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Die Erfindung betrifft eine berührungslos bedienbare Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen berührungslos bedienbaren Bedienvorrichtung.
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Heutzutage sind bereits berührungslos bedienbare Bedienvorrichtungen bekannt, die beispielsweise mithilfe einer Handpositions- und/oder Gestenerkennung bedienbar sind. Eine derartige Bedienvorrichtung funktioniert in der Regel kamerabasiert und umfasst daher beispielsweise eine zentrale Kameraeinrichtung mit typischerweise zwei seitlich dazu angeordneten Infrarotbeleuchtungseinrichtungen. Diese Infrarotbeleuchtungseinrichtungen sind dazu ausgebildet, den zu erkennenden Gegenstand, das heißt zum Beispiel die Hand eines Benutzers, zu beleuchten, während dieser von der zentralen Kameraeinrichtung erfasst wird.
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Die
DE 10 2013 114 794 A1 zeigt einen Bildschirm für ein Fahrzeug. Dieser Bildschirm ist Teil einer Gestenerkennungsvorrichtung zum Erkennen einer berührungslosen Geste, wobei die Gestenerkennungsvorrichtung in den Bildschirm integriert ist. Wie genau die Gestenerkennungsvorrichtung in den Bildschirm integriert ist, wird in der Druckschrift nicht spezifiziert.
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Die
DE 10 2016 216 577 A1 zeigt eine Anzeigevorrichtung in einem Kraftfahrzeug, mittels derer Bildinhalte mit einem räumlichen Eindruck von Tiefe dargestellt werden. Mithilfe eines Sensors kann zudem eine Bedienhandlung eines Benutzers erfasst werden, wobei ermittelt wird, in welcher Tiefenebene mithilfe der Bedienhandlung ein Bedienelement bedient werden soll.
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In der
DE 10 2013 226 209 A1 ist ein Verfahren zur berührungslosen Bedienung einer Anzahl elektrischer oder elektronischer Funktionsmodule in einem Kraftfahrzeug gezeigt. Für dieses Verfahren ist eine Sensoreinheit im Kraftfahrzeug verbaut, und zwar bevorzugt in einem Deckenbereich des Kraftfahrzeugs.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer eine verbesserte berührungslos bedienbare Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nichttrivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der folgenden Beschreibung und den Figuren angegeben.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in einer herkömmlichen berührungslos bedienbaren Bedienvorrichtung stets sowohl eine Linse einer Kameraeinrichtung als auch Bereiche, in denen jeweilige Beleuchtungseinrichtungen angeordnet sind, für einen Benutzer der berührungslos bedienbaren Bedienvorrichtung deutlich sichtbar sind. In dem jeweiligen Bereich, in dem beispielsweise die Linse der Kameraeinrichtung oder die Beleuchtungseinrichtung angeordnet ist, kann dann kein anderer Anzeigeinhalt angezeigt werden. Eine verbesserte berührungslos bedienbare Bedienvorrichtung ist daher bereitstellbar, wenn die einzelnen Elemente der berührungslos bedienbaren Bedienvorrichtung, das heißt die Kameraeinrichtung sowie die Beleuchtungseinrichtungen, in eine Anzeigeoberfläche integriert werden, und zwar derart, dass sie in einem deaktivierten Zustand nicht für den Benutzer sichtbar sind.
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Die erfindungsgemäße berührungslos bedienbare Bedienvorrichtung für ein Kraftfahrzeug weist zumindest eine Beleuchtungseinrichtung sowie eine Kameraeinrichtung auf. Bevorzugt weist die Bedienvorrichtung zwei Beleuchtungseinrichtungen auf, die beispielsweise jeweils seitlich zur Kameraeinrichtung positioniert sind und diese folglich umgeben. Die Bedienvorrichtung ist dazu ausgebildet, durch Auswerten von mittels der Kameraeinrichtung in einem vorgegebenen Erfassungsbereich der Bedienvorrichtung erfasste Bilddaten einer mittels der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Hand eines Benutzers der Bedienvorrichtung eine berührungslose Bediengeste des Benutzers festzustellen. Bei der berührungslos bedienbaren Bedienvorrichtung handelt es sich somit im Grunde um eine typische Vorrichtung zur Handpositions- und/oder Gestenerkennung in einem Kraftfahrzeug. Die Beleuchtungsvorrichtung strahlt hierbei Licht in einen Außenbereich der Bedienvorrichtung ab und beleuchtet dadurch eine dort positionierte und gegebenenfalls bewegte Hand des Benutzers der Bedienvorrichtung. Die Kameraeinrichtung kann daraufhin Abbildungen dieser beleuchteten Hand des Benutzers aufnehmen und die entsprechenden Bilddaten derart auswerten, dass eine von der Hand durchgeführte berührungslose Bediengeste bestimmt und registriert werden kann. Der Außenbereich, in dem die Handpositions- und/oder Gestenerkennung erfolgreich durchführbar ist, wird als der Erfassungsbereich der Bedienvorrichtung bezeichnet. Er umfasst in der Regel ein fest vorgegebenes Volumen außerhalb der Bedienvorrichtung.
