DE10228110A1

DE10228110A1 - Bedieneinheit für Kraftfahrzeugkomponenten

Info

Publication number: DE10228110A1
Application number: DE10228110A
Authority: DE
Inventors: Hans-Dieter Heimberger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2002-06-24
Filing date: 2002-06-24
Publication date: 2004-01-15
Also published as: FR2841351B1; WO2004000596A1; FR2841351A1

Abstract

Es wird eine Bedieneinheit (1) für den Einbau in eine Öffnung einer den Innenraum (12) eines Kraftfahrzeuges begrenzenden Wand (13), insbesondere einer Mittelkonsole oder eines Armaturenbrettes, vorgeschlagen, wobei die Bedieneinheit (1) ein oder mehrere Bedienelemente aufweist, die Signale an eine Steuereinheit abgeben, die ihrerseits aus Ausgangssignalen der Bedieneinheit (1) Ansteuersignale für eine optische Ausgabeeinheit (9), durch die ein Cursor auf der optischen Ausgabeeinheit (9) bewegbar ist und zur Steuerung einer Kraftfahrzeugkomponente generiert. Erfindungsgemäß ist die Bedieneinheit (1) derart ausgestaltet, dass sie einen flächigen Eingabebereich (2) mit einer dem Innenraum zugewandten Eingabefläche (3) und einer dem Innenraum abgewandten Rückseite (4) aufweist, wobei der Eingabebereich (2) optisch durchlässig ist und in der Bedieneinheit (1) ein optisches Sensorelement (5) angeordnet ist, mit dem ein Abbild des Eingabebereiches (2) erfasst wird, und ein Ausgangssignal des optischen Sensorelementes (5) der Steuereinheit (8) zur Erzeugung der Ansteuersignale zum Bewegen des Cursors auf der optischen Ausgabeeinheit (9) zugeleitet wird. Insbesondere ist der Eingabebereich (2) an die Kontur der Mittelkonsole oder des Armaturenbrettes angepasst.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für den Einbau in eine Öffnung einer den Innenraum eines Kraftfahrzeugs begrenzenden Wand, insbesondere einer Mittelkonsole oder eines Armaturenbrettes, wobei die Bedieneinheit ein oder mehrere Bedienelemente aufweist, die Signale an eine Steuereinheit abgeben, die ihrerseits aus Ausgangssignalen der Bedieneinheit Ansteuersignale für eine optische Ausgabeeinheit, durch die ein Cursor auf der optischen Ausgabeeinheit bewegbar ist, und zur Steuerung einer Kraftfahrzeugkomponente generiert.

Kraftfahrzeuge weisen in der Regel getrennte Bedieneinheiten für unterschiedliche Fahrzeugkomponenten auf. So gibt es beispielsweise eine Bedieneinheit für ein Radiogerät, eine Bedieneinheit für einen Bordcomputer und eine Bedieneinheit für eine Klimaanlage. Diese unterschiedlichen Bedieneinheiten für verschiedene Fahrzeugkomponenten weichen zunehmend einer zentralen Bedieneinheit, die mit einem Zentralbildschirm zusammenwirkt, wobei über verschiedene Bildschirmmenüs die unterschiedlichen Fahrzeugkomponenten durch die einzige Bedieneinheit bedient werden. Ein derartiges Anzeige- und Bedienkonzept ist beispielsweise aus ATZ/MTZ-Sonderausgabe, 2001, Nr. 11, Seiten 24 bis 33 bekannt. Bei dem dort beschriebenen Anzeige- und Bedienkonzept besteht die Bedieneinheit nur aus einem einzigen Dreh-/Drücksteller, über den unterschiedliche Fahrzeugkomponenten bedient werden können. Nachteilig ist bei diesem System, dass die Bedienung eine gewisse Eingewöhnungszeit und Vertrautheit mit dem System erfordert.

