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Die Erfindung betrifft eine Anzeige- und Bedienvorrichtung, über welche einem Benutzer Informationen angezeigt werden und welche der Benutzer über geeignete Interaktionen bedienen kann.
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Bei der Wiedergabe von großen, oft netzwerkartig strukturierten Informationsräumen werden häufig Anzeige- und Bedienvorrichtungen verwendet, welche eine sog. „Overview plus Detail“ Ansicht ermöglichen. Hierbei wird die verfügbare Anzeigefläche der Vorrichtung in zwei Bereiche aufgeteilt. Der eine Bereich wird verwendet, um eine Übersicht über den Informationsraum anzuzeigen, während der andere Bereich dazu benutzt wird, um Detailinformationen zu einzelnen Punkten bzw. Elementen aus dem Informationsraum darzustellen. Ein Benutzer kann sich dann im Detailbereich einen Ausschnitt des Informationsraums sehr detailliert und mit hoher Auflösung anzeigen lassen. Er behält dabei jedoch immer den Überblick, wo sich der im Detailbereich dargestellte Ausschnitt im Informationsraum befindet. Dies geschieht dadurch, dass im Übersichtsbereich mit einem geeigneten Marker der über die Detaildarstellung gewählte Ausschnitt des Informationsraums hervorgehoben wird. Bei der Wiedergabe einer „Overview plus Detail“ Ansicht ist es ferner bekannt, dass eine Mehrzahl von separaten Anzeigeflächen, z.B. in der Form von mehreren Monitoren, verwendet wird, wobei auf einem der Monitore die Detailansicht und auf einem anderen Monitor die Übersichtansicht wiedergegeben wird.
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Die oben beschriebene Wiedergabe von Informationen in einer Übersichtsansicht und in einer Detailansicht weist den Nachteil auf, dass hiermit eine kognitive Belastung des Benutzers verbunden ist, denn der Kontext des in der Detailansicht gewählten Ausschnitts bleibt nicht direkt erhalten, sondern muss ununterbrochen während der Arbeit des Benutzers durch Betrachten der Übersichtsansicht hergestellt werden. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn in der Detailansicht eine andere Art von Informationen als in der Übersichtsansicht angezeigt werden. Beispielsweise kann in der Übersichtsansicht ein Informationsraum in der Form einer Landkarte dargestellt werden, in der ein Ausschnitt markiert ist, zu dem in der Detailansicht nunmehr textuelle Informationen zu dem markierten Ausschnitt präsentiert werden.
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In Leitstellen zur Verkehrsüberwachung oder zum Überwachen einer industriellen Anlage wird oftmals eine sog. Multi-Monitor-Umgebung verwendet, bei der auf einer Vielzahl von Bildschirmen Ausschnitte des Informationsraums bzw. Detailansichten für diese Ausschnitte wiedergegeben werden. Dabei wird in der Regel auch ein Meldungsbildschirm verwendet, auf dem Störmeldungen angezeigt werden, welche einen beliebigen Ausschnitt aus dem Informationsraum betreffen können. Erkennt der Benutzer eine Störung auf dem Meldungsbildschirm, navigiert er mit einer geeigneten Benutzerinteraktion auf den jeweiligen Ausschnitt des Informationsraums und behebt dann mittels spezieller Funktionen einer Detailansicht die Störung. Hierbei besteht das Problem, dass der Bezug zwischen den einzelnen Störmeldungen und dem lokalen Kontext der Störmeldung verloren geht, da hierfür überhaupt keine visuelle Repräsentation existiert.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anzeige- und Bedienvorrichtung zu schaffen, welche die Wiedergabe von relevanten Informationen und eine darauf basierende Bedienung durch einen Benutzer bei gleichzeitig geringer kognitiver Belastung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die Anzeige- und Bedienvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
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Die erfindungsgemäße Anzeige- und Bedienvorrichtung umfasst ein Anzeigefeld, welches in der Anzeige- und Bedienposition, in der die Vorrichtung von einem Benutzer verwendet wird, einen ebenen, sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckenden ersten Anzeigebereich und einen ebenen, sich schräg oder vertikal nach oben erstreckenden zweiten Anzeigebereich umfasst. Ferner enthält das Anzeigefeld einen dritten gekrümmten Anzeigebereich zwischen dem ersten und zweiten Anzeigebereich. In einer besonders bevorzugten Variante wird das Anzeigefeld dabei über einen Rückprojektionsbildschirm realisiert, welcher vorzugsweise über Berührung bedienbar ist und somit einen Touchscreen darstellt, der als Single-Touchscreen oder als Multi-Touchscreen ausgestaltet sein kann. In einer bevorzugten Variante wird dabei der Display-Typ verwendet, der in der Druckschrift [1] beschrieben ist.
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Die erfindungsgemäße Anzeige- und Bedienvorrichtung ist derart ausgestaltet, dass in deren Betrieb zumindest auf dem ersten und dem dritten Anzeigebereich ein zweidimensionaler Ausschnitt eines Informationsraums mit einer Vielzahl von Informationselementen wiedergegeben ist, wobei der Ausschnitt in der Ebene des ersten Anzeigebereichs liegt und sich durch eine perspektivische Darstellung im dritten Anzeigebereich in der Wahrnehmung eines Benutzers aus einer vorbestimmten Betrachtungsposition entlang der Ebene des ersten Anzeigebereichs in den dritten Anzeigebereich hinein fortsetzt. Ferner kann der Benutzer durch Interaktion mit der Anzeige- und Bedienvorrichtung den Ausschnitt verändern (insbesondere verschieben und hinein- bzw. hinauszoomen) und hierdurch die Informationselemente verschieben. Es wird somit mittels einer geeigneten perspektivischen Darstellung eine platzsparende Wiedergabe eines möglichst großen Ausschnitts des entsprechenden Informationsraums und der darin enthaltenen Informationselemente geschaffen. Der Ausschnitt setzt sich dabei (virtuell) in den gekrümmten Anzeigebereich fort, wodurch wenig zusätzliche Fläche für die Wiedergabe des Ausschnitts vorgesehen sein muss. Der Begriff des Ausschnitts ist dabei weit zu verstehen und kann ggf. auch den gesamten Informationsraum umfassen.