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Die Bedienvorrichtung umfasst zudem eine Anzeigeoberfläche. Die Anzeigeoberfläche ist zum Anzeigen eines vorgegebenen Anzeigeinhalts ausgebildet. Die Anzeigeoberfläche ist also ein ansteuerbares Display. Die Anzeigeoberfläche umfasst zumindest einen ersten Teilbereich und einen zweiten Teilbereich. Im ersten Teilbereich sowie im zweiten Teilbereich ist die Anzeigeoberfläche jeweils dazu ausgebildet, zumindest teiltransparent geschaltet zu werden. Die Anzeigeoberfläche ist somit lokal, das heißt partiell, zumindest teiltransparent schaltbar. Durch das Teiltransparentschalten wird ein Transmissionsgrad der Anzeigeoberfläche geändert. Hierdurch wird eine Lichtdurchlässigkeit durch die Anzeigeoberfläche zumindest in einem Bereich des zumindest ersten Teilbereichs sowie des zweiten Teilbereichs variabel gestaltbar. Wird beispielsweise ein aktives Bild auf dem ersten Teilbereich und/oder dem zweiten Teilbereich angezeigt, ist die Anzeigeoberfläche dort nicht transparent geschaltet. Falls dort kein aktives Bild angezeigt wird, kann die Oberfläche jedoch zumindest teiltransparent geschalten werden, sodass durch die Anzeigeoberfläche in diesem Teilbereichen hindurchgeblickt werden kann.
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Die zumindest eine Beleuchtungseinrichtung ist unterhalb der Anzeigeoberfläche in einem dem ersten Teilbereich zugeordneten Bereich der Anzeigeoberfläche angeordnet, wohingegen die Kameraeinrichtung dem zweiten Teilbereich zugeordnet unterhalb der Anzeigeoberfläche angeordnet ist. Die jeweilige Anordnung der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung sowie der Kameraeinrichtung ist hierbei derart, dass der vorgegebene Erfassungsbereich außerhalb der Bedienvorrichtung ausgebildet ist. Sowohl die Kameraeinrichtung als auch die Beleuchtungseinrichtung befinden sich somit unterhalb der Anzeigeoberfläche, jedoch genau in den beiden Teilbereichen, die bereits oben als Bereiche der Anzeigeoberfläche definiert wurden, die zumindest teiltransparent schaltbar sind. Der Erfassungsbereich, in dem die Bilddaten von der beleuchteten Hand des Benutzers erfasst werden, befindet sich in einem fest vorgegebenen Bereich außerhalb der Bedienvorrichtung, der sich beispielsweise unmittelbar vor oder schräg vor dem zumindest einen ersten und dem zweiten Teilbereich der Anzeigevorrichtung befindet. Der Erfassungsbereich ist hierbei ein Überlappungsbereich, in dem sich sowohl ein Kameraerfassungsbereich sowie ein Beleuchtungseinrichtungserfassungsbereich überlagern, sodass falls sich die Hand des Benutzers in diesem Erfassungsbereich befindet, diese sowohl von der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung beleuchtet als auch die beleuchtete Hand von der Kameraeinrichtung erfasst werden kann.
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Die Bedienvorrichtung ist dazu ausgebildet, während des Erfassens der Bilddaten zumindest im zweiten Teilbereich keinen Anzeigeinhalt auf der Anzeigeoberfläche anzuzeigen und die Anzeigeoberfläche transparent zu schalten. Das heißt, zumindest in dem Teilbereich, in dem die Kameraeinrichtung unterhalb der Anzeigeoberfläche angeordnet ist, wird die Anzeigeoberfläche derart geschaltet, dass dort kein Anzeigeinhalt angezeigt wird, und zudem eine Durchlässigkeit der Anzeigeoberfläche einen hohen Transmissionsgrad aufweist. Denn durch das Transparentschalten wird der Transmissionsgrad der Anzeigeoberfläche maximiert, sodass die Kameraeinrichtung vorteilhafte Arbeitsbedingungen erfährt und somit Bilddaten maximaler Qualität von der mittels der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung beleuchteten Hand des Benutzers erfassen kann.
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Die Kameraeinrichtung kann während des Erfassens in vorteilhafter Weise durch die Anzeigeoberfläche hindurchschauen, da kein aktives Bild in Form des Anzeigeinhalts auf dem zweiten Teilbereich angezeigt wird. Jeweilige Pixel des zweiten Anzeigebereichs werden somit während einer Aufnahme der Kameraeinrichtung nicht angesteuert und bleiben beispielsweise ausgeschaltet. In diesem Zustand ist bevorzugt eine maximale Transparenz dieses zweiten Teilbereichs gegeben. Somit kann die Kameraeinrichtung ohne störende Einflüsse durch beispielsweise die Anzeige auf der Anzeigeoberfläche durch die Anzeigeoberfläche hindurchblicken und den Erfassungsbereich darüber aufnehmen. Falls jedoch keine Bilddaten der Kameraeinrichtung benötigt werden, kann auch in diesem Bereich der Anzeigeoberfläche, das heißt auch im Bereich des zweiten Teilbereichs, der gewünschte Anzeigeinhalt angezeigt werden und somit dort eine typische aktive Anzeigeoberfläche mit auf dieser angezeigtem Anzeigeinhalt bereitgestellt werden.
