DE102008060363B4

DE102008060363B4 - Kraftfahrzeug mit einem Bediensystem

Info

Publication number: DE102008060363B4
Application number: DE102008060363A
Authority: DE
Inventors: Dr. Daniel Ulrich
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2008-12-03
Filing date: 2008-12-03
Publication date: 2012-09-27
Anticipated expiration: 2028-12-04
Also published as: DE102008060363A1

Abstract

Kraftfahrzeug mit einem Bediensystem zum Bedienen von Funktionen mit einer optischen Projektionseinrichtung (2) zur graphischen Wiedergabe von virtuellen Anzeigeelementen (6) und virtuellen Bedienelementen (7) auf einer zugeordneten Darstellungsfläche (3) in dem Kraftfahrzeug und mit einer Erfassungseinrichtung (4) zum Erfassen von Bedieneingaben bei einer Betätigung der virtuellen Bedienelemente (7), wobei eine Bedienhandlung eines virtuellen Bedienelements (7) durch Erfassung eines auf die Darstellungsfläche (3) ausgeübten Mindestdrucks erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Darstellungsfläche (3) als transparentes oder opakes Kunststoffbauteil ausgebildet ist, dessen Oberfläche mit einer druckempfindlichen Folie ausgestattet ist, wobei die Darstellungsfläche (3) im Bereich eines Innenspiegels des Kraftfahrzeugs angeordnet und in eine Nichtgebrauchsposition hinter den Innenspiegel verschwenkbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftfahrzeug mit einem Bediensystem zum Bedienen von Funktionen in einem Kraftfahrzeug mit einer optischen Projektionseinrichtung zur graphischen Wiedergabe von virtuellen Anzeigeelementen und virtuellen Bedienelementen auf einer zugeordneten Darstellungsfläche in dem Kraftfahrzeug und mit einer Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Bedieneingaben bei einer Betätigung der virtuellen Bedienelemente, wobei eine Bedienhandlung eines virtuellen Bedienelements durch Erfassung eines auf die Darstellungsfläche ausgeübten Mindestdrucks erfassbar ist.
Kraftfahrzeuge verfügen über verschiedene Anzeigeinstrumente zur Darstellung verschiedener Ist-Zustände des Kraftfahrzeugs. Dies sind unter anderem herkömmliche Zeiger-Rundinstrumente zur Anzeige einer momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit oder einer Motordrehzahl, was einen erheblichen Aufwand und einen großen Einbauraum erfordert, da auf einem Zeigerinstrument üblicherweise nur eine Messgröße darstellbar ist.
Die DE 101 47 940 A1 zeigt eine Vorrichtung mit einem Bedienpaneel und zumindest einer Kamera zur Detektion einer sich im Bereich über oder auf dem Bedienpaneel befindenden Fingers. Das Bedienpaneel ist eine Anordnung einer Anzahl virtueller Bedienflächen, deren Betätigung mit dem Finger mittels der Kamera erfassbar ist, um die gewünschte Funktionalität auszuführen.
Zur Steuerung und Auswahl einer solchen virtuellen Darstellung ist aus der DE 10 2005 059 449 A1 ein Bediensystem bekannt, bei dem mit Hilfe einer Erfassungseinrichtung, insbesondere ein Bildverarbeitungssystem mit einer Kamera oder ein Touchscreen, eine Finger- oder Handbewegung eines Nutzers überwacht werden kann. Sobald sich beispielsweise der Zeigerfinger einer Hand einem virtuell auf einer Darstellungsfläche von einer optischen Projektionseinrichtung wiedergegebenen Bedienelement nähert, wird dies von einem Steuergerät festgestellt und die entsprechende Funktionalität ausgeführt. Ist das Bedienelement der ”Aus”-Knopf einer Audioanlage, so wird dieses bei Annäherung des Zeigefingers an die Darstellungsfläche deaktiviert.
