DE112019003598T5

DE112019003598T5 - System zur Handerkennung an einem Lenkrad

Info

Publication number: DE112019003598T5
Application number: DE112019003598.3T
Authority: DE
Inventors: Tobias Justinger
Original assignee: IEE International Electronics and Engineering SA
Current assignee: IEE International Electronics and Engineering SA
Priority date: 2018-07-18
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2021-04-08
Also published as: WO2020016237A1; LU100880B1; US20210331732A1; CN112424052B; CN112424052A; US11891106B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System (1) zur Handerkennung an einem Lenkrad (20). Um zuverlässige Mittel zur Handerkennung an einem Lenkrad zur Verfügung zu stellen, sieht die Erfindung vor, dass das System umfasst: - mindestens eine Lichtquelle (3, 4), die dazu geeignet ist, ein ausgegebenes Signal (E1, E2) von Licht auszugeben, so dass das ausgegebene Signal (E1, E2) von dem Inneren des Lenkrads (20) auf mindestens einen Erkennungsbereich (6, 7) einer Oberfläche (20.1) des Lenkrads (20) gerichtet wird, wobei der Erkennungsbereich (6, 7) zumindest teilweise für das ausgegebene Signal (E1, E2) transparent ist; - mindestens einen Lichtsensor (8, 9), der dazu geeignet ist, ein reflektiertes Signal (R1, R2) zu erkennen, welches Teil des ausgegebenen Signals (E1, E2) ist, das von dem Erkennungsbereich (6, 7) in das Innere des Lenkrads reflektiert wird; und - eine Erkennungseinheit (10), die an den mindestens einen Lichtsensor gekoppelt und dazu geeignet ist, basierend auf einer Erkennung des reflektierten Signals (R1, R2) eine Hand (30) eines Benutzers an dem Lenkrad (20) zu erkennen.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein System zur Handerkennung an einem Lenkrad und ein Verfahren zur Handerkennung an einem Lenkrad.
Hintergrund der Erfindung
In modernen Fahrzeugen kann es notwendig sein zu erkennen, ob der Fahrer seine Hände am Lenkrad hat (z. B. um zu bestimmen, ob der Fahrer bereit ist, eine Lenkaktion auszuführen). Lenkassistenten können eine aktive Korrekturmöglichkeit für den Fahrer aufweisen, die unter bestimmten Umständen zu verwenden ist. Zum Beispiel kann vorgesehen sein, dass ein Lenkassistenzsystem nur aktiviert wird, wenn der Fahrer seine Hände auf dem Lenkrad hat. In den meisten Ländern ist es vorgeschrieben, dass das Fahrzeug, wenn es sich bewegt, unter der Kontrolle des Fahrers ist, auch wenn moderne Assistenzsysteme in der Lage wären, das Fahrzeug in bestimmten Situationen sicher zu bedienen.
Um zu identifizieren, ob mindestens eine Hand auf dem Lenkrad positioniert ist, wurden mehrere Konzepte entwickelt. Ein Konzept beruht auf dem EPS-System und induziert eine Vibration mit geringer Amplitude im Lenkrad. Befinden sich die Hände des Fahrers auf dem Lenkrad, hat dies eine Dämpfungswirkung, die erkannt werden kann. Die Vibration kann jedoch für den Fahrer ablenkend oder störend sein. Derartige Systeme und andere Handerkennungssysteme, die auf dem mechanischen Einfluss einer Hand am Lenkrad basieren, sind z. B. in der DE 10 2016 005 013 A1 , der DE 10 2017 102 265 A1 , der US 2015/0210273 A1 , der US 2017/0297618 A1 und der US 2018/0099693 A1 beschrieben. In anderen Systemen werden dedizierte Sensoren verwendet. In einem derartigen System werden widerstandsfähige Sensorelemente verwendet, wobei zwei Leiter voneinander beabstandet unter der Oberfläche des Lenkrads angeordnet sind. Wird ein bestimmter Druck auf die Oberfläche ausgeübt, werden die Leiter in Kontakt gebracht. Durch die Höhe des Drucks, der benötigt wird, um den Sensor zu aktivieren, wird dieser Ansatz jedoch weniger zuverlässig. In einem weiteren Ansatz werden kapazitive Sensoren verwendet, die eine Hand durch ihren Einfluss auf ein von dem Sensor erzeugtes elektrisches Feld erkennen. Derartige Systeme sind z. B. in der DE 10 2011 109 711 A1 und der US 2015/0048845 A1 beschrieben. Diese Sensoren sind wohl zuverlässiger, sie erhöhen jedoch die Komplexität des Lenkrads beträchtlich. Dies gilt insbesondere, falls die Position der Hand erkannt werden muss, was es erforderlich macht, mehrere Sensoren, d. h. einen für jede Oberflächenposition, zusammen mit einer Erkennungsschaltung für jeden individuellen Sensor bereitzustellen. Diese Komplexität erhöht die Kosten und macht das System fehleranfälliger. Kapazitive Sensoren können auch zu falschen Erkennungen führen, z. B. auf Grund von schwankenden elektrischen Eigenschaften der Hand des Benutzers oder eines anderen Objekts in der Nähe des Lenkrads, die das elektrische Feld des Sensors beeinflussen.
Aufgabe der Erfindung
Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zuverlässige Mittel zur Handerkennung an einem Lenkrad zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird durch ein System zur Handerkennung an einem Lenkrad gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren zur Handerkennung an einem Lenkrad gemäß Anspruch 15 gelöst.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung stellt ein System zur Handerkennung an einem Lenkrad zur Verfügung. „Handerkennung an einem Lenkrad“ bezieht sich im Allgemeinen auf das Erkennen, ob sich mindestens eine Hand eines Benutzers auf einem Lenkrad befindet. Das Lenkrad gehört natürlich zu einem Fahrzeug, normalerweise einem Landfahrzeug, wie einem Auto. Die Anwendung auf andere Fahrzeuge, wie See- oder Luftfahrzeuge, liegt jedoch auch im Rahmen der Erfindung.
Das System umfasst mindestens eine Lichtquelle, die dazu geeignet ist, ein ausgegebenes Signal von Licht auszugeben, so dass das ausgegebene Signal von dem Inneren des Lenkrads auf mindestens einen Erkennungsbereich einer Oberfläche des Lenkrads gerichtet wird, wobei der Erkennungsbereich zumindest teilweise für das ausgegebene Signal transparent ist. Die Art von Lichtquelle ist im Rahmen der Erfindung nicht begrenzt. Aus Effizienzgründen umfasst die Lichtquelle vorzugsweise mindestens eine LED (Leuchtdiode). Die Lichtquelle kann auch irgendein (gegebenenfalls einfaches) optisches Element umfassen, wie eine Linse oder einen Spiegel, die/der so angeordnet ist, dass sie/er das ausgegebene Signal lenkt oder fokussiert. Das ausgegebene Signal ist ein Lichtsignal, was im Allgemeinen bedeutet, dass es eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge zwischen 100 nm und 50 µm, vorzugsweise zwischen 315 nm und 1450 nm, umfasst. Es kann sichtbares ebenso wie unsichtbares Licht umfassen. Die Lichtquelle ist dazu geeignet, das ausgegebene Signal auf eine solche Weise auszugeben, dass das ausgegebene Signal von dem Inneren des Lenkrads auf mindestens einen Erkennungsbereich trifft, der ein Abschnitt einer Oberfläche des Lenkrads ist. Man könnte auch sagen, dass der Erkennungsbereich der Oberfläche von dem ausgegebenen Signal von dem Inneren des Lenkrads beleuchtet werden kann.