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Die beschriebene Bedienvorrichtung nutzt Bauraum, beispielsweise im Bereich einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs, der an sich begrenzt ist, optimal aus. Denn sowohl die Kameraeinrichtung als auch die zumindest eine Beleuchtungseinrichtung werden hinter der Anzeigeoberfläche der Bedienvorrichtung versteckt, wobei sie dennoch aufgrund der Möglichkeit des Transparentschaltens der Anzeigeoberfläche voll funktionsfähig sind. Hierdurch sind sowohl gestalterische als auch bauraumsparende Vorteile gegeben. Außerdem kann der Benutzer der Bedienvorrichtung eine Linse der Kameraeinrichtung die meiste Zeit nicht sehen und fühlt sich dadurch deutlich weniger beobachtet als dies beispielsweise bei einer Vorrichtung der Fall ist, bei der die Kameraeinrichtung stets sichtbar ist, da beispielsweise die Anzeigeoberfläche nicht transparent schaltbar ist. Es kann also insgesamt eine verbesserte berührungslos bedienbare Bedienfläche für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden, die platzsparend und elegant in eine Anzeigeoberfläche der Bedienvorrichtung integriert ist.
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Wie bisher beschrieben ist es zunächst nur zumindest im zweiten Teilbereich vorgesehen, dass keine Anzeigeinhalte auf der Anzeigeoberfläche angezeigt werden und die Anzeigeoberfläche dort transparent geschaltet wird, während mittels der Bedienvorrichtung der Erfassungsbereich erfasst wird. Es kann zudem vorgesehen sein, dass auch im zumindest einen ersten Teilbereich kein Anzeigeinhalt auf der dortigen Anzeigeoberfläche angezeigt wird. Zudem kann es vorgesehen sein, dass zeitgleich im zumindest einen ersten Teilbereich die Anzeigeoberfläche zumindest teiltransparent geschaltet ist. Dies ermöglicht, dass auch im Bereich der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung nicht durch den auf der Anzeigeoberfläche angezeigten Anzeigeinhalt die Funktionsweise der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung beeinflusst wird, sondern dass das Licht der Beleuchtungseinrichtung so ungehindert wie möglich, beispielsweise nur gehindert durch die verbleibende Restintransparenz der Anzeigeoberfläche aufgrund der nur teilweisen Transparentschaltung, in den Erfassungsbereich ausgesendet wird. Der zumindest eine erste Teilbereich kann somit während des Erfassens der Bilddaten analog zum zweiten Teilbereich angesteuert werden.
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Generell kann das Licht der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung durch die nicht teiltransparent geschaltete Anzeigeoberfläche hindurch in die Umgebung der Anzeigeoberfläche und somit in den Erfassungsbereich der Bedienvorrichtung abgestrahlt werden, um dort beispielsweise die Hand des Benutzers der Bedienvorrichtung zu beleuchten. Das Nichtanzeigen von Anzeigeinhalten im Bereich des zumindest einen ersten Teilbereichs ist daher nicht unbedingt nötig. Der zumindest eine erste Teilbereich sollte dennoch während des Erfassens der Bilddaten zumindest teiltransparent geschaltet werden, um eine besonders gute Beleuchtungsqualität erreichen zu können.
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Zu der Erfindung gehören auch Ausgestaltungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltungsform ist es vorgesehen, dass die zumindest eine Beleuchtungseinrichtung als Infrarotlichtquelle ausgebildet ist. Ein Wellenlängenbereich der Beleuchtungseinrichtung befindet sich somit in einem für einen Menschen nicht sichtbaren Wellenlängenbereich. Die beleuchtete Hand des Benutzers wird somit derart beleuchtet, dass diese Beleuchtung nicht für den Benutzer sichtbar ist und diesen beispielsweise während der Fahrt mit dem Kraftfahrzeug nicht irritieren kann. Infrarotlicht eignet sich daher besonders zur zweckmäßigen Beleuchtung der Hand des Benutzers ohne für den Benutzer störendes, sichtbares Streulicht im Kraftfahrzeug zu erzeugen. Mithilfe einer Infrarotlichtquelle als Lichtquelle der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung kann somit besonders vorteilhaft die Beleuchtungseinrichtung für die berührungslos bedienbare Bedienvorrichtung realisiert werden.
