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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausgeben eines haptischen Signals in einem Kraftfahrzeug. Sie betrifft überdies eine Ausgabevorrichtung in einem Kraftfahrzeug, wobei die Ausgabevorrichtung eine Oberfläche des Innenraums des Kraftfahrzeugs bildet. Sie betrifft weiterhin ein System aus einer derartigen Ausgabevorrichtung und einer fahrzeugexternen Eingabevorrichtung sowie schließlich eine Eingabevorrichtung.
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Bisher werden haptische Konzepte in Kraftfahrzeugen aus Sicht der kognitiven Leistungsfähigkeit und Ergonomie bewertet und angewendet. Beispielsweise werden haptische Elemente auf Touch-Displays zur besseren Detektion und Verortung der Informationen und damit zur besseren Bedienbarkeit während der Fahrt eingesetzt.
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Aus der
WO 2014/088470 A2 ist ein mobiles Endgerät zum Aufzeichnen und Versenden einer haptischen Nachricht an ein weiteres mobiles Endgerät bekannt, wobei das weitere mobile Endgerät die haptische Nachricht fühlbar ausgibt, sodass ein Sender und ein Empfänger gleichermaßen die haptische Nachricht erfühlen können. Dabei kann die haptische Nachricht Auslenkung und Geschwindigkeit umfassen. Die haptische Nachricht kann zu einem Bild, einem Text, einem Video oder einem Ton gehören, der mit der Nachricht assoziiert ist. Die haptische Nachricht kann eine mechanische Bewegung einer Hardware-Vibrationskomponente sein oder eine mechanische Bewegung eines Lautsprechers, wie beispielsweise eines Flachlautsprechers. Die Eingabe kann entsprechend eine Druckmessung sein, die von einem Flachlautsprecher erhalten wurde.
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Aus der
WO 2007/033244 A2 ist ein Verfahren und ein System zur Bereitstellung einer haptischen Nachricht an ein mobiles Kommunikationsgerät bekannt. Das Verfahren verbindet eine Eingabe mit einem Ereignis, das an einen Empfänger gesendet wird und dort die haptische Nachricht auslöst.
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Die
DE 11 2009 005 489 T5 offenbart ein mobiles Endgerät, welches in der Lage ist, eine Nachricht mit haptischen Mitteln wiederzugeben. Sie dient insbesondere zur Wahrnehmungsverstärkung mittels Audiosignalen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Einsatzbereich haptischer Konzepte in einem Kraftfahrzeug zu erweitern.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1, eine Ausgabevorrichtung mit den Merkmalen von Patentanspruch 7, ein System mit einer derartigen Ausgabevorrichtung und einer fahrzeugexternen Eingabevorrichtung nach Anspruch 13 sowie eine Eingabevorrichtung nach Anspruch 14.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass haptische Konzepte zur Erzeugung und Vermittlung emotionaler Nachrichten verwendet werden können. Emotionale Verbundenheit kann über eine haptische Wahrnehmung verstärkt werden. Bei der Herstellung von Nähe und Verstärkung emotionaler Botschaften einer Nachricht können intelligente Oberflächen und haptische Konzepte unterstützen. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird deshalb in einem Schritt a) außerhalb des Kraftfahrzeugs ein in dem Kraftfahrzeug auszugebendes haptisches, eine dreidimensionale Struktur repräsentierendes Signal erzeugt und versendet. In einem sich anschließenden Schritt b) wird das in Schritt a) erzeugte haptische Signal von einer Empfangsvorrichtung empfangen und an eine Steuervorrichtung des Kraftfahrzeugs übertragen. Der Empfang kann von einer Empfangsvorrichtung des Kraftfahrzeugs vorgenommen werden oder über ein mobiles Endgerät eines Benutzers, das mit der Steuervorrichtung bevorzugt drahtlos gekoppelt ist. In einem sich anschließenden Schritt c) wandelt die Steuervorrichtung das empfangene haptische Signal in ein Ansteuersignal zur Ansteuerung einer im Kraftfahrzeug angeordneten Ausgabevorrichtung um. Schließlich wird in einem Schritt d) als Ausgabevorrichtung eine Oberfläche des Innenraums des Kraftfahrzeugs mit einer Vielzahl von separat beweglichen Elementen bereitgestellt, die durch Ansteuerung mit dem Ansteuersignal die zumindest eine dreidimensionale Struktur, die das haptische Signal repräsentiert, wiedergibt.
