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Graphisches
Instrumentendisplay
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Die
Anmeldung basiert auf der Japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-130987,
deren Inhalte hiermit mittels Bezugnahme vollinhaltlich in diese
Anmeldung aufgenommen werden.
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Die
Erfindung betrifft ein graphisches Instrumentendisplay für ein Fahrzeug
für das
Anzeigen von Fahrdaten durch das graphische Darstellen einer Skalenscheibe
und eines Zeigers, wobei beispielsweise eine Flüssigkeitskristallanzeige (LCD,
liquid crystal display) vom Punktmatrix-Typ verwendet wird.
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Die
veröffentlichte
japanische Patentanmeldung Nr. 2003-262542 offenbart ein herkömmliches graphisches
Instrumentendisplay. Wenn der Zeiger auf dem graphischen Instrumentendisplay
schnell bewegt wird, erscheinen viele Nachbilder in Zeigerform.
Daher ist ein Ziel des graphischen Instrumentendisplays, dieses
Problem zu lösen
und einem Betrachter den Eindruck eines realen (d.h. beispielsweise
mechanischen) Zeigers zu vermitteln. Zum Lösen des Problems stellt das
graphische Instrumentendisplay einen Schatten (beispielsweise in
Form eines einfarbigen dunklen Flächensegments) an der von der
Bewegungsrichtung des Zeigers abgewandten Seite des Zeigers dar,
wenn eine Bewegungsgeschwindigkeit des Zeigers einen vorbestimmten
Wert überschreitet.
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Solch
eine Displaytechnik für
das Darstellen eines sich schnell bewegenden Objekts durch Entfernen
von Nachbildern wird „Bewegungsunschärfe"-Technik genannt
und ist in den veröffentlichten
japanischen Patentanmeldungen Nr. 2002-15335 und Nr. 2003-233828
offenbart.
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In
dem graphischen Instrumentendisplay ist die Bewegungsunschärfe geeignet
für den
sich schnell bewegenden Zeiger. Allerdings sollte, wenn sich der
Zeiger langsam bewegt oder stoppt, für das sichere Anzeigen eines
Werts durch den Zeiger (Geschwindigkeit, Umdrehungen pro Minute
oder Ähnliches),
der Zeiger natürlich
als normales Zeigerbild dargestellt werden. Daher ist es notwendig,
zwischen der Bewegungsunschärfe-Darstellung
und einer normalen Darstellung umzuschalten.
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So
wird die Bewegungsunschärfe-Darstellung
verwendet, wenn sich der Zeiger schnell bewegt, und wenn sich der
Zeiger langsam bewegt oder stoppt, wird die Anzeige in die normale
Darstellung umgeschaltet. Deshalb gibt es einen sichtbaren Übergang
zwischen der Bewegungsunschärfe-Darstellung
und der normalen Darstellung bei einer vorbestimmten Bewegungsgeschwindigkeit.
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Daher
sieht der Betrachter die Bewegungsunschärfe-Darstellung und die normale Darstellung in
einen Umschalttakt für
einen Moment gleichzeitig, sieht den Übergang zwischen der Bewegungsunschärfe-Darstellung
und der normalen Darstellung, und bekommt so den Eindruck eines
nicht realen Zeigers.
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Folglich
ist ein Ziel der Erfindung, ein graphisches Instrumentendisplay
bereitzustellen, welches einen verbesserten Anzeigemodus für das Umschalten
von einer Bewegungsunschärfe-Darstellung
zu einer normalen Darstellung hat und einem Betrachter den Eindruck
eines realen Zeigers vermittelt. Um das Ziel zu erreichen, wird
gemäß der Erfindung
ein graphisches Instrumentendisplay für das Darstellen eines sich
bewegenden Zeigers auf einer Skalenscheibe bereitgestellt,
wobei,
wenn eine Bewegungsgeschwindigkeit des Zeigers gleich oder größer als
ein spezieller Wert ist, das Display ein Bewegungsunschärfe-Zeigerbild
darstellt, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit geringer ist als der
spezielle Wert, das Display ein normales Zeigerbild zeigt, und wenn
das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild
zu dem normalen Zeigerbild umgeschaltet wird, ein Zwischen-Zeigerbild,
welches aus dem Bewegungsunschärfe-Zeigerbild
und dem normalen Zeigerbild erzeugt wird, zwischen dem Bewegungsunschärfe-Zeigerbild
und dem normalen Zeigerbild dargestellt wird.