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Gemäß eine weiteren Ausgestaltungsform ist es vorgesehen, dass die Anzeigeoberfläche aus mehreren zumindest teiltransparent schaltbaren organischen Leuchtdioden (OLED für Organic Light Emitting Diode) und/oder Mikroleuchtdioden (Mikro-LED, LED für Light Emitting Diode) ausgebildet ist. Eine transparente OLED ist ein leuchtendes Dünnbauschichtelement aus organischen Halbleitermaterialien, das sich teiltransparent schalten lässt. Als Trägermedium für derartige transparent schaltbare OLEDs eignet sich beispielsweise eine Glasplatte oder eine durchsichtige Kunststoffplatte oder Folie. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Anzeigeoberfläche aus einzelnen Mikro-LEDs ausgebildet sein. Hierzu wird eine Anordnung aus mikroskopisch kleinen LEDs beispielsweise auf einer Glasplatte oder einer durchsichtigen Kunststoffplatte oder Folie als Trägermedium angeordnet, die jeweils einzeln ansteuerbar sind und zudem teiltransparent schaltbar sind. Alternativ dazu kann ein alternativer transparenter Anzeigebildschirm als Anzeigeoberfläche für die Bedienvorrichtung vorgesehen sein. Relevant ist hierbei, dass die einzelnen OLEDs beziehungsweise Mikro-LEDs jeweils individuell schaltbar sind, um im zumindest einen ersten Teilbereich sowie im zweiten Teilbereich die gewünschte lokale Teiltransparenz erreichen zu können. Es kann also eine einfach und lokal differenziert ansteuerbare Anzeigeoberfläche mithilfe der OLEDs und/oder Mikro-LEDs erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltungsform ist es vorgesehen, dass die Bedienvorrichtung dazu ausgebildet ist, zumindest im zweiten Teilbereich abwechselnd für eine vorgegebene erste Zeitdauer keinen Anzeigeinhalt auf der Anzeigeoberfläche anzuzeigen sowie die Anzeigeoberfläche transparent zu schalten und mittels der Kameraeinrichtung die Bilddaten zu erfassen und für eine vorgegebene zweite Zeitdauer den vorgegebenen Anzeigeinhalt auf der Anzeigeoberfläche anzuzeigen sowie die Anzeigeoberfläche transparent zu schalten und mittels der Kameraeinrichtung keine Bilddaten zu erfassen. Es wird also ein getaktetes Anzeigen des Bildschirminhalts, das heißt des Anzeigeinhalts auf der Anzeigeoberfläche gewählt. Das bedeutet, dass dort abwechselnd ein Anzeigeinhalt angezeigt und nicht angezeigt wird. In den Zeiträumen, in denen kein Anzeigeinhalt angezeigt wird, in denen folglich die Anzeige auf der Anzeigeoberfläche ausgeschaltet ist, wird die Anzeigeoberfläche transparent geschaltet, sodass die Kameraeinrichtung den Erfassungsbereich aufnimmt und dann in Form von Bilddaten bereitstellt. Der Zeitraum, in dem dies der Fall ist, wird hier als erste Zeitdauer bezeichnet. In einem daran anschließenden Zeitintervall, das hier als zweite Zeitdauer bezeichnet wird, wird jedoch der Anzeigeinhalt wieder auf der Anzeigeoberfläche zumindest oberhalb der Kameraeinrichtung, das heißt zumindest im zweiten Teilbereich, angezeigt, sodass die Kameraeinrichtung nicht mehr die Bilddaten aus dem Erfassungsbereich erfassen kann, da sie ausgeschaltet ist. Die erste beziehungsweise zweite Zeitdauer können beispielsweise jeweils einige Mikrosekunden lang sein, sodass beispielsweise innerhalb von einer Sekunde mehrmals zwischen den beiden beschriebenen Einstellungen der Anzeigeoberfläche sowie der Kameraeinrichtung gewechselt wird.
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Hierdurch wird es möglich, dass mit der Kameraeinrichtung kontinuierlich der Erfassungsbereich der Bedienvorrichtung erfasst wird, sodass jederzeit eine dort auftauchende Hand des Benutzers der Bedienvorrichtung erfasst und eine entsprechende von der Hand durchgeführte berührungslose Bediengeste festgestellt werden kann. Die berührungslos bedienbare Bedienvorrichtung kann somit jederzeit aktiviert sein, ohne dass dies für den Benutzer optisch zu sehen ist, da es durch das häufige Abwechseln zwischen der ersten Zeitdauer und der zweiten Zeitdauer und den damit verbundenen Einstellungen der Bedienvorrichtung dem Benutzer so erscheint, als wäre zumindest auf dem zweiten Teilbereich ein Anzeigeinhalt kontinuierlich angezeigt, während eigentlich kontinuierlich immer wieder überprüft wird, ob gegebenenfalls eine berührungslose Bediengeste im Erfassungsbereich durchgeführt wird. Es ist also folglich keine explizite Aktivierung der berührungslos bedienbaren Bedienvorrichtung nötig, um mit dieser eine berührungslose Bediengeste festzustellen. Vielmehr kann im Dauerbetrieb davon ausgegangen werden, dass jegliche berührungslose Bediengesten eines Benutzers von der Bedienvorrichtung erfasst und erkannt werden kann, wenn diese im Erfassungsbereich erfolgt.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform ist es vorgesehen, dass die Bedienvorrichtung dazu ausgebildet ist, die Bilddaten immer nur dann zu erfassen, wenn ein Aktivierungssignal erfasst wurde. Ein Aktivierungssignal kann beispielsweise eine Bedienung einer Taste und/oder eines Schalters im Kraftfahrzeug sein, die beispielsweise in die Bedienvorrichtung integriert ist. Mittels der Betätigung dieses Bedienelements kann das Aktivierungssignal erfasst werden und daraufhin zumindest der zweite Teilbereich zumindest teiltransparent geschaltet werden, sodass dort mithilfe der Kameraeinrichtung der Erfassungsbereich ab dem Zeitpunkt des Empfanges des Aktivierungssignals erfasst wird. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Aktivierungssignal beispielsweise in Form eines Sprachsignals von einer Mikrofoneinrichtung des Kraftfahrzeugs als Mikrofoneinrichtung der Bedienvorrichtung erfasst werden.