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Legt ein Benutzer, beispielsweise der Fahrer, seine Hand auf diese Oberfläche des Innenraums, so kann er das vom Sender gesendete haptische Muster wahrnehmen. Legt der Sender beispielsweise seine Hand auf eine Oberfläche einer entsprechenden Eingabevorrichtung, auf die weiter unten noch näher eingegangen wird, so kann der Empfänger, d.h. im Beispiel der Fahrer, die Struktur der Hand durch Auflegen seiner Hand auf die entsprechende Oberfläche des Innenraums des Kraftfahrzeugs wahrnehmen. Dadurch kann eine emotionale Verbundenheit zwischen Sender und Empfänger während der Fahrt im Kraftfahrzeug hergestellt werden. Das ausgegebene haptische Signal kann für sich alleine übertragen werden, kann jedoch auch mit der Übertragung von Video- und/oder Audio-Signalen kombiniert sein. Damit lassen sich Video- und/oder Audio-Signale emotionalisieren. Der Fahrzeuginsasse kann während der Fahrt quasi die Hand oder das Gesicht oder dergleichen des Senders fühlen.
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Bevorzugt wird das haptische Signal durch eine Eingabeoberfläche mit einer Vielzahl von separat beweglichen Elementen erzeugt. Die Eingabeoberfläche kann beispielsweise mehrere 100 parallel angeordnete Stäbe umfassen, die entlang ihrer Längserstreckung beweglich, insbesondere federbeaufschlagt, gelagert sind. Eine derartige Struktur erinnert an ein Nagelbrett. Wenn nun ein Sender beispielsweise seine Hand auf die Eingabeoberfläche auflegt, drückt er bestimmte Stäbe weiter nach unten als andere. Damit kann eine dreidimensionale Struktur erzeugt und erfasst werden. Eine Vorrichtung, aus der das grundsätzliche Prinzip einer Eingabevorrichtung zur Eingabe einer dreidimensionalen Struktur hervorgeht, kann beispielsweise der Tangible Media Group des MIT Media Lab entnommen werden, allerdings im Zusammenhang mit 3D-Druckern.
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Alternativ oder zusätzlich kann das haptische Signal dadurch erzeugt werden, dass eine Text- und/oder Bildnachricht in eine haptische Botschaft transformiert wird. Auf diese Weise lässt sich die Anschaffung einer separaten 3D-Eingabevorrichtung vermeiden. Vielmehr kann ein mobiles Endgerät, beispielsweise ein Smartphone, als Eingabevorrichtung verwendet werden. Beispielsweise kann ein Sender seine Hand mit dem mobilen Endgerät fotografieren oder filmen, wobei eine auf dem mobilen Endgerät installierte Anwendung das Foto oder das Video in eine haptische Botschaft umsetzt. Besonders bevorzugt werden in diesem Zusammenhang zwei aus unterschiedlichen Blickwinkeln aufgenommene Fotos zur Ableitung einer dreidimensionalen Struktur verwendet, die dann als haptische Botschaft die Basis für das haptische Signal bildet.
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Besonders bevorzugt repräsentiert das haptische Signal eine zeitliche Abfolge von dreidimensionalen Strukturen. Am oben bereits erwähnten Beispiel einer Hand können damit Handbewegungen erfasst und über die Ausgabevorrichtung wiedergegeben werden. Auf diese Weise lässt sich die mittels der vorliegenden Erfindung hergestellte emotionale Verbundenheit noch deutlich verstärken.
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In einer bevorzugten Ausführungsform repräsentiert das haptische Signal weiterhin eine Kraft und/oder eine Temperatur, insbesondere eine zeitliche Abfolge von Kräften und/oder Temperaturen. In diesem Zusammenhang können intelligente, verformbare Materialien verwendet werden, beispielsweise so genannte Smart Fabrics, d.h. Textilien, welche beispielsweise Druck, Berührung, Wärme oder Dehnung registrieren können. Smart Fabrics können bei entsprechender Ansteuerung auch zur Ausgabe entsprechender Größen verwendet werden.
