DE102017218506A1

DE102017218506A1 - Vorrichtung, System und Verfahren zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche sowie Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102017218506A1
Application number: DE102017218506.6A
Authority: DE
Inventors: Sven Ritzkowski
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2019-04-18
Also published as: WO2019076598A2; WO2019076598A3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche in einem Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug. Eine berührungsempfindliche Oberfläche eines dreidimensionalen konvexen Eingabekörpers ist dazu eingerichtet, Eingabesignale zu erzeugen, die einen oder mehrere Orte charakterisieren, an welchem bzw. welchen die Oberfläche von berührt wird, insbesondere von einer Hand und vorzugsweise von einem oder mehreren Fingern. Zudem ist eine Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, anhand der Eingabesignale auf ein Berührungsmuster auf der Oberfläche des Eingabekörpers zu schließen und ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche entsprechend dem Berührungsmuster zu erzeugen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche in einem Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einem solchen System.
Durch die Weiterentwicklung des Funktionsumfangs von Kraftfahrzeugen, etwa durch verbesserte oder erweiterte Fahrerassistenzsysteme oder Infotainmentsysteme, steigen auch die Anforderungen an die bereitgestellten Bedienfunktionen. Ein Benutzer muss in der Regel durch verschiedene Menüs, d.h. hierarchisch geordnete Befehlsebenen navigieren, um eine bestimmte Bedienfunktion ausführen oder entsprechende Parameterwerte einstellen zu können. Um dabei die Aufmerksamkeit des Benutzers, insbesondere des Fahrers beim Steuern des Kraftfahrzeugs, möglichst wenig zu beanspruchen und gleichzeitig die Bedienung zu vereinfachen, sind multifunktionale Bedienelemente bekannt, etwa in Form eines zentralen Dreh- und Drückreglers wie des iDrive-Controllers von BMW, des Comand-Controllers von Mercedes-Benz oder des MMI-Terminals von Audi.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Bedienbarkeit einer graphischen Benutzeroberfläche zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Vorrichtung, ein System und ein Verfahren zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche gemäß den unabhängigen Ansprüchen sowie einem Kraftfahrzeug mit einem solchen System.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche in einem Kraftfahrzeug weist einen statischen dreidimensionalen konvexen Eingabekörper mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche auf. Die berührungsempfindliche Oberfläche ist dazu eingerichtet, Eingabesignale zu erzeugen, die einen oder mehrere Orte charakterisieren, an welchem bzw. welchen die Oberfläche berührt wird, insbesondere von einer Hand und vorzugsweise von einem oder mehreren Fingern. Zudem ist eine Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, anhand der Eingabesignale auf ein Berührungsmuster auf der Oberfläche des statischen Eingabekörpers zu schließen und ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche entsprechend dem aus den Eingangssignalen ermittelten Berührungsmuster auf der Oberfläche zu erzeugen.
Ein erfindungsgemäßes System weist eine grafische Benutzeroberfläche und eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bedienung der graphischen Benutzeroberfläche in einem Kraftfahrzeug auf.
Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug weist ein erfindungsgemäßes System auf.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche in einem Kraftfahrzeug werden folgende Schritte ausgeführt: Erzeugen von Eingabesignalen durch eine berührungsempfindliche Oberfläche eines statischen dreidimensionalen konvexen Eingabekörpers, wobei die Eingabesignale einen oder mehrere Orte charakterisieren, an welchem bzw. welchen die Oberfläche berührt wird, insbesondere von einer Hand und vorzugsweise von einem oder mehreren Fingern; Schließen auf ein Berührungsmuster auf der Oberfläche des statischen Eingabekörpers anhand der Eingabesignale; und Erzeugen eines Steuerungssignals zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche entsprechend dem aus den Eingangssignalen ermittelten Berührungsmuster auf der Oberfläche.
Ein Aspekt der Erfindung basiert auf dem Ansatz, ein zur Steuerung einer graphischen Benutzeroberfläche geeignetes Steuerungssignal auf Grundlage einer Berührung eines statischen, d.h. insbesondere relativ zum Fahrzeug unbeweglichen, Eingabekörpers, insbesondere mit einer Hand einer sich im Kraftfahrzeug befindlichen Person, zu erzeugen, wobei aus der Berührung der Oberfläche des Eingabekörpers ein Berührungsmuster auf der Oberfläche abgeleitet wird. Dabei schließt eine Berührung der Oberfläche neben einer punktuellen Berührung auch eine Bewegung, insbesondere der Hand und vorzugsweise eines oder mehrerer Finger, entlang der Oberfläche mit ein.
Der Eingabekörper weist zu diesem Zweck eine berührungsempfindliche Oberfläche auf, die dazu eingerichtet ist, die Berührung und/oder eine dabei ausgeführte Bewegung, insbesondere der Hand bzw. eines oder mehrerer Finger, auf der berührungsempfindlichen Oberfläche zu erfassen und entsprechende Eingabesignale zu erzeugen. Auf Grundlage der Eingabesignale kann eine Steuerungseinrichtung dann auf das Berührungsmuster auf der Oberfläche schließen und das entsprechende Steuersignal erzeugen, anhand welchem die Benutzeroberfläche dann entsprechend gesteuert werden kann.
