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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anzeigen von Informationen
in einem Kraftfahrzeug, bei dem zumindest ein flächiges
Objekt in einer ersten Darstellung, welche eine Seite des Objekts
zeigt, und in einer zweiten Darstellung, welche die andere Seite
des Objekts zeigt, mittels eines in dem Kraftfahrzeug befestigten
Displays grafisch dargestellt wird. Auf den jeweiligen Seiten des
flächigen grafischen Objekts werden verschiedene Informationen
dargestellt. Des Weiteren erstreckt sich das grafische Objekt in
der ersten und/oder zweiten Darstellung in zumindest einer Richtung
im Wesentlichen über die vollständige Größe
des Displays. Ferner betrifft die Erfindung eine Anzeigeeinrichtung
für ein Kraftfahrzeug mit einem Display zur grafischen
Darstellung von Informationen, das in dem Kraftfahrzeug befestigt
ist. Die Anzeigeeinrichtung umfasst außerdem eine Steuereinrichtung,
mit welcher Grafikdaten erzeugbar sind, die zumindest ein auf dem
Display darstellbares flächiges grafisches Objekt in einer
ersten Darstellung, welche eine Seite des Objekts zeigt, und in
einer zweiten Darstellung, welche die andere Seite des Objekts zeigt,
darstellen. Wie bei dem Verfahren werden auf den jeweiligen Seiten
des flächigen grafischen Objekts verschiedene Informationen dargestellt.
Ferner erstreckt sich das grafische Objekt in der ersten und/oder
zweiten Darstellung in zumindest einer Richtung im Wesentlichen über
die vollständige Größe des Displays.
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In
einem Kraftfahrzeug gibt es verschiedene Informations- und Kommunikationsbereiche,
denen Anzeigeinstrumente zugeordnet sind. Sie dienen der Information
des Fahrers und der Mitfahrer. Ferner können sie den Fahrer
bei der Navigation oder der Kommunikation mit der Außenwelt
unterstützen. Die Anzeige kann insbesondere verkehrs- oder
betriebsbezogene Daten des Fahrzeugs visuell darstellen. In der
Nähe des primären Sichtfelds des Fahrers ist das sog.
Kombiinstrument angeordnet. Üblicherweise befindet es sich
im Cockpit hinter dem Lenkrad, wobei es durch eine Öffnung
des Lenkrads sichtbar ist. Es dient insbesondere der Anzeige der
Geschwindigkeit, des Tankinhalts, der Kühlertemperatur
und anderer betriebsbezogener Informationen des Kraftfahrzeugs.
Ferner können Radio- und andere Audiofunktionen dargestellt
werden. Schließlich können Menüs für
Telefon, Navigation, Telematikdienste und Multimediaanwendungen
angezeigt werden. Als Display werden üblicherweise Flüssigkristallanzeigen
in verschiedenen Ausführungen verwendet.
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Die
in einem Kraftfahrzeug verwendeten Displays sind üblicherweise
aufgrund der Bauraumverhältnisse im Innenraum des Kraftfahrzeugs
relativ klein. Bei der Darstellung von Informationen auf einem derartigen
Display ist es daher besonders wichtig, dass die grafische Darstellung
der Information die Größe des Displays so gut
wie möglich ausnutzt. Bei der vorliegenden Erfindung erstreckt
sich das grafische Objekt, welches auf dem Display dargestellt wird,
zumindest in einer Darstellungsart im Wesentlichen über
die vollständige Größe des Displays,
damit der Fahrer oder ein Mitfahrer die von dem grafischen Objekt
dargestellte Information so einfach und schnell wie möglich
erfassen kann.
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In
der
DE 100 01 988
A1 ist beispielsweise ein Kombiinstrument zur Anzeige von
Betriebs- und/oder verkehrsbezogenen Daten beschrieben. Um das vielfältige
Informationsangebot besser aufnehmen zu können, wird in
der
DE 103 03 792
A1 eine perspektivische Darstellung dreidimensionaler Elemente
vorgeschlagen.
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Als
weitere Anzeigeeinrichtung besitzt ein Fahrzeug häufig
eine Multifunktionsanzeige in der Mittelkonsole oder oberhalb der
Mittelkonsole. Eine solche Anzeige für ein Multifunktionsbedienelement ist
beispielsweise in der
DE
199 41 955 A1 beschrieben.
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Um
die vielfältigen Bedien- und Anzeigemöglichkeiten übersichtlich
darzustellen, werden häufig hierarchische Menüstrukturen
verwendet. Ein Menü zeigt verschiedene Menüpunkte
und gegebenenfalls den Menüpunkten zugeordnete Grafiken oder
Icons an. Bei der Auswahl eines Menüpunkts öffnet
sich ein Untermenü mit weiteren Untermenüpunkten.
Diese Struktur kann über mehrere Hierarchieebenen fortgeführt
werden. Außerdem kann einem Menüpunkt anstatt
eines Untermenüs ein bestimmtes Anzeigebild zugeordnet
sein, welches die dem Menüpunkt zugeordnete Information
darstellt.
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Werden
solche Menüstrukturen in einem Kraftfahrzeug eingesetzt,
ergibt sich das Problem, dass die Navigation innerhalb dieser Menüstrukturen und
die Aufnahme der von dem Display angezeigten Informationen die Aufmerksamkeit
des Fahrers derart beanspruchen, dass zumindest bei einigen Anwendungen,
wie der Zieleingabe für das Navigationssystem, das gleichzeitige
sichere Führen des Kraftfahrzeugs durch den Fahrer beeinträchtigt
ist. Will somit der Fahrer die Einrichtungen für solche
Anwendungen des Fahrzeugs bedienen, sollte er dies vor dem Beginn
einer Fahrt tun oder die Fahrt für die Bedienung unterbrechen.