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Eine besonders bevorzugte Weiterbildung zeichnet sich dadurch aus, dass über die Ausgabevorrichtung in einer Funktion als Eingabevorrichtung zumindest ein haptisches Signal eingegeben wird, wobei die Ausgabevorrichtung ein mit dem eingegebenen haptischen Signal korreliertes Signal erzeugt und an die Steuervorrichtung überträgt, wobei die Steuervorrichtung das korrelierte Signal in ein Sendesignal transformiert und an eine Sendevorrichtung des Kraftfahrzeugs überträgt, wobei die Sendevorrichtung das Sendesignal an einen kraftfahrzeugexternen Empfänger sendet. Als Sendevorrichtung des Kraftfahrzeugs kann auch ein mit dem Kraftfahrzeug gekoppeltes mobiles Endgerät eines Benutzers verwendet werden. Auf diese Weise kann ein und dieselbe Vorrichtung zur Ausgabe und zur Eingabe haptischer Signale verwendet werden. Im Zusammenspiel mit einer entsprechenden senderseitigen Vorrichtung kann damit eine vom Sender übertragene dreidimensionale Struktur erfasst und modifiziert werden. Diese empfängerseitige Modifikation kann senderseitig dann ebenfalls erfasst werden. In dem oben genannten Beispiel einer Eingabevorrichtung sind die Vielzahl paralleler Stäbe bevorzugt mit einem Smart Fabric überzogen. Im obigen Beispiel der Hand kann demnach ein Gefühl erzeugt werden, wie wenn der Empfänger die Hand des Senders berührt, insbesondere Handbewegungen des Senders, und umgekehrt. Wird neben der dreidimensionalen Struktur weiterhin die Kraft übertragen, so kann empfängerseitig auf einen senderseitig ausgeübten Druck reagiert werden, beispielsweise durch Ausüben eines Gegendrucks. Noch realistischer ist das Gefühl, wenn überdies die Temperatur übertragen wird, sodass die Ausgabevorrichtung quasi die Temperatur beispielsweise der Hand des Senders annimmt.
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Eine erfindungsgemäße Ausgabevorrichtung in einem Kraftfahrzeug bildet eine Oberfläche des Innenraums des Kraftfahrzeugs. Die Ausgabevorrichtung umfasst eine Vielzahl von separat beweglichen Elementen, die dazu ausgelegt sind, zumindest eine dreidimensionale Struktur wiederzugeben. Die Ausgabevorrichtung ist in dem Kraftfahrzeug bevorzugt an einer für Passagiere oder Fahrer ergonomisch gut erreichbaren Stelle angeordnet; beispielsweise stellt sie eine Oberfläche einer Mittelarmlehne, eines Gangwahlhebels oder einer Armablage an einer Tür des Kraftfahrzeugs dar.
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Bevorzugt ist die Ausgabevorrichtung weiterhin ausgelegt als Eingabevorrichtung für zumindest eine dreidimensionale Struktur. Insbesondere wenn senderseitig eine ähnliche Ausgabevorrichtung vorhanden ist, lässt sich so im Zusammenspiel ein äußerst realistischer Effekt erzeugen. In diesem Zusammenhang ist es weiterhin bevorzugt, wenn die Ausgabevorrichtung weiterhin ausgelegt ist für die Ausgabe einer zeitlichen Abfolge von dreidimensionalen Strukturen. Die Ausgabevorrichtung kann weiterhin ausgelegt sein für die zeitliche Ausgabe von Kräften und/oder Temperaturen. Die im Zusammenhang hiermit erzielbaren Vorteile wurden bereits oben im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren dargestellt.
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Wie bereits ebenfalls im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgeführt, ist es besonders bevorzugt, wenn die Vielzahl von separat beweglichen Elementen von einer flexiblen Oberfläche überspannt ist, die bevorzugt mit einem freien Ende eines jeweiligen separat beweglichen Elements gekoppelt ist. Besonders gut eignen sich hierfür die bereits oben erwähnten Smart Fabrics.
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Die Erfindung betrifft überdies ein System aus einer erfindungsgemäßen Ausgabevorrichtung mit einer fahrzeugexternen Eingabevorrichtung, wobei die fahrzeugexterne Eingabevorrichtung ausgelegt ist zur Eingabe eines haptischen Signals. Entsprechend betrifft die vorliegende Erfindung auch eine Eingabevorrichtung für ein derartiges System. In diesem Zusammenhang kann die Eingabevorrichtung ausgelegt sein, das eingegebene haptische Signal zu versenden. Alternativ kann die Eingabevorrichtung eine Schnittstelle zu einer Sendevorrichtung, insbesondere zu einem mobilen Endgerät, zum Versenden des eingegebenen haptischen Signals aufweisen.