Als Bedieneinheiten für tragbare Laptop-Computer sind sogenannte Touchpad-Eingabeflächen bekannt. Diese Eingabeflächen sind vollkommen plan und grau eingefärbt. Wird ein Finger über die Eingabefläche bewegt, so wird die Bewegung des Fingers in eine Bewegung eines Cursors auf einem Bildschirm umgesetzt. Die Bewegung des Cursors erfolgt dabei auf intuitiv einfache Weise. Touchpad-Eingabeflächen für Laptopcomputer sind entweder als kapazitive oder resistive Sensorsysteme ausgeführt. Aus der US 5,483,261 ist darüber hinaus eine Bedieneinheit für ein Computersystem bekannt, das eine plane sensitive Eingabefläche aufweist, die durch eine Kamera erfasst wird, sodass simultan mehrere Finger eines Benutzers auf der Eingabefläche detektiert werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedieneinheit für den Einbau in ein Kraftfahrzeug anzugeben, die eine intuitive Bedienung mehrerer Kraftfahrzeugkomponenten durch die gemeinsame Bedieneinheit erlaubt.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Bedieneinheit dadurch gelöst, dass die Bedieneinheit als Bedienelement einen flächigen Eingabebereich mit einer dem Innenraum des Kraftfahrzeugs zugewandten Eingabefläche und einer dem Innenraum des Kraftfahrzeugs abgewandten Rückseite aufweist, wobei der Eingabebereich optisch durchlässig ist und in der Bedieneinheit ein optisches Sensorelement angeordnet ist, mit dem ein Abbild des Eingabebereichs erfasst wird, und ein Ausgangssignal des optischen Sensorelementes der Steuereinheit zur Erzeugung der Ansteuersignale zum Bewegen des Cursors auf der optischen Ausgabeeinheit zugeleitet wird. Mit dem Begriff Cursor wird hierbei allgemein eine auf der Ausgabeeinheit dargestellte und über die Bedieneinheit verschiebbare Markierung bezeichnet. Dabei kann es sich insbesondere um eine Ein gabe- oder Einfügemarke oder Mittel zur optischen Hervorhebung eines von mehreren Auswahlsymbolen oder Bildschirmbereichen der Ausgabeeinheit, beispielsweise durch farbliche Kennzeichnung oder einen besonderen Rahmen um den Bildschirmbereich, handeln.

Ähnlich wie mit den von Computersystemen bekannten Touchpads erlaubt die erfindungsgemäße Bedieneinheit für Kraftfahrzeugkomponenten eine intuitive Bewegung eines Cursors dadurch, dass der Benutzer einen Finger auf der Eingabefläche bewegt. Die Bewegung des Fingers auf der Eingabefläche wird direkt in eine Bewegung eines Cursors auf einer Bedieneinheit umgesetzt. Hierdurch ergibt sich für den Benutzer eine direkte Kopplung seiner eigenen Fingerbewegung mit der Bewegung des Cursors. Bei der erfindungsgemäßen Bedieneinheit wird die Bewegung des Fingers auf dem Eingabebereich durch ein optisches Sensorelement wie eine Kamera, insbesondere eine CMOS-Kamera, detektiert. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass keinerlei Druck auf die Eingabefläche ausgeübt werden muss, wie dies beispielsweise bei resistiven Systemen der Fall ist. Weiterhin ergibt sich der Vorteil, dass die Bedieneinheit von einem Fahrer im Winter auch mit Handschuhen bedient werden kann, was bei den herkömmlichen von Computersystemen bekannten Touchpads mit kapazitiven oder resistiven Systemen nicht oder nur eingeschränkt möglich ist.

Bei Bedieneinheiten für Kraftfahrzeuge besteht zudem die Aufgabe, eine optisch ansprechende Form nach den Wünschen des Kraftfahrzeughersteller zur Verfügung zu stellen, wobei die Bedieneinheit insbesondere in die Mittelkonsole oder das Armaturenbrett eingepasst und somit an deren Gestaltung angepasst werden muss. Die erfindungsgemäße Bedieneinheit weist daher in einer besonderen Ausführungsform einen Eingabebe reich aus, der räumlich gekrümmt ist und/oder an die Kontur der die Einbauöffnung umgebenden Wand, insbesondere also der Mittelkonsole oder des Armaturenbrettes, angepasst ist. Die Bewegung eines Fingers auf dem räumlich gekrümmten Eingabebereich wird dabei in eine lineare Bewegung eines Cursors umgesetzt. Des weiteren können verschiedene Formen des Eingabebereiches, wie zum Beispiel eine runde Eingabefläche realisiert werden.