Im Weiteren ist aus der DE 103 49 013 B4 eine Vorrichtung zur Anzeige und zur Betätigung in einem Fahrzeug bekannt, die ein Anzeigemittel, ein Betätigungsmittel, und ein Abbildemittel aufweist, wobei das Abbildemittel entlang zumindest eines Teils des von dem Anzeigemittel ausgehenden Lichts zwischen dem Anzeigemittel und dem Betätigungsmittel vorgesehen ist. Ein Detektionsmittel innerhalb der Vorrichtung und das Betätigungsmittel bilden einen Schalter, wobei das Detektionsmittel zwischen dem Anzeigemittel und dem Betätigungsmittel vorgesehen ist.
Darüber hinaus offenbart die DE 10 2007 029 602 A1 eine Vorrichtung zum Bedienen einer in einem Fahrzeug befindlichen Einrichtung mit einer Projektionseinrichtung, die datentechnisch derart mit der Einrichtung gekoppelt ist, dass eine Darstellung von Bedienfeldern zum Bedienen der Einrichtung auf eine Projektionsfläche in dem Fahrzeug projizierbar ist, und mit mindestens einem mit der Einrichtung gekoppelten Sensor zum Erfassen einer Betätigung der Bedienfelder durch einen Nutzer. Der Sensor umfasst eine druckempfindliche Schicht unterhalb der Projektionsfläche.
Es ist Aufgabe der Erfindung, mit geringem Aufwand ein Kraftfahrzeug mit einem Bediensystem der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem eine Betätigung eines virtuellen Bedienelements ergonomisch und zuverlässig feststellbar ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Unteransprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung dar.
Bei einem derart ausgebildeten Bediensystem kann ein Nutzer bzw. ein Fahrer des Kraftfahrzeugs ein virtuell auf einer Darstellungsfläche wiedergegebenes Bedienelement durch Drücken, beispielsweise mit einer Fingerspitze, betätigen. Hierzu muss er einen Mindestdruck auf das virtuelle Bedienelement beziehungsweise die Darstellungsfläche ausüben, so dass das Bediensystem zuverlässig erkennen kann, dass das Betätigen des virtuellen Bedienelements tatsächlich vom Nutzer gewünscht ist. Nachfolgend wird die entsprechende Funktionalität ausgeführt. Zum Beispiel kann auswählbar durch verschiedene menügeführte Auswahlmöglichkeiten eine Audioanlage, eine Klimaanlage oder eine selbsttätige Geschwindigkeitsregelung angesteuert werden.
Es ist ein einfach aufgebautes Bediensystem bereitgestellt, um das Beaufschlagen eines virtuellen Bedienelements zu erfassen. Hierzu ist es in einem Steuergerät des Bediensystems bekannt, welche virtuellen Bedienelemente gerade an welchem Ort der Darstellungsfläche projiziert werden, so dass die entsprechende Funktionalität ausgeführt werden kann. Die Erfassung des Orts des ausgeübten Mindestdrucks erfolgt bevorzugt wie im Folgenden beschrieben.
In Ausgestaltung erfolgt eine optische Erfassung beispielsweise der Fingerbewegung des Nutzers, um festzustellen, welches Bedienelement betätigt werden soll. Dabei kann durch die Druckempfindlichkeit beispielsweise einer nachfolgend beschriebenen Folie eine eindeutige Zuordnung erreicht werden, ob überhaupt ein Bedienelement mit einem erforderlichen Mindestdruck bedient werden soll oder nicht. Zusätzlich wird mit einem Bilderfassungssystem die Position des Fingers relativ zur Darstellungsfläche optisch erfasst, um zusammen mit der Information welches Bedienelement an welchem Ort der Darstellungsfläche projiziert wird, die gewünschte Funktionalität auszuführen. Dabei ist darauf zu achten, dass die optische Erfassung nicht durch den Nutzer selbst, beispielsweise durch seine Hand oder seinen Arm, beeinträchtigt ist.