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Es findet dann keine dauerhafte Überprüfung des Erfassungsbereichs auf eine potentiell dort angeordnete Hand statt, sondern die Bedienvorrichtung wird immer nur dann aktiviert, wenn die berührungslose Bedienung der Bedienvorrichtung erwünscht ist. Dieser Zustand wird anhand des Aktivierungssignals erkannt. Da die Kameraeinrichtung und die zumindest eine Beleuchtungseinrichtung nun nicht ständig während eines eingeschalteten Zustands des Kraftfahrzeugs aktiviert sind, sondern nur bei Erfassen des Aktivierungssignals, wird ein einfaches und energiesparsames Betreiben der Bedienvorrichtung möglich.
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In einer weiteren Ausgestaltungsform ist es vorgesehen, dass die ganze Anzeigeoberfläche dazu ausgebildet ist, zumindest teiltransparent geschaltet zu werden. Die gesamte Anzeigeoberfläche ist somit als zumindest teiltransparentes Display ausgebildet. Die Bedienvorrichtung ist nun dazu ausgebildet, lokal auf der Anzeigeoberfläche einen Transmissionsgrad der Anzeigeoberfläche einzustellen. Es ist also weiterhin möglich, dass die Teilbereiche, das heißt der zumindest eine erste Teilbereich sowie der zweite Teilbereich, lokal in ihrem Transmissionsgrad anders als ein Rest der Anzeigeoberfläche verändert werden. Es ist also weiterhin möglich, dass beispielsweise in Phasen, in denen auf der Anzeigeoberfläche an sich der bestimmte Anzeigeinhalt angezeigt wird, dieser Anzeigeinhalt auch in dem zumindest einen ersten und dem zweiten Teilbereich angezeigt wird. Zudem kann der Anzeigebereich zumindest im zweiten Teilbereich auch individuell angesteuert werden, sodass zum Beispiel mit der Kameraeinrichtung der Erfassungsbereich überwacht werden kann. Es ist also möglich, dass die Anzeigeoberfläche als einteilige Anzeigeoberfläche ausgebildet ist, die lediglich lokal differenziert ansteuerbare Leuchtelemente, wie beispielsweise Mikro-LEDs oder OLEDs umfasst, sodass ein Verhalten des zumindest einen ersten Teilbereichs sowie des zweiten Teilbereichs weiterhin von der restlichen Anzeigeoberfläche unterschieden werden kann. Hierdurch kann ohne äußerliche Auffälligkeiten, aufgrund beispielsweise einer von außen ersichtlichen Unterteilungen der Anzeigeoberfläche in den zumindest einen ersten Teilbereich sowie den zweiten Teilbereich, eine optisch und gestalterisch vorteilhafte Anzeigeoberfläche ermöglicht werden.
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Der Bereich des zumindest einen ersten Teilbereichs sowie des zweiten Teilbereichs kann zudem auf der Anzeigeoberfläche markiert werden beziehungsweise dort explizit angezeigt werden, um dadurch dem Benutzer anzudeuten, vor welchem Bereich der Anzeigeoberfläche er außerhalb der Anzeigeoberfläche seine Hand positionieren soll, während diese die berührungslose Bediengeste ausführt. Eine Lage des Erkennungsbereichs der Kameraeinrichtung sowie der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung kann somit auf der Anzeigeoberfläche grafisch angezeigt werden, beispielsweise mithilfe eines entsprechenden Symbols und/oder einer Markierung eines Randbereichs, zum Beispiel mithilfe von einer Linie.
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Zudem kann es vorgesehen sein, dass, falls festgestellt wird, dass sich die beleuchtete Hand des Benutzers zu weit von der Anzeigeoberfläche wegbewegt, ein entsprechender Warnhinweis auf der Anzeigeoberfläche angezeigt werden. Durch den Warnhinweis kann der Benutzer darauf hingewiesen wird, dass er seine Hand, die die berührungslose Bediengeste ausführt, näher an die Anzeigeoberfläche heranführen soll. Der Warnhinweis kann immer dann angezeigt werden, wenn eine Bildqualität der Bilddaten der Kameraeinrichtung einen vorgegebenen Minimalwert unterschreitet.
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Gemäß einer zusätzlichen Ausgestaltungsform ist es vorgesehen, dass die Anzeigeoberfläche als berührungssensitiver Bildschirm ausgebildet ist. Die Anzeigeoberfläche an sich kann somit ebenfalls eine Bedieneinrichtung darstellen, sodass die Bedienvorrichtung nicht nur mithilfe der berührungslosen Bediengeste im Erfassungsbereich sondern auch durch Berühren von beispielsweise auf der Anzeigeoberfläche angezeigten Bedienelementen bedienbar ist. Die Anzeigeoberfläche ist also beispielsweise als Touchscreen und/oder Touchpad ausgebildet. Auf dem berührungssensitiven Bildschirm kann zudem ein Betätigungselement angezeigt werden, auf dessen Betätigung hin, die Bedienvorrichtung in einen Modus wechselt, in dem Bilddaten mittels der Kameraeinrichtung erfasst werden, das heißt in dem zumindest der zweite Teilbereich keinen Anzeigeinhalt anzeigt und zudem die Anzeigeoberfläche zumindest im zweiten Teilbereich teiltransparent geschaltet wird, sodass die Kameraeinrichtung in vorteilhafter Weise den Erfassungsbereich auf eine berührungslose Bediengeste hin überprüfen kann.