In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass die dem Benutzer zugewandte Eingabefläche eine Kunststoffoberfläche oder eine Metalloberfläche ist. Hierdurch können unterschiedliche Erscheinungsformen der Oberfläche realisiert werden. Neben unterschiedlichen Farben der Eingabefläche sind auch metallisch glänzende Oberflächen realisierbar. Um die optische Durchlässigkeit zu gewährleisten, werden Metallbeschichtungen der Oberfläche insbesondere nur mit geringer Schichtdicke oder als feine Gitterstruktur oder dergleichen ausgeführt sein. Der Lichtdurchlässigkeitsbereich des Eingabebereiches kann an den Detektionsbereich des eingesetzten optischen Sensorelementes angepasst werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass der flächige Eingabebereich für sichtbares Licht, dass heißt, Licht im Spektralbereich von etwa 400 Nm bis 700 Nm transparent oder semitransparent ausgebildet ist.

Um auch bei Dunkelheit eine sichere Erfassung der Bedienbefehle sicherzustellen, ist vorgesehen, dass die Bedieneinheit Leuchtmittel, insbesondere Infrarotleuchtmittel, zum Ausleuchten des Eingabebereiches aufweist. Bei der Verwendung von Infrarotleuchtmitteln ist entsprechend eine Empfindlichkeit des Sensorelementes im infraroten Spektralbereich erforderlich.

Die Bedieneinheit kann insbesondere derart ausgebildet sein, dass das Höhen-/Breitenverhältnis des Eingabebereiches im wesentlichen gleich dem Höhen-/Breitenverhältnis eines Ausgabebereiches der optischen Ausgabeeinheit ist. Hierdurch ist eine direkte Zuordnung einer detektierten Position eines Fingers des Benutzers auf dem Eingabebereich zu der entsprechenden Position des Cursors auf der optischen Ausgabeeinheit besonders einfach möglich und für den Benutzer besonders einfach nachvollziehbar.

Die Bedieneinheit kann über die reine Eingabe von Bedienbefehlen auch für weitere Aufgaben genutzt werden. Insbesondere kann durch Auswertung des Ausgangssignales des optischen Sensorelementes eine Personenidentifikation durchgeführt werden. Der Benutzer bringt zur Bedienung der Bedieneinheit einen Finger, in der Regel den Zeigefinger, in Kontakt mit der Eingabefläche. Durch das optische Sensorelement kann ein Abbild des Fingers des Benutzers erstellt werden, wobei auch ein einem Fingerabdruck ähnliches Bild erzeugt werden kann. Der so aufgenommene Fingerabdruck des Bedieners kann mit abgespeicherten Mustern der Fingerabdrücke von Benutzern des Fahrzeuges verglichen werden, so dass der aktuelle Benutzer identifiziert wird. Nach Identifizierung des Benutzers können anschließend beispielsweise personenbezogene Einstellungen von Fahrzeugkomponenten vorgenommen werden. Hierzu kann eine personenbezogene Einstellung des Fahrersitzes, eines Audiosystems, der Klimaanlage oder der Rückspiegel gehören. Darüber hinaus kann die Personenidentifikation auch zur Deaktivierung einer Wegfahrsperre genutzt werden, wenn die detektierte Person als fahrberechtigt im Fahrzeug registriert ist.