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In dem dritten Anzeigebereich der erfindungsgemäßen Anzeige- und Bedienvorrichtung ist ferner ein markierter Bereich vorgesehen, der dem Benutzer in geeigneter Weise, z.B. über entsprechende Linien, angezeigt wird. Im Falle, dass sich ein Informationselement in dem markierten Bereich befindet, werden erste Informationen zu diesem Informationselement in dem dritten Anzeigebereich in einer oder mehreren Anzeigeebenen angezeigt, wobei diese Anzeigeebenen in der Wahrnehmung des Benutzers aus der vorbestimmten Betrachtungsposition im Wesentlichen vertikal verlaufen. Auf diese Weise können dem Benutzer nach Art eines Head-up-Displays einfach und intuitiv weitergehende Informationen zu einem Informationselement vermittelt werden, ohne dass der Benutzer seinen Blick von dem wiedergegebenen zweidimensionalen Ausschnitt des Informationsraums weg richten muss.
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Der in der Anzeige- und Bedienvorrichtung vorgesehene zweite Anzeigebereich ist erfindungsgemäß in einem Modus betreibbar, in dem auf dem zweiten Anzeigebereich zweite Informationen betreffend ein oder mehrere der Informationselemente des Informationsraums wiedergegeben werden. Auf diese Weise wird es ermöglicht, dem Benutzer nochmals zusätzliche Informationen zu einem oder mehreren der Informationselemente des Informationsraums zu vermitteln.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine einfache Navigation in einem Informationsraum basierend auf einer zweidimensionalen Wiedergabe des Informationsraums in einer horizontalen Ebene. Es kann dabei ein großer Ausschnitt des Informationsraums durch die perspektivische Darstellung im gekrümmten dritten Anzeigebereich wiedergegeben werden. Ebenso werden dem Benutzer intuitiv über eine oder mehrere vertikal verlaufende Anzeigeebenen erste Informationen zu entsprechenden Informationselemente nach Art eines Head-up-Displays vermittelt. Darüber hinaus können weitere zweite Informationen auf dem restlichen vertikalen Anzeigebereich wiedergegeben werden. Hierdurch wird eine einfache und intuitive Anzeige und Bedienung mit geringer kognitiver Belastung für den Benutzer gewährleistet.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Informationsraum, von dem ein zweidimensionaler Ausschnitt in dem ersten und dritten Anzeigebereich wiedergegeben ist, eine vernetzte Struktur aus Informationselementen in der Form von Knoten und dazwischen liegenden Kanten. Die Erfindung ist dabei auf beliebige vernetzte Strukturen anwendbar. Beispielsweise kann als Informationsraum die Struktur eines Verkehrsnetzes, eines Telekommunikationsnetzes, eines Versorgungsnetzes, einer industriellen Anlage und dergleichen wiedergegeben werden. Weiter unten werden nochmals Beispiele von solchen Informationsräumen genannt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die zweiten Informationen in der Form einer Mehrzahl von textuellen Meldungen auf dem zweiten Anzeigebereich wiedergegeben, d.h. die dort gewählte Informationsdarstellung unterscheidet sich von Darstellung einer zweidimensionalen Struktur auf dem ersten und dritten Anzeigebereich. Eine jeweilige Meldung wird vorzugsweise innerhalb eines horizontal im zweiten Anzeigebereich verlaufenden Balkens angezeigt.
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Die in vertikalen Anzeigeebenen angezeigten ersten Informationen können je nach Anwendungsfall verschieden ausgestaltet sein und textuelle und/oder bildliche Informationen umfassen. Vorzugsweise sind die Informationen dabei Informationen mit einem ersten Detailierungsgrad betreffend das Informationselement im markierten Bereich, z.B. eine Zusammenfassung von Detailinformationen, wobei die ausführlichen Detailinformationen in einer speziellen Ausführungsform ggf. auf dem zweiten Anzeigebereich wiedergegeben werden können, wie weiter unten noch erläutert wird.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind die Anzeigeebene und Anzeigeebenen, in denen die ersten Informationen angezeigt werden, transparent mit dem angezeigten zweidimensionalen Ausschnitt des Informationsraums überlagert, so dass auch immer der Kontext der angezeigten Informationen in Bezug auf die Struktur des Informationsraums vermittelt wird. In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die in der oder den Anzeigeebenen angezeigten ersten Informationen außerhalb des markierten Bereichs positioniert, wodurch eine übersichtliche Darstellung der ersten Informationen und des Informationselements erreicht wird, auf das sich die ersten Informationen beziehen.
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Um dem Benutzer ferner zu vermitteln, welcher zweidimensionale Ausschnitt des Informationsraums gerade wiedergegeben wird, ist in einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung im dritten Anzeigebereich und insbesondere im markierten Bereich ferner eine verkleinerte Darstellung des gesamten Informationsraums, insbesondere in Draufsicht, wiedergegeben. Dabei wird in der verkleinerten Darstellung dem Benutzer vermittelt, welcher zweidimensionale Ausschnitt des Informationsraums gerade auf den ersten und dritten Anzeigebereich wiedergegeben wird. Dies kann durch einen entsprechenden Marker in der verkleinerten Darstellung erreicht werden.
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In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anzeige- und Bedienvorrichtung werden durch eine Interaktion des Benutzers mit der Anzeige- und Bedienvorrichtung dritte Informationen zu dem Informationselement, das sich im markierten Bereich befindet, auf dem zweiten Anzeigebereich anstatt der zweiten Informationen oder zusätzlich zu zumindest einem Teil der zweiten Informationen angezeigt. Diese dritten Informationen können ausführliche Detailinformationen sein. Wie bereits oben erwähnt, kann z.B. eine Zusammenfassung dieser Detailinformationen als erste Informationen in den Anzeigeebenen im gekrümmten Anzeigebereich wiedergegeben sein.