Insbesondere kann der Erkennungsbereich Teil einer Oberfläche eines Außenkranzes oder einer Außenkante des Lenkrads sein. Im Allgemeinen ist dies eine Oberfläche, die dazu ausgeführt ist, im Normalbetrieb des Lenkrads von mindestens einer Hand eines Benutzers berührt zu werden. Der Erkennungsbereich ist zumindest teilweise für das ausgegebene Signal transparent, was bedeutet, dass zumindest ein Teil des ausgegebenen Signals durch den Erkennungsbereich nach außerhalb des Lenkrads durchgelassen werden kann, zumindest sofern der Erkennungsbereich nicht von einem nicht transparenten Objekt bedeckt ist. Der Erkennungsbereich kann als ein „Fenster“ in der Oberfläche des Lenkrads angesehen werden. Dieses Fenster ist normalerweise durch ein festes (teilweise) transparentes Objekt gebildet, es könnte jedoch auch durch mindestens eine Ausnehmung oder ein Durchgangsloch in der Oberfläche des Lenkrads umgesetzt werden. Letztere Option wird jedoch normalerweise nicht bevorzugt, da sie das Risiko birgt, dass die Ausnehmung durch Schmutz oder andere Fremdkörper verstopft wird.
Das System umfasst ferner mindestens einen Lichtsensor, der dazu geeignet ist, ein reflektiertes Signal zu erkennen, welches Teil des ausgegebenen Signals ist, das von dem Erkennungsbereich in das Innere des Lenkrads reflektiert wird. Im Allgemeinen kann das ausgegebene Signal teilweise durch den Erkennungsbereich übertragen und teilweise zurück in das Innere des Lenkrads reflektiert werden. Es kann auch ein Teil des ausgegebenen Signals absorbiert werden. Das reflektierte Signal ist ein Teil des ausgegebenen Signals, das reflektiert wird. Die Intensität und gegebenenfalls das Spektrum des reflektierten Signals kann von mehreren Faktoren abhängen. Es versteht sich, dass, falls der Erkennungsbereich Teil eines festen transparenten Elements ist, es immer eine gewisse interne Reflexion gibt, wenn ein Lichtsignal die Grenzfläche zwischen dem transparenten Element und Luft, die das Lenkrad umgibt, erreicht. Falls jedoch ein Objekt, wie eine Hand eines Benutzers (Fahrers), auf den Erkennungsbereich platziert wird, beeinflusst dies das reflektierte Signal. Es könnte zum Beispiel Licht durch den Erkennungsbereich in die Luft außerhalb des Lenkrads durchgelassen werden, von der Hand reflektiert werden und durch den Erkennungsbereich wieder in das Innere des Lenkrads gelangen, wodurch normalerweise das reflektierte Signal verstärkt wird. Es ist anzumerken, dass natürlich ein Teil des Lichts von der Hand absorbiert wird. Falls die Hand jedoch direkt auf ein transparentes Element im Erkennungsbereich gelegt wird, so dass keine Luft dazwischen ist, ändert sich der Reflexionsprozess, indem kein optisch weniger dichtes Medium (Luft) außerhalb des transparenten Elements vorhanden ist. Dies könnte den Betrag an Licht verringern, der in das Innere des Lenkrads reflektiert wird. Im Allgemeinen ist das reflektierte Signal der Teil des reflektierten Lichts, der von dem Lichtsensor erkannt werden kann. Es versteht sich, dass der Lichtsensor zumindest für einen Teil des reflektierten Signals empfindlich sein muss, d. h. er muss für die jeweilige Frequenz bzw. Wellenlänge empfindlich sein. Der Lichtsensor kann z. B. eine Photodiode umfassen. Gegebenenfalls können mehrere Photodioden für einen Lichtsensor kombiniert werden, wobei die Photodioden gegebenenfalls für verschiedene Wellenlängen empfindlich sind. Der Lichtsensor kann auch ein Filter umfassen, um selektiv einen bestimmten Wellenlängenbereich, eine bestimmte Polarisierung oder dergleichen zu erkennen.
Normalerweise sind die mindestens eine Lichtquelle und der mindestens eine Lichtsensor innerhalb des Lenkrads angeordnet. Obwohl es technisch möglich ist, die Lichtquelle oder den Lichtsensor außerhalb des Lenkrads anzuordnen, wird es dadurch kompliziert, das ausgegebene Signal von der Lichtquelle zum Erkennungsbereich oder das reflektierte Signal vom Erkennungsbereich zum Lichtsensor zu leiten.
Auch umfasst das System eine Erkennungseinheit, die mit dem mindestens einen Lichtsensor gekoppelt und dazu geeignet ist, basierend auf einer Erkennung des reflektierten Signals eine Hand eines Benutzers auf dem Lenkrad zu erkennen. Die Erkennungseinheit ist normalerweise mit dem mindestens einen Lichtsensor durch einen Draht gekoppelt. In jedem Fall ist sie so gekoppelt oder verbunden, dass sie Informationen über die Erkennung des reflektierten Signals empfängt. Je nach Ausführungsform könnte der Lichtsensor aktiv (z. B. über ein Bussystem) Daten an die Erkennungseinheit senden oder der Lichtsensor könnte passiv arbeiten, d. h. die Erkennungseinheit bestimmt die Erkennung des reflektierten Signals basierend auf den Eigenschaften des Lichtsensors. Falls zum Beispiel der Lichtsensor eine Photodiode umfasst, könnte die Erkennungseinheit eine Spannung an die Photodiode anlegen und den Strom erkennen, der sich natürlich mit dem Widerstand der Photodiode ändert, der wiederum von der Intensität des reflektierten Signals abhängt. Wie vorstehend beschrieben, hängt das reflektierte Signal von einem speziellen Erkennungsbereich davon ab, ob in diesem Erkennungsbereich ein Objekt auf der Oberfläche platziert wird oder nicht. Falls daher eine Hand auf dem Lenkrad platziert wird, so dass sie mindestens einen Erkennungsbereich bedeckt, beeinflusst dies das reflektierte Signal, das wiederum von der Erkennungseinheit verwendet werden kann, um das Vorhandensein der Hand zu erkennen. Zum Beispiel kann die Erkennungseinheit eine Größe, die mit der Intensität des reflektierten Signals im Zusammenhang steht, wie der Widerstand der Photodiode, mit mindestens einem Schwellenwert vergleichen. Je nach dem Vergleich bestimmt die Erkennungseinheit, ob eine Hand auf der Oberfläche des Lenkrads platziert ist oder nicht. Es versteht sich, dass die Erkennungseinheit zumindest teilweise Software-implementiert sein kann.