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Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Die im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechen, soweit anwendbar, für eine erfindungsgemäße Ausgabevorrichtung, ein erfindungsgemäßes System sowie eine erfindungsgemäße Eingabevorrichtung und umgekehrt.
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Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:
- 1 in schematischer Darstellung eine Mittelarmlehne eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Ausgabevorrichtung im ausgeschalteten Zustand (1a)) sowie bei der Übertragung eines haptischen Signals (1b));
- 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens;
- 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenspiels zwischen einer fahrzeuginternen Ausgabe-/Eingabevorrichtung und einer fahrzeugexternen Ausgabe-/Eingabevorrichtung; und
- 4 ein Signalflussdiagramm für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt eine Mittelarmlehne 10 eines Kraftfahrzeugs mit einer erfindungsgemäßen Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12. 1a) zeigt die Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 im deaktivierten Zustand, während die Darstellung von 1b) die Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 im aktivierten Zustand zeigt, insbesondere bei der Übertragung eines Handabdrucks als haptisches Signal. Die Oberfläche 14 der Ausgabe-/Eingabevorrichtung ist ausgestattet mit einer flexiblen Struktur, welche eine Verformung der Oberfläche 14 ermöglicht. Die verformbare Oberfläche 14 weist eine Vielzahl von Einzelelementen 16 auf, um Berührungen und Kräfte ortsaufgelöst aufnehmen und messen (Eingabe) zu können sowie Kräfte ortsaufgelöst zu erzeugen und eine Verformung herbeizuführen (Ausgabe).
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Eine weitere, vergleichbare Einheit könnte beispielsweise zu Hause bei der Familie des Fahrers verwendet werden. Der Fahrer kann so im Fahrzeug die haptischen Botschaften seiner Familie als Sender empfangen.
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Die Kraft- und Berührungsaufnahme kann beispielsweise kapazitiv, piezoelektrisch, induktiv oder durch Elektropolymere erfolgen.
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Die ortsaufgelöste Krafterzeugung kann durch einzelne Pins oder Segmente 16, welche insbesondere elektrisch oder piezoelektrisch angetrieben sind, erfolgen. Diese Elemente 16 können mit einer dehnbaren Oberfläche überspannt sein. Weiterhin kann eine flexible Oberfläche beispielsweise mithilfe magnetorheologischer Aktuatoren, Elektropolymeren oder Memory-Metallen erzeugt werden.
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2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei ist eine Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 auf einem Tisch 20 eines Benutzers 18 angeordnet und mit einem mobilen Endgerät 22 gekoppelt. 2 zeigt weiterhin ein Kraftfahrzeug 24 mit einem Fahrer 26 in Draufsicht, wobei neben dem Fahrersitz 28 eine Mittelarmlehne 10 mit einer erfindungsgemäßen Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 angeordnet ist. Diese ist mit einer Steuervorrichtung 30 des Kraftfahrzeugs 24 gekoppelt.
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Der Benutzer 18 aktiviert das erfindungsgemäße System 32 durch Auflegen einer Handfläche auf die Oberfläche 14 der Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12. Alternativ wird die benutzerseitige Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 durch eine spezifische Eingabegeste aktiviert, die mittels des mobilen Endgeräts 22 erfasst wird. Der Fahrer 26 erhält durch eine Anzeigevorrichtung 34 des Kraftfahrzeugs 24 einen Hinweis, dass ein Benutzer 18 eine haptische Kommunikation aufbauen möchte. Der Fahrer 26 kann diese Anfrage freigeben, indem er seine Hand auf die Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 in der Mittelarmlehne 10 des Kraftfahrzeugs 24 auflegt. Die Oberfläche 14 der Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 kann sowohl benutzerseitig als auch fahrerseitig verschiedene Dimensionen der haptischen Eingabe detektieren, insbesondere Stärke, Dauer, Frequenz, Temperatur und Abfolgen des Drucks auf die Oberfläche 14, und mittels der Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 des Kommunikationspartners 18, 26 wiedergeben. Benutzer 18 und Fahrer 26 können somit bestimmte haptische Muster kreieren, die live oder optional auf Abruf gespeichert auf der Oberfläche 14 der Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 des Kommunikationspartners 18, 26 wiedergegeben werden. Per Kontakt mit der Hand kann der Kommunikationspartner 18, 26 das jeweilige Aktivierungsmuster haptisch wahrnehmen.