Unter einem Berührungsmuster ist insbesondere eine punktuelle Berührung der Oberfläche des Eingabekörpers und/oder eine Bewegung, die z.B. von der Hand und/oder den Fingern auf bzw. entlang der Oberfläche des Eingabekörpers ausgeführt wird, zu verstehen. Beispielsweise kann ein Berührungsmuster auch durch eine gleichzeitige Berührung der Oberfläche an mehreren Stellen und/oder eine Bewegung, insbesondere von einem oder mehreren Berührungspunkten, entlang der Oberfläche des Eingabekörpers gegeben sein.
Das Ableiten des Berührungsmusters aus den Eingabesignalen ermöglicht beispielsweise das Bedienen einer hierarchischen Listenstruktur, bei der unterschiedliche Hierarchieebenen nebeneinander auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellt sind, ohne dass die Person mehrere Bedienelemente, gegebenenfalls in einer vorgegebenen Reihenfolge, betätigen muss. Insbesondere kann zwischen verschiedenen Hierarchieebenen und/oder ein Element aus einer Liste zuverlässig und einfach ausgewählt werden.
Es ist auch möglich, auf eine konkrete Geste bei der Berührung der Oberfläche des Eingabekörpers zu schließen, beispielsweise auf Grundlage von in einer Datenbank gespeicherten Gestendaten, die jeweils eine Geste charakterisieren. Die Gestendaten liegen dabei vorzugsweise in einer sog. Lookup-Tabelle vor, mit denen die Eingabesignale bzw. das aus ihnen abgeleitete Berührungsmuster leicht und zuverlässig verglichen werden können.
Das Bereitstellen der berührungsempfindlichen Oberfläche des Eingabekörpers ermöglicht es nicht nur, auf komplizierte, verschleiß- und fehleranfällige mechanische Mechanismen zu verzichten, sondern auch die Funktionalität des Eingabekörpers gegenüber herkömmlichen multifunktionalen Bedienelementen zu erweitern, etwa indem weitere Parameter, beispielsweise eine Berührungsdauer, eine Bewegungsrichtung - gegebenenfalls einzelner Finger auf der Oberfläche - und/oder ein Kraftaufwand bei der Berührung der berührungsempfindlichen Oberfläche erfasst und bei der Erzeugung des Steuerungssignals berücksichtigt werden.
Insgesamt kann dadurch die Bedienbarkeit einer graphischen Benutzeroberfläche verbessert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, anhand der Eingabesignale eine, insbesondere von der Hand, auf der Oberfläche des statischen Eingabekörpers ausgeführte Bewegung entlang eines im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangsbereichs des Eingabekörpers zu erkennen und daraus auf eine, insbesondere von der Hand ausgeführte, Dreh-Geste zur Drehung des statischen Eingabekörpers um eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Drehachse zu schließen, und ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche entsprechend der Dreh-Geste zu erzeugen. Vorzugsweise ist die berührungsempfindliche Oberfläche dabei dazu eingerichtet, räumlich separierte Berührungen der berührungsempfindlichen Oberfläche mit mehreren Fingern, insbesondere einem Daumen, im Umfangsbereich des Eingabekörpers und/oder Bewegungen der mehreren Finger, insbesondere des Daumens, entlang des Umfangsbereichs zu erfassen. Eine solche Dreh-Geste kann beispielsweise von der Person ausgeführt werden, wenn auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellte Einträge einer Liste angewählt oder durchgeblättert werden sollen. Dadurch wird ein besonders intuitives Anwählen oder Durchblättern von Einträgen der Liste ermöglicht.
Die, insbesondere von der Hand, ausgeführte Geste, insbesondere Dreh-Geste, zur Bewegung, insbesondere Drehung, des Eingabekörpers entspricht dabei vorzugsweise einer Geste zur Manipulation des Eingabekörpers, die an einem herkömmlichen multifunktionalen Bedienelement, das beweglich gelagert ist, möglich wäre. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, können solche multifunktionalen Bedienelemente beispielsweise gedreht, gekippt, verschoben und/oder gedrückt werden, um dadurch eine vorgegebene Bedienfunktion auszulösen. Anstelle einer tatsächlichen Manipulation bzw. Bewegung des Eingabekörpers wird vorliegend jedoch nur der Versuch einer Manipulation bzw. Bewegung des statischen Eingabekörpers durch die Geste erfasst. Dazu wird aufgrund einer Berührung der Oberfläche, insbesondere durch die Hand, an einem oder mehreren Orten, an denen die Berührung eines herkömmlichen multifunktionalen Bedienelements eine Drehung, Verkippung, Verschiebung und/oder ein Eindrücken zur Folge hätte, auf eine entsprechende Geste zur Bewegung des statischen Eingabekörpers geschlossen.