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In einer weiteren Ausführungsform kann durch eine Interaktion des Benutzers mit der Anzeige- und Bedienvorrichtung eine zweite Information auf dem zweiten Anzeigebereich ausgewählt werden, woraufhin sich der zweidimensionale Ausschnitt des Informationsraums in der Ebene des ersten Anzeigebereichs automatisch derart verschiebt, dass ein Informationselement, welches mit der ausgewählten zweiten Information in Zusammenhang steht, in den markierten Bereich bewegt wird.
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In einer bevorzugten Ausführungsform wird dem Benutzer durch Symbole in der Ebene des ersten Anzeigebereichs und/oder in der oder den Anzeigeebenen zur Anzeige der ersten Informationen nach der automatischen Verschiebung des zweidimensionalen Ausschnitts vermittelt, wo im Informationsraum ein oder mehrere weitere Informationselemente liegen, die mit der ausgewählten zweiten Information in Zusammenhang stehen. Hierdurch wird dem Benutzer auf einfache Weise mitgeteilt, wie er zu weiteren Informationselementen gelangt, welche die von ihm ausgewählte zweite Information betreffen.
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Wie bereits oben erwähnt, ist zumindest ein Teil des Anzeigefelds der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise ein über Berührung betätigbarer Touchscreen. Dabei wird die Veränderung des zweidimensionalen Ausschnitts des Informationsraums insbesondere durch eine Benutzerinteraktion erreicht, bei der der Finger des Benutzers auf dem ersten Anzeigebereich entlang fährt.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Touchscreen-Funktionalität stellt die Interaktion des Benutzers zur Anzeige von dritten Informationen auf dem zweiten Anzeigebereich zu dem Informationselement, welches sich im markierten Bereich befindet, ein Entlangfahren des Fingers des Benutzers auf dem Anzeigefeld von dem dritten Anzeigebereich in den zweiten Anzeigebereich dar. Somit wird auf einfache Weise mittels einer sog. Drag-Geste die Anzeige von dritten Informationen bewirkt. In einer weiteren Variante einer als Touchscreen ausgestalteten Anzeige- und Bedienvorrichtung stellt die Interaktion des Benutzers zur Auswahl einer zweiten Information auf dem zweiten Anzeigebereich ein Antippen der zweiten Information mit dem Finger auf den zweiten Anzeigebereich dar.
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In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anzeige- und Bedienvorrichtung können dem Benutzer auch die Positionen von Informationselementen vermittelt werden, welche nicht oder nur sehr schlecht auf dem wiedergegebenen zweidimensionalen Ausschnitt ersichtlich sind. Dabei wird in der Ebene des ersten Anzeigebereichs die Position von einen oder mehreren Informationselementen im Informationsraum, welche außerhalb des wiedergegebenen zweidimensionalen Ausschnitts oder weit entfernt von dem zweidimensionalen Ausschnitt bzw. der vorbestimmten Betrachtungsposition liegen, durch jeweilige Kreissegmente und/oder Kugelsegmente angedeutet, wobei der Radius eines Kreissegments oder Kugelsegments zunimmt, je weiter entfernt das dem Kreissegment oder Kugelsegment zugeordnete Informationselement von der vorbestimmten Betrachtungsposition ist, und wobei das Zentrum des Kreissegments oder Kugelsegments der Position des zugeordneten Informationselements entspricht. Die Verwendung entsprechender Kreissegmente zur Anzeige von Positionen außerhalb eines wiedergegebenen Ausschnitts eines Informationsraums ist auch in der Druckschrift [2] beschrieben.
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In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der zweidimensionale Ausschnitt des Informationsraums auch auf zumindest einem Teil des zweiten Anzeigebereichs wiedergegeben, indem die sich in den dritten Anzeigebereich fortsetzende Ebene des ersten Anzeigebereichs, in welcher der zweidimensionale Ausschnitt liegt, in den zumindest einen Teil des zweiten Anzeigebereichs in der Wahrnehmung des Benutzers aus der vorbestimmten Betrachtungsposition hinein fortgesetzt wird. Auf diese Weise kann der dargestellte zweidimensionale Ausschnitt des Informationsraums ggf. noch weiter vergrößert werden.
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Die erfindungsgemäße Anzeige- und Bedienvorrichtung vermittelt die dargestellten Informationen immer für eine vorbestimmte Betrachtungsposition. Um die Informationen auch für unterschiedliche Betrachtungspositionen anzuzeigen, ist die Vorrichtung in einer bevorzugten Ausgestaltung an verschiedene Betrachtungspositionen anpassbar, wobei vorzugsweise ein Erfassungsmittel vorgesehen ist, mit dem die Bewegung des Kopfs des Benutzers erfasst wird und die vorbestimmte Betrachtungsposition an die Kopfposition angepasst wird. Somit wird durch ein sog. Head-Tracking für beliebige Positionen des Benutzers vor der Anzeige- und Bedienvorrichtung immer die erfindungsgemäße Wiedergabe der Informationen sichergestellt.
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Wie bereits oben erwähnt, kann die erfindungsgemäße Anzeige- und Bedienvorrichtung für verschiedene Anwendungsfälle eingesetzt werden. Beispielsweise kann die Anzeige- und Bedienvorrichtung für ein Verkehrsleitsystem vorgesehen sein, wobei in diesem Fall der Informationsraum die Struktur eines Verkehrsnetzes darstellt.
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In einer weiteren Variante ist die Anzeige- und Bedienvorrichtung für ein Telekommunikationsnetz und/oder Energieversorgungsnetz und/oder Wasserversorgungsnetz vorgesehen, wobei in diesem Fall der Informationsraum die Struktur des Telekommunikationsnetzes und/oder Energieversorgungsnetzes und/oder Wasserversorgungsnetzes darstellt.
