WO2004000596A1 - Operating unit for motor vehicle components - Google Patents

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WO2004000596A1
WO2004000596A1 PCT/DE2003/001778 DE0301778W WO2004000596A1 WO 2004000596 A1 WO2004000596 A1 WO 2004000596A1 DE 0301778 W DE0301778 W DE 0301778W WO 2004000596 A1 WO2004000596 A1 WO 2004000596A1
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WO
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control unit
motor vehicle
unit according
input area
operating unit
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PCT/DE2003/001778
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Inventor
Hans-Dieter Heimberger
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/041—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means
    • G06F3/042—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means
    • G06F3/0425—Digitisers, e.g. for touch screens or touch pads, characterised by the transducing means by opto-electronic means using a single imaging device like a video camera for tracking the absolute position of a single or a plurality of objects with respect to an imaged reference surface, e.g. video camera imaging a display or a projection screen, a table or a wall surface, on which a computer generated image is displayed or projected
    • B60K35/10—
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
    • G06F3/01—Input arrangements or combined input and output arrangements for interaction between user and computer
    • G06F3/03—Arrangements for converting the position or the displacement of a member into a coded form
    • G06F3/033—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor
    • G06F3/0354—Pointing devices displaced or positioned by the user, e.g. mice, trackballs, pens or joysticks; Accessories therefor with detection of 2D relative movements between the device, or an operating part thereof, and a plane or surface, e.g. 2D mice, trackballs, pens or pucks
    • G06F3/03547—Touch pads, in which fingers can move on a surface
    • B60K2360/113—
    • B60K2360/117—
    • B60K2360/21—

Definitions

  • the invention relates to an operating unit for installation in an opening of a wall delimiting the interior of a motor vehicle, in particular a center console or a dashboard, the operating unit having one or more operating elements which emit signals to a control unit, which in turn consists of output signals from the operating unit Control signals for an optical output unit, by means of which a cursor can be moved on the optical output unit, and for controlling a motor vehicle component.
  • Motor vehicles generally have separate control units for different vehicle components.
  • an operating unit for a radio an operating unit for an on-board computer and an operating unit for an air conditioning system.
  • These different control units for different vehicle components are increasingly giving way to a central control unit which interacts with a central screen, the various vehicle components being operated by the single control unit via different screen menus.
  • Such a display and operating concept is known, for example, from ATZ / MTZ Special Edition, 2001, No. 11, pages 24 to 33.
  • the operating unit consists of only a single rotary / push button, via which different vehicle components can be operated.
  • the disadvantage of this system is that it requires a certain amount of familiarization and familiarity with the system.
  • touchpad input areas are known as operating units for portable laptop computers. These input areas are completely flat and colored gray. If a finger is moved over the input area, the movement of the finger is converted into a movement of a cursor on a screen. The movement of the cursor is done in an intuitively simple way.
  • Touchpad input areas for laptop computers are designed either as capacitive or resistive sensor systems.
  • US Pat. No. 5,483,261 also discloses an operating unit for a computer system that has a plane sensitive input surface that is detected by a camera, so that several fingers of a user can be detected on the input surface simultaneously.
  • the object of the invention is to provide an operating unit for installation in a motor vehicle, which allows an intuitive operation of several motor vehicle components by the common operating unit.
  • control unit has as a control element a flat input area with an input surface facing the interior of the motor vehicle and a rear side facing away from the interior of the motor vehicle, the input area being optically transparent and in the control unit an optical sensor element is arranged, with which an image of the input area is acquired, and an output signal of the optical sensor element is fed to the control unit for generating the control signals for moving the cursor on the optical output unit.
  • cursor generally refers to a marking that is shown on the output unit and can be moved via the operating unit. In particular, this can be a Gabe- or insertion mark or means for optically highlighting one of several selection symbols or screen areas of the output unit, for example by color coding or a special frame around the screen area.
  • the control unit according to the invention for motor vehicle components allows intuitive movement of a cursor by the user moving a finger on the input surface.
  • the movement of the finger on the input surface is converted directly into a movement of a cursor on an operating unit.
  • the movement of the finger on the input area is detected by an optical sensor element such as a camera, in particular a CMOS camera.
  • CMOS camera CMOS camera.
  • the operating unit can be operated by a driver in winter even with gloves, which is not possible or only possible to a limited extent in the conventional touchpads with capacitive or resistive systems known from computer systems.
  • control unit for motor vehicles
  • the control unit in particular having to be fitted into the center console or the dashboard and thus having to be adapted to its design.