Es wird bevorzugt, dass die Erkennungseinheit innerhalb des Lenkrads angeordnet ist. Somit können die Verbindungen zu dem mindestens einen Lichtsensor relativ kurz gehalten werden und sind im Allgemeinen robuster, z. B. für eine elektromagnetische Verträglichkeit. Auch die Leistungsverteilung auf die individuellen Lichtquellen und die Signallaufzeit von den Lichtsensoren sind bei kurzen Verbindungen besser.
Die Lichtquelle und der Erkennungsbereich können dedizierte Komponenten des Systems zur Handerkennung sein. Die Beleuchtung des Erkennungsbereichs kann jedoch zusätzlich für andere Zwecke verwendet werden, z. B. um einen bestimmten Teil des Lenkrads hervorzuheben oder ADAS-Informationen (ADAS: Advanced Driver Assistance System, Fahrerassistenzsystem) zu visualisieren.
Obwohl es denkbar ist, dass das ausgegebene Signal von der Lichtquelle zum Erkennungsbereich durch Luft wandert, wird es stark bevorzugt, dass das System mindestens einen Lichtleiter umfasst, der dafür ausgelegt ist, ein ausgegebenes Signal von mindestens einer Lichtquelle zu mindestens einem Erkennungsbereich zu leiten. Das „Leiten“ des ausgegebenen Signals in diesem Zusammenhang kann gegebenenfalls, jedoch nicht zwangsläufig, das Umlenken und/oder Fokussieren oder Defokussieren des ausgegebenen Signals einschließen. Im einfachsten Fall kann sich das ausgegebene Signal innerhalb des Lichtleiters frei ausbreiten. Der Lichtleiter kann aus jedem Material gefertigt sein, das zumindest teilweise für das ausgegebene Signal transparent ist, z. B. Glas oder transparentes Polymer. Zumindest einige Oberflächen des Lichtleiters können eine reflektierende Auskleidung umfassen, obwohl dies auf Grund des sich ändernden Brechungsindexes zwischen dem Inneren des Lichtleiters und dem äußeren Medium unnötig sein kann. Der Lichtleiter kann ein einzelnes, einstückiges Element sein, oder er kann mehrere Elemente umfassen. Zum Beispiel könnte er mehrere optische Fasern umfassen. Vorzugsweise, aber nicht zwangsläufig, erstreckt sich mindestens ein Lichtleiter von der Lichtquelle zum Erkennungsbereich. Dies verringert normalerweise das Risiko von Signalverlusten zwischen der Lichtquelle und dem Erkennungsbereich, was z. B. auf eine unerwünschte Absorption, ein Streuen oder eine Reflexion zurückzuführen sein könnte. Insbesondere kann die Oberfläche des Lenkrads im Erkennungsbereich eine Oberfläche des Lichtleiters sein.
Auch wird bevorzugt, dass mindestens ein Lichtleiter dafür ausgelegt ist, das reflektierte Signal zu mindestens einem Lichtsensor zu führen. Insbesondere kann es sich dabei um denselben Lichtleiter handeln, der dafür ausgelegt ist, das ausgegebene Signal zum Erkennungsbereich zu leiten. Es könnten jedoch auch zwei verschiedene Lichtleiter eingesetzt werden. Es ist wiederum bevorzugt - aber nicht zwingend - dass sich der Lichtleiter vom Erkennungsbereich zum Lichtsensor erstreckt. Das Leiten des reflektierten Signals kann wiederum das Umlenken, Fokussieren oder Defokussieren des reflektierten Signals einschließen. Im Allgemeinen können für den Lichtleiter, der das ausgegebene Signal leitet, und den Lichtleiter, der das reflektierte Signal leitet, die gleichen Materialien verwendet werden. Auch wenn diese beiden Lichtleiter nicht identisch sind, können für beide Lichtleiter die gleichen Ausführungsoptionen (ein oder mehrere Stücke usw.) verwendet werden.
Vorzugsweise umfasst das System mehrere Lichtquellen, mehrere Erkennungsbereiche und/oder mehrere Lichtsensoren. In diesem Zusammenhang gibt es verschiedene Optionen. Zum Beispiel könnte das System mehrere Erkennungsanordnungen umfassen, wobei jede Erkennungsanordnung eine Lichtquelle, einen Erkennungsbereich und einen Lichtsensor umfasst, wobei keine Kommunikation oder Interferenz zwischen den verschiedenen Erkennungsanordnungen stattfindet. Alternativ könnte eine einzelne Lichtquelle dafür ausgelegt sein, das ausgegebene Signal zu mehreren Erkennungsbereichen zu senden, während jedem Erkennungsbereich ein Lichtsensor entspricht. Ferner könnten mehrere Lichtquellen ausgegebene Signale an mehrere Erkennungsbereiche senden, während ein einzelner Lichtsensor dafür ausgelegt ist, das reflektierte Signal von mehreren Erkennungsbereichen zu empfangen. Die Zuordnungen zwischen den Lichtquellen und den Lichtsensoren können jedoch komplexer sein, z. B. können mehrere Lichtquellen ausgegebene Signale senden, so dass das reflektierte Signal, das sich aus jedem ausgegebenen Signal ergibt, von mehreren Lichtsensoren empfangen wird. Somit kann das von dem individuellen Lichtsensor empfangene Signal als eine Überlagerung von reflektierten Signalen betrachtet werden, die sich aus mehreren ausgegebenen Signalen ergibt. Es versteht sich, dass es einen dedizierten Lichtleiter für jede Lichtquelle und/oder für jeden Lichtsensor geben kann. Alternativ kann mindestens ein Lichtleiter mehreren Lichtquellen und/oder mehreren Lichtsensoren zugeordnet sein. Wenn mehrere Lichtquellen verwendet werden, kann es vorteilhaft sein, wenn diese Lichtquellen nicht gleichzeitig, sondern nacheinander betrieben werden, so dass jegliches reflektierte Licht eindeutig einem ausgegebenen Signal einer der Lichtquellen zugeordnet werden kann.
