-
Die
vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Steuer- und Anzeigesystem
sowie einem Steuer- und Anzeigeverfahren. Insbesondere befasst sich die
Erfindung mit einer Verwendung eines derartigen Steuer- und Anzeigesystems
in einem Luftfahrzeug.
-
In
heutigen Passagiermaschinen wird Passagieren ein umfangreiches Angebot
zur Unerhaltung (engl. Inflight Entertainment (IFE)) und zum Service
zur Verfügung gestellt. Dabei ist es beispielsweise möglich
auf ein Informationsanzeigesystem zurückzugreifen, wie
es in der
DE 10
2004 032 700 A1 vorgeschlagen wird. Das Projektionsmittel
kann hierbei ein Flüssigkristall-Display (LCD) sein, dass
mittels Hochleistungs-Leuchtdiode und geeigneter Optik statische
und dynamische Informationen auf beliebig gestalteten Projektions-
bzw. Reflektionsflächen darstellt.
-
Aus
der
US 2005/0276448
A1 ist ferner ein multifunktionales Kontroll- und Unterhaltungssystem bekannt,
dass für Kraftfahrzeuge geeignet ist. Dieses Kontroll-
und Unterhaltungssystem verwendet zusätzlich zu einer LCD
mechanisch betätigbare Bedienelemente wie Druck- und Drehknöpfe
sowie Schieberegler, deren Stellung von einer Kamera hinter dem
LCD überwacht und für eine entsprechende Anzeige
analysiert werden.
-
Für
die im Fond sitzenden Passagiere ist das LCD an der Rückenlehne
des Fahrers oder Beifahrers angeordnet.
-
Bei
Passagierflugzeugen würde bei Einführung des letztgenannten
Systems allerdings eine Verkabelung aller Passagiersitze notwendig,
deren hintere Sitze mit einem solchen System ausgestattet werden
soll. Insbesondere müssen Steuer- und Versorgungsleitungen
im bzw. unter dem Flugzeugboden verlegt und den Sitzen an ihrer
jeweiligen Position zugeführt werden. Neben dem erhöhten
Gewicht für eine derartig aufwändige Leitungsführung
ist die mit der notwendigen Verkabelung einhergehende verminderte
Flexibilität bei einer gewünschten Änderung
der Passagiersitzanordnung äußerst nachteilig für
die Fluglinien oder den Flugzeughersteller.
-
Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, ein Steuer-
und Anzeigesystem anzugeben, das es ermöglicht allen Passagieren
bequemen Zugang zum und einfache Steuerung des zur Verfügung
stehenden Informations- und Serviceangebots zu ermöglichen,
ohne die Passagiersitze dafür extra verkabeln zu müssen
oder möglichst wenig Verkabelung zu jedem der mit dem ein
Steuer- und Anzeigesystem ausgestatteten Sitze zu führen.
-
Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch ein System nach Anspruch 1 gelöst.
Das vorgeschlagene Steuer- und Anzeigesystem weist eine Reflektionsfläche,
eine Projektionseinrichtung, eine Kamera, einen Prozessor und eine
Schnittstelle auf, wobei mittels der Projektionseinrichtung ein
Infrarot-(IR)Bildmuster auf die Reflektionsfläche projizierbar
ist. Mittels der IR-Kamera ist das Bildmusters und ein manueller
Bedienvorgang im Bereich des Bildmusters aufnehmbar. Mittels der
Schnittstelle ist der Prozessor mit der IR-Kamera für eine
Datenübermittlung verbindbar. Mittels des Prozessors sind
Kamerasignale derart analysierbar, dass der manuelle Bedienvorgang
mindestens einer Position innerhalb der Reflektionsfläche
zuordbar und für die zugeordnete Position mindestens ein
Steuersignal ausgebbar ist.