Derartige Beeinträchtigungen für die Bedienung
sind jedoch unerwünscht.
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Es
ist daher wünschenswert, die Informationen im Kraftfahrzeug
so darzustellen, dass sie schnell und intuitiv vom Fahrer aufgenommen
werden können, so dass das Erfassen der dargestellten Informationen
nicht zu einer Ablenkung des Fahrers während der Fahrt
führt. Ferner soll die Bedienung so intuitiv, einfach und
schnell durchführbar sein, dass der Fahrer die Einrichtungen
des Fahrzeugs, deren Informationen von der Anzeigeeinrichtung dargestellt werden,
auch während der Fahrt bedienen kann, selbst wenn von der
Anzeigeeinrichtung gegebenenfalls komplexe hierarchische Strukturen
darstellbar sind. Die Informationsdarstellung und die mit einer
Informationsdarstellung verbundene Bedienung in dem Kraftfahrzeug
trägt somit zur Sicherheit beim Führen des Kraftfahrzeugs
bei.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine
Anzeigeeinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei
denen die dargestellte Information so schnell und intuitiv wie möglich
erfassbar ist und die eine schnelle, intuitive und einfache Bedienung
von Fahrzeugeinrichtungen ermöglichen, deren Informationen
dargestellt werden.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 und eine Anzeigeeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10
gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich
aus den Unteransprüchen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet,
dass in Abhängigkeit von einem Steuersignal die Darstellung
des grafischen Objekts so verändert wird, dass sich das
grafische Objekt bei einer perspektivischen Darstellung auf dem Display
von einer Seite zu der anderen Seite dreht, wobei bei der Drehung
das flächige grafische Objekt immer vollständig
zumindest perspektivisch dargestellt wird.
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Herkömmlicherweise
wird die Drehung eines grafischen Objekts so dargestellt, dass die
Anzeigefläche innerhalb des Displays, die von dem Objekt
bei der Drehung eingenommen wird, Bereiche des Displays umfasst,
die von den Endstellungen zu Beginn der Drehung und am Ende der
Drehung nicht umfasst sind. Ein solche Drehung kann somit nicht
dargestellt werden, wenn das grafische Objekt in der Ausgangsstellung
die Größe des Displays zumindest in einer Richtung
im Wesentlichen vollständig einnimmt. Bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren ist es somit möglich, dass das grafische Objekt
zumindest in einer Richtung das Display vollständig ausfüllt,
so dass die von dem Objekt dargestellte Information sehr groß und
damit für den Betrachter sehr schnell und einfach erfassbar
dargestellt werden kann und gleichzeitig eine Drehung des grafischen
Objekts von einer Seite zu der anderen Seite vollständig
visualisiert wird.
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Bevorzugt
erzeugt die Steuereinrichtung zur Darstellung der Drehung aufeinander
folgende Zwischenbilder des grafischen Objekts, die zu einer Animation
der Drehung des Objekts führen.
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Gemäß einer
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
verändert die Steuereinrichtung die Grafikdaten so, dass
das grafische Objekt um eine vertikale Achse gedreht wird, die zumindest zu
Beginn der Drehung außerhalb des grafischen Objekts liegt
oder durch den seitlich äußersten Punkt am Rand
des grafischen Objekts verläuft. Dabei ist die vertikale
Richtung die Richtung der Höhe des Displays und die horizontale
Richtung die Richtung der Breite des Displays. Dabei wird die Richtung
der Höhe und der Breite des Displays durch eine Vorzugsrichtung
bei der Darstellung der Information auf dem Display definiert. Wird
beispielsweise Text auf dem Display dargestellt, erstreckt sich
die Buchstabenhöhe in vertikaler Richtung, eine Textzeile
verläuft hingegen in horizontaler Richtung. Üblicherweise
ist das Display im Innenraum des Kraftfahrzeugs so befestigt, dass
sich die Anzeigefläche in einer vertikal ausgerichteten
Ebene erstreckt. Selbst wenn das Display im Kraftfahrzeug nicht
exakt vertikal ausgerichtet ist, wird unter der vertikalen Drehachse
im Sinne der Erfindung eine Achse verstanden, die in der Displayebene
liegt und die sich in Richtung der Höhe des Displays erstreckt.
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Das
grafische Objekt erstreckt sich bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren insbesondere in horizontaler Richtung über die
gesamte Breite des Displays. In diesem Fall wird die vertikale Drehachse
zumindest zu Beginn der Drehung von der vertikalen Seitenkante des
Displays bzw. des grafischen Objekts gebildet. Besonders bevorzugt
füllt das grafische Objekt zumindest zu Beginn der Drehung
die Größe des Displays vollständig aus.
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Gemäß einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
verändert die Steuereinrichtung die Grafikdaten so, dass
die vertikale Achse bei der Drehung in horizontaler Richtung verschoben wird
und gleichzeitig das grafische Objekt um die vertikale Achse gedreht
wird, so dass nach einer Drehung um 180° die vertikale
Achse die Position bei der zweiten Darstellung des grafischen Objekts,
bei welcher die andere Seite dargestellt wird, erreicht hat. Die
Animation der Drehung des grafischen Objekts setzt sich somit aus
zwei Transformationen zusammen: Erstens bewegt sich die Drehachse
in horizontaler Richtung und zweitens wird eine Drehung um diese
Achse ausgeführt. Für die Art der Koppelung dieser
beiden Bewegungen gibt es verschiedene Möglichkeiten. Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren verändert
die Steuereinrichtung die Grafikdaten so, dass die horizontale Verschiebung
der vertikalen Achse bevorzugt linear mit der Drehung des grafischen
Objekts synchronisiert ist. Dies bedeutet nicht, dass die Verschiebung
bzw. Drehung eine lineare Bewegung ist, sondern nur, dass eine Veränderung
des Drehwinkels um einen bestimmten Bruchteil der Gesamtdrehung
um 180° zu einer Verschiebung der vertikalen Achse um denselben
Bruchteil der Gesamtverschiebung der Achse führt.