In dieser Hinsicht ist es besonders vorteilhaft, dass der statische Eingabekörper dreidimensional und konvex, insbesondere wie ein herkömmliches multifunktionales Bedienelement, ausgebildet ist, so dass die sich im Kraftfahrzeug befindliche Person den statischen Eingabekörper wie gewohnt bzw. analog zu einem herkömmlichen multifunktionalen Bedienelement, das beweglich gelagert ist, handhaben kann. Insbesondere ist der statische Eingabekörper vorzugsweise derart ausgebildet, dass er von der Hand der sich im Kraftfahrzeug befindlichen Person gegriffen, insbesondere umschlossen, werden kann, so dass eine Geste zur Bewegung des statischen Eingabekörpers intuitiv ausgeführt werden kann. Der statische Eingabekörper kann beispielsweise im Wesentlichen kugel- oder ellipsoidförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der statische Eingabekörper zumindest teilweise in eine Oberfläche des Fahrzeuginnenraums, beispielsweise eine Mittelkonsole, eingelassen, so dass die Person ihren Arm oder Handballen auf der Oberfläche des Fahrzeuginnenraums beim Berühren der berührungsempfindlichen Oberfläche zumindest teilweise abstützen kann. Dadurch wird die Wahrnehmung des statischen Eingabekörpers als frei drehbare Kugel durch die Person begünstigt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, anhand der Eingabesignale eine punktuelle Berührung des statischen Eingabekörpers in einem oberen Bereich, insbesondere im Bereich des Scheitels, des Eingabekörpers, insbesondere durch die Hand, zu erkennen und daraus auf eine, insbesondere von der Hand ausgeführte, Drück-Geste zum Niederdrücken des statischen Eingabekörpers in einer im Wesentlichen vertikal verlaufenden Richtung, insbesondere in Richtung der Drehachse, zu schließen. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung zudem dazu eingerichtet, ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche entsprechend der Drück-Geste zu erzeugen. Eine solche Drück-Geste kann beispielsweise von der Person ausgeführt werden, wenn ein auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellter Eintrag aus einer Liste von Einträgen ausgewählt oder eine dem Eintrag zugeordnete Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs ausgeführt werden soll. Dadurch wird ein besonders intuitives Auswählen von Einträgen der Liste oder Ausführen von Fahrzeugfunktionen ermöglicht.
Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung auch dazu eingerichtet, anhand der Eingabesignale eine flächige Berührung des Eingabekörpers in dem oberen Bereich, insbesondere im Bereich des Scheitels, des Eingabekörpers, insbesondere durch die Hand, zu erkennen. Ebenso kann aus der Drück-Geste alternativ oder zusätzlich auch ein fiktives punktuelles Eindrücken des Eingabekörpers an einem durch die Eingabesignale charakterisierten Ort abgeleitet werden. Die Person kann dadurch einen auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellten Eintrag aus einer Liste von Einträgen direkt und intuitiv aus- oder anwählen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, anhand der Eingabesignale eine punktuelle Berührung des statischen Eingabekörpers, insbesondere durch die Hand, im Bereich eines im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangsbereichs des Eingabekörpers zu erkennen und daraus auf eine, insbesondere von der Hand ausgeführte, Schiebe-Geste zum Schieben des statischen Eingabekörpers in einer im Wesentlichen horizontal, insbesondere senkrecht zur Drehachse, verlaufenden Richtung zu schließen, und ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche entsprechend der Schiebe-Geste zu erzeugen. Eine solche Schiebe-Geste kann beispielsweise von der Person ausgeführt werden, wenn zwischen verschiedenen Hierarchieebenen einer auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellten Listenstruktur gewechselt werden soll. Dadurch wird ein besonders intuitives Wechseln zwischen Hierarchieebenen ermöglicht.
Alternativ oder zusätzlich ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, anhand der Eingabesignale eine punktuelle Berührung des statischen Eingabekörpers, insbesondere durch die Hand, im Bereich eines im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangsbereichs des Eingabekörpers zu erkennen und daraus auf eine, insbesondere von der Hand ausgeführte, Kipp-Geste zum Kippen des statischen Eingabekörpers um eine im Wesentlichen horizontal, insbesondere senkrecht zur Drehachse, verlaufende Achse zu schließen, und ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche entsprechend der Kipp-Geste zu erzeugen. Auch die Kipp-Geste kann beispielsweise von der Person ausgeführt und entsprechende Steuerungssignale von der Steuerungseinrichtung erzeugt werden, wenn ein zwischen verschiedenen Hierarchieebenen einer auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellten Listenstruktur gewechselt werden soll, so dass ein besonders intuitives Wechseln zwischen Hierarchieebenen ermöglicht wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, anhand der Eingabesignale eine, insbesondere von der Hand, entlang einer Trajektorie in einem oberen Bereich, insbesondere im Bereich des Scheitels, des statischen Eingabekörpers ausgeführte Bewegung zu erkennen und daraus auf eine, insbesondere von der Hand ausgeführte, Roll-Geste zur freien Drehung des statischen Eingabekörpers zu schließen, und ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche entsprechend der Roll-Geste zu erzeugen. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung dazu eingerichtet, ein Steuerungssignal zu erzeugen, das zu einer der Roll-Geste entsprechenden Bewegung eines Auswahlelements auf der graphischen Benutzeroberfläche, beispielsweise eines Cursors, oder zum Anwählen bzw. Durchblättern von auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellten Einträgen einer Liste, beispielsweise von Kachelelementen, denen jeweils eine Bedienfunktion zugeordnet ist, geeignet ist.