In alternativer Ausgestaltung wird der Ort des Ausübens des Mindestdrucks erfasst, um das Betätigen des virtuellen Bedienelements festzustellen. Hierzu ist es in einem Steuergerät des Bediensystems bekannt, welche virtuellen Bedienelemente gerade an welchem Ort der Darstellungsfläche projiziert werden, so dass die entsprechende Funktionalität ausgeführt werden kann. Hierzu kann von einer im Stand der Technik bekannten druckempfindlichen Folie, mit der die Darstellungsfläche belegt ist, nicht nur der Mindestdruck ermittelt werden sondern auch der Ort, an dem dieser Druck ausgeübt wird. Derartige Folien sind wesentlich weniger störanfällig als bekannte druckempfindliche Bildschirme oder Displays und die Herstellung des Bediensystems erfordert einen relativ geringen Aufwand.
Vorzugsweise ist der erforderliche Mindestdruck zum zuverlässigen Erkennen einer gewünschten Bedienhandlung individualisierbar. Somit kann beispielsweise ein weiblicher Nutzer einen geringeren Mindestdruck vorgeben als ein männlicher Nutzer. Die Erfassung der jeweiligen Identität z. B. des Fahrers kann mit Bilderfassungssystemen oder dergleichen selbsttätig erfolgen.
In vorteilhafter Ausgestaltung werden diejenigen Anzeigeelemente und die jeweils funktional zugehörigen Bedienelemente auf der Darstellungsfläche virtuell wiedergegeben, die bei herkömmlichen Kraftfahrzeugen tatsächlich als mechanische Bedienelemente und Anzeigeelemente an einer Mittelkonsole angeordnet sind. Dies sind insbesondere die Anzeigeelemente und Bedienelemente einer Audioanlage, einer Klimaanlage sowie gegebenenfalls eines Bordcomputers und/oder eines Navigationssystems. Dabei können die einzelnen Funktionsgruppen beispielsweise über eine menügeführte Auswahl auf der Darstellungsfläche angewählt werden.
Zur Anordnung der Darstellungsfläche im Innenraum des Kraftfahrzeugs ist diese im Bereich eines Innenspiegels angeordnet. Sonach muss der Fahrer nur kurzzeitig seinen Blick abwenden, um die dargestellten virtuellen Anzeigeelemente und Bedienelemente einsehen zu können. Die Darstellungsfläche kann dabei im Wesentlichen eben oder leicht gewölbt ausgebildet sein. Bei dieser Anordnung ist eine Kamera bzw. ein Laserscanner der Erfassungseinrichtung im Bereich eines Dachhimmels angeordnet, um ein Betätigen eines virtuellen Bedienelements mit einem Finger zuverlässig erfassen zu können. Gleichzeitig ist die Projektionseinrichtung in Form eines Projektors vorzugsweise hinter der Darstellungsfläche angeordnet, um in Rückprojektion die gewünschten Anzeigeelemente und Bedienelemente virtuell darzustellen. Somit ist insbesondere eine Beeinträchtigung der optischen Erfassung durch die Projektionseinrichtung vermieden. Die Darstellungsfläche ist als transparentes oder opakes Kunststoffbauteil ausgebildet, dessen Oberfläche mit einer entsprechenden druckempfindlichen Folie ausgestattet ist.
Zur individuellen Ausrichtung der Darstellungsfläche ist diese verschwenkbar. Demzufolge können unterschiedlich groß gewachsene Nutzer oder Fahrer die Darstellungsfläche in gewünschter Weise ausrichten, um ein vollständiges Blickfeld zu haben. Beispielsweise ist die Darstellungsfläche um eine oder mehrere Drehachsen verschwenkbar gelagert oder die Darstellungsfläche ist an einem Gelenkarm bzw. einer flexiblen, biegsamen Welle angeordnet.
Bei Nichtgebrauch der Darstellungsfläche bzw. des gesamten Bediensystems ist die Darstellungsfläche in eine Nichtgebrauchsposition verschwenkbar. Bei der Anordnung im Bereich des Innenspiegels wird die Darstellungsfläche hinter den Spiegel geklappt, um ein möglichst großes Sichtfeld durch die Windschutzscheibe hindurch nach Außen zu bieten.