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In einer anderen Ausgestaltung ist die Anzeige- und Bedienvorrichtung für eine Leitstelle einer industriellen Anlage, insbesondere eines Kraftwerks oder einer Fertigungs- oder Produktionsanlage vorgesehen, wobei in diesem Fall der Informationsraum die Struktur der industriellen Anlage in der Form ihrer Komponenten und der Vernetzung dieser Komponenten untereinander darstellt.
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Ebenso kann die erfindungsgemäße Anzeige- und Bedienvorrichtung für eine bildgebende medizinische Vorrichtung vorgesehen sein. In diesem Fall repräsentiert der Informationsraum eine Struktur aus dem menschlichen Körper, z.B. die Schnittaufnahme eines Computertomographen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
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Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anzeige- und Bedienvorrichtung;
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2 eine schematische Darstellung, welche den Ausschnitt des Informationsraums verdeutlicht, der für den Benutzer der Anzeige- und Bedieneinrichtung aus 1 ersichtlich ist;
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3 bis 8 weitere Ansichten der Anzeige- und Bedieneinrichtung der 1, anhand derer verschiedene Benutzerinteraktionen und verschiedene Darstellungsmodi der Vorrichtung erläutert werden.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines gekrümmten Displays erläutert, dessen Aufbau auf das Display der Druckschrift [1] zurückgeht. Es handelt sich dabei um ein Rückprojektions-Display mit der Funktionalität eines Multi-Touchscreens, wobei sich jedoch das Anzeige- und Interaktionskonzept, welches mit dem erfindungsgemäßen Display realisiert ist, von dem Display der Druckschrift [1] unterscheidet.
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Das Display in 1 ist mit Bezugszeichen 1 bezeichnet und umfasst ein zusammenhängendes Anzeigefeld, das durch die Linie L begrenzt ist, welche die Form eines Rechtecks beschreibt. Das Anzeigefeld setzt sich aus einem ersten Anzeigebereich 101, einem zweiten Anzeigebereich 102 und einem dritten Anzeigebereich 103 zusammen. Der Anzeigebereich 101 erstreckt sich im Wesentlichen in einer horizontalen Ebene. An dem Anzeigebereich 101 schließt sich der dritte gekrümmte Anzeigebereich 103 an, der dann in den zweiten Anzeigebereich 102 übergeht, der schräg nach oben verläuft. In dem ersten Anzeigebereich 101 wird im Betrieb des Displays ein zweidimensionaler Ausschnitt eines Informationsraums in der Form einer Vielzahl von Knoten 2 und dazwischen liegenden Kanten wiedergegeben, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen nur ein Teil der Knoten mit den Bezugszeichen 2 bezeichnet sind und für die Kanten kein Bezugszeichen verwendet wurde. Der Informationsraum kann sich je nach Anwendungsfall auf verschiedene Strukturen beziehen. Beispielsweise kann die Struktur eines Kraftwerks, wie z.B. eines Heizkraftwerks, mit seinen verschiedenen Komponenten dargestellt werden, wobei das Kraftwerk in einer entsprechenden Leitstelle durch einen Benutzer mittels der Anzeige- und Bedienvorrichtung überwacht wird.
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Um den angezeigten Ausschnitt der entsprechenden Struktur zu erweitern, wird erfindungsgemäß die Ebene der Anzeigefläche 101 mit der darin enthaltenen Struktur mittels einer perspektivischen Darstellung in den gekrümmten Anzeigebereich 103 verlängert, was weiter unten nochmals anhand von 2 erläutert wird. Im Unterschied zum Anzeigebereich 101 und 103 werden im Anzeigebereich 102 andere Arten von Informationen wiedergegeben, die jedoch in Beziehung zu Informationselementen aus dem Informationsraum stehen. In der Ausführungsform der 1 werden im Anzeigebereich 102 innerhalb einer Vielzahl von vertikal verlaufenden Balken B, welche bspw. wechselseitig durch unterschiedliche Farben hervorgehoben werden können, textuelle Informationen zu entsprechenden Informationselementen aus dem gesamten Informationsraum angezeigt, wobei sich die Informationen auch auf solche Informationselemente beziehen können, welche nicht in dem im Anzeigebereich 101 und 103 dargestellten Ausschnitt enthalten sind. In dem Szenario der Überwachung eines Heizkraftwerks können sich die Meldungen auf Störmeldungen im Heizkraftwerk beziehen, welche wiederum mit entsprechenden Komponenten des Kraftwerks im Zusammenhang stehen.
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Aus 1 ist ferner ersichtlich, dass in dem gekrümmten dritten Anzeigebereich 103 ein markierter Bereich 3 in geeigneter Weise 3 hervorgehoben ist, wobei in der Ausführungsform der 1 der markierte Bereich mittig zwischen der linken und rechten Kante des Displays liegt. Wie weiter unten beschrieben wird, können durch eine entsprechende Verschiebung des dargestellten Ausschnitts, mit der ein Informationselement 2 in den markierten Bereich 3 bewegt wird, Detailinformationen zu diesem Informationselement im gekrümmten Anzeigebereich 103 wiedergegeben werden.
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In einer speziellen Ausführungsform des Displays der 1 besteht ferner die Möglichkeit, dass in dem markierten Bereich 3, überlagert mit der Darstellung des Ausschnitts des Informationsraums, eine verkleinerte Darstellung des gesamten Informationsraums 3 wiedergegeben wird, wobei in dieser verkleinerten Darstellung ferner vermittelt wird, an welcher Stelle im Informationsraum man sich gerade befindet, d.h. welcher Ausschnitt des Informationsraums aktuell auf den Anzeigebereichen 101 und 103 wiedergegeben ist. Dies kann beispielsweise mithilfe eines Markers erfolgen, der die Position im Informationsraum in der verkleinerten Darstellung andeutet. Der Marker kann z.B. das verkleinerte Symbol einer Taschenlampe darstellen, welche auf ein Informationselement in der verkleinerten Übersichtsdarstellung dann leuchtet, wenn sich das entsprechende Informationselement 2 im markierten Bereich 3 befindet.