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Gemäß einer
Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Drehung des grafischen Objekts in eine erste Phase, bei
der Bildpunkte des grafischen Objekts beschleunigt werden, und eine
zweite Phase, bei der Bildpunkte des grafischen Objekts abgebremst
werden, unterteilt. Aufgrund der Synchronisierung der Drehbewegung
mit der Verschiebung der vertikalen Achse wird damit auch die Verschiebung
der Achse in die zwei Phasen unterteilt, so dass die Bewegung der
Achse in der ersten Phase beschleunigt ist und in der zweiten Phase
abgebremst ist. Dabei entspricht die erste Phase z. B. einem Drehwinkel
des grafischen Objekts von 0° bis 90° und einer
Verschiebung der vertikalen Achse bis zur Mitte des Displays und
die zweite Phase einem Drehwinkel des grafischen Objekts von 90° bis
180° und einer Verschiebung der vertikalen Achse von der Mitte
bis zu anderen Seitenkante des Displays.
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Unter
einer beschleunigten Bewegung wird hier eine positive Beschleunigung
verstanden, bei der sich die Geschwindigkeit erhöht, und
unter einer abgebremsten Bewegung wird eine negative Beschleunigung
verstanden, bei der sich die Geschwindigkeit erniedrigt.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Art und
Weise, wie die Objekte gedreht werden, von besonderer Bedeutung.
Von der Darstellung dieser Drehung hängt es nämlich
ab, wie gut und wie schnell sich der Betrachter in den Objekten
orientieren kann, auch wenn sie gedreht worden sind. Dabei hat sich
herausgestellt, dass viele Animationstechniken, die außerhalb
des Kraftfahrzeugs bei der veränderlichen grafischen Darstellung
von Objekten eingesetzt werden, für die Verwendung im Kraftfahrzeug ungeeignet
sind, da im Kraftfahrzeug der Betrachter das Display nur für
kurze Augenblicke betrachtet. Der zeitliche Verlauf der Veränderung
einer Position eines grafisch dargestellten Objekts ist daher auch
für die Sicherheit beim Führen des Fahrzeugs von
besonderer Bedeutung.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens werden bei der Berechnung der Grafikdaten für
aufeinander folgende Zwischenbilder zur Darstellung der Drehung
die aufeinander folgenden Positionen x der Bildpunkte des grafischen
Objekts in der ersten Phase folgende Rechenschritte durchgeführt:
wobei
- t
- eine Systemzeit ist,
zu der die erzeugten Grafikdaten auf dem Display dargestellt werden, wobei
zu Beginn der Drehung der ersten Phase t = t0 ist,
- d1
- die Dauer der ersten
Phase ist,
- b1
- die Ausgangsposition
des Bildpunkts des grafischen Objekts ist,
- c1
- die gesamte Verschiebung
des Bildpunkts des grafischen Objekts in der ersten Phase ist und wobei
die Schritte (i) und (ii) so oft wiederholt werden, bis gilt, dass:
t > (t0 +
d1).
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Der
Parameter x kann dabei z. B. die horizontale Position eines Punktes
des grafischen Objekts oder einen Drehwinkel darstellen.
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Des
Weiteren werden bei der Berechnung der Grafikdaten für
aufeinander folgende Zwischenbilder zur Darstellung der Drehung,
die aufeinander folgenden Positionen x der Bildpunkte des Objekts,
in der zweiten Phase folgende Rechenschritte durchgeführt:
wobei
- t
- eine Systemzeit ist,
zu der die erzeugten Grafikdaten auf dem Display dargestellt werden, wobei
zu Beginn der Drehung der zweiten Phase t = t0 ist,
- d2
- die Dauer der zweiten
Phase ist,
- b2
- die Ausgangsposition
des Bildpunkts des Objekts ist,
- c2
- die Gesamtverschiebung
des Bildpunkts des Objekts in der zweiten Phase ist und
wobei die Schritte (i) und (ii) von der Recheneinheit so
oft wiederholt werden, bis gilt: t > (t0 + d2).
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Des
Weiteren ist die Dauer der Gesamtdrehung von besonderer Bedeutung
für Erfassbarkeit der dargestellten Information. Bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren ist die Dauer der
Gesamtdrehung in einem Bereich von 0,25 Sekunden bis 2 Sekunden, bevorzugt
in einem Bereich von 1,2 Sekunde bis 1,8 Sekunden. Die Dauer der
Drehung der ersten Phase ist insbesondere in einem Bereich von 0,25
Sekunden bis 1 Sekunde und bevorzugt in einem Bereich von 0,6 Sekunden
bis 0,8 Sekunden, insbesondere 0,7 Sekunden. Ferner ist die Dauer
der Drehung der zweiten Phase in einem Bereich von 0,25 Sekunden bis
1 Sekunde, bevorzugt in einem Bereich von 0,6 Sekunden bis 0,8 Sekunden,
insbesondere 0,7 Sekunden. Es ist ferner bevorzugt, dass die Dauer
der Drehung der ersten Phase der Dauer der Drehung der zweiten Phase
entspricht.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs gemessen
und die Dauer der Gesamtdrehung bzw. die Dauer der Drehung der ersten
und/oder zweiten Phase in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
des Kraftfahrzeugs ermittelt. Bevorzugt ist die Dauer der Drehung
umso länger, je höher die Geschwindigkeit des
Kraftfahrzeugs ist. Bei höheren Geschwindigkeiten kann
der Fahrer nämlich seinen Blick nur für kürzere
Zeitintervalle auf das Display richten. Ferner ist der Abstand der
Zeitintervalle, in denen der Fahrer seinen Blick auf das Display
richtet, größer, da der Fahrer bei höheren
Geschwindigkeiten seine Aufmerksamkeit stärker auf das
Fahrgeschehen richten muss. Die Koppelung der Drehdauer des flächigen
Objekts an die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs stellt somit sicher,
das der Fahrer bei höheren Geschwindigkeiten die Orientierung
in der Informationsdarstellung behält und die Informationsinhalte
auf diese Weise einfach, schnell und intuitiv erfassen kann.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Steuersignal,
durch welches die Drehung des grafischen Objekts iniziiert wird,
von der Eingabe eines Nutzers ausgelöst werden oder automatisch
erzeugt werden. Die Eingabe eines Nutzers kann beispielsweise durch
eine Berührung des Displays erfolgen. Gemäß einer
anderen Ausgestaltung erfolgt die Eingabe durch eine Geste eines
Körperteils eines Nutzers, welche vor dem Display ausgeführt
wird. Die Geste wird von einer Eingabeeinrichtung oder einer anderen
nachgeschalteten Einrichtung erfasst und ausgewertet. Die Geste
des Körperteils des Nutzers kann beispielsweise durch eine
kapazitive Koppelung zwischen dem Körperteil und einer
Empfangseinrichtung erfasst werden. Ferner kann die Geste des Körperteils
des Nutzers durch eine Emission von Infrarotstrahlung und eine Reflektion
dieser Infrarotstrahlung an dem Körperteil des Nutzers
erfasst werden.