-
Die
genannte Reflektionsfläche kann an jedem beliebigen Ort,
d. h. auf jeden beliebigen Gegenstand projiziert werden. Der Begriff
Reflektionsfläche entspricht vorzugsweise der Projektionsfläche
der Projektionseinheit und ist mit ihr identisch. Sollte die Reflektionsfläche
auf einen Passagiersitz oder einen anderen im Grunde beliebigen
Gegenstand, etwa eine Leinwand projiziert werden, kann auf eine
Verkabelung verzichtet werden.
-
Die
Analyse des aufgenommenen Bedienvorgangs kann mittels des ebenfalls
aufgenommenen IR-Bildmusters bzw. dessen Änderung erfolgen. Dazu
wird die Aufnahme als Kamerasignal über eine entsprechende
Schnittstelle zu einer Auswerteeinheit etwa einem Prozessor übermittelt.
Der Prozessor analysiert, welche Positionen innerhalb der Reflektionsfläche
durch den Bedienvorgang überstrichen wurden. Die Genauigkeit
der Analyse hängt dabei insbesondere von der Auflösung
des IR-Bildmusters ab. Die Analyse kann mittels einer geeigneten
Software erfolgen, etwa unter Zugrundelegung von vorab gespeicherten
Datenmodellen für verschiedene manuelle Bedienvorgänge.
Durch die Analyse kann insbesondere ermittelt werden, welche zeitliche
und räumliche Änderung des aufgenommenen IR-Bildmusters
welchem manuellen Bedienvorgang entspricht oder ein Grad der Ähnlichkeit
von IR-Bildmusteränderungen und Modell angegeben und zum
Ausführen eines entsprechenden Steuerbefehls verwendet
werden. Es versteht sich dass mit einer im IR-Spektrum sensitiven
IR-Kamera, die eigentliche manuelle Bedienbewegung nur indirekt über
die aufgenommene IR-Bildmusteränderung ermittelbar ist und
dann mit dieser zusammenfällt.
-
Der
manuelle Bedienvorgang entspricht vorzugsweise dem Vorgang, der
bei einer typischen Handbewegung zum Drücken einer Taste
ausgeführt wird. Er kann etwa die zielgerichtete Bewegung
einer Hand mit ausgestrecktem Zeigefinger von unterhalb der Reflektionsfläche
in Richtung oberhalb der Reflektionsfläche sein, wobei
der Zeigefinger zielgerichtet zu einer Position innerhalb der Reflektionsfläche geführt
wird und dort seine Vorwärtsbewegung stoppt und eine Taste
bzw. eine virtuell projizierte Taste drückt um hiernach
die Reflektionsfläche in Richtung nach unten zu verlassen.
-
Der
manuelle Bedienvorgang kann auch dem Vorgang, der bei einer typischen
Handbewegung zum Schieben eines Reglers ausgeführt wird, entsprechen.
Er kann etwa die zielgerichtete Bewegung einer Hand mit ausgestrecktem
Zeigefinger aus linker Richtung zu der Reflektionsfläche
in Richtung nach rechts sein, wobei der Zeigefinger zielgerichtet zu
einer Position innerhalb der Reflektionsfläche geführt
wird und dort seine Vorwärtsbewegung verlangsamt um einen
virtuellen oder realen Reglerknopf zu erfassen, unter diesen unter
Ziehen/Überstreichen der Reflektionsfläche nach
rechts bewegt um an einer bestimmten Position den Kontakt aufzugeben und
die Reflektionsfläche in Richtung nach unten oder rechts
zu verlassen.
-
Selbstverständlich
sind weitere manuelle Bedienvorgänge, etwa das Drehen eines
Knopfes, das mehrfache Überstreichen einer Fläche,
der so genannte Doppelklick, usw. ebenfalls mit umfasst.
-
Durch
den Gegenstand der Erfindung lassen sich übliche Touch-Screen-Displays
ersetzen und damit Gewicht reduzieren. Das Bauvolumen ist durch den
möglichen Wegfall von realen Eingabegeräten ebenfalls
reduzierbar. Ferner können Eingabeeinheiten, etwa in Form
einer Tastatur, eines Druckknopfes oder eines Schiebereglers auf
beliebigen Oberflächen projiziert werden, so etwa auf Textilien
oder Sitzbezüge oder Klapptabletts wie sie gewöhnlich
an Passagiersitzen zu finden sind.