  • the control unit according to the invention therefore has an input rich, which is spatially curved and / or adapted to the contour of the wall surrounding the installation opening, in particular thus the center console or the dashboard.
  • the movement of a finger on the spatially curved input area is converted into a linear movement of a cursor.
  • various forms of the input area such as a round input surface, can be realized.
  • the input surface facing the user is a plastic surface or a metal surface.
  • different appearances of the surface can be realized.
  • shiny metallic surfaces can also be realized.
  • metal coatings of the surface are in particular only made with a small layer thickness or as a fine lattice structure or the like.
  • the light transmission area of the input area can be adapted to the detection area of the optical sensor element used.
  • the planar input area for visible light that is to say light in the spectral range from approximately 400 Nm to 700 Nm, is designed to be transparent or semi-transparent.
  • the operating unit has illuminants, in particular infrared illuminants, for illuminating the input area.
  • illuminants in particular infrared illuminants
  • a sensitivity of the sensor element in the infrared spectral range is required accordingly.
  • the operating unit can in particular be designed such that the height / width ratio of the input area is substantially equal to the height / width ratio of an output area of the optical output unit.
  • the control unit can also be used for other tasks by simply entering control commands.
  • personal identification can be carried out by evaluating the output signal of the optical sensor element.
  • the user brings a finger, usually the index finger, into contact with the input surface.
  • An image of the user's finger can be created by the optical sensor element, wherein an image similar to a fingerprint can also be generated.
  • the operator's fingerprint recorded in this way can be compared with stored patterns of the fingerprints of users of the vehicle, so that the current user is identified.
  • personal settings of vehicle components can then be made, for example. This can include a personal setting of the driver's seat, an audio system, the air conditioning system or the rear view mirror.
  • the personal identification can also be used to deactivate an immobilizer if the detected person is registered in the vehicle as being authorized to drive.
  • the motor vehicle components that can be controlled by the control unit according to the invention include in particular in particular an air conditioning system, an audio system, a multimedia system or a navigation system.
  • Figure 1 shows a cross section and a front view of the control unit and a contour line of the built-in wall
  • FIG. 2 is a block diagram of a vehicle component with the control unit according to the invention.
  • FIG. 1 a shows a cross section through the control unit 1.
  • the control unit 1 contains, in addition to conventional control elements 6, such as rotary actuators or keys, a flat input area 2.
  • the flat input area 2 has an input area 3 which, when the control unit is installed, faces the interior 12 of the motor vehicle.
  • a user can move a cursor along an output unit 9 with a finger on the input surface 3.
  • a camera 5, which is in particular a CMOS camera, is arranged in the interior of the operating unit 1 and is an image of the input area 2 and thus the movement of a finger of the user on the input surface 3.
  • the camera 5 faces the rear 4 of the input area 2.
  • In the control unit 1 there is also a lamp 7 with which the input area 2 is illuminated.
  • the input area 2 like the entire front side of the operating unit 1 facing the interior 12 of the vehicle, is adapted to the contour of the center console.
  • the input surface has, in particular, a spatial curvature which corresponds to the spatial curvature of the wall 13 of the corresponds to the console, the contour line of which can be seen from the top in FIG. 1c.
  • the input surface 3 is color-matched to the environment.
  • the input surface 3 can consist of a colored plastic surface or of a metallic or metalized surface, but light transparency must be ensured so that the movement of the user's finger on the input surface 3 can be detected by the camera 5.
  • FIG. 1b shows a front view of the operating unit and thus the side of the operating unit 1 inclined towards the interior 12 and the driver with the input surface 3 and the further operating elements 6.
  • the output signals of the control unit 1 i.e. the output signal of the camera 5 and the output signals of the control elements 6, a control unit 8, supplied.
  • the control unit 8 converts the input signals, which it receives in particular from the camera 5, into a control signal for a cursor on the output unit (screen) 9. This is done in the control unit
  • the spatial coordinates of the detected finger of the operator which can be detected via the brightness signal of the camera 5, converted into geometric coordinates.
  • the change in the geometric coordinates resulting from the movement of the finger is transformed into a change in the geometric coordinates of the cursor on the screen
  • control unit 8 is in electrical connection with the motor vehicle components 10, 11, which are, for example, a system and an audio system.
  • control signals of the operating unit 1 are forwarded to one of the two motor vehicle components 10, 11, so that the desired interior temperature of an air conditioning system or the volume of an audio reproduction can be set via the operating unit 1 ,
  • storage means can also be present in the control unit 8, in which patterns of fingerprints of individual users of the vehicle are stored.