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Vorzugsweise
ist das Zwischen-Zeigerbild ein rechteckiges Bildmuster, welches
aus Positionsdaten einander zugewandter Seiten des Bewegungsunschärfe-Zeigerbilds
und des normalen Zeigerbilds erzeugt wird.
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Vorzugsweise überdeckt
sich das Zwischen-Zeigerbild weder mit dem Bewegungsunschärfe-Zeigebild
noch mit dem normalen Zeigerbild.
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Diese
und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nach
dem Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung zusammen mit den
beiliegenden Zeichnungen besser ersichtlich.
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1 ist
ein System-Blockdiagramm eines Instruments für ein Fahrzeug, welches eine
Ausführungsform
eines graphischen Instrumentendisplays gemäß der Erfindung nutzt;
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2 ist
ein Ablaufschema, welches einen Display-Steuerprozess des Instruments für ein Fahrzeug
erklärt;
und
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3A und 3B sind
Ansichten, welche Anzeigebeispiele des Instruments für ein Fahrzeug zeigen.
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Als
Nächstes
wird ein Ausführungsbeispiel eines
graphischen Instrumentendisplays gemäß der Erfindung unter Bezugnahme
auf Figuren erklärt.
In diesem Ausführungsbeispiel
wird das graphische Instrumentendisplay in einem Instrument für ein Fahrzeug
genutzt.
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In 1 wird
das Instrument dieses Ausführungsbeispiels
aus einem Mikrocomputer 1, einer graphischen Schnittstelle 2,
einem LCD-Treiber 3 und einem LCD-Paneel als ein graphisches
Display gebildet. Der Mikrocomputer 1 weist einen Prozessor (CPU,
central processing unit) 1a zum Ausführen verschiedener Steuerungen
und Prozesse entsprechend eines vorbestimmten Programms, einen Nur-Lesespeicher
(ROM, read-only memory) 1b, welcher beispielsweise das
Programm für
die CPU 1a speichert, einen Direktzugriffspeicher (RAM,
random access memory) 1c zum Bereitstellen eines Arbeitsbereichs
für die
CPU 1a auf. Der ROM 1b speichert vorzugsweise
ein unbewegtes Bild einer im Wesentlichen kreisförmigen Skalenscheibe und eine Mehrzahl
von Zeigerbildern, welche Positionskoordinaten haben, welche Drehwinkeln
eines Drehzeigers auf der Skalenscheibe zugeordnet sind. Außerdem speichert
der ROM 1b einen Schwellwert für das Vergleichen einer Drehzahl.
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Der
Mikrocomputer 1 erzeugt verschiedene Bilder, welche auf
verschiedenen Messsignalen des Fahrzeugs basieren mittels eines
Datenbusses 5 und sendet die Bilder über das graphische Interface 2 und den
LCD-Treiber 3 zu dem LCD-Panel 4. Dann stellt der
Mikrocomputer 1 Bilder von einem Geschwindigkeitsmesser,
einem Drehzahlmesser, einem Tankfüllstandsmesser, und Ähnlichem
dar. Übrigens
wird in den folgenden Erklärungen
ein Drehzahlmesser für das
Darstellen von Motordrehzahlen erklärt.
