DE10008197C1 - Multi-function operating device for automobile equipment, has operating surface with incorporated operating elements represented via head-up display provided on windscreen - Google Patents
Multi-function operating device for automobile equipment, has operating surface with incorporated operating elements represented via head-up display provided on windscreenInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine multifunktionale Bedieneinrichtung für Kraftfahrzeuge, die zur Beeinflussung einer Vielzahl unterschiedlicher Funktionselemente des Kraftfahrzeugs einsetzbar ist.The invention relates to a multifunctional control device for Motor vehicles that are used to influence a variety of different Functional elements of the motor vehicle can be used.
Auf Grund der in einem Kraftfahrzeug ständig steigenden Zahl der zu bedienenden Funktionselemente wird die Bedienung immer komplizierter und unübersichtlicher. Die auf diesem Gebiet vorhandenen unterschiedlichen Lösungen werden den erhöhten Anforderungen nur bedingt gerecht.Due to the ever increasing number in a motor vehicle operating functional elements, the operation becomes more and more complicated and more confusing. The different ones in this area Solutions only partially meet the increased requirements.
Eine mögliche Realisierung einer solchen multifunktionalen Bedieneinrichtung ist in der DE 40 33 832 A1 offenbart. Dort wird eine Berührungsfeld- Einrichtung eingesetzt, um z. B. die Bedienung eines Navigationssystems, einer Klimaanlage, eines Radios, eines Telefons u. s. w. menügesteuert vornehmen zu können. Eine derartige Einrichtung wird typischerweise in der Mittelkonsole des Fahrzeugs eingebaut, so daß der Fahrer diese bequem handhaben kann. Dieser Einbauraum hat jedoch den Nachteil, daß der Fahrer bei der Bedienung seinen Blick auf den Bildschirm richten und somit von der Beobachtung des Verkehrsgeschehens abwenden muß. Dies ist insbesondere bei den bei dieser Einrichtung eingesetzten berührungsempfindlichen Bildschirmen der Fall, bei denen eine Bedienung direkt am Bildschirm erfolgen muß, wobei aber eine haptische Rückmeldung über die erfolgte Betätigung einer Funktion nicht gegeben ist. Der Fahrer muß sich deshalb im Gegensatz z. B. zu klassischen Bedienelementen, die eine solche Rückmeldung ermöglichen und darüberhinaus jeweils nur einer bestimmten Funktion zugeordnet sind, durch einen Blick auf den Bildschirm vergewissern, welche Funktion er gerade bedient, und ob die gewünschte Aktion auch aktiviert wurde.A possible realization of such a multifunctional operating device is disclosed in DE 40 33 832 A1. There is a touch field Device used to z. B. the operation of a navigation system, an air conditioner, a radio, a telephone and the like. s. w. menu driven to be able to make. Such a device is typically used in the Center console of the vehicle installed so that the driver can comfortably can handle. However, this installation space has the disadvantage that the driver when operating, look at the screen and thus from the Must avoid observing traffic. This is particularly so in the touch sensitive used in this facility Screens are the case where operation is carried out directly on the screen must, but a haptic feedback about the operation a function is not given. The driver must therefore be in opposition e.g. B. classic controls that such feedback enable and moreover only one specific function make sure by looking at the screen which ones Function he is currently operating, and whether the desired action is also activated has been.
Durch die DE 196 20 199 A1 ist eine Projektionseinrichtung bekannt geworden, durch die die Steuerschalter einer Klimaanlagen-Bedieneinheit in einem Head-Up-Display in der Windschutzscheibe dargestellt werden. Da hierbei lediglich die auch auf der Bedieneinheit direkt sichtbare Oberfläche in das Head-Up-Display projiziert wird, ist eine solche Vorrichtung jedoch nicht für die Verwendung im Zusammenhang mit einer multifunktionellen Bedieneinheit geeignet, bei der ein und dieselben Bedienelemente wahlweise unterschiedlichen Funktionselementen zuordenbar sind.A projection device is known from DE 196 20 199 A1 through which the control switches of an air conditioning control unit in a head-up display in the windshield. There only the surface that is directly visible on the control unit in the head-up display is projected, however, is not such a device for use in connection with a multifunctional Control unit suitable, in which one and the same control elements optionally can be assigned to different functional elements.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung deshalb die Aufgabe zugrunde, eine multifunktionale Bedieneinrichtung zu schaffen, die ebenfalls eine individuelle Zuordnung ihrer Bedienelemente zu beliebig vielen verschiedenen Funktionseinheiten ermöglicht, bei der aber im herkömmlichen Sinne wirkende, d. h. eine haptische Rückmeldung vermittelnde Bedienelemente wie Dreh- oder Schieberegler, Drucktasten und ähnliches zum Einsatz kommen, wobei zudem eine Kontrolle über die Bedienung möglich ist, ohne den Blick von der Windschutzscheibe abzuwenden. The present invention is based on this prior art therefore based on the task of a multifunctional control device create, which also an individual assignment of their controls any number of different functional units, but in the conventional senses, d. H. a haptic feedback mediating controls such as rotary or slide controls, push buttons and Similar are used, with control over the Operation is possible without looking out of the windshield avert.