Zu den Kraftfahrzeugkomponenten, die durch die erfindungsgemäße Bedieneinheit angesteuert werden können, gehört insbe sondere eine Klimaanlage, ein Audiosystem, ein Multimediasystem oder ein Navigationssystem.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur näher erläutert. Es zeigen:
1 einen Querschnitt und eine Frontansicht der Bedieneinheit sowie eine Konturlinie der Einbauwand;
2 ein Blockschaltbild einer Fahrzeugkomponente mit der erfindungsgemäßen Bedieneinheit.
In 1a ist ein Querschnitt durch die Bedieneinheit 1 dargestellt. Die Bedieneinheit 1 enthält neben herkömmlichen Bedienelementen 6, wie beispielsweise Drehstellern oder Tasten, einen flächigen Eingabebereich 2. Der flächige Eingabebereich 2 weist eine Eingabefläche 3 auf, die im eingebauten Zustand der Bedieneinheit dem Innenraum 12 des Kraftfahrzeuges zugewandt ist. Ein Benutzer kann zur Bewegung eines Cursors auf einer Ausgabeeinheit 9 mit einem Finger auf der Eingabefläche 3 entlang fahren. Im Inneren der Bedieneinheit 1 ist eine Kamera 5, bei der es sich insbesondere um eine CMOS-Kamera handelt, angeordnet, die ein Abbild des Eingabebereiches 2 und damit die Bewegung eines Fingers des Benutzers auf der Eingabefläche 3 erfasst. Die Kamera 5 ist dabei der Rückseite 4 des Eingabebereiches 2 zugewandt. In der Bedieneinheit 1 ist weiterhin ein Leuchtmittel 7 angeordnet, mit dem der Eingabebereich 2 ausgeleuchtet wird. Der Eingabebereich 2 ist ebenso wie die gesamte dem Innenraum 12 des Fahrzeuges zugewandte Frontseite der Bedieneinheit 1 der Kontur der Mittelkonsole angepasst. Hierzu weist die Eingabefläche insbesondere eine räumliche Krümmung auf, die der räumlichen Krümmung der die Bedieneinheit umgebenden Wand 13 der Mit telkonsole entspricht, deren Konturlinie bei Ansicht von oben aus 1c ersichtlich ist. Darüber hinaus ist die Eingabefläche 3 farblich an die Umgebung angepasst. Hierzu kann die Eingabefläche 3 aus einer farbigen Kunststoffoberfläche oder aus einer metallischen bzw. metallisierten Oberfläche bestehen, wobei jedoch eine Lichttransparenz sichergestellt sein muss, damit die Bewegung des Fingers des Benutzers auf der Eingabefläche 3 durch die Kamera 5 detektiert werden kann.
1b zeigt eine Frontansicht der Bedieneinheit und damit die dem Innenraum 12 und dem Fahrer zugeneigte Seite der Bedieneinheit 1 mit der Eingabefläche 3 und den weiteren Bedienelementen 6.
Wie in 2 schematisch dargestellt ist, werden die Ausgangssignale der Bedieneinheit 1, d.h. das Ausgangssignal der Kamera 5 und die Ausgangssignale der Bedienelemente 6, einer Steuereinheit 8, zugeführt. Die Steuereinheit 8 wandelt die Eingangssignale, die sie insbesondere von der Kamera 5 erhält, in ein Ansteuersignal für einen Cursor auf der Ausgabeeinheit (Bildschirm) 9 um. Hierzu werden in der Steuereinheit 8 die räumlichen Koordinaten des detektierten Fingers des Bedieners, der sich über das Helligkeitssignal der Kamera 5 detektieren lässt, in geometrische Koordinaten umgesetzt. Die sich aus der Bewegung des Fingers ergebende Veränderung der geometrischen Koordinaten wird in eine Änderung der geometrischen Koordinaten des Cursors auf dem Bildschirm 9 umgewandelt. Der Cursor kann dadurch je nach Anwendungsfall kontinuierlich oder sprungartig, beispielsweise in einem Auswahlmenu, bewegt werden. Darüber hinaus steht die Steuereinheit 8 in elektrischer Verbindung mit den Kraftfahrzeugkomponenten 10, 11, bei denen es sich beispielsweise um eine Kli maanlage und ein Audiosystem handelt. Je nach der in einem Auswahlmenü auf dem Bildschirm 9 vorgenommenen Auswahl durch den Benutzer werden Steuersignale der Bedieneinheit 1 an eine der beiden Kraftfahrzeugkomponenten 10, 11 weitergeleitet, so dass über die Bedieneinheit 1 beispielsweise die gewünschte Innenraumtemperatur einer Klimaanlage oder die Lautstärke einer Audiowiedergabe eingestellt werden kann.
Darüber hinaus können in der Steuereinheit 8 auch Speichermittel vorhanden sein, in denen Muster von Fingerabdrücken einzelner Benutzer des Fahrzeuges abgespeichert sind. Das durch die Kamera 5 detektierte Muster des Fingerabdruckes des aktuellen Benutzers, der seinen Finger auf die Eingabefläche 5 gelegt hat, wird in der Steuereinheit 8 ausgewertet und mit den abgespeicherten Mustern verglichen. Bei Übereinstimmung des detektierten Musters mit einem abgespeicherten Muster kann dann eine Wegfahrsperre deaktiviert werden, wenn eine entsprechende Berechtigung zu dem abgespeicherten Fingerabdruck vorliegt. Weiterhin können zu den abgespeicherten Fingerabdrücken Einstellwerte für verschiedene Fahrzeugkomponenten zugeordnet sein, so dass bei Detektion eines mit einem abgespeicherten Fingerabdruck übereinstimmenden Fingerabdruck die zugehörigen Einstellungen automatisch vorgenommen werden. Weiterhin kann die Bedieneinheit 1 auch eine Scannerfunktion übernehmen, indem ein beliebiges, auf der Eingabefläche 3 abgelegtes Muster mittels der Kamera 5 detektiert wird. Darüber hinaus können weitere Zusatzfunktionen mit der Bedieneinheit realisiert werden, die eine optische Mustererkennung erfordern.