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Ein
unbewegtes Bild einer im Wesentlichen kreisförmigen Skalenscheibe wird auf
dem LCD-Panel 4 dargestellt, und ein Bewegtbild von einem
Zeiger, welcher entsprechend der Motorumdrehungen rotiert, wird
an einem Teilstrich der Skalenscheibe dargestellt. Die Skalenscheibe
wird z.B. als ein Bild dargestellt, welches weiße Skalenstriche und Zahlen auf
einem schwarzen Hintergrund hat, und der Zeiger wird beispielsweise
als ein rotes Bild dargestellt. Das Zeigerbild wird zu jeder Zeiteinheit
T0 (=1/60 (Sekunde)) anhand eines Umdrehungswerts (Winkel) umgeschaltet,
welcher zu jeder Zeiteinheit T0 abgefragt wird. Der RAM 1c speichert
den neuesten Umdrehungswert, und das Zeigerbild wird basierend auf dem
vorher abgefragten Umdrehungswert dargestellt. Weil der Display-Umschalttakt
1/60 Sekunde und sehr kurz ist, wird eine Darstellungsverzögerung von
einer Einheit zu den Echtzeitdaten von einem Betrachter nicht wahrgenommen.
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Wenn
das Zeigerbild dargestellt wird, wird eine Differenz der Positionskoordinaten
(Drehzahl des Zeigers) berechnet, basierend auf einer Winkeldifferenz
des Zeigers zwischen den neuesten und vorigen Umdrehungswerten,
und das Zeigerbild wird ausgewählt
oder basierend auf der Drehzahl des Zeigers berechnet. Wenn die
Drehzahl geringer als ein Schwellwert ist, wird nämlich ein
normales Zeigerbild ausgewählt,
und wenn die Drehzahl gleich oder größer als der Schwellwert ist,
wird das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild
berechnet. Weiterhin wird, wenn das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild in ein
normales Zeigerbild umgeschaltet wird, ein Zwischen-Zeigerbild berechnet,
basierend auf dem Umdrehungswinkel des normalen Zeigerbilds nach
dem Umschalten und dem vorigen Bewegungsunschärfe-Zeigerbild. Dann wird,
wie in einem Ablaufschema von 2 gezeigt,
das Bild zu jeder Zeiteinheit umgeschaltet. Diese Darstellung wird
in dem Prozess der CPU 1a „Zeichnen" genannt.
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Ein
Ablaufschema von 2 ist eine Zeigerzeichnungs-Prozess-Unterroutine.
Der Prozess wird durch Eingabe eines Drehzahlwerts ausgeführt, welchem
eine Drehzahl eines Motors zu einer jeden Zeiteinheit T0 entspricht,
wobei eine Haupt-Ablaufsteuerung
und ein Timer-Interrupt genutzt werden. Zuerst löscht die CPU 1a das
vorige Zeiger-Zeichnungsbild (normales, Zwischen-Zeigerbild, oder
Bewegungsunschärfe- Zeigerbild) in Schritt
S1, dann berechnet die CPU in Schritt S2 eine Zeichnungsposition
des neuesten Zeigerbilds. Als nächstes
wird in Schritt S3 eine Abweichung berechnet basierend auf einer
Differenz zwischen den vorigen und den neuesten Drehzahlwerten,
und es wird entschieden, ob ein Absolutwert der Abweichung gleich
oder größer als
der Schwellwert ist. Wenn der Absolutwert gleich oder größer als der
Schwellwert ist, wird das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild in Schritt S4
gezeichnet und der Prozess geht zu Schritt S1 zurück.
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Wenn
in Schritt 3 der Absolutwert kleiner als der Schwellwert
ist, entscheidet die CPU 1a, ob in Schritt S5 das vorige
Zeigerbild das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild
ist, oder nicht. Wenn das vorige Zeigerbild das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild ist, wird
das später
beschriebene Zwischen-Zeigerbild
in Schritt S6 gezeichnet und der Prozess geht zu Schritt S1 zurück. Wenn
das vorige Zeigerbild nicht das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild ist, wird das
normale Zeigerbild in Schritt S7 gezeichnet und der Prozess geht
zu Schritt S1 zurück.