Vorzugsweise entspricht die, insbesondere von der Hand ausgeführte, Bewegung, die als Roll-Geste aufgefasst wird, einer Bewegung, die der Bewegung bei der Bedienung eines sog. Track-Balls entspricht. Dadurch können beispielsweise sog. „App-Kacheln“ in zweidimensionalen Benutzeroberflächen intuitiv ausgewählt werden.
Somit wird über das Erkennen einer, insbesondere von der Hand, entlang einer Trajektorie in einem oberen Bereich des Eingabekörpers ausgeführten Bewegung die Navigation auf der graphischen Benutzeroberfläche in zwei, gegebenenfalls auch in drei, Dimensionen ermöglicht, insbesondere ohne dass ein weiteres Bedienelement betätigt werden muss.
Dadurch kann die Person leicht und intuitiv sowohl durch eine auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellte listenbasierte, insbesondere hierarchische, Menüstruktur als auch eine auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellte zwei- oder mehrdimensionale, insbesondere kachelbasierte, Struktur navigieren.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die berührungsempfindliche Oberfläche des statischen Eingabekörpers ferner dazu eingerichtet, Drucksignale zu erzeugen, die einen Druck charakterisieren, welcher, vorzugsweise mittels der Hand, insbesondere mittels eines Fingers oder mehrerer Finger der Hand, auf die Oberfläche ausgeübt wird. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung ferner dazu eingerichtet, das Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche entsprechend dem Berührungsmuster, insbesondere der Drück- und/oder Roll-Geste, in Abhängigkeit von den Drucksignalen zu erzeugen. Vorzugsweise weist die berührungsempfindliche Oberfläche dazu wenigstens einen, beispielsweise piezoelektrischen oder kapazitiven, Drucksensor auf, der dazu eingerichtet ist, einen bei der, insbesondere punktuellen oder flächigen, Berührung der berührungsempfindlichen Oberfläche ausgeübten Druck und/oder eine dabei ausgeübte Druckverteilung auf die berührungsempfindliche Oberfläche zu erfassen. Dadurch können gegenüber herkömmlichen multifunktionalen Bedienelementen zusätzliche Eingabeparameter erfasst und die Bedienung der graphischen Benutzeroberfläche dementsprechend erweitert werden. Beispielsweise kann durch leichten Druck eine An- bzw. Vorauswahl eines auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellten Eintrags einer Liste und durch stärkeren Druck eine tatsächliche Auswahl getroffen werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Eingabekörper ferner ein oder mehrere haptische Rückmeldungselemente, insbesondere zur Ausgabe einer haptischen Rückmeldung an die Oberfläche des statischen Eingabekörpers, und/oder akustische Rückmeldungselemente, die zur Ausgabe einer akustischen Rückmeldung ausgebildet sind, auf. Vorzugsweise ist die Steuerungseinrichtung ferner dazu eingerichtet, die haptischen und/oder akustischen Rückmeldungselemente zur Ausgabe einer haptischen und/oder akustischen Rückmeldung zu steuern.
Beispielsweise kann bzw. können das eine oder die mehreren haptischen Rückmeldungselemente einen sog. Force-Feedback-Mechanismus aufweisen, mittels dessen der Eingabekörper in Vibration versetzbar ist. Dadurch kann bei einer Bewegung, insbesondere der Hand und vorzugsweise von einem oder mehreren Fingern, entlang der berührungsempfindlichen Oberfläche der Eindruck eines Widerstands gegen die ausgeführte Bewegung erzeugt werden, so dass die Bewegung intuitiv als zur Bewegung des statischen Eingabekörpers geeignete Geste wahrgenommen werden kann. Beispielsweise sind das eine oder die mehreren haptischen Rückmeldungselemente dazu eingerichtet, eine haptische Rückmeldung, insbesondere Vibration, auszugeben, die einer Drehung um eine im Wesentlichen senkrechte Achse, einem Drücken, einem Verschieben, einem Verkippen und/oder einer freien Drehung des statischen Eingabekörpers entspricht.
Alternativ oder zusätzlich können das eine oder die mehreren haptischen Rückmeldungselemente auch dazu eingerichtet sein, eine haptische Rückmeldung auszugeben, wenn die Steuerungssignale ein Navigieren in einer auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellten hierarchischen Listenstruktur, insbesondere einen Wechsel zwischen verschiedenen Hierarchieebenen, bewirken. Dadurch kann der Person eine Bestätigung der von ihr betätigten Bedienfunktion ausgegeben werden.
Vorzugsweise ist das mindestens eine akustische Rückmeldungselement dazu eingerichtet, eine akustische Rückmeldung auszugeben, z.B. ein Klick-Geräusch, wenn das Steuerungssignal ein Navigieren in einer auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellten hierarchischen Listenstruktur, insbesondere einen Wechsel zwischen verschiedenen Hierarchieebenen, bewirkt. Auch dadurch kann der Person eine Bestätigung der von ihr betätigten Bedienfunktion ausgegeben werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der statische Eingabekörper mit Bezug auf das Kraftfahrzeug unbeweglich, und die Steuerungseinrichtung erkennt das Berührungsmuster als Geste und erzeugt das Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche entsprechend der erkannten Geste. Dadurch kann die graphische Benutzeroberfläche intuitiv gesteuert werden.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren, in denen durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechende Elemente der Erfindung verwendet werden. Es zeigen wenigstens teilweise schematisch:

1 ein Beispiel einer Vorrichtung zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche in einem Teil eines Fahrzeuginnenraums; und
2 ein Beispiel eines teilweise in eine Fahrzeuginnenraumoberfläche eingelassenen Eingabekörpers.