Auch kann mindestens ein Lichtleiter dafür ausgelegt sein, ein ausgegebenes Signal von einer einzelnen Lichtquelle zu mehreren Erkennungsbereichen zu leiten. Zum Beispiel könnte der Lichtleiter entlang des Umfangs des Lenkrads angeordnet werden und sich entlang der Umfangsrichtung erstrecken, wobei mehrere Erkennungsbereiche in gleichmäßigen oder nicht gleichmäßigen Abständen angeordnet werden, wo Licht aus dem Lichtleiter oder in den Lichtleiter gekoppelt werden kann. Die Lichtquelle könnte an einem Ende des Lichtleiters angeordnet sein, während ein Lichtsensor an dem gegenüberliegenden Ende angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich könnte(n) ein oder mehrere Lichtsensor(en) zwischen den beiden Enden angeordnet sein, wobei z. B. ein Lichtsensor in der Nähe jedes Erkennungsbereichs angeordnet ist. Die Lichtquelle könnte auch irgendwo zwischen den beiden Enden angeordnet sein, wobei Erkennungsbereiche und Lichtsensoren auf beiden Seiten der Lichtquelle angeordnet sind.
Wie oben bereits angedeutet, kann mindestens ein Lichtleiter dafür ausgelegt sein, reflektierte Signale von mehreren Erkennungsbereichen zu mindestens einem Lichtsensor zu leiten. Gegebenenfalls kann dies ein Lichtleiter sein, der dafür ausgelegt ist, das ausgegebene Signal von einer einzelnen Lichtquelle zu den mehreren Erkennungsbereichen zu leiten. Es ist denkbar, dass die reflektierten Signale von mehreren Erkennungsbereichen zu einem einzelnen Lichtsensor oder zu mehreren Lichtsensoren geleitet werden. Bei letzterem Fall kann jeder Lichtsensor dafür ausgelegt sein, nur das reflektierte Signal von einem einzelnen Erkennungsbereich oder reflektierte Signale von mehreren Erkennungsbereichen zu empfangen.
In manchen Fällen könnte ein Lichtsensor dazu gedacht sein, ein reflektiertes Signal von einem Erkennungsbereich zu erkennen, der einem ausgegebenen Signal von einer speziellen Lichtquelle zugeordnet ist, aber dieser Lichtsensor könnte auch Licht von anderen Quellen empfangen. Dies könnte insbesondere Umgebungslicht, aber auch gestreutes oder reflektiertes Licht von Lichtquellen sein, denen dieser Lichtsensor nicht zugeordnet ist. Somit besteht ein Risiko, dass derartiges Licht von anderen Quellen mit einem reflektierten Signal verwechselt wird. Es können mehrere Maßnahmen ergriffen werden, um solche falschen Erkennungen zu verhindern. Nach einer Ausführungsform ist das ausgegebene Signal ein polarisiertes Signal, und mindestens ein Lichtsensor ist dazu geeignet, ein polarisiertes reflektiertes Signal selektiv zu erkennen. Da Umgebungslicht normalerweise nicht polarisiert ist, könnte es von dem reflektierten Signal sicher unterschieden werden. Natürlich muss sichergestellt werden, dass die Polarisierung sich nicht innerhalb des Lichtleiters oder durch Reflexion im Erkennungsbereich ändert. Auch könnten ausgegebene Signale von verschiedenen Lichtquellen unter Verwendung einer unterschiedlichen Polarisierung für jedes Signal unterschieden werden.
Alternativ oder zusätzlich könnte in dem ausgegebenen Signal ein moduliertes Signal enthalten sein. In diesem Zusammenhang könnten alle Arten von Modulation verwendet werden, z. B. eine Frequenz-, Impuls-, Phasen- oder Amplitudenmodulation. Für die jeweilige Lichtquelle könnte dies auch einer Farbänderung entsprechen, d. h. einer Modulation der Lichtwellenlänge. Wiederum hat Umgebungslicht normalerweise keine Modulation, oder selbst wenn es eine Modulation aufweist, wird sich diese Modulation von der Modulation des ausgegebenen Signals unterscheiden. Es könnten wiederum verschiedene Modulationen für die ausgegebenen Signale von verschiedenen Lichtquellen verwendet werden. Das ausgegebene Signal könnte auch ein Impulssignal mit einer charakteristischen Frequenz, Impulslänge und/oder einem charakteristischen Impulsintervall sein. Natürlich kann ein Impulssignal auch als ein amplitudenmoduliertes Signal angesehen werden, wenn die Amplitude vorübergehend auf null verringert wird. Falls das ausgegebene Signal ein moduliertes Signal ist, kann es auch nützlich sein, um nicht nur eine Amplitude, sondern auch eine Phase des reflektierten Signals zu erkennen.
Vorzugsweise ist die Erkennungseinheit dafür ausgelegt, die mindestens eine Lichtquelle zu steuern, um das ausgegebene Signal auszugeben. Dies kann insbesondere dahingehend vorteilhaft sein, dass die Erkennungseinheit die Erkennung eines reflektierten Signals mit der Ausgabe eines ausgegebenen Signals korrelieren kann. Zum Beispiel könnte die Erkennungseinheit eine spezielle Lichtquelle für ein gegebenes Zeitintervall und/oder mit einem gegebenen Modulationsmuster aktivieren, wodurch es leichter ist, das jeweilige ausgegebene Signal einem erkannten reflektierten Signal zuzuordnen. Zum Beispiel sollte die Modulation des reflektierten Signals der Modulation des ausgegebenen Signals zumindest ähnlich sein, und das reflektierte Signal kann nur zu Zeiten empfangen werden, die der Aktivierungszeit der jeweiligen Lichtquelle entsprechen (wobei die Laufzeit des Lichts zwischen der Lichtquelle und dem Lichtsensor berücksichtigt wird). Falls das ausgegebene Signal ein moduliertes Signal ist, wird dessen Modulation und/oder die Demodulation des empfangenen Signals normalerweise von der Erkennungseinheit gesteuert.
Verschiedene Wellenlängen können für das ausgegebene Signal verwendet werden. Im Allgemeinen kann das ausgegebene Signal ein sichtbares Lichtsignal, ein ultraviolettes Lichtsignal und/oder ein Infrarotlichtsignal sein. Es liegt ausdrücklich im Rahmen der Erfindung, ein ausgegebenes Signal zu verwenden, das Licht von mindestens zwei der vorstehend erwähnten Spektren umfasst. Um eine Interferenz zwischen ausgegebenen Signalen von verschiedenen Lichtquellen zu verhindern, können verschiedene Spektralbereiche für die individuellen ausgegebenen Signale eingesetzt werden. Bei manchen Ausführungsformen kann eine Interferenz jedoch sogar für die Handerkennung zielgerichtet verwendet werden.