-
Ferner
ist es eine Aufgabe ein Verfahren anzugeben mit dem die genannten
Nachteile ebenfalls vermieden bzw. reduziert werden können.
-
Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 13 gelöst.
-
Beispielhafte
Ausführungsformen sind in den abhängigen Unteransprüchen
beschrieben.
-
In
einer beispielhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass
das IR-Bildmuster die Form eines Gitters aufweist. Das Gitter kann
etwa mittels entsprechender Gitterblende erzeugt werden. Dabei hängt
die erfassbare Bewegungsauflösung von der Anzahl der Knotenpunkte
des IR-Gitters ab. In einem Ausführungsbeispiel kann eine
IR-Diode vor der Gitterblende das IR-Gitter erzeugen. Das IR-Gitter
kann in die Projektoreinrichtung eingespiegelt oder einer Linsenoptik
direkt zugeführt werden.
-
Vorteilhaft
ist es ferner, wenn das IR-Gitter durch dieselbe Optik projiziert
wird wie sichtbare Bilder, etw. Videofilme, Texte, Zeichen oder
sonstige Bildinformation. Andererseits kann die Projektionseinrichtung
auch getrennte Projektionen im IR-Bereich und im Bereich sichtbaren
Lichts durchführen. Die Projektionseinrichtung weist damit
eine Bildprojektionsoptik für den sichtbaren Bereich und eine
IR-Gitterprojektionsoptik für eine Projektion im IR-Bereich
auf.
-
Insbesondere
kann in einem weiteren Ausführungsbeispiel die Gitterprojektionsoptik
und die Kameraoptik in einem weiteren Ausführungsbeispiel in
einer einzigen Optik zusammengeführt werden.
-
In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ferner
vorgesehen, dass zum IR-Bildmuster das Bild mindestens einer Eingabeeinheit, insbesondere
mindestens einer Drucktaste, auf die Position der Reflektionsfläche
projiziert wird, für die das mindestens eine Steuersignal
ausgebbar ist. So kann etwa eine virtuelle Taste mit dem Text „EIN” auf einer
bestimmten an sich aber frei wählbaren Position innerhalb
der Reflektionsfläche projiziert werden. Wird nun durch
das aufgenommene Bildsignal der IR-Kameramittels Prozessor und geeigneter
Software analysiert, können Bewegungsabläufe,
die sich auf die Position der ein Taste beziehen, ermittelt und ein
entsprechendes Steuersignal „Ein”, etwa zum Einschalten eines
Leselichts, ausgegeben werden. Die Bedeutung der Taste „Ein” kann
dabei ebenfalls etwa durch ein entsprechendes Icon an einer Projektion
neben der virtuellen Taste projiziert werden.
-
In
einer weiteren beispielhaften Ausführungsform ist ferner
vorgesehen, dass die Projektionseinrichtung durch das mindestens
eine Steuersignal derart ansteuerbar ist, dass eine Projektion,
insbesondere ausgewählt aus der Gruppe Videofilm, Videospiel,
Notrufsignal, Text, Skalierung, Simulation einer Eingabebetätigung,
Menuführung, auf die Reflektionsfläche projiziert
wird.
-
Im
oben genannten Beispiel würde neben dem Steuersignal zum
Einschalten der Lampe ein Steuersignal zur Projektion einer Taste „AUS” auf
die ursprüngliche Position der Taste „Ein” projiziert
werden. Der Passagier erkennt damit, dass der gewünschte
Steuerbefehl durchgeführt wurde und kann bei nochmaliger
manueller Betätigung der „Aus”-Taste
das Leselicht ausschalten.
-
Um
das System noch eindeutiger steuern zu können kann in einem
weiteren Ausführungsbeispiel auf der Reflektionsfläche
mindestens einen Drucksensor angeordnet sein, wobei bei Betätigung
des Drucksensors ein Sensorsignal ausgebbar ist, dass dem Prozessor
zuführbar ist. Das Steuersignal wird damit vorzugsweise
nur erzeugt, wenn auch ein Sensorsignal übermittelt wurde.