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Die
erfindungsgemäße Anzeigeeinrichtung ist dadurch
gekennzeichnet, dass von der Steuereinrichtung die Grafikdaten so
veränderbar sind, dass sich das grafische Objekt bei einer
perspektivischen Darstellung auf dem Display von einer Seite zu
der anderen Seite dreht, wobei bei der Drehung das flächige
grafische Objekt immer vollständig zumindest perspektivisch
dargestellt wird.
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Mit
der Steuereinrichtung sind die Grafikdaten insbesondere so veränderbar,
dass das grafische Objekt um eine vertikale Achse gedreht wird,
die zumindest zu Beginn der Drehung außerhalb des grafischen
Objekts liegt oder durch den seitlich äußersten Punkt
am Rand des grafischen Objekts verläuft.
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Mit
der Steuereinrichtung sind insbesondere Grafikdaten für
aufeinander folgende Zwischenbilder zur Darstellung der Drehung
erzeugbar. Bei der Berechnung der Grafikdaten für aufeinander
folgende Zwischenbilder in der ersten bzw. zweiten Phase sind von
der Steuereinrichtung insbesondere die vorstehend angegebenen Rechenschritte
für die erste bzw. zweite Phase durchführbar.
Auch die Dauer für die Drehung für die erste bzw.
zweite Phase ist insbesondere innerhalb der vorstehend genannten
Bereiche.
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Gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Anzeigeeinrichtung umfasst die Anzeigeeinrichtung eine Schnittstelle
zum Empfang von Daten für die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs.
Mit der Steuereinrichtung ist in diesem Fall in Abhängigkeit
von diesen Geschwindigkeitsdaten die Dauer der Gesamtdrehung bzw.
die Dauer der Drehung der ersten und/oder zweiten Phase ermittelbar.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeigeeinrichtung
umfasst diese eine Eingabeeinrichtung. Mittels dieser Eingabeeinrichtung
kann ein Nutzer beispielsweise ein Steuersignal erzeugen, welches
die Drehung des grafischen Objekts auslöst. Bei der Eingabeeinrichtung
kann es sich um eine berührungsempfindliche Oberfläche
eines Displays handeln. Bevorzugt ist die Eingabeeinrichtung eine
Einrichtung zum Erfassen und Auswerten einer Geste eines Körperteils
eines Nutzers, welche vor dem Display ausgeführt wird.
Hierfür kann die Eingabeeinrichtung insbesondere eine Empfangseinrichtung
umfassen, an die ein Signal von dem Körperteil des Nutzers
kapazitiv übertragbar ist, wenn sich der Körperteil
in der Nähe der Empfangseinrichtung befindet. Mittels dieser
kapazitiven Koppelung kann die Position des Körperteils
detektiert werden. Aus der zeitlichen Veränderung dieser
Position kann auf eine Geste des Nutzers geschlossen werden.
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Ferner
kann gemäß einer anderen Ausgestaltung die Eingabeeinrichtung
eine Infrarotlichtquelle oder einen Empfänger für
reflektiertes Infrarotlicht zum Erfassen der Geste des Körperteils
des Nutzers umfassen. Auch in diesem Fall wird die Position des
Körperteils und deren zeitliche Veränderung erfasst
und als Geste interpretiert.
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Schließlich
betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit der vorstehend beschriebenen
Anzeigeeinrichtung.
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Die
Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels mit
Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Anzeigeeinrichtung und die Verbindung dieser Anzeigeeinrichtung
mit anderen Einrichtungen des Kraftfahrzeugs,
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die 2 bis 8 zeigen
von einem Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens erzeugte Anzeigen des Displays, bei denen das grafische
Objekt gedreht wird, und
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9 zeigt
den zeitlichen Verlauf eines Bildpunkts des grafischen Objekts bei
einer Drehung von der in 2 gezeigten Anzeige des Displays
zu der in 8 gezeigten Anzeige des Displays.
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Die
Anzeigeeinrichtung umfasst ein Display 1 zur grafischen
Darstellung von Informationen. Bei dem Display 1 kann es
sich um ein Matrix-Display handeln, z. B. ein LCD (liquid crystal
display), insbesondere ein Farbdisplay in TFT-(thin-film transistor)-Technik.