Selbstverständlich ist ein Verschwenken bzw. ein Ausrichten der Darstellungsfläche entweder manuell oder selbsttätig ausführbar, z. B. mittels elektrischer Stellmotoren. Die von jedem Nutzer gewünschte Ausrichtung kann ebenfalls individuell gespeichert und bei Feststellung der Identität des Nutzers selbsttätig ausgeführt werden.
Nach einer Weiterbildung ist für das Bediensystem eine Sprachsteuerung vorgesehen, um unter anderem die Darstellungsfläche von einer Nichtgebrauchsposition in eine individuell gewünschte Ausrichtung zu verschwenken und um gegebenenfalls die darzustellenden Anzeigeinstrumente und virtuellen Bedienelemente auszuwählen.
Im Vorhergehenden wurde die Erfindung im Wesentlichen im Zusammenhang mit der Darstellung von Anzeigeelementen und Bedienelementen in einem Kraftfahrzeug beschrieben. Es ist für den Fachmann jedoch ersichtlich, dass ein derartiges Bediensystem auch auf allen anderen Gebieten der Technik einsetzbar ist, um verschiedene Parameter bzw. Kenngrößen darzustellen und mit entsprechenden virtuellen Bedienelementen steuern zu können.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein erfindungsgemäßes Bediensystem in schematischer Darstellung.
Das Bediensystem 1 eines Kraftfahrzeugs besteht im Wesentlichen aus einer optischen Projektionseinrichtung 2, einer Darstellungsfläche 3, einer Erfassungseinrichtung 4 und einem Steuergerät 5 zur Steuerung der Funktionen des Bediensystems 1. Die Projektionseinrichtung 2 ist beispielsweise ein Projektor, wie ein Beamer, ein Laserprojektor oder dergleichen, wobei eine Projektion auf die Darstellungsfläche 3 erfolgt, die entsprechend der Wahl der Projektionseinrichtung 2 zur Wiedergabe bzw. zur Reflektion oder Transmission ausgelegt ist. Die Projektion erfolgt in Vor- oder Rückprojektion, das heißt die Projektionseinrichtung 2 ist entweder vor oder hinter der Darstellungsfläche 3 angeordnet. Mit der Erfassungseinrichtung 4, wie einem Bildverarbeitungssystem mit einer entsprechenden Kamera oder einem Laserscanner, werden Hand- oder Fingerbewegungen eines Nutzers des Bediensystems 1 überwacht. Die jeweiligen Projektionsbereiche der Projektionseinrichtung 2 und die Erfassungsbereiche der Erfassungseinrichtung 4 sind durch die gestrichelt eingezeichneten Begrenzungslinien 9 angedeutet. Dabei stehen sämtliche Komponenten des Bediensystems 1 miteinander über entsprechende Leitungen 8 in Verbindung.
Auf der Darstellungsfläche 3 werden virtuelle Anzeigeelemente 6 und funktional zugehörige Bedienelemente 7 dargestellt. Beispielsweise ist als Anzeigeelement 6 ein Tachometer mit der momentanen Fahrzeuggeschwindigkeit wiedergegeben und als virtuelles Bedienelement 7 ein Knopf oder eine Taste zum Aktivieren/Deaktivieren einer Geschwindigkeitsregelungseinrichtung des Kraftfahrzeugs.
Nähert sich z. B. der Zeigefinger des Nutzers dem virtuellen Bedienelement 7 an, wird dies von der Erfassungseinrichtung 4 erfasst und vom Steuergerät 5 darauf geschlossen, dass das Bedienelement 7 vom Nutzer betätigt werden möchte. Sobald der Finger das Bedienelement 7 mit ausreichender Kraft drückt bzw. wenn über eine druckempfindliche Oberfläche der Darstellungsfläche 3 ein ausreichender Anpressdruck festgestellt werden kann, wird die entsprechende Funktionalität ausgeführt. Entsprechende druckempfindliche Folien, mit denen die Oberfläche der Darstellungsfläche 3 belegt ist, sind bekannt.