Obwohl es bei manchen Anwendungen ausreichend sein kann, einfach das Vorhandensein der Hand auf dem Lenkrad zu erkennen, wird normalerweise bevorzugt, dass die Erkennungseinheit dafür ausgelegt ist, eine Position der Hand basierend auf der Erkennung des reflektierten Signals zu bestimmen. Mit anderen Worten kann die Erkennungseinheit nicht nur erkennen, ob sich eine Hand auf dem Lenkrad befindet, sondern auch, in welchem Teil des Lenkrads. Bei einer derartigen Ausführungsform umfasst das System normalerweise mehrere Erkennungsbereiche, und die Erkennung des mindestens einen reflektierten Signals hängt davon ab, welcher Erkennungsbereich von der Hand bedeckt ist. Vorzugsweise, aber nicht zwangsläufig, kann diese Ausführungsform mehrere Lichtquellen, mehrere Lichtleiter und/oder mehrere Lichtsensoren einsetzen.
Gegebenenfalls kann die Erkennungseinheit dafür ausgelegt sein, eine Intensität des Kontakts zwischen der Hand und dem Lenkrad zu bestimmen. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Wenn der Fahrer zum Beispiel das Lenkrad fester greift, kann dies bedeuten, dass mehr Erkennungsbereiche von der Hand bedeckt sind, was zu einer Erkennung durch eine erhöhte Anzahl von Lichtsensoren führen kann. Auch wenn die Intensität des Kontaktes zunimmt, könnte dies auch einen Einfluss auf die Reflexion in einem einzelnen Erkennungsbereich haben. Falls zum Beispiel die Oberfläche des Lenkrads in dem jeweiligen Erkennungsbereich eine Oberfläche eines Lichtleiters ist, hängen die Reflexionskennzeichen für jeden Punkt des Erkennungsbereichs davon ab, ob die Hand in direktem Kontakt mit dem Lichtleiter ist oder ob es eine mit Luft gefüllte Lücke dazwischen gibt. Daher unterscheidet sich das reflektierte Signal in Abhängigkeit davon, ob die Hand locker über der Oberfläche des Lichtleiters platziert ist oder ob sie fest auf die Oberfläche des Lichtleiters gepresst wird. Auch ist es denkbar, dass der Lichtleiter mechanisch verformt wird, wenn die Hand das Lenkrad fest ergreift, was auch beeinflussen könnte, wie das Licht von der Lichtquelle zum Erkennungsbereich und/oder vom Erkennungsbereich zum Lichtsensor geleitet wird.
Es wird auch bevorzugt, dass die Erkennungseinheit dafür ausgelegt ist, basierend auf einer Erkennung durch mehrere Lichtsensoren zwei Hände auf dem Lenkrad zu erkennen. Bei dieser Ausführungsform kann die Erkennungseinheit eine gleichzeitige Erkennung durch mindestens zwei Lichtsensoren verwenden, die dazu geeignet sind, reflektierte Signale von mindestens zwei verschiedenen, beabstandeten Erkennungsbereichen zu empfangen. Die Anzahl von „aktiven“ Erkennungsbereichen und/oder die Amplitude eines erkannten Signals kann verwendet werden, um eine einzelne Hand von zwei Händen zu unterscheiden. Es gibt jedoch andere Möglichkeiten, und diese Ausführungsform ist nicht auf ein Erkennungsverfahren oder einen Erkennungsalgorithmus begrenzt. Als weiteres Beispiel kann, falls der Abstand zwischen zwei „aktiven“ Erkennungsbereichen groß genug ist, z. B. größer als die Breite einer normalen Hand, angenommen werden, dass die Erkennung nicht von einer einzelnen Hand, sondern von zwei Händen bewirkt wird.
Während die Erkennung einer Hand basierend auf dem reflektierten Signal im Allgemeinen als zuverlässig angesehen werden kann, könnten unter bestimmten Umständen falsche Erkennungen auftreten. Um diese Fälle zu berücksichtigen, kann das System mindestens einen kapazitiven Sensor umfassen, der entlang der Oberfläche des Lenkrads angeordnet ist, und die Erkennungseinheit ist dafür ausgelegt, die Hand zumindest teilweise basierend auf einer Messung durch den mindestens einen kapazitiven Sensor zu erkennen. Mit anderen Worten ist die optische Erkennung durch das erfindungsgemäße System mit einer kapazitiven Erkennung kombiniert, um die Zuverlässigkeit zu erhöhen. Somit wird das Erkennungssystem redundant, z. B. um eine höhere Sicherheitsanforderungsstufe (Automotive Safety Integrity Level - ASIL) zu erreichen. Dies ist besonders vorteilhaft, da die zwei Erkennungsverfahren auf verschiedenen Messprinzipien beruhen und daher nicht für die gleichen Störungsquellen und/oder eine Falschbenutzung anfällig sind. Zum Beispiel hat Umgebungslicht, das die optische Erkennung möglicherweise beeinträchtigen könnte, keine Auswirkung auf eine Kapazitätsmessung. In ähnlicher Weise könnte das Vorhandensein eines weiteren Objekts, außer der Hand, in der Nähe des Lenkrads oder die Impedanz der Hand die Kapazitätsmessung beeinträchtigen, aber beeinträchtigt normalerweise nicht die optische Erkennung. Neben der Erhöhung der Zuverlässigkeit einer Erkennung könnte diese Ausführungsform auch verwendet werden, um ein Versagen eines Sensorsystems zu erkennen. Falls zum Beispiel die Erkennungsergebnisse durch das optische System und das kapazitive System sich weiterhin voneinander unterscheiden, könnte dies auf ein Versagen eines der Systeme hinweisen. Abgesehen davon können die internen Messdaten eine Menge zusätzlicher Informationen bereitstellen, z. B. Korrekturwerte, die für die Diagnose von Bedeutung sind.
Die Erfindung stellt ferner ein Verfahren zur Handerkennung an einem Lenkrad mit mindestens einer Lichtquelle, mindestens einem Lichtsensor und einer an den mindestens einen Lichtsensor gekoppelten Erkennungseinheit zur Verfügung. Das Verfahren umfasst:

- das Ausgeben eines ausgegebenen Signals von Licht durch mindestens eine Lichtquelle, so dass das ausgegebene Signal von dem Inneren des Lenkrads zu einem Erkennungsbereich gerichtet wird, der ein Abschnitt einer Oberfläche des Lenkrads ist;
- das Erkennen eines reflektierten Signals durch mindestens einen Lichtsensor, welches Signal ein Abschnitt des ausgegebenen Signals ist, das von dem Erkennungsbereich in das Innere des Lenkrads reflektiert wird; und
- das Erkennen einer Hand eines Benutzers auf dem Lenkrad durch die Erkennungseinheit basierend auf einer Erkennung des reflektierten Signals.

All diese Begriffe wurden vorstehend in Bezug auf das erfindungsgemäße System beschrieben und werden daher nicht erneut erklärt.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen denjenigen des erfindungsgemäßen Systems.