Claims

Bedieneinheit für den Einbau in eine Öffnung einer den Innenraum eines Kraftfahrzeuges begrenzenden Wand, insbesondere einer Mittelkonsole oder eines Armaturenbrettes, wobei die Bedieneinheit ein oder mehrere Bedienelemente aufweist, die Signale an eine Steuereinheit abgeben, die ihrerseits aus Ausgangssignalen der Bedieneinheit Ansteuersignale für eine optische Ausgabeeinheit, durch die ein Cursor auf der optischen Ausgabeeinheit bewegbar ist, und zur Steuerung einer Kraftfahrzeugkomponente generiert, dadurch gekennze ichnet, dass die Bedieneinheit (1) als Bedienelement einen flächigen Eingabebereich (2) mit einer dem Innenraum (12) des Kraftfahrzeuges zugewandten Eingabefläche (3) und einer dem Innenraum (12) des Kraftfahrzeuges abgewandten Rückseite (4) aufweist, wobei der Eingabebereich (2) optisch durchlässig ist und in der Bedieneinheit (1) ein optisches Sensorelement (Kamera 5) angeordnet ist, mit dem ein Abbild des Eingabebereiches (2) erfasst wird, und ein Ausgangssignal des optischen Sensorelementes (Kamera 5) der Steuereinheit (8) zur Erzeugung der Ansteuersignale zum Bewegen des Cursors auf der optischen Ausgabeeinheit (9) zugeleitet wird.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingabebereich (2) räumlich gekrümmt ist.
Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingabebereich (2) an eine Kontur der die Einbauöffnung umgebenden Wand (13) angepasst ist.
Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Sensorelement eine Kamera (5), insbesondere eine CMOS-Kamera, ist.
Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Eingabebereich (2) für sichtbares Licht transparent oder semitransparent ausgebildet ist.
Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bedieneinheit Leuchtmittel (7), insbesondere Infrarotleuchtmittel, zum Ausleuchten des Eingabebereiches (2) aufweist.
Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Innenraum (12) des Kraftfahrzeuges zugewandte Eingabefläche (3) eine Kunststoffoberfläche oder eine Metalloberfläche ist.
Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Höhen-/Breitenverhältnis des Eingabebereiches im wesentlichen gleich dem Höhen-/Breitenverhältnis eines Ausgabebereiches der optischen Ausgabeeinheit (9) ist.
Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Auswertung des Ausgangssignals des optischen Sensorelementes (Kamera 5) eine Personenidentifikation durchgeführt wird.
Bedieneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Auswertung des Ausgangssignals zur Personenidentifikation personenbezogene Einstellungen von Fahrzeugkomponenten (10, 11) vorgenommen werden.
Bedieneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass nach Auswertung des Ausgangssignals zur Personenidentifikation eine Wegfahrsperre deaktiviert wird.
Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftfahrzeugkomponente (10, 11) die Steuereinrichtung einer Klimaanlage, ein Audiosystem, ein Multimediasystem oder ein Navigationssystem ist oder enthält.