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2 zeigt in Seitenansicht die schematische Wiedergabe des Displays 1 aus 1 sowie einen Benutzer U, der das Display bedient. Herkömmlicherweise würde von einem Benutzer die Struktur des zweidimensionalen Ausschnitts des Informationsraums lediglich im Bereich 101 wiedergegeben werden, so dass nur für den Blickwinkel α1 ein Ausschnitt des Informationsraums dargestellt ist. Mit dem erfindungsgemäßen Display wird der horizontale Anzeigebereich 101 nunmehr (virtuell) vergrößert, und zwar indem der Anzeigebereich um einen Anteil 101’ erweitert wird, der im gekrümmten Bereich 103 des Displays 1 liegt. D. h., mit einer geeigneten perspektivischen Darstellung im Anzeigebereich 103 wird der Ausschnitt des Informationsraums für die Betrachtungsposition des Benutzers hinein in den gekrümmten Anzeigeebenen fortgesetzt, so dass der ursprüngliche Blickwinkel α1 um den Winkel α2 auf den Gesamtblickwinkel α3 vergrößert wird. Auf diese Weise wird der horizontale Anzeigebereichs 101 um die Fläche 101' ergänzt, was durch eine horizontale gestrichelte Linie in 2 angedeutet ist. Der dargestellte Ausschnitt des Informationsraums scheint für den Benutzer so in den angrenzenden gekrümmten Bereich des Displays 103 hineinzuragen. Hierdurch wird bei geringem tatsächlichen Platzverbrauch auf dem Display der gleichzeitig darstellbare Ausschnitt des Informationsraums deutlich vergrößert, was dem Benutzer hilft, die Orientierung zu behalten. Dem Benutzer wird hierdurch ein sehr natürliches Gefühl von Räumlichkeit vermittelt. Die dreidimensionale Erweiterung der horizontalen Anzeigefläche wird dabei nicht als grafisches Zusatzmerkmal empfunden, sondern vermittelt tatsächlich den Eindruck, dass die horizontale Anzeigefläche in den Raum hineinragt. Die Nutzerperspektive ähnelt dabei derjenigen eines Autofahrers, der durch die Windschutzscheibe auf die vor ihm liegende Fahrbahn blickt.
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Im Folgenden wird erläutert, wie ein Benutzer durch Interaktionen mit dem Display die angezeigten Informationen verändern kann. Wie bereits erwähnt, ist das Display ein Touchscreen in der Form eines Rückprojektions-Displays, so dass ein Benutzer das Display durch Berühren der Anzeigeflächen 101, 102 und 103 bedienen kann. 3 zeigt eine Bedienaktion eines Benutzers, bei der dieser mit seiner Hand H eine der in dem Balken B angezeigten Meldungen, zu der er weitere Informationen erhalten möchte, berührt. Jede Meldung ist dabei mit zumindest einem Informationselement des Informationsraums verknüpft. Ist die Meldung bspw. eine Störmeldung in einem Kraftwerk, so bezieht sich die Meldung auf eine oder mehrere Komponenten im Kraftwerk, welche gestört sind bzw. die Störung verursachen. Die Komponenten des Kraftwerks entsprechen dabei jeweiligen Informationselementen 2 aus dem Informationsraum.
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Nach der Auswahl einer Meldung durch den Benutzer, erfolgt auf dem Display 1 automatisch eine Verschiebung des in den Anzeigebereichen 101 und 103 wiedergegebenen Ausschnitts des Informationsraums hin zu einem Informationselement, welches mit der Meldung verknüpft ist. Dies ist schematisch durch das Kreuz aus Pfeilen P angedeutet. Dabei wird das Informationselement, welches sich auf die ausgewählte Meldung bezieht, in dem markierten Bereich 3 positioniert, was wiederum zur Folge hat, dass weitere Informationen zu dem Informationselement im gekrümmten Bereich 103 angezeigt werden, was weiter unten näher anhand von 5 erläutert wird.
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Sollten mit einer entsprechenden Meldung ggf. mehrere Informationselemente verknüpft sein, so besteht die Möglichkeit, dass in den Anzeigebereichen 101 bzw. 103 bspw. Navigationshinweise zu weiteren Informationselementen dargestellt werden, welche darauf hinweisen, wo sich im Informationsraum Informationselemente befinden, welche ebenfalls mit der ausgewählten Meldung in Beziehung stehen. Die Navigationshinweise können dabei z.B. durch wiedergegebene Pfeile oder ggf. auch durch sog. Halos realisiert werden. Halos dienen dabei dazu, den Ort von Informationselementen für Positionen im Informationsraum anzuzeigen, welche nicht oder nur undeutlich in dem aktuell dargestellten Ausschnitt des Informationsraums ersichtlich sind. Eine Variante von Halos ist beispielsweise in der Druckschrift [2] beschrieben. Dort wird über Kreissegmente, die den Rand einer Anzeige schneiden, die Position vermittelt, an welcher sich ein Informationselement befindet. Je größer der Radius des Kreissegments ist, desto weiter liegt das Informationselement entfernt von der dargestellten Anzeige, d.h. durch das (nicht ersichtliche) Zentrum des Kreissegments wird der Ort des Informationselements und somit seine Entfernung zur aktuellen Anzeige repräsentiert. Die Verwendung von Halos wird weiter unten anhand von 8 erläutert, wobei dort neben Kreissegmenten auch kugelförmige Segmente eingesetzt werden.
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4 zeigt eine weitere Interaktionsmöglichkeit eines Benutzers mit dem Display 1. Dabei bewegt sich ein Benutzer selbstständig in dem Informationsraum, indem er mit seiner Hand bzw. seinem Finger auf der horizontalen Anzeigefläche 101 hin und her fährt, wie durch die Hand H und entsprechende Richtungspfeile im rechten Eck des Anzeigebereichs 101 angedeutet ist. Durch eine Handbewegung wird für den Benutzer intuitiv der Ausschnitt des Informationsbereichs in die entsprechende Richtung der Bewegung verschoben, wodurch der Benutzer die Möglichkeit hat, manuell ein ihn interessierendes Informationselement in den markierten Bereich 3 zu bewegen, woraufhin ihm weitere Informationen zu diesem Element angezeigt werden, wie nachfolgend anhand von 5 erläutert wird.