Des Weiteren kann das Display in ein so genanntes twisted nematic-liquid
crystal display (TN-LCD), ein super twisted nematic (STN) display, ein
Doppelschicht-STN, ein FLC (ferroelectric liquid crystal) Display
oder ein SSFLC (surface stabilized ferroelectric liquid crystal)
sein. Dem Display 7 ist eine (nicht gezeigte) Hintergrundbeleuchtung
zugeordnet, die durch eine oder mehrere lichtemittierende Dioden
bereitgestellt werden kann. Das Display 1 ist frei programmierbar,
d. h. es lassen sich beliebige Grafikdaten erzeugen, welche auf
dem Display 1 dargestellt werden.
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Das
Display 1 ist insbesondere in einem Bereich des Fahrzeugs
befestigt, der zumindest für den Fahrer gut sichtbar ist.
Ist die Bedienung der Einrichtungen des Fahrzeugs direkt mit der
Anordnung des Displays gekoppelt, so dass der Benutzer z. B. seine Hand
oder seinen Finger zumindest in die Nähe des Displays 1 bringen
muss, um Eingaben vorzunehmen, ist das Display 1 so angeordnet,
dass es der Fahrer des Fahrzeugs leicht mit seiner Hand oder seinem
Finger erreichen kann. Beispielsweise kann das Display 1 in
der Mittelkonsole des Fahrzeugs untergebracht sein.
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Das
Display 1 ist mit einer Steuereinrichtung 2 verbunden,
mit welcher Grafikdaten für auf dem Display 1 darstellbare
grafische Objekte erzeugbar sind. Ferner ist die Steuereinrichtung 2 mit
einer Eingabeeinrichtung 4 verbunden, über welche
der Benutzer Einrichtungen des Fahrzeugs, deren Informationen auf
dem Display 1 angezeigt werden, steuern kann.
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Bei
der Eingabeeinrichtung 4 kann es sich beispielsweise um
eine Einrichtung zum Erfassen und Auswerten einer Geste eines Körperteils
eines Nutzers handeln. Beispielsweise kann die Hand des Benutzers
vor dem Display 1 die Geste ausführen. Dabei wird
die dreidimensionale Position der Hand in einem bestimmten Aufenthaltsbereich
vor dem Display 1 erfasst, ohne dass es erforderlich ist,
dass das Display 1 berührt wird. Der zugelassene
Aufenthaltsbereich hängt von der Anordnung des Displays 1 in dem
Kraftfahrzeug ab. Der Bereich sollte so gewählt sein, dass
der Aufenthalt der Hand eines Benutzers, in diesem Aufenthaltsbereich
eindeutig mit einer Bedienung der Eingabeeinrichtung 4 in
Verbindung gebracht werden kann. Die Grenze des Aufenthaltsbereichs
kann z. B. 40 cm bis 10 cm vor dem Display 1 liegen. Wird
die Hand des Benutzers näher als dieser Schwellwert an
das Display 1 heranbewegt, wird dies von der Eingabeeinrichtung 4 erkannt
und die Annäherung wird als Bedienabsicht interpretiert.
Dies kann z. B. dazu führen, dass die von dem Display 1 angezeigten
Objekte anders dargestellt werden. Ferner kann dies als Eingabe
interpretiert werden, welche zu einer Drehung des grafischen Objekts
führt, wie es später im Detail erläutert
wird. Die Eingabeeinrichtung 4 detektiert die Position
und die Bewegung der Hand des Benutzers in dem Aufenthaltsbereich. Dabei
werden verschiedene, von der Hand ausgeführte Gesten erkannt
und als Eingaben interpretiert.
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Die
Eingabeeinrichtung
4 kann z. B. Infrarotlichtquellen und
Infrarotlichtempfänger umfassen, welche das an der Hand
reflektiert Infrarotlicht detektieren. Details einer solchen Eingabeeinrichtung
sind in der
DE 100
58 244 C2 beschrieben, deren diesbezüglicher Offenbarungsgehalt
hiermit in die vorliegende Beschreibung aufgenommen wird. Weitere Eingabeeinrichtungen,
die in Verbindung mit der Anzeigeeinrichtung eingesetzt werden können,
sind in folgenden Veröffentlichungen beschrieben:
DE 103 05 341 A1 und
DE 10 2004 048 956
A1 .
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Des
Weiteren kann die Position der Hand und deren zeitliche Veränderung
auch mittels eines optischen Systems erfasst werden. Bei diesem
System emittiert eine lichtemittierende Diode z. B. rechteckförmiges
amplitudenmoduliertes Licht. Dieses Licht wird an dem zu detektierenden
Objekt, d. h. der Hand, reflektiert und gelangt nach der Reflexion
zu einer Fotodiode. Eine weitere lichtemittierende Diode emittiert
ebenfalls rechteckförmiges amplitudenmoduliertes Licht
zur Fotodiode, welches jedoch um 180° phasenversetzt ist.
Bei der Fotodiode überlagern sich die beiden Lichtsignale
und heben sich auf, falls sie genau die gleiche Amplitude aufweisen.
Falls sich die Signale bei der Fotodiode nicht aufheben, wird die
Lichtemission der zweiten Diode über einen Regelkreis so
geregelt, dass sich das Gesamtempfangssignal wieder zu Null ergänzt. Ändert
sich die Position des Objekts, ändert sich auch der Lichtanteil,
welcher von der ersten lichtemittierenden Diode zur Fotodiode über
die Reflexion an dem Objekt gelangt. Dies bewirkt ein Nachführen
der Intensität der zweiten lichtemittierenden Diode durch
den Regelkreis. Das Regelsignal ist somit ein Maß für
die Reflexion des Lichts, welches von der ersten Diode emittiert
wird, an dem Objekt. Auf diese Weise lässt sich aus dem
Regelsignal ein Signal ableiten, welches für die Position
des Objekts charakteristisch ist.
