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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bedienung von Funktionen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mittels eines Bedienelements, das eine berührungsempfindliche Bedienfläche aufweist, wobei über die Bedienfläche eine Mehrzahl von Funktionen bedienbar sind, wobei den jeweiligen Funktionen jeweils Teilbereiche der Bedienfläche zugewiesen werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine entsprechende Vorrichtung.
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Verfahren und Vorrichtungen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Zur Bedienung von Funktionen eines Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges, sind eine Reihe unterschiedlicher Bedienelemente üblich, insbesondere Hebel, Schalter, Taster und dergleichen mehr. Zur Bedienung von Multimediafunktionen, beispielsweise Radios, Musikwiedergabevorrichtungen, oder von weiteren Kraftfahrzeugfunktionen wie Navigationssystemen, Klimatisierungseinstellungen, sonstigen Kraftfahrzeugeinstellungen und dergleichen mehr sind des Weiteren Dreh-Drücksteller, Joysticks und berührungsempfindliche Bildschirme bekannt.
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Aus der
DE 10 2005 056 458 A1 ist bekannt, in einer Anzeige eines Fahrzeugs ein Videobild einer Hand eines Benutzers, die sich am Ort eines zentralen Bedienelements befindet, mit einer Bedienanzeige zu überlagern. Dadurch wird visuell eine direkte Bedienung ähnlich einer Touchscreenbedienung durch den Benutzer zugelassen. Die tatsächliche Bedienung wird jedoch abgesetzt auf einem Touchpad durchgeführt. Die den Touchpad bedienende Hand wird mittels einer digitalen Videokamera erfasst und anschließend wird in einem erfassten Videobild die Hand von einem Hintergrund getrennt und auf die Bedienanzeige überlagert.
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In der
DE 10 2009 057 739 ist darüber hinaus eine Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug mit einem Bedienelement offenbart, das eine Bedienfläche und eine Erfassungseinrichtung aufweist, mit der ein Ort eines Fingers eines Nutzers auf der Bedienfläche erfassbar ist, bei dem mit der Erfassungseinrichtung auch ein Druck auf die Bedienfläche drückt, und von der Erfassungseinrichtung der erfasste Ort und der erfasste Druck bereitstellbar und ein dem erfassten Ort und dem erfassten Druck entsprechendes Bild auf einer von dem Bedienelement und der Erfassungseinrichtung getrennten Anzeigeeinheit anzeigbar ist.
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Die Bedienung entsprechender Vorrichtungen erfordert jedoch ein vergleichsweise hohes Maß an Aufmerksamkeit.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Bedienung von Funktionen eines Fahrzeuges, insbesondere Kraftfahrzeuges, und eine entsprechende Vorrichtung bereitzustellen, die mit weniger Aufmerksamkeit und intuitiver bedienbar sind.
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Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Bedienung von Funktionen eines Fahrzeuges gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Bedienung von Funktionen des Kraftfahrzeuges gemäß dem nebengeordneten Anspruch 12. Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bedienung von Funktionen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wird mittels eines Bedienelements durchgeführt, das eine berührungsempfindliche Bedienfläche aufweist. Eine solche berührungsempfindliche Bedienfläche ist insbesondere eine in zwei Dimensionen ausgedehnte Fläche, die in eine Mehrzahl von Teilbereichen aufteilbar ist.
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Erfindungsgemäß ist über die Bedienfläche eine Mehrzahl von Funktionen bedienbar. Den jeweiligen Funktionen werden jeweils Teilbereiche der Bedienfläche zugewiesen. Die Teilbereiche entsprechen damit herkömmlichen Bedienelementen. Wenn mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beispiel Multimediafunktionen eines Kraftfahrzeuges bedient werden, können mittels der Bedienfläche zum Beispiel Lautstärke (laut/leise), Titelsprung (vorwärts/rückwärts) gleichzeitig zur Bedienung angeboten werden. In einer Konfiguration, in der eine Fahrzeugklimatisierung bedienbar ist, können Temperatur und Lüftung einstellbar sein. Auch ist es denkbar, dass eine entsprechende Funktion den Wechsel in eine andere Menüebene ermöglicht. Auf diese Weise lässt sich die komplette Fahrzeugsteuerung, die mittels bekannten Dreh-Drück-Stellern oder berührungsempfindlichen Anzeigen möglich ist, mit den erfindungsgemäßen Verfahren abbilden.