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5 zeigt ein Szenario, bei dem der Ausschnitt des Informationsraums derart verschoben wurde, dass ein Informationselement 2 nunmehr innerhalb des markierten Bereichs 3 liegt. Dies kann entweder durch eine automatische Verschiebung des Ausschnitts über die Auswahl einer Meldung gemäß 3 oder durch eine manuelle Verschiebung des Ausschnitts gemäß der Benutzerinteraktion nach 4 erfolgt sein. Sobald sich ein Informationselement 2 im markierten Bereich 3 befindet, werden im gekrümmten Anzeigebereich 103 weitergehende Informationen zu dem Informationselement wiedergegeben. In der Ausführungsform der 5 werden diese Informationen dabei links und rechts neben dem markierten Bereich 3 angezeigt. Diese Informationen sind in 5 mit Bezugszeichen I angedeutet und durch schraffierte Rechtecke wiedergegeben. Die Informationen, bei denen es sich sowohl um textuelle als auch um bildliche Informationen handeln kann, werden für die aktuelle Betrachtungsposition des Benutzers auf einer virtuellen Ebene angezeigt, die im Wesentlichen vertikal verläuft, wobei die Informationen mit dem entsprechenden Informationsraum, der auch im Anzeigebereich 103 dargestellt ist, überlagert werden. Es wird auf diese Weise eine Darstellung nach Art eines Head-up-Displays geschaffen. Ein solches Display ist aus der Fahrzeugtechnik bekannt und dient dazu, einem Fahrer in seiner Betrachtungsposition durch die Windschutzscheibe Fahrinformationen, wie z.B. die aktuelle Geschwindigkeit bzw. Navigationshinweise des Navigationssystems, einzublenden.
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Die dargestellten Informationen I können z.B. eine Kurzzusammenfassung zu Detailinformationen bzgl. des Informationselements im markierten Bereich bzw. der damit verbundenen Meldungen enthalten, wobei die Detailinformationen durch eine zusätzliche Benutzerinteraktion in der Anzeigefläche 102 wiedergegeben werden können, wie weiter anhand von 7 erläutert wird. Gegebenenfalls können die in 5 wiedergegebenen Informationen I auch an einer anderen Position in dem gekrümmten Anzeigebereich 103 dargestellt werden, beispielsweise können sie auch im markierten Bereich 3 liegen und somit mit dem im markierten Bereich befindlichen Informationselement überlagert werden.
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6 verdeutlicht eine weitere Benutzerinteraktion, welche im Falle der Anzeige gemäß 5, bei der sich ein Informationselement 2 im markierten Bereich 3 befindet, durchgeführt werden kann. Gemäß dieser Benutzerinteraktion möchte sich ein Benutzer zu dem Informationselement 2 im markierten Bereich 3 noch weitergehende Informationen anzeigen lassen, die über die Informationen I hinausgehen. Um dies zu erreichen, zieht ein Benutzer seine Hand bzw. seinen Finger von einer beliebigen Position im gekrümmten Bereich 103 in den Anzeigebereich 102. Dies ist in 6 durch eine Hand H und einen entsprechenden Pfeil P' angedeutet. Es wird somit eine Drag-Interaktion durchgeführt, wobei dem Benutzer hierbei visuell eine Verschiebung des Bereichs 103 nach oben in den Bereich 102 vermittelt wird.
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Entfernt der Benutzer seinen Finger dann von der Anzeigefläche, wenn sich dieser im Bereich 102 befindet, verändert sich die im Anzeigebereich 102 wiedergegebene Information. Dies ist in 7 angedeutet. Anstatt eine Vielzahl von Meldungen in der Form entsprechender Balken B wiederzugeben, werden in dem Bereich 102 nunmehr Detailinformationen I' zum Informationselement 2 im markierten Bereich 3 angezeigt. Diese Informationen können ggf. den gesamten Anzeigebereich 102 ausfüllen. In der Ausführungsform der 7 werden die Detailinformationen jedoch nur in der linken Hälfte des Anzeigebereichs 102 wiedergegeben, wohingegen in der rechten Hälfte weiterhin Meldungen in der Form entsprechender Balken B angezeigt werden. Dabei werden nunmehr jedoch nur solche Meldungen wiedergegeben, die im Zusammenhang mit dem im markierten Bereich 3 liegenden Informationselement 2 stehen. Alle anderen, nicht für dieses Informationselement relevanten Meldungen werden weggelassen. Ein Wechsel zurück in die Darstellungsvariante der 6 kann explizit durch den Benutzer mittels einer entsprechenden Benutzerinteraktion, z.B. durch Klicken oder Tippen auf ein Icon, erfolgen. Gegebenenfalls besteht auch die Möglichkeit, dass das Display von selbst wieder in die Balkendarstellung gemäß 6 zurückwechselt, sobald sich ein Benutzer über die in 4 gezeigte Interaktion im Informationsraum bewegt.
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Wie sich aus den obigen Ausführungen ergibt, hat ein Benutzer in dem soeben beschriebenen Beispiel einer erfindungsgemäßen Anzeige- und Bedieneinrichtung zwei Möglichkeiten, wie er auf Detailinformationen zu Informationselementen aus dem Informationsraum zugreifen kann. In der ersten Variante greift der Benutzer auf entsprechende, in der Form von Balken B wiedergegebenen Meldungen zu. Dabei treffen in dem durch die Anzeige- und Bedienvorrichtung überwachten Systems laufend Meldungen ein, die sich auf den gesamten Informationsraum beziehen. Diese werden im vertikalen Anzeigebereich 102 wiedergegeben. Es liegt bei diesen Meldungen lediglich eine Ordnung bzgl. ihres Entstehungszeitpunkts vor und logische Querverweise zwischen den Meldungen sind nicht ohne Weiteres möglich. Ein Benutzer kann nunmehr eine Meldung genauer betrachten, indem er diese gemäß der Interaktion nach 3 anklickt bzw. auswählt, woraufhin sich der Ausschnitt des Informationsraums automatisch derart verschiebt, dass sich das relevante Informationselement im markierten Bereich 3 befindet und anschließend entsprechende Informationen I zu dem Element nach Art eines Head-up-Displays angezeigt werden (siehe 5).