Dies gelingt beider erfindungsgemäßen Bedieneinrichtung dadurch, daß eine zumindest ein verschiedenen Funktionseinheiten zuordenbares Bedienelement umfassende Bedienoberfläche bei Betätigung der Bedieneinrichtung in einer der jeweils zugeordneten Funktion entsprechenden Darstellung als Bedien- und Anzeigeoberfläche in einem Head-Up-Display in der Windschutzscheibe erscheint, wobei insbesondere eine Echtzeitdarstellung der Bewegungen des Bedienelements und damit verbundener Änderungen entsprechender Anzeigen im Head-Up-Display vorgesehen ist.This is achieved in both operating devices according to the invention in that a at least one assignable to different functional units Control element comprehensive user interface when the Control device in a function corresponding to the respectively assigned function Representation as user and display interface in a head-up display in the windshield appears, in particular one Real-time representation of the movements of the control element and thus related changes to corresponding displays in the head-up display is provided.
Eine weitere Erleichterung der Bedienung ist in einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Gegenstands dadurch ermöglicht, daß der Bedieneinrichtung zumindest ein Sensor zugeordnet ist, der die das Bedienelement betätigende Hand der Bedienperson erfaßt, und daß diese Hand gemeinsam mit der entsprechend der gerade aktiven Funktion dargestellten Bedienoberfläche und dem Bedienelement in dem Head-Up- Display erscheint, wobei der zur Erfassung der Hand vorgesehene Sensor z. B. als bildgebende Einheit (Kamerasensor) ausgebildet ist.Another ease of use is in a preferred Further development of the subject invention enables that the operating device is assigned at least one sensor which detects the Operating element operating hand detects the operator, and that this Hand together with the according to the currently active function shown user interface and the control element in the head-up The display appears with the sensor provided for the hand e.g. B. is designed as an imaging unit (camera sensor).
Eine in diesem Sinne weitergebildete Bedieneinrichtung kann auch bei Dunkelheit ohne störende Lichtquellen im Fahrzeuginneren betrieben werden, indem ein optischer Sensor mit einer sich bis in den nahen Infrarotbereich erstreckenden spektralen Empfindlichkeit zusammen mit einer Licht in diesem Spektralbereich abstrahlenden Quelle eingesetzt wird.An operating device developed in this sense can also be used for Darkness is operated without disturbing light sources inside the vehicle, by using an optical sensor with a range up to the near infrared extending spectral sensitivity along with a light in this Spectral range emitting source is used.
Der Umfang der mit der multifunktionalen Bedieneinrichtung zu beeinflussenden Funktionen ist selbstverständlich über die eingangs bei der Diskussion des Standes der Technik genannten hinaus beliebig erweiterbar. The scope of using the multifunctional control device too influencing functions is, of course, via the entry at Discussion of the prior art mentioned expandable.
Um auch bei einer Fülle möglicher Funktionen dem Fahrer speziell bei der Auswahl der gewünschten Funktion die Übersicht zu erleichtern, sehen bevorzugte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes vor, daß eine fahrzustandsabhängige Vorselektion bestimmte Funktionen nur während der Fahrt bzw. spezieller Fahrsituationen oder während des Stillstandes des Fahrzeugs zur Verfügung stellt, bzw. daß die jeweilige Anwahlreihenfolge für die einzelnen Funktionen vom Benutzer eingestellt werden kann, oder mit Hilfe einer Fuzzy-Logik-Steuerung nach der Benutzungshäufigkeit geordnet wird.In order to provide the driver with an abundance of possible functions, especially with the Select the desired function to facilitate the overview, see preferred developments of the subject invention before that a preselection dependent on the driving state of certain functions only during driving or special driving situations or while the Vehicle available, or that the respective selection order for the individual functions can be set by the user, or with the help a fuzzy logic control is ordered according to the frequency of use.