  • the pattern of the fingerprint of the current user detected by the camera 5, who has placed his finger on the input surface 5, is evaluated in the control unit 8 and compared with the stored patterns. If the detected pattern matches a stored pattern, an immobilizer can then be deactivated if there is a corresponding authorization for the stored fingerprint.
  • setting values for various vehicle components can be assigned to the stored fingerprints, so that when a fingerprint matching a stored fingerprint is detected, the associated settings are made automatically.
  • the control unit 1 can also assume a scanner function by detecting any pattern stored on the input surface 3 by means of the camera 5.
  • additional functions can be implemented with the control unit that require optical pattern recognition.

Abstract

The invention relates to an operating unit (1) for integrating into an opening of a wall (13) defining the interior (12) of a motor vehicle, especially a centre console or a dashboard. Said operating unit (1) comprises at least one operating element which sends signals to a control unit which, in turn, generates control signals from the output signals of the operating unit (1), by which means a cursor can be moved on the optical output unit (9) and a motor vehicle component can be controlled. According to the invention, said operating unit (1) is designed in such a way that it comprises a flat input region (2) provided with an input surface (3) facing the interior and a rear side (4) facing away from the interior. Said input region (2) is optically transparent and the operating unit (1) comprises an optical sensor element (5) which is used to detect an image of the input region (2). An output signal of the optical sensor element (5) is transmitted to the control unit (8) in order to generate the control signals for moving the cursor on the optical output unit (9). The input region (2) is especially adapted to the contours of the centre console or the dashboard.

Description

Beschreibungdescription
Bedieneinheit für KraftfahrzeugkomponentenControl unit for motor vehicle components
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 ab- geben, 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.The invention relates to an operating unit for installation in an opening of a wall delimiting the interior of a motor vehicle, in particular a center console or a dashboard, the operating unit having one or more operating elements which emit signals to a control unit, which in turn consists of output signals from the operating unit Control signals for an optical output unit, by means of which a cursor can be moved on the optical output unit, and for controlling a motor vehicle component.
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 Bedien- konzept 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 Eingewöhnungs- zeit und Vertrautheit mit dem System erfordert . Als Bedieneinheiten für tragbare Laptop-Computer sind sogenannte Touchpad-Eingabeflachen bekannt. Diese Eingabeflächen sind vollkommen plan und grau eingefärbt. Wird ein Finger ü- ber die Eingabefläche bewegt, so wird die Bewegung des Fingers in eine Bewegung eines Cursors auf einem Bildschirm um- gesetzt. Die Bewegung des Cursors erfolgt dabei auf intuitiv einfache Weise. Touchpad-Eingabeflachen 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 er- fasst wird, so dass simultan mehrere Finger eines Benutzers auf der Eingabefläche detektiert werden können.Motor vehicles generally have separate control units for different vehicle components. For example, there is an operating unit for a radio, an operating unit for an on-board computer and an operating unit for an air conditioning system. These different control units for different vehicle components are increasingly giving way to a central control unit which interacts with a central screen, the various vehicle components being operated by the single control unit via different screen menus. Such a display and operating concept is known, for example, from ATZ / MTZ Special Edition, 2001, No. 11, pages 24 to 33. In the display and operating concept described there, the operating unit consists of only a single rotary / push button, via which different vehicle components can be operated. The disadvantage of this system is that it requires a certain amount of familiarization and familiarity with the system. So-called touchpad input areas are known as operating units for portable laptop computers. These input areas are completely flat and colored gray. If a finger is moved over the input area, the movement of the finger is converted into a movement of a cursor on a screen. The movement of the cursor is done in an intuitively simple way. Touchpad input areas for laptop computers are designed either as capacitive or resistive sensor systems. US Pat. No. 5,483,261 also discloses an operating unit for a computer system that has a plane sensitive input surface that is detected by a camera, so that several fingers of a user can be detected on the input surface simultaneously.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bedieneinheit für den Ein- bau in ein Kraftfahrzeug anzugeben, die eine intuitive Bedienung mehrerer Kraftfahrzeugkomponenten durch die gemeinsame Bedieneinheit erlaubt.The object of the invention is to provide an operating unit for installation in a motor vehicle, which allows an intuitive operation of several motor vehicle components by the common operating unit.
Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Bedieneinheit da- durch 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 Bedienein- heit 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- gäbe- 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.The object is achieved in a generic control unit in that the control unit has as a control element a flat input area with an input surface facing the interior of the motor vehicle and a rear side facing away from the interior of the motor vehicle, the input area being optically transparent and in the control unit an optical sensor element is arranged, with which an image of the input area is acquired, and an output signal of the optical sensor element is fed to the control unit for generating the control signals for moving the cursor on the optical output unit. The term cursor generally refers to a marking that is shown on the output unit and can be moved via the operating unit. In particular, this can be a Gabe- or insertion mark or means for optically highlighting one of several selection symbols or screen areas of the output unit, for example by color coding or a special frame around the screen area.
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 Be- wegung 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. Weiter- hin 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.Similar to the touch pads known from computer systems, the control unit according to the invention for motor vehicle components allows intuitive movement of a cursor by the user moving a finger on the input surface. The movement of the finger on the input surface is converted directly into a movement of a cursor on an operating unit. This results in a direct coupling of the user's own finger movement with the movement of the cursor. In the control unit according to the invention, the movement of the finger on the input area is detected by an optical sensor element such as a camera, in particular a CMOS camera. This has the advantage that no pressure has to be exerted on the input surface, as is the case with resistive systems, for example. Furthermore, there is the advantage that the operating unit can be operated by a driver in winter even with gloves, which is not possible or only possible to a limited extent in the conventional touchpads with capacitive or resistive systems known from computer systems.
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 Ar- maturenbrett eingepasst und somit an deren Gestaltung ange- passt 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 umge- setzt. Des weiteren können verschiedene Formen des Eingabebereiches, wie zum Beispiel eine runde Eingabefläche realisiert werden .In the case of control units for motor vehicles, there is also the task of providing a visually appealing form according to the wishes of the motor vehicle manufacturer, the control unit in particular having to be fitted into the center console or the dashboard and thus having to be adapted to its design. In a special embodiment, the control unit according to the invention therefore has an input rich, which is spatially curved and / or adapted to the contour of the wall surrounding the installation opening, in particular thus the center console or the dashboard. The movement of a finger on the spatially curved input area is converted into a linear movement of a cursor. Furthermore, various forms of the input area, such as a round input surface, can be realized.
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 Metallbe- schichtungen 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.In a special embodiment it is provided that the input surface facing the user is a plastic surface or a metal surface. In this way, different appearances of the surface can be realized. In addition to different colors of the input surface, shiny metallic surfaces can also be realized. In order to ensure the optical permeability, metal coatings of the surface are in particular only made with a small layer thickness or as a fine lattice structure or the like. The light transmission area of the input area can be adapted to the detection area of the optical sensor element used. In particular, it is provided that the planar input area for visible light, that is to say light in the spectral range from approximately 400 Nm to 700 Nm, is designed to be transparent or semi-transparent.
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 Empfindlich- keit 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 Fin- gers 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.In order to ensure reliable detection of the operating commands even in the dark, it is provided that the operating unit has illuminants, in particular infrared illuminants, for illuminating the input area. When using infrared illuminants, a sensitivity of the sensor element in the infrared spectral range is required accordingly. The operating unit can in particular be designed such that the height / width ratio of the input area is substantially equal to the height / width ratio of an output area of the optical output unit. As a result, a direct assignment of a detected position of a finger of the user in the input area to the corresponding position of the cursor on the optical output unit is possible in a particularly simple manner and is particularly easy for the user to understand.
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 abgespei- cherten 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 per- sonenbezogene 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.The control unit can also be used for other tasks by simply entering control commands. In particular, personal identification can be carried out by evaluating the output signal of the optical sensor element. To operate the control unit, the user brings a finger, usually the index finger, into contact with the input surface. An image of the user's finger can be created by the optical sensor element, wherein an image similar to a fingerprint can also be generated. The operator's fingerprint recorded in this way can be compared with stored patterns of the fingerprints of users of the vehicle, so that the current user is identified. After the user has been identified, personal settings of vehicle components can then be made, for example. This can include a personal setting of the driver's seat, an audio system, the air conditioning system or the rear view mirror. In addition, the personal identification can also be used to deactivate an immobilizer if the detected person is registered in the vehicle as being authorized to drive.