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Des
Weiteren kann die Eingabeeinrichtung eine berührungsempfindliche
Folie sein, die auf dem Display 1 vorgesehen ist. Mit der
Folie kann die Position einer Berührung des hinter der
Folie angeordneten Displays 1 detektiert werden. Die Folie
kann z. B. als resistive Touchfolie, kapazitive Touchfolie oder
piezoelektrische Folie ausgebildet sein. Ferner kann die Folie so
ausgebildet sein, dass ein Wärmestrom, der z. B. von dem
Finger eines Benutzers ausgeht, gemessen wird. Aus der zeitlichen
Entwicklung der Berührung der Folie lassen sich verschiedene
Eingaben gewinnen. Beispielsweise kann im einfachsten Fall das Berühren
der Folie bei einer bestimmten Position einem auf dem Display 1 angezeigten
grafischen Objekt zugeordnet werden. Des Weiteren können
Gleitbewegungen des Fingers über die Folie interpretiert
werden. Insbesondere kann der Benutzer auf diese Weise eine Linie
auf dem Display 1 definieren, indem er an einem Punkt die
Folie berührt, zu einem anderen Punkt hin auf der Folie
gleitet und den Finger bei dem anderen Punkt von der Folie wegnimmt.
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Schließlich
kann als Eingabeeinrichtungen ein abgesetztes Bedienelement eingesetzt
werden. Bei dem abgesetzten Bedienelement handelt es sich insbesondere
um ein mechanisches Bedienelement. Beispielsweise kann ein Drehschalter
vorgesehen sein, durch den auf dem Display angezeigte Objekte ansteuerbar
und durch Drücken des Drehschalters auswahlbar sind. Ferner
kann durch den Drehschalter auch direkt ein Drehwinkel eingegeben
werden, wie es später erläutert wird. Zusätzlich
können um den Drehschalter herum separate Druckschalter
angeordnet sein, wobei die Anordnung von Anzeigefeldern auf dem
Display, die den Druckschaltern zugeordnet sind, zumindest schematisch
der Anordnung der Druckschalter entspricht. Das erfindungsgemäße Informationssystem
kann beispielsweise eine Multifunktionsbedienvorrichtung umfassen,
wie sie in der
EP 1
212 208 B1 beschrieben ist.
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Die
Steuereinrichtung 2 ist ferner mit einer Systemuhr 8 und
mit einem Fahrzeugbus 7 gekoppelt. Über den Fahrzeugbus 7 ist
die Steuereinrichtung 2 mit Fahrerassistenzsystemen des
Fahrzeugs verbunden. Die Steuereinrichtung 2 erhält über
den Fahrzeugbus 7 Daten dieser Fahrerassistenzsysteme und
bereitet die so auf, dass diese Daten dem Fahrer bzw. den Fahrzeuginsassen über
das Display 1 grafisch dargestellt werden. Die Steuereinrichtung 2 erzeugt
hierfür Grafikdaten für auf dem Display 1 darstellbare
Objekte, welche unter anderem die Informationen der Fahrerassistenzsysteme
grafisch darstellen. Ferner ist die Steuereinrichtung 2 über
den Fahrzeugbus 7 mit verschiedenen Informations- und Kommunikations-
sowie Unterhaltungseinrichtungen des Fahrzeugs verbunden. Die vielfältigen
Informationen dieser Einrichtungen des Fahrzeugs werden in der Steuereinrichtung 2 aufbereitet
und in Grafikdaten für eine grafische Darstellung umgewandelt.
Für Animationen der grafischen Darstellung auf dem Display
umfasst die Steuereinrichtung eine Recheneinheit 3, welche
beim Erzeugen von Zwischenbildern auf die Systemuhr 8 zurückgreift.
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Im
Folgenden wird die Informationsanzeige in dem Fahrzeug auf dem Display 1 im
Detail erläutert:
Bei dem von dem Display 1 angezeigten
Objekt 6 handelt es sich um eine grafische Darstellung
einer Fläche, welche in zumindest einer Richtung die vollständige
Größe des Displays 1 ausfüllt.
Bei dem im Folgenden beschriebenen Beispiel füllt das grafische Objekt 6 das
Display 1 vollständig aus. Das grafische Objekt 6 stellt
bei einer ersten Darstellung, die in 2 wiedergegeben
ist, eine Seite des Objekts dar und in einer zweiten Darstellung,
die in 8 wiedergegeben ist, die andere Seite des Objekts
dar. Auf beiden Seiten werden verschiedene Informationen dargestellt.
Auf der Seite, die in 2 wiedergegeben ist, wird ein
Bedienfeld im Einstellungsmodus wiedergegeben. Über die
Eingabeeinrichtung 4 kann der Nutzer bei dieser Darstellung
Detaileinstellungen einer bestimmten Anwendung vornehmen. Das Bedienfeld
auf der anderen Seite des grafischen Objekts 6, das in 8 dargestellt
ist, betrifft einen Bedienmodus, in dem eine Anwendung bedient werden kann.
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Um
von der in 2 gezeigten Ansicht zu der in 8 gezeigten
Ansicht zu gelangen, kann der Nutzer mittels der Eingabeeinrichtung 4 eine
Eingabe tätigen und damit ein entsprechendes Steuersignal zum
Drehen des grafischen Objekts 6 auslösen. In Abhängigkeit
von diesem Steuersignal wird die Darstellung des grafischen Objekts 6 so
verändert, dass sich das grafische Objekt 6 bei
einer perspektivischen Darstellung auf dem Display 1 von
einer Seite zu der anderen Seite dreht. Für die Darstellung
der Drehung werden von der Recheneinheit 3 der Steuereinrichtung 2 Zwischenbilder
erzeugt. Ein Teil dieser Zwischenbilder ist in den 3 bis 7 gezeigt.