Insbesondere kann auch der Drucksensor die Form eines Gitters haben,
dass zumindest teilweise der Reflektionsfläche unterlegt ist
um den manuellen Druck einer bestimmten Position zuordnen zu können.
-
In
einer beispielhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass
innerhalb der Reflektionsfläche mindestens ein mechanisch
betätigbares Eingabeelement, insbesondere ausgewählt
aus der Gruppe Druckknopf, Drehknopf, Schieberegler, Tastatur vorgesehen
ist. Die mechanisch betätigbaren Eingabeelemente müssen
dabei mit keinerlei Steuerfunktion belegt sein und benötigen
insbesondere keinerlei Verkabelung. Ihr Zweck ist insbesondere,
den Passagier ein vertraute haptische Bedienung zu ermöglichen,
wie er sie von üblichen mechanischen Eingabeelementen,
etwa einer Tastatur eines Laptops oder einer Stereoanlage kennt.
Es wird insbesondere vorgeschlagen, dem mechanisch betätigbares
Eingabeelement für die entsprechender Position des IR-Bildmusters,
eine Steuerfunktion zu hinterlegen.
-
In
einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das
Eingabeelement eine der Kamera zugewandte, Licht reflektierende
Region aufweist, deren zur Kamera reflektiertes Farbspektrum während
oder nach Betätigung des Eingabeelements veränderbar
ist. Dies kann etwa mittels einer verschiedenfarbigen Fläche
realisiert sein, die sich bei manueller Betätigung des
Eingabeelementes verschiebt und dadurch ein anderes Farbspektrum
an der genannten Region reflektiert.
-
Das
vorgeschlagene System eignet nicht nur für den Einsatz
in Luftfahrzeugen, sondern ebenso für Wasserfahrzeuge oder
Kraftfahrzeuge.
-
Es
wird ferner mit einer weiteren Ausführungsform vorgeschlagen,
dass die Reflektionsfläche auf die hintere Fläche
einer Rückenlehne, die Oberfläche eines an einem
Passagiersitz oder unterhalb eines Hat Rack am Passenger Service
Cannel befestigbaren Tableaus, oder eine Seitenfläche einer
Passagierkabine projiziert wird.
-
Es
wird mit einer weiteren Ausführungsform vorgeschlagen,
dass eine Projektionseinrichtung oder die Kamera oberhalb einer
Sitzreihe an einer Inneneinrichtung des Luftfahrzeug, des Wasserfahrzeug
oder des Kraftfahrzeug angeordnet ist.
-
Es
wird ferner mit einer weiteren Ausführungsform vorgeschlagen,
dass die Projektionseinrichtung für die Projektion des
IR-Bildmusters mindestens eine IR-Lichtquelle, ausgewählt
aus der Gruppe IR-LED und IR-Laser aufweist.
-
Die
Eingangs genannte Aufgabe wird auch durch die Verwendung eines Steuer-
und Anzeigesystems nach einer der vorstehend genannten Ausführungsformen
in einem Luftfahrzeug gelöst.
-
Im
Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Luftfahrzeug
nicht nur Flugzeuge, sondern beispielsweise auch Hubschrauber oder Luftfahrtschiffe,
auch wenn sich die Erfindung insbesondere auf ein Verkehrflugzeug,
insbesondere ein Passagierflugzeug bezieht.