1 zeigt ein Beispiel einer Vorrichtung 1 zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche 2 in einem Teil eines Fahrzeuginnenraums eines Fahrzeugs in Draufsicht, wobei die Vorrichtung 1 im Wesentlichen im Bereich einer Mittelkonsole 11 des Fahrzeugs angeordnet ist. Die Vorrichtung 1 weist einen statischen dreidimensionalen konvexen, insbesondere im Wesentlichen kugelförmigen, Eingabekörper 3 mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche 4, eine mit dem Eingabekörper 3 und einer Anzeigeeinrichtung 2', auf der die graphischen Benutzeroberfläche 2 darstellbar ist, verbundene Steuerungseinrichtung 5 sowie zwei Betätigungselemente 6 auf. Alternativ kann auch lediglich ein Betätigungselement 6 oder mehr als zwei Betätigungselemente 6 vorgesehen sein.
Die Steuerungseinrichtung 5 kann beispielsweise im Inneren der Mittelkonsole 11 verbaut sein und ist daher gestrichelt angedeutet. Zusammen mit der graphischen Benutzeroberfläche 2 bildet die Vorrichtung 1 ein System 9.
Eine sich im Fahrzeuginnenraum befindliche Person, die auf einem Fahrzeugsitz 12 links oder rechts der Mittelkonsole 11 sitzt, kann mit ihrer Hand, insbesondere mit einem oder mehreren Fingern, den Eingabekörper 3 bequem berühren und/oder eine Bewegung mit der Hand bzw. dem einen oder den mehreren Fingern entlang der berührungsempfindlichen Oberfläche 4 ausführen. Auf Grundlage der Berührung bzw. der Bewegung erzeugt die berührungsempfindliche Oberfläche 4 Eingabesignale, welche von der Steuerungseinrichtung 5 verarbeitet werden können.
Aus den Eingabesignalen leitet die Steuerungseinrichtung 5 ein Berührungsmuster auf der Oberfläche 4 des Eingabekörpers 3 ab, welches insbesondere einer Geste der Hand zur Bewegung des Eingabekörpers 3 entspricht, wie z.B. einer Geste zum Kippen oder Verschieben des statischen Eingabekörpers 3 in der Bildebene, d.h. in einer Ebene parallel zur Oberfläche der Mittelkonsole 11 wie durch die Pfeile 7a angedeutet. Eine solche Geste wird auch als Kipp- oder Schiebe-Geste bezeichnet. Wie bereits weiter oben erläutert, bezieht sich das Berührungsmuster und die gegebenenfalls daraus abgeleitete Geste lediglich auf den Versuch einer Manipulation, hier also eines Kippens bzw. Verschiebens, des statischen Eingabekörpers 3, ohne dass dieser selbst tatsächlich gekippt bzw. verschoben wird. Für alle weiteren möglichen Bewegungsmuster bzw. Gesten zur Manipulation des Eingabekörpers 3 gilt entsprechendes.
Vorzugsweise ist der Eingabekörper 3 dazu eingerichtet, einen bei der Berührung der Oberfläche 4 durch die Hand der Person ausgeübten Druck auf den statischen Eingabekörper 3 zu erfassen und entsprechende Drucksignale zu erzeugen, so dass die Steuerungseinrichtung 5 das Steuerungssignal unter Berücksichtigung der Drucksignale erzeugen kann. Zu diesem Zweck können die Drucksignale beim Ableiten des Berührungsmusters berücksichtigt werden.
Beispielsweise werden Eingangs- und Drucksignale von der Oberfläche 4 bei Berührung des Eingabekörpers 3 in einem Umfangsbereich 3a des Eingabekörpers 3 bzw. bei einem Drücken gegen den Eingabekörper 3 im Umfangsbereich 3a erzeugt. Diese Berührung kann von der Steuerungseinrichtung 5 als eine Geste zum versuchten Kippen oder Verschieben des statischen Eingabekörpers 3 interpretiert werden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Geste auch einen Versuch zum Rollen, d.h. einer freien Drehung des im Wesentlichen kugelförmigen statischen Eingabekörpers 3, darstellen. Eine solche Geste wird auch als Roll-Geste bezeichnet. Beispielsweise werden Eingabesignale bei einem Bewegen von einem oder mehreren Fingern entlang einer Trajektorie auf einem oberen Bereich des Eingabekörpers 3 erzeugt. Diese Bewegung kann von der Steuerungseinrichtung 5 als eine Geste zur freien Drehung des statischen Eingabekörpers 3 interpretiert werden.