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In einer zweiten Variante erscheinen in dem vertikalen Anzeigebereich 102 keine Meldungen, deren Priorität hoch genug ist, dass der Benutzer ihnen nachgehen möchte. Er zieht es deshalb vor, selbst aktiv nach Problemen im Informationsraum zu suchen. Zu diesem Zweck verschiebt er mittels der Benutzerinteraktion nach 4 den Ausschnitt des Informationsraums und navigiert sich somit selbstständig in diesem Raum. Bewegt er dabei ein entsprechendes Informationselement in den markierten Bereich 3, werden ihm z.B. im Rahmen einer Status-Kurzübersicht entsprechende Informationen I auf einer vertikalen Informationsfläche nach Art eines Head-up-Displays angezeigt. Ist eine entsprechende Informationen bzw. das diesbezügliche Informationselement besonders interessant, so kann er sich hierzu eine Detailübersicht mittels einer Drag-Geste anzeigen lassen, wie bereits anhand von 6 erläutert wurde.
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Die erfindungsgemäße Anzeige- und Bedieneinrichtung ist in einer Vielzahl von Anwendungsgebieten einsetzbar, in denen ein Informationsraum basierend auf einer zweidimensionalen Struktur wiedergegeben werden kann. Beispielsweise kann die Vorrichtung im Rahmen der Verkehrsüberwachung, z.B. zur Flugsicherung, für Bahnleitsysteme oder für Verkehrsleitsysteme, eingesetzt werden, wobei der Informationsraum dann die entsprechende Struktur des Verkehrsnetzes, beispielsweise ein Schienennetz bzw. ein Straßenverkehrsnetz, wiedergibt. Weitere Anwendungsfälle sind Versorgungsnetze, wie z.B. Energie-/Wasserversorgungs-Netze oder auch Telekommunikationsnetze. Ebenso kann die Vorrichtung in Kraftwerken bzw. verfahrenstechnischen Anlagen verwendet werden, wobei in diesem Fall als Informationsraum die einzelnen Komponenten des Kraftwerks und deren Vernetzung dargestellt sind. Ein weiterer Anwendungsfall der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist deren Verwendung in einer Anlage zur Herstellung von Halbleiterchips. In diesem Fall wird mit der Anzeige- und Bedienvorrichtung eine effiziente Fehlersuche bei der Halbleiterproduktion ermöglicht. Ebenso kann die Anzeige- und Bedienvorrichtung in der Medizintechnik im Rahmen der Wiedergabe eines Informationsraums eingesetzt werden, welcher eine Struktur aus dem menschlichen Körper wiedergibt (z.B. ein Schnittbild einer Aufnahme eines Computertomographen).
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Im Folgenden wird eine Anwendung der erfindungsgemäßen Anzeige- und Bedienvorrichtung für die Überwachung eines Heizkraftwerks erläutert. Dabei ist ein Mitarbeiter des Heizkraftwerks, der die entsprechende Anzeige- und Bedienvorrichtung bedient, für die Erkennung und Behebung von Störungen in einem bestimmten Bereich zuständig. Dem Mitarbeiter wird auf den Anzeigebereichen 101 und 103 eine Übersicht über das Heizkraftwerk bzw. den Bereich des Heizkraftwerks angezeigt, für den er zuständig ist oder für den er sich gerade näher interessiert. Auf dem vertikalen Anzeigebereich 102 befindet sich zunächst eine Liste von Störungen, die gerade in seinem Zuständigkeitsbereich auftreten. Der Mitarbeiter wählt nun beispielsweise die Störung aus, für die er sich aktuell interessiert, woraufhin die Übersicht automatisch so verschoben wird, dass sich das Informationselement, an dem die Störung aufgetreten ist, nun in dem markierten Bereich 3 befindet. Tritt eine Störung beispielsweise an einem bestimmten Kessel auf, so wird das dem Kessel entsprechende Informationselement in den markierten Bereich 3 bewegt. Anschließend erhält der Mitarbeiter über die Wiedergabe der Information I nach Art eines Head-up-Displays eine Zusammenfassung zu dem Problem, beispielsweise die Information, dass der Pegelstand des Kessels zu niedrig ist, dass der Ist-Wert des Pegelstands vom Soll-Wert abweicht und dergleichen.
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Es kann nunmehr der Fall auftreten, dass es weitere Probleme gibt, die mit der aktuellen Störung in Bezug stehen. Dies liegt daran, dass es aufgrund der engen Vernetzung der einzelnen Komponenten vorkommen kann, dass Komponenten Fehler bemerken, die eigentlich an einer anderen Komponente aufgetreten sind. In einem solchen Fall können ggf. Wegweiser zu anderen Komponenten in den Anzeigebereichen 101 und 103 eingeblendet werden, wie bereits oben erläutert wurde. Beispielsweise können solche Wegweiser in den Informationen I enthalten sein, die nach Art eines Head-up-Displays eingeblendet wird.
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In Reaktion auf die Informationen I, welche für das Informationselement 2 im markierten Bereich 3 wiedergegeben werden, hat der Benutzer die Möglichkeit, sich das aktuelle Problem genauer anzusehen. Hierzu führt er mit der oben beschriebenen Drag-Geste den gekrümmten Bereich 103 virtuell in den vertikalen Anzeigebereich 102, woraufhin im vertikalen Anzeigebereich vorübergehend nicht mehr der Meldungsbildschirm angezeigt wird, sondern eine Detailansicht zu dem aktuellen Problem. Im hier beschriebenen Beispiel stehen als Informationen dann die Eigenschaften und der aktuelle Status der betroffenen Komponente zur Verfügung. Zusätzlich kann ggf. eine Problemhistorie angezeigt werden, sowie Buttons oder weitergehende Informationen, die dem Benutzer dabei helfen, das Problem zu lösen. Hat der Mitarbeiter das Problem behoben, so gibt er mittels Antippen eines Icons bzw. Buttons den Befehl, das Detailfenster zu schließen.