Zu den Kraftfahrzeugkomponenten, die durch die erfindungsgemäße Bedieneinheit angesteuert werden können, gehört insbe- sondere eine Klimaanlage, ein Audiosystem, ein Multimediasystem oder ein Navigationssystem.The motor vehicle components that can be controlled by the control unit according to the invention include in particular in particular an air conditioning system, an audio system, a multimedia system or a navigation system.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei- spiels und der Figur näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment and the figure. Show it:
Figur 1 einen Querschnitt und eine Frontansicht der Bedieneinheit sowie eine Konturlinie der Einbauwand;Figure 1 shows a cross section and a front view of the control unit and a contour line of the built-in wall;
Figur 2 ein Blockschaltbild einer Fahrzeugkomponente mit der erfindungsgemäßen Bedieneinheit.Figure 2 is a block diagram of a vehicle component with the control unit according to the invention.
In Figur la 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 fah- ren. 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 o- ben aus Figur lc 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. me- tallisierten 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.FIG. 1 a shows a cross section through the control unit 1. The control unit 1 contains, in addition to conventional control elements 6, such as rotary actuators or keys, a flat input area 2. The flat input area 2 has an input area 3 which, when the control unit is installed, faces the interior 12 of the motor vehicle. A user can move a cursor along an output unit 9 with a finger on the input surface 3. A camera 5, which is in particular a CMOS camera, is arranged in the interior of the operating unit 1 and is an image of the input area 2 and thus the movement of a finger of the user on the input surface 3. The camera 5 faces the rear 4 of the input area 2. In the control unit 1 there is also a lamp 7 with which the input area 2 is illuminated. The input area 2, like the entire front side of the operating unit 1 facing the interior 12 of the vehicle, is adapted to the contour of the center console. For this purpose, the input surface has, in particular, a spatial curvature which corresponds to the spatial curvature of the wall 13 of the corresponds to the console, the contour line of which can be seen from the top in FIG. 1c. In addition, the input surface 3 is color-matched to the environment. For this purpose, the input surface 3 can consist of a colored plastic surface or of a metallic or metalized surface, but light transparency must be ensured so that the movement of the user's finger on the input surface 3 can be detected by the camera 5.
Figur lb 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.FIG. 1b shows a front view of the operating unit and thus the side of the operating unit 1 inclined towards the interior 12 and the driver with the input surface 3 and the further operating elements 6.
Wie in Figur 2 schematisch dargestellt ist, werden die Aus- gangssignale 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 er- hält, in ein Ansteuersignal für einen Cursor auf der Ausgabeeinheit (Bildschirm) 9 um. Hierzu werden in der SteuereinheitAs shown schematically in Figure 2, the output signals of the control unit 1, i.e. the output signal of the camera 5 and the output signals of the control elements 6, a control unit 8, supplied. The control unit 8 converts the input signals, which it receives in particular from the camera 5, into a control signal for a cursor on the output unit (screen) 9. This is done in the control unit
8 die räumlichen Koordinaten des detektierten Fingers des Bedieners, der sich über das Helligkeitssignal der Kamera 5 de- tektieren 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 Bildschirm8 the spatial coordinates of the detected finger of the operator, which can be detected via the brightness signal of the camera 5, converted into geometric coordinates. The change in the geometric coordinates resulting from the movement of the finger is transformed into a change in the geometric coordinates of the cursor on the screen
9 umgewandelt. Der Cursor kann dadurch je nach Anwendungsfall kontinuierlich oder sprungartig, beispielsweise in einem Aus- wahlmenu, 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.9 converted. Depending on the application, the cursor can be moved continuously or suddenly, for example in a selection menu. In addition, the control unit 8 is in electrical connection with the motor vehicle components 10, 11, which are, for example, a system and an audio system. Depending on the selection made by the user in a selection menu on the screen 9, control signals of the operating unit 1 are forwarded to one of the two motor vehicle components 10, 11, so that the desired interior temperature of an air conditioning system or the volume of an audio reproduction can be set via the operating unit 1 ,
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 Fahrzeugkomponen- ten 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 ab- gelegtes Muster mittels der Kamera 5 detektiert wird. Darüber hinaus können weitere Zusatzfunktionen mit der Bedieneinheit realisiert werden, die eine optische Mustererkennung erfordern. In addition, storage means can also be present in the control unit 8, in which patterns of fingerprints of individual users of the vehicle are stored. The pattern of the fingerprint of the current user detected by the camera 5, who has placed his finger on the input surface 5, is evaluated in the control unit 8 and compared with the stored patterns. If the detected pattern matches a stored pattern, an immobilizer can then be deactivated if there is a corresponding authorization for the stored fingerprint. Furthermore, setting values for various vehicle components can be assigned to the stored fingerprints, so that when a fingerprint matching a stored fingerprint is detected, the associated settings are made automatically. Furthermore, the control unit 1 can also assume a scanner function by detecting any pattern stored on the input surface 3 by means of the camera 5. In addition, additional functions can be implemented with the control unit that require optical pattern recognition.