Weitere besonders günstige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstands sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben und werden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further particularly favorable configurations of the invention Subject matter are specified in the further subclaims and are based on the embodiment shown in the drawing explained.
Dabei zeigen:Show:
Fig. 1 Einen Blick in das Fahrzeuginnere, aus dem die Zuordnung zwischen Fahrer, Bedienoberfläche und Darstellung im Head-Up-Display deutlich wird. Fig. 1 A look inside the vehicle, from which the assignment between driver, user interface and display in the head-up display is clear.
Fig. 2 Einen schematisch dargestellten Ausschnitt einer erfindungsgemäßen, neutral gestalteten, physikalischen Bedienoberfläche (a), sowie deren Wiedergabe als funktionsspezifische Bedien- und Anzeigeoberfläche im Head-Up-Display bei den Funktionen Klimaanlagenbedienung (b) und Radiobedienung (c). Fig. 2 shows a schematically illustrated section of a neutral, physical user interface (a) according to the invention, as well as its reproduction as a function-specific operating and display surface in the head-up display for the functions of air conditioning system operation (b) and radio operation (c).
Wie in Fig. 1 zu sehen, befindet sich die Bedienoberfläche 1 wie gewohnt in der Mittelkonsole des Fahrzeugs, wo sie sich sowohl über den vorderen als auch über den unteren Bereich derselben erstrecken kann, um so eine gute Erreichbarkeit und bequeme Handhabung durch den Fahrer sicherzustellen. Die Bedienoberfläche 1 selbst sowie die auf dieser vorhandenen Bedienelemente 2, . . ., 6 sind dabei völlig neutral gehalten, d. h. sie weisen keine irgendeiner bestimmten Funktion zugeordneten Symbole oder Bezeichnungen auf. Dies hat verschiedene Vorteile; z. B. kann eine solche neutral gehaltene Bedienoberfläche ohne Änderungen in einer Vielzahl von Fahrzeugen mit unterschiedlichsten Ausstattungsvarianten eingesetzt werden, da die Zuordnung der einzelnen Funktionen rein softwaretechnisch erfolgt. Darüberhinaus gibt es aber auch einen bedeutenden Vorteil für das Innenraumdesign, da der Bedienoberfläche durch das Vermeiden einer Überfrachtung mit aufgedruckten Symbolen und Bezeichnungen sowie mit Anzeigen, Leuchten etc. ein edel anmutendes Erscheinungsbild gegeben werden kann. Die Bedienung der einzelnen, mit der Bedieneinrichtung zu steuernden Funktionen erfolgt z. B. menügesteuert, indem in einem zunächst vorliegenden Auswahlmenü die gewünschte Funktion angewählt wird, worauf diese dann aktiviert wird. Das Anwählen der gewünschten Funktion kann in bekannter Weise mittels Betätigung von Tastschaltern, (rastenden) Drehschaltern oder aber auch durch eine Spracheingabeeinrichtung erfolgen. In Fig. 2 ist beispielhaft in a) ein Ausschnitt aus einer neutralen Bedienoberfläche 1 und in b) und c) die dazugehörigen Wiedergaben 1' und 1" derselben im Head-Up-Display 7 als funktionsspezifische Bedien- und Anzeigeoberfläche bei den Funktionen Klimaanlagenbedienung (b) und Radiobedienung (c) dargestellt. Die Bedienoberfläche 1 umfaßt als Bedienelemente die Drehregler 2 und 3, die Tastschalter 4 und 5 und den Schieberegler 6. Diese Bedienelemente, insbesondere die Dreh- und Schieberegler sind dabei mit motorischen Einrichtungen verbunden, die eine Anpassung ihrer Haptik an die jeweils aktive Funktion erlaubt. So können die Drehregler 2 und 3 beispielsweise in der in Fig. 2b) gezeigten Funktion als Temperaturwahlschalter für die Klimaanlagensteuerung linke und rechte Anschläge sowie dazwischenliegende Rastpositionen haben, während bei der in der in Fig. 2c) gezeigten Steuerung des Radios der linke Drehregler 2 als Lautstärkeregler eine kontinuierliche, nicht rastende Verstellung zwischen zwei Endanschlägen erlaubt, während der rechte Drehregler 3 für die Steuerung des Sendersuchlaufs aus einer Mittenstellung nach rechts oder links mit jeweils ansteigender Betätigungskraft zu bewegen ist, wodurch ein Suchlauf im Frequenzband nach oben oder unten mit einer zur Auslenkung des Reglers proportionalen Geschwindigkeit veranlaßt wird, und wobei der Drehknopf stets selbsttätig in die Mittenstellung zurückkehrt.As can be seen in FIG. 1, the user interface 1 is located, as usual, in the center console of the vehicle, where it can extend both over the front and over the lower area thereof, so as to ensure good accessibility and easy handling by the driver . The user interface 1 itself and the control elements 2 ,. , ., 6 are kept completely neutral, ie they have no symbols or designations assigned to any specific function. This has several advantages; e.g. B. such a