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Für
die Wiedergabe der Drehung werden die Grafikdaten, die zur Anzeige
auf dem Display 1 führen, so verändert,
dass das grafische Objekt 6 um eine vertikale Achse 5 gedreht
wird. Zu Beginn der Drehung, d. h. bei der in 2 gezeigten
Anzeige, fällt die vertikale Achse 5 mit der rechten
vertikalen Seitenkante des grafischen Objekts 6 zusammen.
Im Verlauf der Drehung wird die vertikale Achse 5 in horizontaler
Richtung vom rechten Rand des Displays 1 zum linken Rand
des Displays 1 verschoben. Gleichzeitig wird das grafische
Objekt 6 um die vertikale Achse 5 gedreht, wie
es in den 2 bis 8 gezeigt
ist. Nach einer Drehung um 180° befindet sich die vertikale
Achse 5 am linken Rand des Displays 1 und von
dem grafischen Objekt 6 wird die andere Seite gezeigt.
Dabei ist die horizontale Verschiebung der vertikalen Achse 5 linear
mit der Drehung des grafischen Objekts 6 synchronisiert.
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Die
Wiedergabe der Drehung bei dem erfindungsgemäßen
Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass das grafische Objekt 6 bei
der Drehung immer vollständig zumindest perspektivisch
dargestellt wird. Zwar verkleinert sich die Fläche, welche
das grafische Objekt 6 auf dem Display 1 einnimmt,
während der Drehung aufgrund der perspektivischen Darstellung,
jedoch ist das grafische Objekt 6 immer vollständig
perspektivisch zu sehen. Nach einer Drehung um 90° ist
zwar nur noch die virtuelle Seitenkante des flächigen grafischen
Objekts 6 zu sehen, dies entspricht jedoch der korrekten
perspektivischen Darstellung des um 90° gedrehten Objekts 6.
Auch in diesem Fall ist somit das Objekt 6 vollständig
perspektivisch dargestellt. In der Endstellung nach einer Drehung
von 180° ist eine Seite des grafischen Objekts 6 wieder
vollständig sichtbar. Das grafische Objekt 6 füllt
das Display 1 in dieser Einstellung wieder vollständig
aus.
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Bei
dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Drehen des grafischen
Objekts 6 ist der Übergang zwischen zwei statischen
Darstellungen auf dem Display 1, bei denen die Vorder-
bzw. Rückseite des Objekts 6 gezeigt werden, von
besonderer Bedeutung. Da die Anzeigeeinrichtung nämlich
in einem Kraftfahrzeug untergebracht ist, ist es besonders wichtig,
dass insbesondere der Fahrer des Kraftfahrzeugs die auf dem Display 1 dargestellten Informationen
schnell, einfach und intuitiv erfassen kann, selbst wenn er nur
für kurze Zeitintervalle seinen Blick auf das Display 1 richtet.
Dabei ist es besonders wichtig, dass der Betrachter jederzeit gut zwischen
den beiden Anzeigeseiten unterscheiden kann. Es hat sich ergeben,
dass abrupte Wechsel von Anzeigebildern hierfür nachteilhaft
sind. Es hat sich insbesondere herausgestellt, dass fließende Übergänge
zwischen zwei statischen Darstellungen, bei denen Zwischenbilder
angezeigt werden, welche den Übergang zwischen den zwei
statischen Darstellungen verdeutlichen, die Orientierung in der
Struktur sowie die Erfassbarkeit des Informationsinhalts erleichtern.
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Ferner
ist besonders wichtig, wie die Zwischenbilder den Übergang
zwischen zwei statischen Darstellungen visualisieren. Dabei hat
sich herausgestellt, dass ein nichtlinearer Übergang von
einer statischen Darstellung zur nächsten statischen Darstellung
bei der Anwendung in einem Kraftfahrzeug vorteilhaft ist. Es sind
insbesondere Zwischenbilder, welche eine Bewegung der Objekte 6 veranschaulichen,
die beschleunigt und abgebremst wird, von Vorteil. Auch sind die
Parameter für die Wahl der Beschleunigung und die Dauer
des Übergangs an die Anwendung im Fahrzeug anzupassen,
so dass herkömmliche, aus dem Computerbereich bekannte
Animationen zumeist nicht verwendbar sind.
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Im
Folgenden wird im Detail beschrieben, wie das grafische Objekte 6 in
zeitlicher Hinsicht gedreht wird:
Die Drehung des grafischen
Objekts 6 wird in zwei Phasen unterteilt. Bei der ersten
Phase wird das Objekt 6 von einer in 2 gezeigten
Ausgangsstellung um 90° in eine Neutralstellung gedreht,
bei welcher nur noch die seitliche Stirnfläche des grafischen
Objekts 6 sichtbar ist. In einer zweiten Phase wird das grafische
Objekt weiter bis zu einem Drehwinkel von 180° gedreht,
bis die andere in 8 gezeigte Seite des grafischen
Objekts 6 sichtbar ist. Während der Drehung wird
weiterhin die jeweils sichtbare Seite des grafischen Objekts 6 auf
der jeweiligen Fläche perspektivisch dargestellt. Die perspektivische
Darstellung der Drehung erfolgt dabei so, dass der Betrachter direkt
auf das grafische Objekt 6 schaut, d. h. die Betrachtungsrichtung
für die perspektivische Darstellung parallel zur Normalen
des Displays 1 verläuft.
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Nimmt
man beispielsweise an, dass die Breite des Displays 1 und
des grafischen Objekts 6 800 Bildpunkte ist, und bezeichnet
man die Punkte am rechten Rand des grafi schen Objekts 6 mit
0, wandern die Bildpunkte des rechten Rands des grafischen Objekts 6 bei
der Bewegung zunächst in der ersten Phase bis zum Bildpunkt
400 in der Mitte des Displays 1 und von dort bis zum Bildpunkt
800 am linken Rand des Displays 1. Gleichermaßen
kann man den Drehwinkel betrachten, um den das grafische Objekt 6 um
die vertikale Achse 5 gedreht worden ist. Bei der in 2 gezeigten
Darstellung ist der Drehwinkel 0°, bei der in 6 gezeigten
Darstellung ist der Drehwinkel etwas unter 90° und bei
der in 8 gezeigten Anzeige ist der Drehwinkel 180°.