Dabei werden stets funktional zu den Anzeigeelementen 6 zugehörige Bedienelemente 7 auf der Darstellungsfläche 3 dargestellt. Beispielsweise ein Temperaturregler und ein Lüftungsschalter bei der Darstellung der Anzeigeelemente einer Klimaanlage oder ein Frequenzwahlschalter bei der Darstellung einer Audioanlage.
Somit kann ein Nutzer vorzugsweise über eine menügeführte Steuerung ebenfalls auf der Darstellungsfläche 3 und/oder über eine an sich bekannte Sprachsteuerung immer diejenigen Anzeigeelemente 6 auswählen, die er momentan sehen möchte. Dadurch ist die Anzahl der insgesamt dargestellten Anzeigeelemente 6 wesentlich reduziert und der Fahrer wird weniger vom umgebenden Verkehrsgeschehen abgelenkt. Natürlich können sicherheitsrelevante Anzeigeelemente 6, wie beispielsweise ein Tachometer zur Vermeidung von Geschwindigkeitsübertretungen, stets eingeblendet bleiben.
Die Darstellungsfläche 3 ist im Bereich eines Innenspiegels im Innenraum des Kraftfahrzeugs angeordnet. Hierzu ist die Darstellungsfläche 3 an einem Gelenkarm 10 verschwenkbar gelagert, um sie in eine von jedem Nutzer gewünschte Ausrichtung zu verschwenken. Das Verschwenken kann auch mit elektrischen Stellmotoren individuell selbsttätig ausgeführt werden. Bei Nicht- gebrauch kann die Darstellungsfläche 3 in Form eines transparenten oder opaken Kunststoffbauteils in eine Nichtgebrauchsposition hinter den Innenspiegel verschwenkt werden, um ein maximales Sichtfeld zu bieten.
Bezugszeichenliste

1: Bediensystem
2: Projektionseinrichtung
3: Darstellungsfläche
4: Erfassungseinrichtung
5: Steuergerät
6: Anzeigeelement
7: Bedienelement
8: Leitungen
9: Begrenzungslinien
10: Gelenkarm

Claims

Kraftfahrzeug mit einem Bediensystem zum Bedienen von Funktionen mit einer optischen Projektionseinrichtung (2) zur graphischen Wiedergabe von virtuellen Anzeigeelementen (6) und virtuellen Bedienelementen (7) auf einer zugeordneten Darstellungsfläche (3) in dem Kraftfahrzeug und mit einer Erfassungseinrichtung (4) zum Erfassen von Bedieneingaben bei einer Betätigung der virtuellen Bedienelemente (7), wobei eine Bedienhandlung eines virtuellen Bedienelements (7) durch Erfassung eines auf die Darstellungsfläche (3) ausgeübten Mindestdrucks erfassbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Darstellungsfläche (3) als transparentes oder opakes Kunststoffbauteil ausgebildet ist, dessen Oberfläche mit einer druckempfindlichen Folie ausgestattet ist, wobei die Darstellungsfläche (3) im Bereich eines Innenspiegels des Kraftfahrzeugs angeordnet und in eine Nichtgebrauchsposition hinter den Innenspiegel verschwenkbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine optische Erfassung einer Bedienhandlung ausführbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedienhandlung durch Erfassung des Orts des ausgeübten Mindestdrucks ausführbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mindestdruck individualisierbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass Anzeigeelemente (6) und Bedienelemente (7) einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs darstellbar sind.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, die Darstellungsfläche (3) verschwenkbar ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Ausrichtung der Darstellungsfläche (3) elektrisch steuerbar und die Ausrichtung individualisierbar ist.
Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Bediensystem (1) mit einer Sprachsteuerung steuerbar ist.