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Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Position einer Hand des Bedieners ermittelt und die jeweilige Lage der jeweiligen Teilbereiche relativ zu der Position der Hand des Bedieners zugewiesen wird. Die Ermittlung der Position der Hand kann beispielsweise durch eine auf die Bedienfläche gerichtete Kamera oder durch Sensoren vorgenommen werden. Im Rahmen der Erfindung werden den Teilbereichen also keine jeweils festen Positionen auf der Bedienfläche zugewiesen, sondern auf der Bedienfläche variable, die aber jeweils fest zu der Position der Hand des Benutzers ausgerichtet sind. Damit wird erreicht, dass egal, wie der Benutzer die Hand relativ zur Bedienfläche hält, sich die Teilflächen stets am gleichen Platz befinden. Die Bedienung des Fahrzeuges ist damit intuitiv möglich.
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Gemäß einer ersten möglichen weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird die Position der Hand mithilfe der berührungsempfindlichen Bedienfläche ermittelt. Dies ist möglich, wenn die Bedienfläche dazu ausgebildet ist, mehrere Berührungen an unterschiedlichen Orten auf der Bedienfläche zur gleichen Zeit zu erkennen. Im Rahmen dieser Weiterbildung kann auf das Vorsehen externer Kameras oder Sensoren zur Erkennung der Position der Hand verzichtet werden.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann die Position der Hand des Bedieners anhand der Position des Handballens der Hand ermittelt werden. Insbesondere kann dies mit Hilfe der Bedienfläche selbst erfolgen, auf die der Bediener seinen Handballen ablegen kann. Diese Weiterbildung ermöglicht eine bequeme Bedienung, da der Bediener die Hand nicht schwebend über dem Bedienfeld halten muss, sondern diese ablegen kann.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann die Ausrichtung der Hand oder des Handballens des Bedieners ermittelt werden. Auf diese Weise kann die Positionierung der Teilflächen auf der Bedienfläche genauer an die Haltung und relative Lage der Hand des Bedieners angepasst werden.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung können die bedienbaren Funktionen auf einer Anzeige dargestellt werden. Auf diese Weise ist die Bedienung mehrerer Bedienebenen vereinfacht und die Bedienung wird intuitiver. Die Anzeige kann entweder mit der Bedienfläche verbunden sein oder separat ausgebildet sein. Eine separate Ausbildung kann in Form eines blickgünstig angeordneten Displays verwirklicht sein. Im Falle eines Kraftfahrzeuges kann ein solches Display beispielsweise im Armaturenbrett angeordnet sein. Eine weitere Möglichkeit ist die Verwendung einer Projektionsvorrichtung, die in eine Windschutzscheibe projiziert (Head-up-Display).
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Neben drückenden Betätigungen der Bedienfläche sind auch andere Betätigungsweisen denkbar, zum Beispiel lineare oder kreisend streichende Betätigungen, wodurch sich der Bedienumfang erhöht. Dies kann entsprechend auf der Anzeige dargestellt sein.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann die Darstellung erst erfolgen, wenn eine Auflage des Handballens des Bedieners auf der Bedienfläche festgestellt wird. Dies verhindert eine mögliche Ablenkung des Bedieners, insbesondere des Fahrers eines Fahrzeuges, in dem das erfindungsgemäße Verfahren verwirklicht ist.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zur Zuweisung der Position der Teilbereiche Kalibrierungsdaten mitverwendet werden. Solche Kalibrierungsdaten können aus einem Kalibrierungsvorgang gewonnen werden, bei dem die individuelle Ergonomie der Bedienerhand ermittelt wird. Hierzu zählen z. B. die Handgröße und/oder die Länge der Finger sowie des Daumens.
