschwenkt worden ist.
-
Bei einem Vergleich der 1b und 1d ist zu erkennen, dass eine tatsächlich zurückzulegende Wegstrecke 16 für das Betätigungselement 14'' in einer Betätigungsstellung durch ein Verschwenken der Bedieneinheit 5 deutlich reduziert ist gegenüber der Wegstrecke 15, die das Betätigungselement 14' zurückzulegen hätte, wenn die Bedieneinheit nicht beweglich gelagert wäre.
-
In 2 ist schematisch eine Ansicht eines weiteren als Kraftfahrzeugcockpit ausgestalteten Bediensystems 1 dargestellt. Seitlich neben einem Kombiinstrument 3, welches hinter einem Lenkrad 4 in einem Armaturenbrett 2 angeordnet ist, sind bei dieser Ausführungsform zwei Bedieneinheiten 5', 5" angeordnet, die unabhängig voneinander auf einen vor dem Lenkrad sitzenden (nicht dargestellten) Nutzer bei einer Annäherung eines Betätigungselements (nicht dargestellt) zugeschwenkt werden können. Die links neben dem Kombiinstrument 3 angeordnete Bedieneinheit 5' umfasst einen Start-Stopp-Schalter 17. Dieser ist beispielsweise als Tastschalter ausgebildet. Die rechts von dem Kombiinstrument 3 angeordnete Bedieneinheit 5'' umfasst einen Touchscreen 7 als Bedienelement. Die Sensoren der Positions- und/oder Annäherungserfassungseinheit sind verdeckt in den Bedieneinheiten 5' und 5'' für einen Nutzer nicht sichtbar integriert. Die Positionserfassung, d.h. zumindest eine Abstandserfassung, kann für zwei Betätigungselemente, die den Bedieneinheiten 5' und 5'' angenähert werden, unabhängig voneinander zeitgleich und/oder zeitversetzt ermittelt werden. Eine in einer Mittelkonsole 18 angeordnete weitere Bedieneinheit 5''' ist in einer Ausführungsform so ausgebildet, dass sie bei einer Annäherung eines Betätigungselements eine gradlinige eindimensionale Translationsbewegung auf den Nutzer zu ausführt, um die darauf angeordneten Bedienelemente 19 leichter bedienbar zu machen.
-
In 3 ist eine weitere Ausführungsform eines als Kraftfahrzeugcockpit ausgestalteten Bediensystems 1 dargestellt, bei dem die Bedieneinheit 5 zwischen einer ersten Stellung, die für eine optische Wahrnehmung optimiert ist, und einer zweiten Stellung, die gepunktet angedeutet ist, bei einer Annäherung bewegbar ist, um eine Betätigung des Touchscreens 7 oder der weiteren Bedienelemente 8 der Bedieneinheit 5 zu erleichtern. Bei dieser Ausführungsform führt die Bedieneinheit 5 eine gradlinige eindimensionale Translationsbewegung aus.
-
In 3b ist eine schematische zugehörige Draufsicht des Bediensystems 1 nach 3a gezeigt, wobei sich die Bedieneinheit 5 in der ersten Stellung befindet.
-
In 3c ist entsprechend das Bediensystem schematisch in einer Draufsicht dargestellt, wobei die Bedieneinheit 5 in die zweite Stellung bewegt ist.
-
In 3d und 3e sind Weiterbildungen der Ausführungsform nach den 3a bis 3c gezeigt, bei denen zusätzlich zu der geradlinigen eindimensionalen Translationsbewegung eine Drehbewegung um ein Gelenk 20 um eine Achse (3d) oder um zwei Achsen (3e) der Bedieneinheit 5 zusätzlich stattfindet, um eine Eingabe in ergonomischer Hinsicht und gegebenenfalls eine optische Kontrolle zu erleichtern.