neutral user interface can be used without changes in a variety of vehicles with different equipment variants, since the assignment of the individual functions is done purely in terms of software. In addition, there is also a significant advantage for the interior design, since the user interface can be given a noble appearance by avoiding overloading with printed symbols and labels as well as with displays, lights, etc. The operation of the individual functions to be controlled with the operating device takes place e.g. B. menu-driven by selecting the desired function in an initially available selection menu, whereupon this is then activated. The desired function can be selected in a known manner by actuating pushbutton switches, (latching) rotary switches or else by means of a voice input device. In FIG. 2 is exemplified in a) a section of a neutral user interface 1 and in b) and c) the associated reproductions 1 'and 1 "of the same in the head-up display 7 as a function-specific control and display surface for the functions air conditioning operation ( b) and radio control (c) The control surface 1 comprises as control elements the rotary controls 2 and 3 , the push buttons 4 and 5 and the slide control 6. These control elements, in particular the rotary control and slide control, are connected to motorized devices which allow adaptation haptics of the active function in each case. For example, in the function shown in FIG. 2b), the rotary regulators 2 and 3 can have left and right stops as well as intermediate stop positions in the function shown in FIG. shown control of the radio of the left rotary control 2 as a volume control a continuous, non-latching V Creation between two end stops allowed, while the right rotary control 3 for controlling the station search can be moved from a center position to the right or left with increasing actuation force, whereby a search in the frequency band up or down is initiated with a speed proportional to the deflection of the controller , and the rotary knob always automatically returns to the central position.
Ist beispielsweise die Bedienung der Klimaanlagensteuerung aktiv, so erscheint im Head-Up-Display 7 die in Fig. 2b) dargestellte Wiedergabe 1' der Bedienoberfläche 1, wobei derselben ein z. B. daneben angeordneter Anzeigebereich 1* zugeordnet ist. Im Display 7 erscheint dabei nicht nur eine statische Darstellung der Bedienoberfläche, sondern es werden auch alle Bewegungen der Bedienelemente 2 bis 6, sowie die damit verbundene Änderung von Anzeigen vorzugsweise in Echtzeit dargestellt. Dreht der Fahrer z. B. den Drehregler 2 nach rechts, so kann er im Head-Up- Display 7 beobachten, wie sich der dort als Temperaturregler 2' für die rechte Seite wiedergegebene Drehknopf ebenfalls nach rechts dreht, wobei gleichzeitig in dem Anzeigebereich 1 . die digitale Anzeige der vorgewählten Temperatur auf den neueren höheren Temperaturwert wechselt. Über einen Wechsel in der Farbdarstellung der Digitalanzeige oder auch der Drehknopfdarstellung 2' kann dem Fahrer signalisiert werden, ob der tatsächlich erreichte Temperaturwert mit dem voreingestellten Wert bereits übereinstimmt, oder ob der Regelprozeß noch im Gange ist. So wechselt die Farbe des Drehknopfes 2' z. B. bei einer neu angewählten Solltemperatur von "Grün" nach "Rot" und bei Erreichen dieser Solltemperatur durch den tatsächlichen Innenraumtemperaturwert wieder zurück von "Rot" nach "Grün". If, for example, the operation of the air conditioning control is active, the display 1 'of the user interface 1 shown in FIG. 2b) appears in the head-up display 7 , the same being a z. B. adjacent display area 1 * is assigned. The display 7 not only shows a static representation of the user interface, but also all movements of the control elements 2 to 6 , as well as the associated change in displays, are preferably shown in real time. If the driver turns z. B. the rotary control 2 to the right, he can observe in the head-up display 7 how the rotary knob shown there as the temperature control 2 'for the right side also rotates to the right, at the same time in the display area 1 . the digital display of the preselected temperature changes to the newer higher temperature value. By changing the color of the digital display or the rotary knob display 2 ', the driver can be signaled whether the temperature value actually reached already matches the preset value or whether the control process is still in progress. So changes the color of the knob 2 'z. B. at a newly selected target temperature from "green" to "red" and when this target temperature is reached by the actual interior temperature value back from "red" to "green".