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Die im Kraftfahrzeug 24 angeordnete Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 erzeugt ein mit dem eingegebenen haptischen Signal korreliertes Signal und überträgt dieses an die Steuervorrichtung 30. Die Steuervorrichtung 30 transformiert das damit korrelierte Signal in ein Sendesignal und überträgt dieses an eine Sende-/Empfangsvorrichtung 36 des Kraftfahrzeugs 24 oder per Nahfeldkommunikation, insbesondere Bluetooth oder WLAN, an ein mobiles Endgerät 38 des Benutzers 26, der dieses vorliegend in der Türablage der Fahrertür des Kraftfahrzeugs 24 deponiert hat. Die Sendevorrichtung 36 oder 38 sendet das Sendesignal an das kraftfahrzeugexterne mobile Endgerät 22, welches das Signal zur Ausgabe an die Oberfläche 14 der Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 des Benutzers 18 weiterleitet.
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Sofern der Benutzer 18 keine Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 besitzt, kann vorgesehen sein, dass das mobile Endgerät 22 eine Text- oder Bildnachricht in eine haptische Botschaft übersetzt, um diese auf der fahrerseitigen Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 darzustellen. Umgekehrt kann eine vom Fahrer 26 eingegebene haptische Nachricht auch als Bildsignal auf dem mobilen Endgerät 22 des Benutzers 18 wiedergegeben werden, sofern der Benutzer 18 keine Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 besitzt.
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Die dargestellte haptische Kommunikation kann ergänzend zu einer Audio- oder Video- oder Bildübertragung vorgenommen werden, insbesondere zur Erweiterung einer Video-Telefonie. In der letztgenannten Realisierung wird die Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 aktiviert, sobald ein Video-Telefonat gestartet wird.
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3 zeigt drei verschiedene Situationen des Zusammenspiels zwischen einer in einem Kraftfahrzeug 24 angeordneten Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 (in den Darstellungen jeweils oben) und einer bei einem fahrzeugexternen Benutzer 18, beispielsweise zu Hause, angeordneten Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 (in den Darstellungen jeweils unten). Im Vergleich zur Oberfläche 14 von 1 sind hier die beweglichen Elemente 16 mit einem flexiblen Gewebe bespannt. 3a) zeigt die Ausgangssituation, in der weder die Hand des Fahrers 26 noch die Hand des Benutzers 18 die Oberfläche 14 der jeweiligen Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 berührt. In der Darstellung von 3b) drückt die Hand des Fahrers 26 auf die Oberfläche 14 der Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12. Dadurch, dass der Fahrer 26 die Oberfläche 14 nach unten drückt, siehe den Pfeil P1, wird benutzerseitig ein Druck von unten auf die Oberfläche 14 der Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 erzeugt, siehe den Pfeil P2. Der Benutzer 18 kann demnach den vom Fahrer 26 ausgeübten Druck haptisch wahrnehmen. In der Darstellung von 3c) übt der Benutzer 18 einen Druck auf die Oberfläche 14 der Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 aus, siehe Pfeil P3. Dieser Druck kann fahrerseitig wahrgenommen werden als Druck von unten auf die Oberfläche 14 der kraftfahrzeugseitigen Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12, siehe Pfeil P4.
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4 zeigt einen Signalflussgrafen für ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In Schritt S1 wird außerhalb des Kraftfahrzeugs 24 ein in dem Kraftfahrzeug 24 auszugebendes haptisches, eine dreidimensionale Struktur repräsentierendes Signal erzeugt und versendet. In Schritt S2 wird das in Schritt S1 erzeugte haptische Signal von einer Sende-/Empfangsvorrichtung 36, 38 empfangen und an eine Steuervorrichtung 30 des Kraftfahrzeugs 24 übertragen. Die Steuervorrichtung 30 wandelt in Schritt S3 das empfangene haptische Signal in ein Ansteuersignal zur Ansteuerung einer im Kraftfahrzeug 24 angeordneten Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 um. In Schritt S4 wird als Ausgabe-/Eingabevorrichtung 12 eine Oberfläche des Innenraums des Kraftfahrzeugs 24 mit einer Vielzahl von separat beweglichen Elementen 16 bereitgestellt, die durch Ansteuerung mit dem Ansteuersignal die zumindest eine dreidimensionale Struktur, die das haptische Signal repräsentiert, wiedergibt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2014/088470 A2 [0003]
- WO 2007/033244 A2 [0004]
- DE 112009005489 T5 [0005]