-
Bei allen beschriebenen Ausführungsformen gilt, dass die zweite Stellung vorfestgelegt sein kann. Ebenso ist es jedoch möglich, dass die zweite Stellung jeweils für jede erneute Annäherung des Betätigungselements individuell in Abhängigkeit der Bewegung des Betätigungselements festgelegt wird. Hierbei erfolgt die Festlegung vorzugsweise so, dass die Bedieneinheit zunächst schnell auf das Betätigungselement zubewegt wird und eine Geschwindigkeit reduziert wird, je geringer der Abstand des Betätigungselements von der Bedieneinheit bzw. darauf angeordneten Bedienelementen abnimmt. Bei einigen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass eine Geschwindigkeitsabnahme in Abhängigkeit von dem Abstand des Betätigungselements von der Bedieneinheit bzw. den Bedienelementen erst einsetzt, wenn ein Grenzabstand unterschritten ist. Die Bewegung der Bedieneinheit endet vorzugsweise, wenn ein vorfestgelegter Minimalabstand zu dem Betätigungselement erreicht oder unterschritten wird. Hierdurch wird erreicht, dass sich die Bedieneinheit und die hierauf angeordneten Bedienelemente relativ zu dem Rest des Bediensystems in Ruhe befinden, wenn der Nutzer eine Betätigung vornimmt. Unbeabsichtigte Betätigungen, insbesondere eines Touchscreens, werden hierdurch vermieden. Ferner ist hierdurch eine Auge-Betätigungselement-Koordination für einen menschlichen Nutzer erleichtert.
-
In 4 ist eine Bewegungsgeschwindigkeit der Bedieneinheit in Abhängigkeit von einem Abstand des Betätigungselements von der Bedieneinheit bzw. einem Bedienelement schematisch grafisch dargestellt. Sobald die Positions- und/oder Annäherungserfassungseinheit eine Annäherung bzw. eine Bedienabsicht durch ein Betätigungselement seitens des Nutzers erkennt, wird die Bedieneinheit auf eine maximale Bewegungsgeschwindigkeit beschleunigt und mit dieser auf das Betätigungselement zubewegt. Sobald ein Grenzabstand 21 unterschritten ist, sinkt die Geschwindigkeit im dargestellten Beispiel linear mit einem abnehmenden Abstand, bis ein vorfestgelegter Minimalabstand 22 erreicht und/oder unterschritten ist. Die Geschwindigkeitsabnahme muss nicht linear von dem Abstand abhängen. Die Stellung, in der sich die Bedieneinheit befindet, wenn die Geschwindigkeit den Wert Null erreicht, legt die zweite Stellung fest. Es versteht sich für den Fachmann, dass ein Bewegungsbereich der Bedieneinheit in der Regel begrenzt ist. Erreicht die Bedieneinheit ihre maximale Annäherungsposition, bevor der Minimalabstand 22 erreicht oder unterschritten ist, endet eine Bewegung der Bedieneinheit selbstverständlich ebenfalls.
-
Die in 1a bis 1d und 3a und 3e dargestellte Steuereinheit 13 kann ferner ausgebildet sein, auf der Anzeigefläche des Touchscreens 7 dargestellte Informationen zu steuern und/oder erfasste Betätigungen des Touchscreens 7 oder der weiteren Bedienelemente 8 auszuwerten und entsprechende Steuersignale für Fahrzeugfunktionen oder Fahrzeugsysteme zu erzeugen. Ferner ist die Steuereinheit vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine Entfernung, d.h. ein Zurückziehen, des Betätigungselements von der Bedieneinheit nach einer beendeten Bedienung oder einem Abbruch einer Bedienabsicht automatisch erkennt. Beispielsweise ist die Steuereinheit so ausgestaltet, dass sie bei einem Wachsen eines Abstandes zwischen der Bedieneinheit oder einem Bedienelement und dem Betätigungselement über einen so genannten Rückbewegungsabstand automatisch das Stellglied 11 ansteuert, um die Bedieneinheit 5 in die erste Stellung zurückzubewegen. Bei einigen Ausführungsformen ist vorgesehen, dass die automatische Rückbewegung erst ausgelöst wird, wenn der Rückbewegungsabstand für eine Auslösezeitspanne überschritten ist.
-
Bei den dargestellten Ausführungsformen, insbesondere den Ausführungsformen nach 3d und 3e, ist jeweils nur ein Stellglied 11 dargestellt. Es versteht sich jedoch für den Fachmann, dass weitere Stellglieder, insbesondere wenn eine Bewegung um mehrere Bewegungsfreiheitsgrade der Bedieneinheit ausgeführt wird, vorgesehen sein können.
-
Die beschriebenen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhafte Ausführungsformen dar. Die einzelnen beschriebenen Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen können beliebig miteinander kombiniert werden, um eine einfachere und komfortablere Bedienung in einem Bediensystem zu ermöglichen. Die beschriebenen Ausführungsformen beziehen sich auf ein Bediensystem, welches ein Kraftfahrzeugcockpit ist. Die Erfindung kann jedoch auch in anderen Bediensystemen, insbesondere anderen Fahrzeugen, vorteilhaft eingesetzt werden.