Figurenliste
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung von nicht einschränkenden Ausführungsformen anhand der beigefügten Zeichnung, wobei:

1 eine schematische Ansicht eines Lenkrads mit einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems zur Handerkennung an einem Lenkrad ist;
2 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsform einer Erkennungsanordnung für ein erfindungsgemäßes System ist;
2A eine schematische Ansicht entsprechend 2 mit einer Hand auf der Erkennungsanordnung ist;
3 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsform einer Erkennungsanordnung für ein erfindungsgemäßes System ist;
4 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführungsform einer Erkennungsanordnung für ein erfindungsgemäßes System ist;
5 eine schematische Ansicht einer vierten Ausführungsform einer Erkennungsanordnung für ein erfindungsgemäßes System ist; und
6 eine schematische Ansicht eines Lenkrads mit einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems ist.

Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen
1 zeigt schematisch ein Lenkrad 20 für ein Fahrzeug, normalerweise ein Straßenfahrzeug. Eine Umfangsfläche 20.1 des Lenkrads umfasst mehrere Erkennungsbereiche 6. Unter jedem Erkennungsbereich 6 ist eine Erkennungsanordnung 2 in dem Lenkrad 20 angeordnet. Jede Erkennungsanordnung 2 ist durch Leiter 11 mit einer Erkennungseinheit 10 verbunden. Alternativ könnten die Erkennungsanordnungen 2 durch eine übliche Busstruktur miteinander und mit der Erkennungseinheit 10 verbunden sein. Die Erkennungseinheit 10 ist innerhalb des Lenkrads 20 angeordnet, könnte jedoch gegebenenfalls auch in einem anderen Teil des Fahrzeugs angeordnet sein.
2 zeigt eine erste Ausführungsform einer Erkennungsanordnung 2. Sie umfasst eine LED 3, die als Lichtquelle dient, sowie eine Photodiode 8, die als Lichtsensor dient. Sowohl die LED 3 als auch die Photodiode 8 sind innerhalb eines Lichtleiters 5 angeordnet, der sich nach oben zum Erkennungsbereich 6 erstreckt. Man könnte auch sagen, dass der Erkennungsbereich 6 Teil einer Oberfläche des Lichtleiters 5 ist. Sowohl die LED 3 als auch die Photodiode 8 sind mit der Erkennungseinheit 10 verbunden. Im Betrieb steuert die Erkennungseinheit 10 die LED 3, um ein ausgegebenes Signal E₁ auszugeben, das durch den Lichtleiter 5 zum Erkennungsbereich 6 wandert. Das ausgegebene Signal E₁ kann ein sichtbares Lichtsignal und ein ultraviolettes Signal oder ein Infrarotsignal sein. Es ist auch möglich, verschiedene Wellenlängen zu kombinieren, z. B. durch Ersetzen der einzelnen LED 3 durch mehrere LEDs oder eine Mehrfarben-LED. Es ist anzumerken, dass die Geometrie des Lichtleiters 5 hier und in den folgenden Figuren vereinfacht ist. Im Allgemeinen kann seine Geometrie dazu geeignet sein, die Lichtsignale auf jede gewünschte Weise zu richten, fokussieren und/oder defokussieren.
Der Lichtleiter 5 und damit der Erkennungsbereich 6 sind teilweise für das ausgegebene Signal E₁ transparent. Wenn kein Objekt auf dem Erkennungsbereich 6 platziert ist, wird der Großteil des ausgegebenen Signals E₁ als übertragenes Signal T₁ durch die Oberfläche des Lichtleiters 5 nach außerhalb des Lenkrads 20 übertragen, während ein geringerer Teil intern reflektiert wird. Ein Teil des letzteren wird von der Photodiode 8 als reflektiertes Signal R₁ empfangen, wodurch sich der Widerstand der Photodiode 8 ändert. Die Erkennungseinheit 10 legt eine Spannung an die Photodiode 8 an und erkennt den Strom, wodurch jegliche Änderungen des Widerstands der Photodiode 8 erkannt werden können. Als Alternative zur „passiven“ Erkennung unter Verwendung von Photodioden 8 gibt es viele andere Möglichkeiten, wie das Licht erkannt werden könnte, z. B. durch einen Phototransistor oder eine digitale Vorrichtung, die über einen seriellen Bus mit der Erkennungseinheit 10 verbunden ist.
Wird eine Hand 30 auf dem Erkennungsbereich 6 platziert, wie in 2A gezeigt ist, hat dies eine Auswirkung auf das reflektierte Signal R₁ , welches von der Erkennungseinheit 10 verwendet werden kann, um das Vorhandensein der Hand 30 zu erkennen. Wie das reflektierte Signal R₁ beeinflusst wird, könnte möglicherweise von mehreren Faktoren abhängen, z. B. von der Wellenlänge des ausgegebenen Signals, der Hautfarbe der Hand 30, ob die Person Handschuhe trägt usw. Es ist gegebenenfalls möglich, eine Kalibrierung oder ein Lernverfahren auszuführen, wobei die Erkennungseinheit 10 lernt, wie das reflektierte Signal R₁ beeinflusst wird. Jegliche Kalibrierung kann während der Herstellung vorgenommen werden, aber gegebenenfalls auch, während das System 1 in Betrieb ist. Normalerweise wird das reflektierte Signal R₁ intensiver, wenn die Hand 30 auf dem Erkennungsbereich 6 angeordnet wird, da ein Großteil des Lichts, das ansonsten aus dem Lenkrad 20 nach außen austreten würde, zurück in den Wellenleiter 5 reflektiert wird, während natürlich auch ein Teil von der Hand 30 absorbiert wird.
Je nach der Anzahl, dem Abstand und der Position der individuellen Erkennungsbereiche 6 kann die Erkennungseinheit 10 mehr oder weniger genau die Position der Hand 30 bestimmen und auch bestimmen, ob der Fahrer eine einzelne Hand 30 oder beide Hände 30 auf dem Lenkrad 20 platziert hat (einschließlich der Positionen der beiden Hände 30).
Gegebenenfalls kann die Erkennungseinheit 10 eine Intensität des Kontakts zwischen der Hand 30 und dem Lenkrad 20 bestimmen. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Wenn der Fahrer zum Beispiel das Lenkrad 20 fester greift, kann dies bedeuten, dass mehr Erkennungsbereiche 6 von der Hand 30 bedeckt sind, was zu einer Erkennung durch eine erhöhte Anzahl von Photodioden 8 führen kann. Auch wenn die Intensität des Kontaktes zunimmt, könnte dies auch einen Einfluss auf die Reflexion in einem einzelnen Erkennungsbereich 6 haben, zum Beispiel da kaum eine mit Luft gefüllte Lücke zwischen dem Lichtleiter 5 und der Hand 30 vorhanden ist. Auch könnte der Lichtleiter 5 mechanisch verformt werden, wenn die Hand 30 das Lenkrad 20 fest ergreift, was auch beeinflussen könnte, wie das Licht von der LED 3 zum Erkennungsbereich 6 und/oder vom Erkennungsbereich 6 zur Photodiode 8 geleitet wird.