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Die Kalibrierungsdaten können mit einer Erkennung des jeweiligen Bedieners gekoppelt sein. Hierzu können beispielsweise der verwendete Fahrzeugschlüssel oder Sitz- und sonstige Fahrzeugeinstellungen verwendet werden.
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Ohne Kalibrierung können ggf. sich keilförmig sich vom Auflagebereich des Handballens nach außen erstreckende Teilbereiche verwendet werden. Da diese Teilbereiche sich aber überlappen können, ist die Erkennungsgenauigkeit unter Umständen geringer als die Erkennungsgenauigkeit mit Kalibrierung.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann die Bedienfläche zwischen zwei und fünf, insbesondere fünf, Teilbereiche für eine entsprechende Anzahl von Funktionen zuweisen. Somit ist für jeden Finger bzw. Daumen maximal oder genau ein Teilbereich zugewiesen. Die Bedienung ist dadurch vereinfacht, da die Finger nicht umgesetzt werden müssen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung können die Teilbereiche innerhalb eines Parallelogramms, Dreiecks oder Trapezes angeordnet werden. Eine derartige Anordnung spiegelt die ergonomischen Gegebenheiten von Händen wieder. Die Größe von Parallelogramm, Dreieck oder Trapez kann durch Kalibrierung ermittelt werden.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann die Lage der Teilbereiche auf der Anzeige angezeigt werden. Obwohl der Bediener zur Bedienung nicht direkt auf die Bedienfläche schauen müsste, kann er mit der Anzeige der Lage der Teilbereiche ein sichereres Gefühl bekommen, die jeweils gewünschte Funktion zu betätigen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann eine Darstellung einer Hand relativ zu den Teilbereichen auf der Anzeige angezeigt werden. Auf diese Weise wird dem Bediener die Orientierung erleichtert, er kann schneller erfassen, welche Funktion welchem Finger zugewiesen ist.
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Ein erster unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bedienung von Funktionen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Bedienelement mit einer berührungsempfindlichen Bedienfläche, über die eine Mehrzahl von Funktionen bedienbar ist, wobei den jeweiligen Funktionen jeweils Teilbereiche der Bedienfläche zuweisbar sind.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist dazu ausgebildet, das zuvor beschrieben Verfahren durchzuführen, insbesondere ist mit ihr die Position einer Hand des Bedieners ermittelbar und die jeweilige Lage der jeweiligen Teilbereiche ist relativ zu der Position der Hand des Bedieners zuweisbar.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Bedienelement zur gleichzeitigen Erkennung mehrerer Berührungen an unterschiedlichen Positionen auf der Bedienfläche ausgebildet ist.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann das Bedienelement eine Anzeige aufweist, auf der die Bedienfläche angeordnet ist.
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Ein weiterer unabhängiger Gegenstand der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bedienung von Funktionen eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einem Bedienelement, das eine berührungsempfindliche Bedienfläche aufweist, wobei über die Bedienfläche eine Mehrzahl von Funktionen bedienbar ist, wobei den jeweiligen Funktionen jeweils Teilbereiche der Bedienfläche zuweisbar sind. Dabei sind Mittel zur Ermittlung der Position einer Hand des Bedieners und Mittel zur Zuweisung der jeweiligen Lage der jeweiligen Teilbereiche relativ zu der Position der Hand des Bedieners vorgesehen.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung kann das Mittel zur Ermittlung der Position der Hand des Bedieners die berührungsempfindliche Bedienfläche sein.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung können Mittel zur Ermittlung der Position der Hand des Bedieners anhand der Position des Handballens vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung können Mittel zur Ermittlung der Ausrichtung der Hand oder des Handballens des Bedieners vorgesehen sein.
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Gemäß einer weiteren möglichen Weiterbildung der Erfindung können Mittel zur Kalibrierung vorgesehen sein, mit Hilfe derer Kalibrierungsdaten erzeugbar sind, die zur Zuweisung der Position der Teilbereiche mitverwendet werden können.