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Bevorzugt umfasst die Bedienvorrichtung stets zwei Beleuchtungseinrichtungen, die seitlich der Kameraeinrichtung angeordnet sind. Dies hat den Vorteil, dass beispielsweise ein Schattenwurf auf die Linse der Kameraeinrichtung aufgrund der sich bewegenden Hand, die die Bediengeste durchführt, vermieden werden kann. Dadurch kann stets eine ausreichende Beleuchtung der Hand mittels der zwei Beleuchtungseinrichtungen realisiert werden.
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Aufgrund des Verbaus der Kameraeinrichtung sowie der zumindest einen Beleuchtungseinrichtung hinter der Anzeigeoberfläche ist die Beleuchtungstechnik ausreichend stark ausgestaltet, um durch die Anzeigeoberfläche hindurchzustrahlen, insbesondere auch dann, wenn auf dieser aktuell ein Anzeigeinhalt angezeigt wird. Die Kameraeinrichtung ist demgegenüber besonders sensibel eingerichtet, da sie trotz möglicher Intensitätsverluste aufgrund der zumindest teiltransparent geschalteten Anzeigeoberfläche zuverlässig Bilddaten des Erfassungsbereichs erfasst. Sowohl die Kameraeinrichtung als auch die zumindest eine Beleuchtungseinrichtung sind somit auf den Verbau hinter der Anzeigeoberfläche abgestimmt.
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Die jeweilige Steuerung und Auswertung der Kameraeinrichtung und der zumindest Beleuchtungseinrichtung sowie der erfassten Bilddaten erfolgt durch hierfür geeignete Elektronik- und Softwarekomponenten, wie sie bereits bei herkömmlichen Bedienvorrichtungen zum berührungslosen Bedienen verwendet werden. Die geeigneten Softwarekomponenten können von einer Steuervorrichtung der Bedienvorrichtung bereitgestellt werden.
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Zu der Erfindung gehört daher auch die Steuervorrichtung für die Bedienvorrichtung. Die Steuervorrichtung weist eine Prozessoreinrichtung auf, die dazu eingerichtet ist, die Bedienvorrichtung anzusteuern. Die Prozessoreinrichtung kann hierzu zumindest einen Mikroprozessor und/oder zumindest einen Mikrocontroller und/oder zumindest einen FPGA (Field Programmable Gate Array) und/oder zumindest einen DSP (Digital Signal Processor) aufweisen. Des Weiteren kann die Prozessoreinrichtung Programmcode aufweisen, der dazu eingerichtet ist, bei Ausführen durch die Prozessoreinrichtung die Bedienvorrichtung wie oben beschrieben anzusteuern. Der Programmcode kann in einem Datenspeicher der Prozessoreinrichtung gespeichert sein.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine berührungslos bedienbare Bedienvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde. Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
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Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet. Die berührungslos bedienbare Bedienvorrichtung ist bevorzugt im Bereich einer Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs angeordnet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs ist es vorgesehen, dass die Bedienvorrichtung derart im Kraftfahrzeug angeordnet ist, dass die Anzeigeoberfläche zu einem Innenraum des Kraftfahrzeugs hin gerichtet ist und der zumindest eine erste Teilbereich und der zweite Teilbereich in einem in einer Fahrzeughochrichtung unteren Anzeigebereich der Anzeigeoberfläche angeordnet sind. Wenn die Bedienvorrichtung beispielsweise im Bereich der Mittelkonsole des Kraftfahrzeugs angeordnet ist, befindet sich in dem unteren Bereich der Bedienvorrichtung, der somit in Fahrzeughochrichtung unten angeordnet ist, der Teilbereich, in dem unterhalb der Anzeigeoberfläche die Kameraeinrichtung sowie die zumindest eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind. Sobald dann vor diesem Bereich der Anzeigevorrichtung oder schräg vor diesem Bereich der Benutzer seine Hand positioniert und dort die berührungslose Bediengeste durchführt, kann dies mithilfe der Komponenten der Bedienvorrichtung erfasst werden. Der Benutzer muss dann nicht vor einem zum Anzeigen von zum Beispiel einer aktuellen Routenführung eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs bereitgestellten Anzeigebereich, der typischerweise in Fahrzeughochrichtung oben in der Bedienvorrichtung vorgesehen ist, die berührungslose Bediengeste durchführen, sondern kann, während er beispielsweise einen Anzeigeinhalt auf dem oberen Bereich der Anzeigeoberfläche für ihn sichtbar angezeigt bekommt, im unteren Bereich der Anzeigeoberfläche die gewünschte berührungslose Bediengeste durchführen. Hierdurch wird besonders intuitiv und einfach die Bedienvorrichtung bedienbar, beispielsweise sogar während einer Fahrt mit dem Kraftfahrzeug.
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Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen.