Claims

Patentansprüche claims
1. Bedieneinheit für den Einbau in eine Öffnung einer den Innenraum eines Kraftfahrzeuges begrenzenden Wand, ins- besondere 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 Kraftfahrzeugkom- ponente generiert, d a d u r c h g e k e n n z e l e h n e t, 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.1. Control unit for installation in an opening of a wall delimiting the interior of a motor vehicle, in particular a center console or a dashboard, the control unit having one or more control elements which emit signals to a control unit which, in turn, trigger signals for output signals from the control unit an optical output unit, by means of which a cursor can be moved on the optical output unit, and generated for controlling a motor vehicle component, characterized in that the control unit (1) as control element has a flat input area (2) with one facing the interior (12) of the motor vehicle Has input surface (3) and a rear (4) facing away from the interior (12) of the motor vehicle, the input area (2) being optically transparent and an optical sensor element (camera 5) with which an image is arranged in the control unit (1) of the input area (2) is recorded wi rd, and an output signal of the optical sensor element (camera 5) of the control unit (8) for generating the control signals for moving the cursor on the optical output unit (9) is supplied.
Bedieneinheit nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Eingabebereich (2) räumlich gekrümmt ist.Operating unit according to claim 1, so that the input area (2) is spatially curved.
Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der Eingabebereich (2) an eine Kontur der die Einbauöffnung umgebenden Wand (13) angepasst ist.Control unit according to one of the preceding Claims, characterized in that the input area (2) is adapted to a contour of the wall (13) surrounding the installation opening.
4. Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das optische Sensorelement eine Kamera (5) , insbesondere eine CMOS-Kamera, ist.4. Control unit according to one of the preceding claims, that the optical sensor element is a camera (5), in particular a CMOS camera.
5. Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass der flächige Eingabebereich (2) für sichtbares Licht transparent oder semitransparent ausgebildet ist.5. Operating unit according to one of the preceding claims, that the surface input area (2) is designed to be transparent or semitransparent for visible light.
6. Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Bedieneinheit Leuchtmittel (7) , insbesondere Infrarotleuchtmittel, zum Ausleuchten des Eingabebereiches (2) aufweist.6. Control unit according to one of the preceding claims, that the control unit has illuminants (7), in particular infrared illuminants, for illuminating the input area (2).
7. Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die dem Innenraum (12) des Kraftfahrzeuges zugewandte Eingabefläche (3) eine KunststoffOberfläche oder eine Metalloberfläche ist.7. Control unit according to one of the preceding claims, that the input surface (3) facing the interior (12) of the motor vehicle is a plastic surface or a metal surface.
8. Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass das Höhen- /Breitenverhältnis des Eingabebereiches im wesentlichen gleich dem Höhen-/Breitenverhältnis ei- nes Ausgabebereiches der optischen Ausgabeeinheit (9) ist . 8. Control unit according to one of the preceding claims, that the height / width ratio of the input area is substantially equal to the height / width ratio of an output area of the optical output unit (9).
Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass durch Auswertung des AusgangsSignals des optischen Sensorelementes (Kamera 5) eine Personenidentifikation durchgeführt wird. Operating unit according to one of the preceding claims, characterized in that a person identification is carried out by evaluating the output signal of the optical sensor element (camera 5).
10. Bedieneinheit nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach Auswertung des AusgangsSignals zur Personenidentifikation personenbezogene Einstellungen von Fahrzeugkomponenten (10, 11) vor- genommen werden.10. Control unit according to claim 9, so that personal settings of vehicle components (10, 11) are made after evaluation of the output signal for personal identification.
11. Bedieneinheit nach Anspruch 9, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass nach Auswertung des Ausgangssignals zur Personenidentifikation eine Wegfahr- sperre deaktiviert wird.11. Control unit according to claim 9, that an immobilizer is deactivated after evaluation of the output signal for personal identification.
12. Bedieneinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, dass die Kraf fahrzeugkomponente (10, 11) die Steuereinrichtung einer Klimaanlage, ein Audiosystem, ein Multimediasystem oder ein Navigationssystem ist oder enthält. 12. Operating unit according to one of the preceding claims, that the motor vehicle component (10, 11) is or contains the control device of an air conditioning system, an audio system, a multimedia system or a navigation system.
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