-
Nachfolgend
wird die Erfindung zur weiteren Erläuterung und zum besseren
Verständnis anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
-
1 eine
Prinzipskizze für ein Steuer- und Anzeigesystem;
-
2 ein
Steuer- und Anzeigesystem bei dem sichtbare Bildprojektion und IR-Bildmusterprojektion
getrennt sind;
-
3 ein
Steuer- und Anzeigesystem gemäß 2,
wobei die IR-Bildmusterprojektion die Form eines Gitters aufweist;
-
3a eine
Draufsicht auf eine Reflektionsfläche gemäß 3;
-
4 ein
Steuer- und Anzeigesystem mit einem Drucksensor;
-
4a die
in 4 gezeigte Reflektionsfläche mit dem
Drucksensorbereich;
-
5 ein
Steuer- und Anzeigesystem mit einem Drucksensor in Form eines Sensorgitters;
-
5a die
Reflektionsfläche nach 5 mit einem
Drucksensorgitter;
-
6 eine
Reflektionsfläche mit einer ersten Anordnung von steuerbaren
Bereichen;
-
7 eine
weitere Reflektionsfläche mit einer zweiten Anordnung von
steuerbaren Bereichen;
-
8 eine
Reflektionsfläche mit einer mechanisch wirkenden Eingabeeinheit
in einer ersten Stellung;
-
8a die
Reflektionsfläche gemäß 8 mit
einer mechanisch wirkenden Eingabeeinheit in einer zweiten Stellung;
-
9 eine
Reflektionsfläche mit einer Mehrzahl von mechanisch wirkenden
Eingabeeinheiten.
-
10 eine
Reflektionsfläche mit einem aufgebrachten Streifen.
-
In 1 ist
eine Prinzipskizze für ein Steuer- und Anzeigesystem 1 dargestellt.
Das Steuer- und Anzeigesystem 1 weist eine Projektionseinrichtung 2 mit
einer Bildprojektionsoptik 3 für den sichtbaren
Bereich des Lichtspektrums und eine IR-Gitterprojektionsoptik 4 integriert
in eine IR-Kamera 5 für den Infrarotbereich auf.
-
In
einem Gehäuse 6 ist die für die Projektionseinrichtung 2,
die IR-Gitterprojektionsoptik 4 und die IR-Kamera 5 benötigten
Elektronikelemente 7 enthalten. Ferner wird in dem Gehäuse
mittels einer Touchfunktionslogik 8 ein von der IR-Kamera
ausgegebenes Kamerasignal an einen hier nicht gezeigten Prozessor
ausgegeben um analysiert und für ein Steuersignal 9 verarbeitet
zu werden.
-
Der
Projektionseinheit mit Bildprojektionsoptik 3 wird eine
Bildinformation 10 zur Projektion auf einer hier ebenfalls
nicht gezeigten Reflektions- bzw. Projektionsfläche bereitgestellt.
Der IR-Kamera ist ein hier nicht gezeigtes Empfangsgerät
nachgeschaltet, dass die mittels manueller Bedienvorgang ausgewählte
mindestens eine Position erkennt und an ein Steuergerät
als Steuersignal 9 weiterleitet.
-
2 zeigt
eine Projektionseinheit 2 mit einer Bildprojektionsoptik 3 für
den sichtbaren Bereich 12 des Lichtspektrums und eine IR-Gitterprojektionsoptik 4 integriert
in eine IR-Kamera 5 für den Infrarotbereich. Das
hier nicht gezeigte IR-Gitter wird auf einer Reflektionsfläche 11 projiziert.
Auf dieselbe Fläche wird ein sichtbares Bild 12,
etwa in Form einer virtuellen Tastatur, ein Video o. ä.
projiziert. Das IR-Gitter, insbesondere Änderungen hervorgerufen durch
den manuellen Bedienvorgang wird durch die IR-Kamera 5 aufgenommen.
Die IR-Kamera kann ebenfalls die Bewegung einer Hand oder eines
Fingers erfassen. Aus den gewonnenen Bildsignalen wird ein dem Bedienvorgang
zugrunde liegender Bewegungsablauf zugeordnet und ein entsprechender Steuerbefehl
in Form eines Steuersignal für die weitere Verarbeitung
generiert.
-
3 und 3a zeigt
das durch die IR-Bildmusterprojektion 4 erzeugte IR-Gitter 13 auf der
Reflektionsfläche 11.