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Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einer berührungslos bedienbaren Bedienvorrichtung;
- 2 eine Seitenansicht einer berührungslos bedienbaren Bedienvorrichtung; und
- 3 eine Seitenansicht einer alternativen berührungslos bedienbaren Bedienvorrichtung.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 10 skizziert, von dem ein Innenraum 12 dargestellt ist. Im Innenraum 12 des Kraftfahrzeugs 10 befindet sich ein Benutzer 14. Im Bereich einer Mittelkonsole 16 des Innenraums 12 des Kraftfahrzeugs 10 ist eine berührungslos bedienbare Bedienvorrichtung 18 angeordnet. Die berührungslos bedienbare Bedienvorrichtung 18 umfasst zwei Beleuchtungseinrichtungen 20 sowie eine Kameraeinrichtung 22. Die beiden Beleuchtungseinrichtungen 20 sind jeweils als Infrarotlichtquelle ausgebildet. Alternativ kann eine einzelne Beleuchtungseinrichtung 20 ausreichen, damit die Bedienvorrichtung 18 berührungslos bedienbar ist. Die Kameraeinrichtung 22 ist dazu ausgebildet, in einem vorgegebenen Erfassungsbereich 24 der Bedienvorrichtung 18 Bilddaten zu erfassen. Zudem ist sie dazu ausgebildet, die erfassten Bilddaten auszuwerten. Die erfassten Bilddaten umfassen Aufnahmen einer mittels der Beleuchtungseinrichtungen 20 beleuchteten Hand 26 des Benutzers 14 der Bedienvorrichtung 18. Da mit dieser Hand 26 eine Bediengeste des Benutzers 14 durchgeführt wird, wird diese berührungslose Bediengeste des Benutzers 14 durch Auswerten der erfassten Bilddaten der Kameraeinrichtung 22 von der Bedienvorrichtung 18 festgestellt. Hier erfolgt dieses Auswerten der Bilddaten zur berührungslosen Bediengeste des Benutzers 14 mithilfe einer Steuervorrichtung 36 der Bedienvorrichtung 18.
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Die Bedienvorrichtung 18 weist zudem eine Anzeigeoberfläche 28 zum Anzeigen eines vorgegebenen Anzeigeinhalts 30 auf. Hier ist als Anzeigeinhalt 30 auf der Anzeigeoberfläche 28 eine Routenführung mithilfe eines Navigationssystems des Kraftfahrzeugs 10 skizziert. Zudem weist die Anzeigeoberfläche 28 eine Markierung 31 auf, die einen Bereich der Anzeigeoberfläche 28 umrandet. Im Bereich der Markierung 31 weist die Anzeigeoberfläche 28 zwei erste Teilbereiche 32 sowie einen zweiten Teilbereich 34 auf. In diesen jeweiligen Teilbereichen 32, 34 ist die Anzeigeoberfläche 28 jeweils dazu ausgebildet, zumindest teiltransparent geschaltet zu werden. Dort weist die Anzeigeoberfläche 28 somit einen steuerbar variablen Transmissionsgrad auf. Die Anzeigeoberfläche 28 ist hierfür entweder aus mehreren teiltransparent schaltbaren organischen Leuchtdioden und/oder Mikroleuchtdioden ausgebildet.
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Die beiden Beleuchtungseinrichtungen 20 sind jeweils unter dem ersten Teilbereich 32 der Anzeigeoberfläche 28 angeordnet, das heißt unterhalb der Anzeigeoberfläche 28 in einem Bereich der Anzeigeoberfläche 28, der dem ersten Teilbereich 32 zugeordnet ist. Die Kameraeinrichtung 22 ist demgegenüber dem zweiten Teilbereich 34 zugeordnet unterhalb der Anzeigeoberfläche 28 angeordnet. Die Kameraeinrichtung 22 sowie die Beleuchtungseinrichtungen 20 sind derart unterhalb der Anzeigeoberfläche 28 angeordnet, dass der vorgegebene Erfassungsbereich 24 außerhalb der Bedienvorrichtung 18 ist, das heißt hier im Grunde vor der Kameraeinrichtung 22 sowie den beiden Beleuchtungseinrichtungen 20. Der Erfassungsbereich 24 stellt hierbei einen gemeinsamen Bereich dar, in dem jeweilige Beleuchtungseinrichtungserfassungsbereiche sowie ein Kameraeinrichtungserfassungsbereich überlappen. Genau in diesem Bereich wird also die Hand 26 von den Beleuchtungseinrichtungen 20 beleuchtet sowie von der Kameraeinrichtung 22 erfasst.
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In dem in 1 dargestellten Beispiel ist die Anzeigeoberfläche 28 zudem nicht flach ausgebildet, sondern weist eine Biegung auf. Ein entsprechender Biegewinkel 38 der Anzeigeoberfläche 28 ist ebenfalls skizziert. Der Erfassungsbereich 24 befindet sich somit in einer Fahrzeughochrichtung, die hier als z-Richtung eines Koordinatensystems eingezeichnet ist, oberhalb des gebogenen Bereichs der Bedienvorrichtung 18, in dem die Beleuchtungseinrichtungen 20 sowie die Kameraeinrichtung 22 angeordnet sind. Die ersten Teilbereiche 32 und der zweite Teilbereich 34 sind somit in einem in Fahrzeughochrichtung unteren Anzeigebereich 29 der Anzeigeoberfläche 28 angeordnet
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Die Bedienvorrichtung 18 ist dazu ausgebildet, während des Erfassens der Bilddaten zumindest im zweiten Teilbereich 34 keinen Anzeigeinhalt 30 auf der Anzeigeoberfläche 28 anzuzeigen und die Anzeigeoberfläche 28 zumindest teiltransparent zu schalten. Die Kameraeinrichtung 22 hat somit in diesem Zustand optimale Sichtverhältnisse auf die beleuchtete Hand 26 des Benutzers 14. Bevorzugt sind während des Erfassens der Bilddaten außerdem die ersten Teilbereiche 32 jeweils zumindest teiltransparent geschaltet, sodass die Beleuchtungsvorrichtungen 20 besonders intensiv die Hand 26 beleuchten können.