Die Steuerungseinrichtung 5 ist dazu eingerichtet, auf Grundlage des Berührungsmusters, insbesondere der abgeleiteten Geste, ein Steuerungssignal zu erzeugen, welches zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche 2 geeignet ist. Beispielsweise kann mittels eines Steuerungssignals, welches auf Grundlage einer Geste zum Verschieben des statischen Eingabekörpers 3 in der Bildebene erzeugt wird, zwischen zwei Hierarchieebenen 2a, 2b einer auf der graphischen Benutzeroberfläche 2 dargestellten hierarchischen Listenstruktur gewechselt werden. Alternativ oder zusätzlich kann mittels eines Steuerungssignals, welches auf Grundlage einer Geste zum Kippen des statischen Eingabekörpers 3 erzeugt wird, zwischen unterschiedlichen Einträgen 2c einer auf der graphischen Benutzeroberfläche 2 dargestellten Liste gewechselt bzw. einzelne Einträge angewählt werden. Bei Betätigung der Bedienelemente 6 durch die Person kann von der Steuerungseinrichtung 5 dann ein Steuerungssignal erzeugt werden, welches die Auswahl des zuvor angewählten Eintrags bzw. das Ausführen einer dem zuvor angewählten Eintrag zugeordneten Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs bewirkt.
Es ist auch möglich, eine Navigation auf der graphischen Benutzeroberfläche 2, insbesondere zwischen verschiedenen Einträgen in unterschiedlichen Hierarchieebenen 2a, 2b der hierarchischen Listenstruktur, mittels eines Steuerungssignals, das auf Grundlage einer aus den Eingabesignalen abgeleiteten Roll-Geste erzeugt wird, auszuführen. Beispielsweise kann die Person durch Ausführen einer Bewegung, die der Bedienung eines sog. Track-Balls entspricht, die Bewegung eines Cursors auf der graphischen Benutzeroberfläche 2, das Anwählen eines Eintrags aus der Liste und/oder das Wechseln zwischen den zwei Hierarchieebenen 2a, 2b bewirken.
2 zeigt eine Seitenansicht eines Beispiels eines statischen dreidimensionalen konvexen Eingabekörpers 3 mit einer berührungsempfindlichen Oberfläche 4. Der Eingabekörper 3 ist im vorliegenden Beispiel ellipsoidförmig ausgebildet und teilweise in eine Fahrzeuginnenraumoberfläche, beispielsweise eine Mittelkonsole 11, eingelassen. Der statische Eingabekörper 3 ist dabei Teil einer Vorrichtung (siehe 1) zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche in einem Fahrzeug, wobei die Vorrichtung auch eine Steuerungseinrichtung und wenigstens ein Betätigungselement 6, welches ebenfalls teilweise in die Fahrzeuginnenraumoberfläche eingelassen und im Bereich des Eingabekörpers 3 angeordnet ist, aufweist.
Anders als bei konventionellen zentralen Bedienelementen, die an der Mittelkonsole 11 beweglich gelagert sind, ist der statische Eingabekörper 3 im vorliegenden Beispiel unbeweglich bzw. fest mit der Mittelkonsole 11 verbunden. Alternativ kann der statische Eingabekörper 3 auch einstückig mit der Mittelkonsole 11 bzw. mit einer anderen Fahrzeuginnenraumoberfläche ausgebildet sein.
Die berührungsempfindliche Oberfläche 4 ist dazu eingerichtet, bei Berührung mit einer Hand, insbesondere einem oder mehreren Fingern, einer sich im Fahrzeug befindlichen Person Eingabesignale zu erzeugen, welche die Berührung der berührungsempfindlichen Oberfläche 4, insbesondere Ortsinformation und/oder eine Bewegung auf bzw. entlang der berührungsempfindlichen Oberfläche 4, charakterisieren, so dass die Steuerungseinrichtung anhand der Eingabesignale auf ein Berührungsmuster auf der Oberfläche 4 des Eingabekörpers 3 schließen und ein entsprechendes Steuerungssignal zur entsprechenden Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche erzeugen kann.
Aufgrund der dreidimensionalen konvexen Form des statischen Eingabekörpers 3 kann die Person eine Vielzahl von verschiedenen Berührungen bzw. Bewegungen mit der Hand auf der berührungsempfindlichen Oberfläche 4 ausführen. Beispielsweise kann die Person einen oder mehrere, insbesondere auf einander gegenüberliegenden Seiten des Eingabekörpers 3 liegende, Finger entlang eines im Wesentlichen horizontal, d.h. im Wesentlichen parallel zur Fahrzeuginnenraumoberfläche, in die der Eingabekörper 3 zumindest teilweise eingelassen ist, verlaufenden Umfangsbereichs 3a des Eingabekörpers 3 führen. Der Umfangsbereich 3a ist durch einen gepunkteten Bereich angedeutet. Aus den dabei erzeugten Eingabesignalen kann auf eine Geste zur Drehung des statischen Eingabekörpers 3 um eine im Wesentlichen vertikale, d.h. im Wesentlichen senkrecht zur Fahrzeuginnenraumoberfläche verlaufende, Drehachse 8 geschlossen werden. Die von der Person dabei ausgeführte Bewegung wird auch als Dreh-Geste bezeichnet und ist durch den Pfeil 7b angedeutet. Ein entsprechend der Dreh-Geste erzeugtes Steuerungssignal ermöglicht beispielsweise das Anwählen bzw. Durchblättern von Einträgen einer auf der graphischen Benutzeroberfläche dargestellten Liste.