Um das reflektierte Signal R₁ besser von externem Licht zu unterscheiden, könnte ein Polarisationsfilter mit der LED 3 und mit der Photodiode 8 verwendet werden. Auch könnte das ausgegebene Signal E₁ auf spezielle Weise moduliert werden, oder es könnte ein Impulssignal sein. Durch Korrelieren des ausgegebenen Signals R₁ mit dem empfangenen Signal R₁ kann die Erkennungseinheit 10 dann jeglichen Einfluss auf Grund von externen Lichtquellen eliminieren.
3 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Erkennungsanordnung 2, die in einem erfindungsgemäßen System 1 verwendet werden kann. Bei dieser Ausführungsform ist ein einzelner Lichtleiter 5 über zwei LEDs 3, 4 und zwei Photodioden 8, 9 angeordnet. Der Lichtleiter 5 erstreckt sich zu einem ersten Erkennungsbereich 6 sowie zu einem zweiten Erkennungsbereich 7. Eine erste LED 3 und eine erste Photodiode 8 sind unter dem ersten Erkennungsbereich 6 angeordnet, während eine zweite LED 4 und eine zweite Photodiode 9 unter dem zweiten Erkennungsbereich 7 angeordnet sind. Im Prinzip arbeitet diese Ausführungsform in ähnlicher Weise wie die erste Ausführungsform, die in 2 gezeigt ist. Jede der LEDs 3, 4 gibt ein ausgegebenes Signal E₁ , E₂ in einen Erkennungsbereich 6, 7 aus, wo ein übertragenes Signal T₁ , T₂ aus dem Lenkrad 20 austritt, während ein reflektiertes Signal R₁ , R₂ von einer Photodiode 8, 9 empfangen werden kann. Es ist jedoch möglich, dass die erste LED 3 ein ausgegebenes Signal E₁ nicht nur zum ersten Erkennungsbereich 6, sondern auch zum zweiten Erkennungsbereich 7 sendet, während die zweite LED 4 auch ein ausgegebenes Signal E₁ zum ersten Erkennungsbereich 6 sowie zum zweiten Erkennungsbereich 7 sendet. Ebenso ist es möglich, dass die erste Photodiode 8 ein reflektiertes Signal R₂ von dem zweiten Erkennungsbereich 7 empfängt, während die zweite Photodiode 9 ein reflektiertes Signal R₁ von dem ersten Erkennungsbereich 6 empfängt. Wenn dies der Fall ist, ist es normalerweise wünschenswert unterscheiden zu können, welcher Teil des reflektierten Signals R₁ , R₂ von welcher LED 3, 4 stammt. Dies kann auf verschiedene Weise erreicht werden. Zum Beispiel könnte die Erkennungseinheit 10 die erste und die zweite LED 3, 4 nacheinander, d. h. abwechselnd, betreiben, so dass nur eine LED 3, 4 zu einer Zeit ein ausgegebenes Signal E₁ , E₂ erzeugt. Alternativ könnten die zwei LEDs 3, 4 auf verschiedenen Wellenlängen arbeiten, und die Photodioden 8, 9 könnten dafür ausgelegt sein, selektiv eine der Wellenlängen zu empfangen, gegebenenfalls unter Verwendung eines Filters. Auch könnten verschiedene Polarisierungen für die ausgegebenen Signale E₁ , E₂ von der ersten und der zweiten LED verwendet werden. Schließlich könnte die Wellenform des ausgegebenen Signals E₁ , E₂ verwendet werden, um die zwei ausgegebenen Signale E₁ , E₂ zu unterscheiden. Zum Beispiel könnten diese Signale E₁ , E₂ auf verschiedene Weise moduliert werden, oder sie könnten Impulssignale mit verschiedenen Kennzeichen sein. Es versteht sich, dass einige dieser Maßnahmen auch dazu beitragen, zwischen Licht, das von einer LED 3, 4 stammt, und Umgebungslicht zu unterscheiden.
4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Erkennungsanordnung 2, die etwas ähnlich zur zweiten Ausführungsform ist, aber nur eine einzelne LED 3 umfasst, die auf halber Strecke zwischen einer ersten und einer zweiten Photodiode 8, 9 angeordnet ist. Im Betrieb empfangen die erste und die zweite Photodiode 8, 9 jeweils reflektierte Signale R₁ , die von einem ausgegebenen Signal E₁ von der LED 3 stammen. Je nach der Geometrie des Lichtleiters 5 und den Positionen der LED 3 und der Photodioden 8, 9 in Bezug auf den ersten und den zweiten Erkennungsbereich 6, 7 kann angenommen werden, dass die erste Photodiode 8 zum großen Teil ein reflektiertes Signal R₁ von dem ersten Erkennungsbereich 6 empfängt, während die zweite Photodiode 9 ein reflektiertes Signal zum großen Teil von dem zweiten Erkennungsbereich 7 empfängt. Somit ist es möglich zu bestimmen, ob eine Hand 30 auf dem ersten Erkennungsbereich 6, dem zweiten Erkennungsbereich 7 oder auf beiden Erkennungsbereichen 6, 7 platziert ist.
5 zeigt eine vierte Ausführungsform einer Erkennungsanordnung 2, die einen ähnlichen Aufbau wie die dritte Ausführungsform hat. Es ist jedoch eine erste LED 3 unterhalb des ersten Erkennungsbereichs 6 angeordnet, während eine zweite LED 4 unterhalb des zweiten Erkennungsbereichs 7 angeordnet ist und eine einzelne Photodiode 8 zwischen den LEDs 3, 4 angeordnet ist. Als Reaktion auf ein ausgegebenes Signal E₁ , E₂ von einer der LEDs 3, 4 kann die Photodiode 8 ein reflektiertes Signal R₁ , R₂ empfangen, das zum großen Teil von dem Erkennungsbereich 6, 7 stammt, unter dem die jeweilige LED 3, 4 angeordnet ist. Um den Ursprung des reflektierten Signals R₁ , R₂ (oder vielmehr des entsprechenden ausgegebenen Signals E₁ , E₂ ) zu bestimmen, kann jede LED 3, 4 ein ausgegebenes Signal E₁ , E₂ einer speziellen Modulation oder ein spezielles Impulssignal ausgeben. Alternativ könnte die Erkennungseinheit 10 die erste LED 3 und die zweite LED 4 abwechselnd betreiben.