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Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Dabei zeigen schematisch:
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1 ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Bedienung des Kraftfahrzeuges;
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2 eine Bedienfläche der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
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3 eine Anzeige der erfindungsgemäßen Vorrichtung sowie
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4 eine Bedienfläche der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Kalibrierung.
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1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 2 mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 4 zur Bedienung des Kraftfahrzeuges 2. Die Bestandteile der Vorrichtung 4 sind gestrichelt umrahmt.
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Die Vorrichtung 4 weist eine Bedienfläche 6 auf. Die Bedienfläche 6 ist eine berührungsempfindliche Fläche, die auf sie mit der Hand (Finger, Handballen) ausgeübten Druck und den Ort, an dem der Druck ausgeübt wird, erkennt.
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Desweiteren ist die Bedienfläche 6 in der Lage, mehrere gleichzeitig an unterschiedlichen Orten stattfindende Berührungen mit einer Hand zu erkennen. Aus dem aufgebrachten Druckmuster werden bevorzugt zunächst Druckkonturen und daraus die Position der Hand (Handballen/Finger) ermittelt. Die Bedienfläche 6 kann in unterschiedlichen Ausführungsformen eine darunterliegende Anzeige aufweisen oder nicht.
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Die Bedienfläche 6 kann dazu nach bekannten Prinzipien arbeiten, insbesondere kapazitiv, resistiv oder optisch oder mit Mischformen davon.
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Die Bedienfläche 6 ist mit einer Steuerung 8 signalleitend verbunden. Die Steuerung 8 interpretiert die Signale der Bedienfläche 6 und leitet daraus Steuerbefehle zur Kraftfahrzeugsteuerung ab. Die Steuerung 8 kann Bestandteil einer übergeordneten Kraftfahrzeugsteuerung sein oder kann separat ausgebildet sein. In letzterem Falle kann die Steuerung 8 mit der Kraftfahrzeugsteuerung signalleitend verbunden sein.
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Mit der Steuerung 8 ist des Weiteren eine Anzeige 10 verbunden. Statt der hier dargestellten unmittelbaren Verbindung zwischen Steuerung 8 und Anzeige 10 kann auch eine mittelbare Verbindung vorgesehen sein, beispielsweise über eine Kraftfahrzeugsteuerung.
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Die Anzeige 10 dient zur Anzeige der Funktionen, die mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 4 zum Zeitpunkt der Anzeige steuerbar sind. Darüber hinaus können auf der Anzeige 10 weitere Informationen dargestellt werden, z. B. in Bezug auf eine Kraftfahrzeugnavigation, Uhrzeit, Außentemperatur und/oder sonstige fahrzeugspezifische Anzeigen.
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2 eine Bedienfläche 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 4.
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Die Bedienfläche 6 ist in mehrere Teilbereiche 12 bis 20 eingeteilt. Informationen über einen von der Bedienfläche 6 erkannten Druck auf einen dieser Teilbereiche 12 bis 20 werden von der Bedienfläche 6 an die Steuerung 8 übermittelt, die diese Information in einen Bedienbefehl umsetzt.
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Die Lage der Teilbereiche 12 bis 20 wird von der erfindungsgemäßen Vorrichtung 4 in Abhängigkeit von der Lage einer Hand 22 bestimmt. Die Teilbereiche 12 bis 20 sind derart auf der Bedienfläche verteilt, dass jede Teilfläche einem Daumen (Teilbereich 12) oder einem Finger (Teilbereiche 14 bis 20) entspricht.
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Zur Ermittlung der absoluten Position der Finger der Hand 22 ermittelt die Vorrichtung 4 die Position und Ausrichtung einer Auflagefläche 24 eines Handballens der Hand 22, welcher auf der Bedienfläche 6 abgelegt ist. Die Auflagefläche 24 eines Handballens hat eine charakteristische Größe und Form, die von der Bedienfläche 6 festgestellt werden kann. Vorliegend ist die Auflagefläche 24 vereinfacht als Ellipse dargestellt.