Alternativ oder zusätzlich kann der Benutzer mit der Hand, insbesondere einem oder mehreren Fingern, die berührungsempfindliche Oberfläche 4 in einem oberen Bereich 3b, insbesondere im Bereich des Scheitels, des Eingabekörpers 3, punktuell oder flächig berühren, insbesondere Antippen. Aus den dabei erzeugten Eingabesignalen kann auf eine Geste zum Drücken des statischen Eingabekörpers 3 in eine im Wesentlichen vertikal, d.h. entlang der Drehachse 8 verlaufende, Richtung geschlossen werden. Die von der Person dabei ausgeführte Bewegung wird auch als Drück-Geste bezeichnet und ist durch den Pfeil 7c angedeutet. Ein auf Grundlage dessen erzeugtes Steuerungssignal ermöglicht beispielsweise das Auswählen eines zuvor angewählten Eintrags aus der Liste und/oder ein Ausführen einer dem Eintrag zugeordneten Fahrzeugfunktion des Fahrzeugs.
Vorzugsweise ist die berührungsempfindliche Oberfläche 4 dazu eingerichtet, den bei der Berührung durch die Hand ausgeübten Druck auf die berührungsempfindliche Oberfläche 4 zu erfassen und entsprechende Drucksignale zu erzeugen. Dadurch kann die Funktionalität des Eingabekörpers 3 erweitert werden, beispielsweise indem ein leichter Druck auf die berührungsempfindliche Oberfläche 4, insbesondere deren Antippen, eine Vorauswahl bzw. ein Anwählen eines Eintrags in einer Liste und ein starker Druck auf die berührungsempfindliche Oberfläche 4 ein Auswählen des zuvor angewählten Eintrags bewirkt.
Durch die dreidimensionale konvexe Form des statischen Eingabekörpers 3 und die auf dessen berührungsempfindlicher Oberfläche 4 ausführbaren Berührung bzw. Bewegungen mit der Hand wird somit eine freie Navigation auf der graphischen Benutzeroberfläche ermöglicht. Die graphische Benutzeroberfläche kann dabei eine zweidimensionale Darstellung einer hierarchischen Listenstruktur und/oder einer kachelbasierten Struktur, in der verschiedenen Bedienfunktionen zugeordnete Kacheln oder andere Symbole nebeneinander angeordnet sind, enthalten. Alternativ oder zusätzlich kann die grafische Benutzeroberfläche auch eine dreidimensionale Darstellung, z.B. einer Navigationskarte, enthalten, auf der aufgrund der durch die dreidimensionale konvexe Form des statischen Eingabekörpers 3 bereitgestellten Vielzahl von Freiheitsgraden komfortabel und intuitiv navigiert werden kann.
Insbesondere kann durch die dreidimensionale konvexe Form des statischen Eingabekörpers 3 und die auf dessen berührungsempfindlicher Oberfläche 4 ausführbaren Berührung bzw. Bewegungen ein problemloser Wechsel zwischen listenbasierten Menüstrukturen - wie etwa bei konventionellen Bildschirmbedienkonzepten in Fahrzeugen - und zwei- oder mehrdimensionalen Strukturen - wie etwa bei Direct-Touch-Geräten, beispielsweise bei Handys, Tablets und/oder AppleCarplay - ausgeführt werden. Mit anderen Worten kann die Person die Bedienung des statischen Eingabekörpers gemäß einem Track-Ball oder einem Touchpad und/oder gemäß einem konventionellen Dreh-, Drück- und Kippsteller ohne Umgreifen ausführen, insbesondere in Abhängigkeit von der Struktur von Menüs bzw. Benutzeroberflächen. Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung ergeben sich hierbei neue Möglichkeiten der Gestaltung der graphischen Benutzeroberfläche.