6 zeigt ein Lenkrad 20 mit einer leicht modifizierten zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Systems 1 zur Handerkennung. Der Einfachheit halber sind die elektrischen Leiter 11 in dieser Figur nicht gezeigt. Zusätzlich zu den Erkennungsanordnungen 2 ist ein kapazitiver Sensor 12 entlang der Oberfläche 20.1 des Lenkrads 20 angeordnet. Dieser kapazitive Sensor 12 ist auch mit der Erkennungseinheit 10 verbunden und dient als redundantes Mittel zum Erkennen des Vorhandenseins - und der Position - einer Hand 30 auf dem Lenkrad 20. Die Art von kapazitivem Sensor 12 ist in diesem Zusammenhang nicht begrenzt, und es kann jede auf dem Fachgebiet bekannte Art verwendet werden. Es versteht sich, dass der kapazitive Sensor 12 auch mit einer anderen Steuervorrichtung verbunden sein könnte, die von der Erkennungseinheit 10 getrennt ist. In jedem Fall kann eine Erkennung durch eine Photodiode 8, 9 und eine Erkennung durch den kapazitiven Sensor 12 verwendet werden, um einander zu überprüfen, falls sie zusammentreffen. Dies ist insbesondere dahingehend vorteilhaft, dass die beiden Sensorarten nicht für die gleichen Störungsquellen anfällig sind. Falls eine Hand 30 nur von einer Sensorart erkannt wird, können verschiedene Kriterien, wie dieses Ergebnis zu deuten ist, angewandt werden. Unter anderem kann eine wiederholte Erkennung nur durch eine Sensorart als ein Hinweis auf ein Versagen der anderen Sensorart angesehen werden.
Bezugszeichenliste

1: System zur Handerkennung
2: Erkennungsanordnung
3, 4: LED
5: Lichtleiter
6, 7: Erkennungsbereich
8, 9: Photodiode
10: Erkennungseinheit
11: Leiter
12: kapazitiver Sensor
20: Lenkrad
20.1: Oberfläche
30: Hand
E1, E2: ausgegebenes Signal
R1, R2: reflektiertes Signal
T1, T2: übertragenes Signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102016005013 A1 [0003]
DE 102017102265 A1 [0003]
US 2015/0210273 A1 [0003]
US 2017/0297618 A1 [0003]
US 2018/0099693 A1 [0003]
DE 102011109711 A1 [0003]
US 2015/0048845 A1 [0003]

Claims

System (1) zur Handerkennung an einem Lenkrad (20), umfassend - mindestens eine Lichtquelle (3, 4), die dazu geeignet ist, ein ausgegebenes Signal (E₁, E₂) von Licht auszugeben, so dass das ausgegebene Signal (E₁, E₂) von dem Inneren des Lenkrads (20) auf mindestens einen Erkennungsbereich (6, 7) einer Oberfläche (20.1) des Lenkrads (20) gerichtet wird, wobei der Erkennungsbereich (6, 7) zumindest teilweise für das ausgegebene Signal (E₁, E₂) transparent ist; - mindestens einen Lichtsensor (8, 9), der dazu geeignet ist, ein reflektiertes Signal (R₁, R₂) zu erkennen, welches Teil des ausgegebenen Signals (E₁, E₂) ist, das von dem Erkennungsbereich (6, 7) in das Innere des Lenkrads reflektiert wird; und - eine Erkennungseinheit (10), die an den mindestens einen Lichtsensor gekoppelt und dazu geeignet ist, basierend auf einer Erkennung des reflektierten Signals (R₁, R₂) eine Hand (30) eines Benutzers an dem Lenkrad (20) zu erkennen.
System gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen Lichtleiter (5) umfasst, der dafür ausgelegt ist, ein ausgegebenes Signal (E₁, E₂) von mindestens einer Lichtquelle (3, 4) zu mindestens einem Erkennungsbereich (6, 7) zu leiten.
System gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleiter (5) dafür ausgelegt ist, das reflektierte Signal (R₁, R₂) zu mindestens einem Lichtsensor (8, 9) zu leiten.
System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mehrere Lichtquellen (3, 4), mehrere Erkennungsbereiche (6, 7) und/oder mehrere Lichtsensoren (8, 9) umfasst.
System gemäß einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleiter (5) dafür ausgelegt ist, ein ausgegebenes Signal (E₁, E₂) von einer einzelnen Lichtquelle (3, 4) zu mehreren Erkennungsbereichen (6, 7) zu leiten.
System gemäß einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Lichtleiter (5) dafür ausgelegt ist, reflektierte Signale (R₁, R₂) von mehreren Erkennungsbereichen (6, 7) zu mindestens einem Lichtsensor (8, 9) zu leiten.
System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgegebene Signal (E₁, E₂) ein polarisiertes Signal ist und mindestens ein Lichtsensor (8, 9) dazu geeignet ist, selektiv ein polarisiertes reflektiertes Signal (R₁, R₂) zu erkennen.
System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgegebene Signal (E₁, E₂) ein moduliertes Signal ist.
System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (10) dafür ausgelegt ist, die mindestens eine Lichtquelle (3, 4) so zu steuern, dass sie das ausgegebene Signal (E₁, E₂) ausgibt.
System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (10) dafür ausgelegt ist, basierend auf der Erkennung des reflektierten Signals (R₁, R₂) eine Position der Hand (30) zu bestimmen.
System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das ausgegebene Signal (E₁, E₂) ein sichtbares Lichtsignal, ein ultraviolettes Lichtsignal und/oder ein Infrarot-Lichtsignal ist.
System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (10) dafür ausgelegt ist, eine Intensität des Kontaktes zwischen der Hand (30) und dem Lenkrad (20) zu bestimmen.
System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (10) dafür ausgelegt ist, basierend auf einer Erkennung durch mehrere Lichtsensoren (8, 9) zwei Hände (30) an dem Lenkrad (20) zu erkennen.
System gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es mindestens einen kapazitiven Sensor (12) umfasst, der entlang der Oberfläche (20.1) des Lenkrads (20) angeordnet ist, und die Erkennungseinheit (10) dafür ausgelegt ist, die Hand (30) zumindest teilweise basierend auf einer Messung durch den mindestens einen kapazitiven Sensor (12) zu erkennen.
Verfahren zur Handerkennung an einem Lenkrad (20) mit mindestens einer Lichtquelle (3, 4), mindestens einem Lichtsensor (8, 9) und einer Erkennungseinheit (10), die an den mindestens einen Lichtsensor (8, 9) gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst: - das Ausgeben eines ausgegebenen Signals (E₁, E₂) von Licht durch mindestens eine Lichtquelle (3, 4), so dass das ausgegebene Signal (E₁, E₂) von dem Inneren des Lenkrads (20) zu einem Erkennungsbereich (6, 7) gerichtet wird, der ein Abschnitt einer Oberfläche (20.1) des Lenkrads (20) ist; - das Erkennen eines reflektierten Signals (R₁, R₂) durch mindestens einen Lichtsensor (8, 9), welches Signal ein Abschnitt des ausgegebenen Signals (E₁, E₂) ist, das von dem Erkennungsbereich (6, 7) in das Innere des Lenkrads (20) reflektiert wird; und - das Erkennen einer Hand (30) eines Benutzers auf dem Lenkrad (20) durch die Erkennungseinheit (10) basierend auf einer Erkennung des reflektierten Signals (R₁, R₂).