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Der Mitarbeiter kann ggf. auch auf eine detaillierte Wiedergabe entsprechende Informationen im vertikalen Anzeigebereich 102 verzichten. Dieser Fall tritt beispielsweise dann auf, wenn der Mitarbeiter merkt, dass das eigentliche Problem nicht durch das im markierten Bereich 3 dargestellte Informationselement verursacht wurde, sondern durch eine andere Komponente. Die entsprechende andere Komponente kann dabei durch Richtungspfeile angezeigt werden, wie bereits oben erläutert wurde. Der Mitarbeiter kann sich dann hin zu dieser anderen Komponente navigieren, indem er sich mit der Benutzerinteraktion gemäß 4 in dem Informationsraum bewegt, bis er die Zielkomponente erreicht hat. Er kann dann die Zielkomponente in den markierten Bereich 3 bewegen und erneut entscheiden, ob er sich weitere Detailinformationen im Anzeigebereich 102 zu der Zielkomponente anzeigen lassen möchte oder ob er sich zu einer anderen Zielkomponente weiternavigieren möchte.
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8 verdeutlicht nochmals die bereits oben beschriebene Wiedergabe entsprechender Halos, mit denen einem Benutzer vermittelt wird, an welcher Stelle sich Informationselemente im Informationsraum befinden, welche nicht bzw. nur undeutlich in dem aktuell wiedergegebenen Ausschnitt des Informationsraums ersichtlich sind. Die Ausführungsform der Anzeige- und Bedieneinrichtung der 8 unterscheidet sich von den vorangegangenen Ausführungsformen darin, dass nunmehr nicht ausschließlich die Anzeigebereiche 101 und 103 zur Wiedergabe des zweidimensionalen Ausschnitts des Informationsraums genutzt werden, sondern auch ein Teil des vertikalen Anzeigebereichs 102. Dieser Teil endet an der mit L' bezeichneten Linie, d.h. in dem oberhalb dieser Linie liegende Bereich der Anzeige 102 können wiederum entsprechende Meldungen in der Form von Balken B wiedergegeben werden. In der Ausführungsform der 8 wird somit die perspektivische Wiedergabe des Ausschnitts des Informationsraums über den gekrümmten Bereich 103 hinein in den Bereich 102 fortgesetzt, so dass ein nochmals größerer Ausschnitt des Informationsraums angezeigt wird. Der sich durch die perspektivische Darstellung ergebende Horizont ist in 8 mit dem Bezugszeichen H bezeichnet.
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In dem Szenario der 8 befindet sich entfernt von der Betrachtungsposition des Benutzers links neben dem dargestellten Ausschnitt ein nicht mehr ersichtliches Informationselement. Das Vorhandensein dieses Informationselements wird durch ein entsprechendes Kreissegment CS angezeigt, wobei der Radius des Kreissegments umso größer ist, je weiter das Informationselement außerhalb des Ausschnitts liegt. In der perspektivischen Darstellung gemäß 8 sind ferner weit von der Betrachtungsposition entfernt liegende Elemente (d.h. Elemente, die nahe am Horizont liegen) nicht mehr erkennbar. Das Vorhandensein eines solchen Elements wird in der 8 durch eine entsprechende Halbkugel BS angedeutet, wobei der Radius dieser Halbkugel wiederum anzeigt, wie weit entfernt das Informationselement von der Betrachtungsposition ist.
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Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Anzeige- und Bedienvorrichtung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird die kognitive Belastung eines Benutzers bei der Anzeige des Informationsraums plus Details zu Elementen aus diesem Informationsraum reduziert. Dies ist insbesondere dann hilfreich, wenn Detailinformationen auf andere Weise als basierend auf einer zweidimensionalen Struktur wiedergegeben werden, z.B. in der Form von textuellen Informationen. Die generelle Benutzbarkeit der Anzeige- und Bedienvorrichtung ist somit sehr hoch und die Akzeptanz beim Benutzer sowie die Arbeitseffizienz steigen.
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Durch die Wiedergabe einer zweidimensionalen Repräsentation eines Informationsraums in einer horizontalen Anzeigeebene, welche sich durch eine perspektivische Darstellung aus einem horizontalen Anzeigebereich in einen gekrümmten Anzeigebereich fortsetzt, wird bei sehr geringem tatsächlichen Verbrauch von physikalischem Bildschirmplatz ein großer Ausschnitt des Informationsraums dargestellt. Dies erleichtert die Orientierung, insbesondere bei sehr großen Informationsräumen. Ferner wird durch die Informationswiedergabe im gekrümmten Bereich nach Art eines Head-up-Displays eine Verbindung zwischen der Überblicksdarstellung in der horizontalen Anzeigeebene und dem Detailbereich in der vertikalen Anzeigeebene geschaffen, was zu einer geringen kognitiven Belastung für den Benutzer führt. Dies erleichtert die Herstellung des Ortskontextes einer Detailansicht sowie der logischen Zusammengehörigkeit von verschiedenen Bereichen. Darüber hinaus ermöglicht die Anzeige- und Bedienvorrichtung eine ergonomische Bedienung, denn die Haupt-Interaktionsfläche befindet sich horizontal vor dem Benutzer, wohingegen die Haupt-Präsentationsfläche von Informationen vertikal ausgerichtet ist.
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Literaturverzeichnis
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- [1] R. Wimmer et al., „Curve: Revisiting the Digital Desk", NordiCHI, Oktober 2010, Reykjavik, Island
- [2] P. Baudisch, „Halo: a Technique for Visualizing Off-Screen Locations", CHI 2003, 5.–10. April, Fort Lauderdale, Florida, USA