Auch wenn in den vorliegenden Beispielen der Eingabekörper 3 kugel- bzw. ellipsoidförmig dargestellt ist, kann er jede konvexe Form aufweisen, z.B. eine Würfel- oder Quaderform oder die Form eines Polyeders.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche in einem Kraftfahrzeug
2: graphische Benutzeroberfläche
2': Anzeigeeinrichtung
2a, 2b: Hierarchieebenen
2c: Einträge
3: Eingabekörper
3a: Umfangsbereich
3b: oberer Bereich
4: berührungsempfindliche Oberfläche
5: Steuerungseinrichtung
6: Betätigungselement
7a - 7c: Bewegungen
8: Drehachse
9: System
11: Mittelkonsole
12: Fahrzeugsitze

Claims

Vorrichtung (1) zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche (2) in einem Kraftfahrzeug mit - einem statischen dreidimensionalen konvexen Eingabekörper (3), der eine berührungsempfindliche Oberfläche (4) aufweist, die dazu eingerichtet ist, Eingabesignale zu erzeugen, die einen oder mehrere Orte charakterisieren, an welchem bzw. welchen die Oberfläche berührt wird, insbesondere von einer Hand und vorzugsweise von einem oder mehreren Fingern, und - einer Steuerungseinrichtung (5), die dazu eingerichtet ist, anhand der Eingabesignale auf ein Berührungsmuster auf der Oberfläche (4) des statischen Eingabekörpers (3) zu schließen und ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche (2) entsprechend dem Berührungsmuster auf der Oberfläche (4) zu erzeugen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Steuerungseinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, - anhand der Eingabesignale eine auf der Oberfläche (4) des statischen Eingabekörpers (3) ausgeführte Bewegung entlang eines im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangsbereichs (7b) des Eingabekörpers (3) zu erkennen und daraus auf eine Dreh-Geste zur Drehung des statischen Eingabekörpers (3) um eine im Wesentlichen vertikal verlaufende Drehachse (8) zu schließen, und - ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche (2) entsprechend der Dreh-Geste zu erzeugen.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerungseinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, - anhand der Eingabesignale eine punktuelle Berührung des statischen Eingabekörpers (3) in einem oberen Bereich (3b), insbesondere im Bereich des Scheitels, des Eingabekörpers (3) zu erkennen und daraus auf eine Drück-Geste zum Niederdrücken des statischen Eingabekörpers (3) in einer im Wesentlichen vertikal verlaufenden Richtung zu schließen, und - ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche (2) entsprechend der Drück-Geste zu erzeugen.
Vorrichtung (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, - anhand der Eingabesignale eine punktuelle Berührung des statischen Eingabekörpers (3) im Bereich eines im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangsbereichs (3a) des Eingabekörpers (3) zu erkennen und daraus auf eine Schiebe-Geste zum Schieben des statischen Eingabekörpers (3) in einer im Wesentlichen horizontal verlaufenden Richtung zu schließen, und - ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche (2) entsprechend der Schiebe-Geste zu erzeugen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, - anhand der Eingabesignale eine punktuelle Berührung des statischen Eingabekörpers (3) im Bereich eines im Wesentlichen horizontal verlaufenden Umfangsbereichs (3a) des Eingabekörpers (3) zu erkennen und daraus auf eine Kipp-Geste zum Kippen des statischen Eingabekörpers (3) um eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Achse zu schließen, und - ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche (2) entsprechend der Kipp-Geste zu erzeugen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Steuerungseinrichtung (5) dazu eingerichtet ist, - anhand der Eingabesignale eine entlang einer Trajektorie in einem oberen Bereich (3b), insbesondere im Bereich des Scheitels, des statischen Eingabekörpers (3) ausgeführte Bewegung zu erkennen und daraus auf eine Roll-Geste zur freien Drehung des statischen Eingabekörpers (3) zu schließen, und - ein Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche (2) entsprechend der Roll-Geste zu erzeugen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die berührungsempfindliche Oberfläche (4) des statischen Eingabekörpers (3) ferner dazu eingerichtet ist, Drucksignale zu erzeugen, die einen Druck charakterisieren, welcher, vorzugweise mittels der Hand, insbesondere mittels eines Fingers oder mehrerer Finger der Hand, auf die Oberfläche (4) ausgeübt wird, und die Steuerungseinrichtung (5) ferner dazu eingerichtet ist, das Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche (2) entsprechend dem Berührungsmuster, insbesondere der Drück- und/oder Roll-Geste, in Abhängigkeit von den Drucksignalen zu erzeugen.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Eingabekörper (3) ferner ein oder mehrere haptische Rückmeldungselemente, insbesondere zur Ausgabe einer haptischen Rückmeldung an die Oberfläche (4) des statischen Eingabekörpers (3), und/oder akustische Rückmeldungselemente aufweist, die zur Ausgabe einer akustischen Rückmeldung ausgebildet sind, und die Steuerungseinrichtung (5) ferner dazu eingerichtet ist, die haptischen und/oder akustischen Rückmeldungselemente zur Ausgabe einer haptischen und/oder akustischen Rückmeldung zu steuern.
Vorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der statische Eingabekörper (3) mit Bezug auf das Kraftfahrzeug unbeweglich ist, und die Steuerungseinrichtung (5) das Berührungsmuster als Geste erkennt und das Steuerungssignal zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche (2) entsprechend der erkannten Geste erzeugt.
System (9) mit einer graphischen Benutzeroberfläche (2) und einer Vorrichtung (1) zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche (2) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
Kraftfahrzeug mit einem System (9) nach Anspruch 10.
Verfahren zur Bedienung einer graphischen Benutzeroberfläche (2) in einem Kraftfahrzeug mit folgenden Schritten: - Erzeugen von Eingabesignalen durch eine berührungsempfindliche Oberfläche (4) eines statischen dreidimensionalen konvexen Eingabekörpers (3), wobei die Eingabesignale einen oder mehrere Orte charakterisieren, an welchem bzw. welchen die Oberfläche (4) berührt wird, insbesondere von einer Hand und vorzugsweise von einem oder mehreren Fingern der Hand; - Schließen auf ein Berührungsmuster auf der Oberfläche (4) des statischen Eingabekörpers (3) anhand der Eingabesignale; und - Erzeugen eines Steuerungssignals zur Steuerung der graphischen Benutzeroberfläche (2) entsprechend dem Berührungsmuster auf der Oberfläche (4).