Im Folgenden wird die Parametrisierung der Drehbewegung anhand der
Position x beschrieben, die beispielsweise die Lage der vertikalen
Achse 5 oder eines Bildpunktes des Objekts 6 in
horizontaler Richtung wiedergeben kann. Da die Bewegung der vertikalen
Achse 5 mit der Drehbewegung linear synchronisiert ist,
kann die Position x auch als Drehwinkel interpretiert werden, der
von 0° bis 180° läuft.
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Die
Drehung des grafischen Objekts
6 wird durch aufeinander
folgende Zwischenbilder dargestellt, die aufeinander folgende Positionen
der Bildpunkte des grafischen Objekts
6 anzeigen. Bei der Berechnung
der Grafikdaten für diese Positionen x werden in der ersten
Phase folgende Rechenschritte durchgeführt:
wobei
- t
- eine Systemzeit ist,
zu der die erzeugten Grafikdaten auf dem Display 1 dargestellt
werden, wobei zu Beginn der Drehung der ersten Phase t = t0 ist,
- d1
- die Dauer der ersten
Phase ist,
- b1
- die Ausgangsposition
des Bildpunkts des grafischen Objekts 6 ist,
- c1
- die gesamte Verschiebung
des Bildpunkts des grafischen Objekts 6 in der ersten Phase
ist und wobei die Schritte (i) und (ii) so oft wiederholt werden,
bis t > (t0 + d1).
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Für
die zweite Phase werden folgende Rechenschritte durchgeführt:
wobei
- t
- eine Systemzeit ist,
zu der die erzeugten Grafikdaten auf dem Display 1 dargestellt
werden, wobei zu Beginn der Drehung der zweiten Phase t = t0 ist,
- d2
- die Dauer der zweiten
Phase ist,
- b2
- die Ausgangsposition
des Bildpunkts des grafischen Objekts 6 ist,
- c2
- die Gesamtverschiebung
des Bildpunkts des grafischen Objekts 6 in der zweiten
Phase ist und
wobei die Schritte (i) und (ii) so oft wiederholt
werden, bis gilt: t > (t0 + d2).
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Die
Rechenschritte werden von der Recheneinheit 3 der Steuereinrichtung 2 ausgeführt,
wobei der Recheneinheit 3 von der Systemuhr 8 die
Systemzeit t übertragen wird.
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Die
Dauer d1 der Drehung der ersten Phase ist
in einem Bereich von 0,25 Sekunden bis 1 Sekunde, insbesondere in
einem Bereich von 0,6 Sekunden bis 0,8 Sekunden. Gleichermaßen
ist die Dauer der Drehung der zweiten Phase in einem Bereich von 0,25
Sekunden bis 1 Sekunde, insbesondere in einem Bereich von 0,6 Sekunden
bis 0,8 Sekunden.
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In 9 ist
der zeitliche Verlauf eines Bildpunktes während der Drehung
um 180° gezeigt. Der Bildpunkt des rechten Randes des grafischen
Objekts 6 wandert von der Position 0 über die
Neutralstellung bei der Position 400 bis zum rechten Rand des grafischen
Objekts 6 beim Bildpunkt 800. Wie aus 9 ersichtlich,
wird der Bildpunkt in der ersten Phase beschleunigt und in der zweiten
Phase abgebremst. Die Dauer der Drehung betrug dabei für
jede Phase 0,7 Sekunden, so dass die Drehung um 180° in
1,4 Sekunden ausgeführt wurde.
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Gemäß einer
Weiterbildung des Ausführungsbeispiels werden in der Steuereinrichtung 2 und damit
der Recheneinheit 3 über den Fahrzeugbus 7 die
Daten des Geschwindigkeitsmessers des Kraftfahrzeugs übertragen.
Diese Daten werden von der Recheneinheit 3 verwendet, um
die Dauer der Drehung für die beiden Phasen zu ermitteln.
Dabei ist die Dauer der Gesamtdrehung umso länger, je höher
die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ist.
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Von
der in 8 gezeigten Darstellung des grafischen Objekts 6 kann
der Nutzer wieder durch eine Eingabe mittels der Eingabeeinrichtung 4 zurück zu
der in 2 gezeigten Darstellung der anderen Seite des
grafischen Objekts 6 gelangen. In diesem Fall wird das
grafische Objekt 6 wieder um 180° gedreht. Es
kann in diesem Fall entweder erneut eine Drehung um eine vertikale
Achse am rechten Rand des Displays 1 erfolgen, die bei
der Drehung von der rechten Seite des Displays 1 zur linken
Seite des Displays 1 verschoben wird. Bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel wird die zuvor im Detail beschriebene
Drehung jedoch umgekehrt, so dass die Drehung um eine vertikale
Achse gezeigt wird, die sich zunächst am linken Rand des
Displays 1 befindet und die im Verlauf der Drehung zum
rechten Rand verschoben wird.
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- 1
- Display
- 2
- Steuereinrichtung
- 3
- Recheneinheit
- 4
- Eingabeeinrichtung
- 5
- Drehachse
- 6
- Objekt
- 7
- Fahrzeugbus
- 8
- Systemuhr
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10001988
A1 [0004]
- - DE 10303792 A1 [0004]
- - DE 19941955 A1 [0005]
- - DE 10058244 C2 [0041]
- - DE 10305341 A1 [0041]
- - DE 102004048956 A1 [0041]
- - EP 1212208 B1 [0044]