Ist dagegen die Radiobedienung aktiv, so erscheint im Head-Up-Display 7 die in Fig. 2c) dargestellte Wiedergabe 1" der Bedienoberfläche 1, wobei auch dieser ein daneben angeordneter Anzeigebereich 1 ** zugeordnet ist. Für die im Display 7 erscheinende Wiedergabe der Bedienoberfläche als funktionsspezifische Bedien- und Anzeigeeinrichtung gilt entsprechendes wie zuvor am Beispiel Klimaanlagensteuerung erläutert.If, on the other hand, the radio control is active, the display 1 "of the user interface 1 shown in FIG. 2c) appears in the head-up display 7 , with this also being associated with an adjacent display area 1 **. For the display of the display 7 shown in FIG The user interface as a function-specific operating and display device applies accordingly, as previously explained using the example of air conditioning control.
Durch einen als bildgebende Einheit 9 (Kamerasensor) ausgebildeten Sensor wird die Hand 11 des Fahrers, der die Bedieneinrichtung betätigt, erfaßt und zur weiteren Vereinfachung der Bedienung gemeinsam mit der funktionsspezifischen Wiedergabe 1' bzw. 1" der Bedienoberfläche 1 im Display 7 dargestellt. Der Fahrer hat somit eine Kontrolle über die Bewegung seiner Hand 11 bezüglich der Bedienoberfläche 1 und kann, ohne den Blick von der Windschutzscheibe 8 und somit vom Verkehrsgeschehen abzuwenden, so handeln, als ob er direkt auf eine Bedienoberfläche herkömmlicher Art blicken würde. Die Darstellung der Hand 11 im Display 7 kann dabei sowohl durch eine direkte Einblendung eines aus dem tatsächlichen von dem Kamerasensor 9 aufgenommenen Bildes extrahierten Teilbildes als auch durch eine aus dem Kamerabild erzeugte computeranimierte Darstellung erfolgen. Um diese Funktionalität auch bei Dunkelheit zu ermöglichen, und zwar ohne störende Lichtquellen im Fahrzeuginnenraum, ist der bildgebenden Einheit 9 eine Strahlung im nahen infraroten Spektralbereich abstrahlende Lichtquelle 10, z. B. in Form einer Infrarot-Leuchtdiode zugeordnet, die die Szenerie vor der Bedienoberfläche 1 mit einem für den Menschen unsichtbaren, für den entsprechend ausgelegten Kamerasensor 9 jedoch verwertbaren Licht ausleuchtet. Der Kamerasensor 9 sowie die Lichtquelle 10 können vorteilhaft z. B. in einem im vorderen Dachbereich des Kraftfahrzeugs angeordneten Dachmodul 12 integriert sein.The hand 11 of the driver who actuates the operating device is detected by a sensor designed as an imaging unit 9 (camera sensor) and, for further simplification of operation, is shown on the display 7 together with the function-specific reproduction 1 ′ or 1 ″ of the user interface 1 The driver thus has control over the movement of his hand 11 with respect to the user interface 1 and can act without looking away from the windshield 8 and thus from the traffic situation as if he were looking directly at a user interface of a conventional type 11 in the display 7 can take place either by directly fading in a partial image extracted from the actual image recorded by the camera sensor 9 or by a computer-animated representation generated from the camera image, in order to enable this functionality even in the dark, and without disturbing light sources in the Vehicle interior, is the imaging unit 9 a radiation in the near infrared spectral region emitting light source 10 , z. B. in the form of an infrared light-emitting diode, which illuminates the scenery in front of the user interface 1 with a light that is invisible to humans, but usable for the correspondingly designed camera sensor 9 . The camera sensor 9 and the light source 10 can advantageously z. B. may be integrated in a roof module 12 arranged in the front roof area of the motor vehicle.
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