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An der Lage der Ellipse 24 relativ zu der Bedienfläche 6, welche sich rechnerisch relativ leicht über die Lage und Ausrichtung einer großen Halbachse 26 und einer kleinen Halbachse 28 ermitteln lässt, wird von der Vorrichtung 4 abgeleitet, über welchen Teilbereichen sich die Finger der Hand 22 befinden. Die Vorrichtung 4 kann damit die Lage der entsprechenden Teilbereichen 12 bis 20 auf der Bedienfläche 6 zuordnen. Dies kann wie dargestellt vektoriell geschehen. Der Ursprung ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einem Schnittpunkt der beiden Halbachsen 26, 28 angeordnet.
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Zur Bestimmung der Lage der Teilbereiche 12 bis 20 werden zusätzliche Kalibrierungsdaten herangezogen, über die wie im vorliegenden Falle die Vektoren für die einzelnen Teilbereiche 12 bis 20 bestimmbar sind. Das Kalibrierungsverfahren wird im Zusammenhang mit 4 eingehender erläutert.
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3 zeigt die Anzeige 10 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 4. Die Vorrichtung 4 wird in dem dargestellten Beispiel momentan zur Bedienung von Audiofunktionen verwendet.
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In der dargestellten Konfiguration sind gleichzeitig die Verstellung der Lautstärke sowie Titelsprünge möglich. Mit dem Teilbereich 14, der mit dem Zeigefinger bedienbar ist, kann lauter, mit dem Teilbereich 16, der mit dem Mittelfinger bedienbar ist, leiser gestellt werden. Der dem Ringfinger zugeordnete Teilbereich 18 erlaubt einen Titelsprung zurück, Teilbereich 20 bewirkt einen Sprung zum nächsten Titel durch Drücken der Bedienfläche 4. Druck auf Teilbereich 12, der mit dem Daumen ausübbar ist, bedingt den Sprung zurück in eine übergeordnete Menüebene.
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In der Anzeige 10 wird zusätzlich zu einer Wiedergabe der Teilbereiche 12 bis 20 eine Darstellung der Hand 22 des Benutzers eingeblendet. Der Benutzer weiß somit, welcher Finger für welche Funktion bewegt werden muss.
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4 zeigt die Bedienfläche 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei der Kalibrierung.
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Es sind eine große Hand 22 und eine kleinen Hand 30 dargestellt. Die Reichweite der großen Hand 22 ist viel größer als die der kleinen Hand 30. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sollen die Teilbereiche 12 bis 20 so angeordnet sein, dass sie von der kleinen Hand 30 genauso bedienbar sind wie von der großen Hand 22. Dies bedingt, dass die Teilbereiche 12 bis 20 für die kleine Hand 30 wesentlich näher an dem Auflagebereich 24 der Handflächen der Hände 22, 30 angeordnet sein müssen.
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Bei der Kalibrierung kann der jeweilige Bediener dazu aufgefordert werden, nacheinander mit den jeweiligen Fingern auf die Bedienfläche 6 zu drücken. Damit kann die Vorrichtung 2 für jeden Bediener und jeden Finger individuell Vektoren ausgehend von einem spezifischen Punkt des Handauflagebereichs 24 ermitteln.
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Alternativ kann vorgesehen werden, dass der jeweilige Bediener seine Hand als ganzes auf die Bedienfläche 6 drückt, sodass die Vorrichtung 2 die verschiedenen Druckbereiche ermitteln und damit die Ausmaße der jeweiligen Hand 22, 30 bestimmen kann.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Kraftfahrzeug
- 4
- Bedienvorrichtung
- 6
- Bedienfläche
- 8
- Steuerung
- 10
- Anzeige
- 12
- Teilbereich (Daumen)
- 14–20
- Teilbereiche (Finger)
- 22
- erste Hand
- 24
- Handauflagefläche
- 26
- große Halbachse
- 28
- kleine Halbachse
- 30
- zweite Hand
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005056458 A1 [0003]
- DE 102009057739 [0004]