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Es kann zudem vorgesehen sein, dass die ganze Anzeigeoberfläche 28 dazu ausgebildet ist, zumindest teiltransparent geschaltet zu werden. Allerdings kann ein Transmissionsgrad auf der Anzeigeoberfläche 28 lokal differenziert eingestellt werden, sodass letztendlich zum Feststellen der berührungslosen Bediengeste der zweite Teilbereiche 34 sowie gegebenenfalls zudem die ersten Teilbereiche 32 transparent geschaltet werden können. Die Anzeigeoberfläche 28 ist hier außerdem als berührungssensitiver Bildschirm ausgebildet.
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Es ist zu betonen, dass zum Erfassen der Bilddaten zumindest die Kameraeinrichtung 22 optimale Sicht auf den Erfassungsbereich 24 benötigt, weshalb dann kein Anzeigeinhalt 30 auf der Anzeigeoberfläche 28 im zweiten Teilbereich 34 angezeigt wird und dort die Anzeigeoberfläche 28 transparent geschalten wird. Währenddessen können die Beleuchtungseinrichtungen 20 auch mit schlechteren Sichtverhältnissen durch die Anzeigeoberfläche 28 arbeiten, das heißt während des Erfassens der Bilddaten kann weiterhin ein Anzeigeinhalt 30 in den ersten Teilbereichen 32 angezeigt werden. Die ersten Teilbereiche 32 sollten dennoch zumindest teiltransparent geschaltet sein, sodass in vorteilhafter Weise die Hand 26 des Benutzers 14 beleuchtet werden kann.
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Die Bedienvorrichtung 18 ist ferner dazu ausgebildet, dass der Modus, in dem die Bilddaten erfasst werden, sich abwechselt mit einem Modus, in dem zumindest auf dem zweiten Teilbereich 34 ein Anzeigeinhalt 30 angezeigt wird und zudem die Anzeigeoberfläche 28 nicht transparent geschalten ist. Wechseln sich diese beiden Modi schnell nacheinander ab, sodass beispielsweise pro Sekunde zahlreiche Modenwechsel stattfinden, kann hierdurch, ohne dass es der Benutzer 14 sehen kann, eine kontinuierliche Überwachung des Erfassungsbereichs 24 stattfindet, sodass jederzeit die berührungslose Bediengeste der Hand 26 des Benutzers 14 erfasst werden kann. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es möglich, dass nur immer dann, wenn ein bestimmtes Aktivierungssignal erfasst wurde, die Bilddaten erfasst werden, das heißt zumindest im zweiten Teilbereich 34 kein Anzeigeinhalt 30 auf der Anzeigeoberfläche 28 angezeigt wird und zudem die Anzeigeoberfläche 28 zumindest im zweiten Teilbereich 34 transparent geschalten wird.
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In 2 ist eine Seitenansicht der Bedienvorrichtung 18 skizziert. Diese Seitenansicht ist eine geschnittene Darstellung, wobei der Schnitt im Bereich der Kameraeinrichtung 22 durchgeführt wurde. Hierbei wird deutlich, dass die Kameraeinrichtung 22 hinter der Anzeigeoberfläche 28 im zweiten Teilbereich 34 angeordnet ist. Hieraus wird zudem deutlich, dass außerhalb der Bedienvorrichtung 18 der Erfassungsbereich 24 positioniert ist. Dieser stellt einen Bereich dar, in dem die Kameraeinrichtung 22 sowie die Beleuchtungseinrichtungen 20, die in y-Richtung neben der Kameraeinrichtung 22 positioniert sind, die Hand 26 des Benutzers 14 deutlich erfassen können. Anders als in 1 ist die Bedienvorrichtung 18 hier nicht in einem unteren Anzeigebereich 29 um den Biegewinkel 38 gekrümmt dargestellt, sondern sie ist parallel zur Fahrzeughochrichtung, das heißt zur z-Richtung des Koordinatensystems, unverbogen ausgebildet. Der Erfassungsbereich 24 ist daher in x-Richtung vor der Anzeigeoberfläche 28 angeordnet.
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In 3 ist analog zur 1 eine gekrümmte Anzeigeoberfläche 28 für die Bedienvorrichtung 18 analog zur Darstellungsform in 2 skizziert. Der Erfassungsbereich 24 ist, wie hier deutlich skizziert ist, sowohl in x-Richtung vor der Anzeigeoberfläche 28 als auch in z-Richtung oberhalb der Anzeigeoberfläche 28 angeordnet, befindet sich somit sowohl in x-Richtung als auch in z-Richtung vor der Anzeigeoberfläche 28.
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Insgesamt zeigen die Beispiele eine Gestenerkennung hinter einem Display, das heißt eine Gestenerkennung mit Gestenerkennungskomponenten der Bedienvorrichtung 18, wobei die Gestenerkennungskomponenten in Form der zwei Beleuchtungseinrichtungen 20 und der Kameraeinrichtung 22 jeweils hinter der Anzeigeoberfläche 28 der Bedienvorrichtung 18 angeordnet sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013114794 A1 [0003]
- DE 102016216577 A1 [0004]
- DE 102013226209 A1 [0005]