-
4 zeigt
ein Steuer- und Anzeigesystem mit einem Drucksensor der in die Reflektionsfläche 11 integriert
ist. Ein Drucksensor ist für die gesamte Reflektionsfläche
sensitiv ausgestaltet. Gezeigt ist insbesondere in 4a,
dass das IR-Gitter 13 nur einen Teil der Reflektionsfläche 11 bedeckt
und zu dieser zentriert angeordnet ist. Das Sensorsignal wird über
eine Signalleitung 14 einem Wandler 16 und danach
einem Prozessor 15 zugeführt. Der Prozessor verarbeitet
ebenfalls dass von der IR-Kamera übermittelte Kamerasignal
und analysiert die einem Bedienvorgang zugrunde liegende Position
innerhalb der Reflektionsfläche. Ferner gibt der Prozessor
ein Steuersignal an die Projektoreinrichtung aus damit ein vordefiniertes
neues Bild projiziert wird.
-
5 zeigt
ein Steuer- und Anzeigesystem mit einem Drucksensor in Form eines
Sensorgitters 17, dass in 5a näher
gezeigt ist. Der Wandler 16 setzt hier die händisch
gewählte Position auf der Reflektionsfläche in
ein entsprechendes Signal um, dass ein Prozessor 15 weiterverarbeitet
um die Projektoreinrichtung entsprechend der ausgewählten Position
anzusteuern.
-
6 und 7 zeigen
jeweils eine Reflektionsfläche 11 mit einer verschiedenen
Anordnung von steuerbaren Bereichen 18, die vorzugsweise
mit einer virtuellen Eingabeeinheit kenntlich gemacht sind. Die
Bereiche sind vorab frei definierbar.
-
8 zeigt
eine Reflektionsfläche 11 mit einer mechanisch
wirkenden Eingabeeinheit in einer ersten Stellung und 8a zeigt
die Reflektionsfläche 11 gemäß 8 mit
einer mechanisch wirkenden Eingabeeinheit in einer zweiten Stellung.
Mittels einer Wippvorrichtung 19 kann ein Feld 20 mit
einer ersten Farbe oder einem ersten Muster zu der zweiten Stellung
verschoben werden, wobei ein zweites zuvor unter dem ersten und
von diesem verdeckten Feld 21 mit einer zweiten Farbe (hier
dunkler dargestellt) oder einem zweiten Muster sichtbar wird.
-
9 zeigt
fernereine Reflektionsfläche 11 mit einer Mehrzahl
von mechanisch wirkenden Eingabeeinheiten 22. Die Eingabeeinheiten
sind mechanisch mit einem Anzeigefeld 23 verbunden, dass
von einer IR-Kamera erfasst wird. Die Einzelfelder der Eingabeeinheiten 22 ändern
bei mechanischer Betätigung, insbesondere bei Druck ihre
Farbe oder ihr Muster. Die Farb-Änderung kann von einer
IR-Kamera erfasst und ausgewertet werden, wobei dies vorzugsweise
zusätzlich zur IR-Gitter basierten Bildauswertung geschieht,
allerdings auch diese vollständig ersetzen kann.
-
10 zeigt
schließlich eine Reflektionsfläche 11 mit
einem darunter liegenden Streifen 24. Der gezeigte Streifen
wird von links nach rechts heller. Eine IR-Kamera erfasst eine Bewegung,
etwa eines Fingers auf dem Streifen und kann mittels einer nachgeschalteten
Auswerteeinheit anhand der Kontrastunterschiede die Position des
Fingers bestimmen. Alternativ ist ein Strichmuster auf dem Streifen
denkbar, dass sich ebenfalls ändert, etwa in dem der Abstand
der Striche größer oder kleiner wird oder die Strichbreite
sich von links nach rechts verändert. Somit ist eine Bedienung
mittels Fingerslide möglich. Die Auswertung geschieht auch
hier vorzugsweise zusätzlich zur IR-Gitter basierten Bildauswertung, kann
allerdings auch diese vollständig ersetzen.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004032700
A1 [0002]
- - US 2005/0276448 A1 [0003]