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Entsprechend
des obigen Prozesses werden beispielsweise die in 3A und 3B gezeigten Anzeigen
dargestellt. 3A zeigt die Anzeige in einem
Fall, in dem die Motordrehzahl schnell verringert wird und 3B zeigt
die Anzeige in einem Fall, im dem die Motordrehzahl schnell erhöht wird.
Der letzte Rahmen ist Rahmen N, der vorletzte Rahmen ist Rahmen
N-1 und der vor-vorletzte Rahmen ist Rahmen N-2. In 3 sind
Rahmen N-3 und Rahmen N-2 die Unschärfe-Zeigebilder 10.
Rahmen N-1 ist das Zwischen-Zeigerbild 20. Rahmen N ist
das normale Zeigerbild 30.
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Beispielsweise
werden Koordinaten der Punkte A, B in dem Bewegungsunschärfe-Zeigerbild 10 von
Rahmen N-2 basierend auf dem Umdrehungswert des Zeigers in dem letzten
Takt vor dem Takt des Zeichnens des Bewegungsunschärfe-Zeigerbilds
berechnet. Koordinaten der Punkte C, D in dem Bewegungsunschärfe-Zeigerbild 10 werden
basierend auf dem Umdrehungswert des Zeigers zu dem Takt des Zeichnens
des Bewegungsunschärfe-Zeigerbilds
berechnet. Dadurch wird ein sektorförmiges Bewegungsunschärfe-Zeigerbild
gezeichnet, welches Ecken A, B, C, D hat.
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Koordinaten
eines Punkts E in dem Zwischen-Zeigerbild 20 von Rahmen
N-1 werden berechnet basierend auf den Umdrehungswert des Zeigers
zum Takt des Darstellens des Zwischen-Zeigerbilds 20. Koordinaten
von den Punkten F, G werden durch Parallelverschiebung des Punkts
E und des schon berechneten Punkts D berechnet. Das Zwischen-Zeigerbild 20 wird
gezeichnet als ein Rechteck, welches Ecken D, E, F, G hat. Das normale
Zeigerbild 30 von Rahmen N wird mittels vorher im ROM 1b gespeicherter
Daten gezeichnet, entsprechend der Drehposition des Zeigers.
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So
wird das Zwischen-Zeigerbild basierend auf den schon berechneten
Punkten D und E gezeichnet und ist ein einfaches Rechteck. Daher
ist das Erzeugen des Zwischen-Zeigerbilds 20 keine große Belastung
für die
CPU 1a. Ferner ist in diesem Ausführungsbeispiel das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild 10 ein
Sektor. Wenn jedoch das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild 10 ein
einfaches Trapezoid ist, welches Ecken A, B, C, D hat, wird auch
die Belastung für
die Erzeugung des Bewegungsunschärfe-Zeigerbilds 10 reduziert. Übrigens,
wenn die CPU 1a genug Energie hat, kann sich das Zwischen-Zeigerbild 20 an
das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild 10 und
das normale Zeigerbild 30 anschließen.
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Das
Zwischen-Zeigerbild 20 überdeckt
sich nie mit irgendeinem Bewegungsunschärfe-Zeigerbild 10 und
normalen Zeigerbild 30, eine Überdeckung von Nachleuchten
auf dem Displaybildschirm existiert nicht, und die Bilder strahlen
Licht gleichmäßig ab.
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Wenn
das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild 10 oder
das Zwischen-Zeigerbild 20 Transparenz zu einem äußeren Randbereich
von einem Zentrum der Skalenscheibe hat, sieht das Bild realistischer
aus. Allerdings sind ebene Farbbilder besser zum Reduzieren der
Belastung des Prozessors.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel
wird durch Vergleichen der Drehzahl mit dem Schwellwert entschieden,
ob das Bewegungsunschärfe-Zeigerbild
zu dem Zwischen-Zeigerbild umgeschaltet wird und ob das normale
Zeigerbild zu dem Bewegungsunschärfe-Zeigerbild
umgeschaltet wird. Dennoch ist es akzeptabel, dass zwei Schwellwerte
für den
Vergleich verwendet werden und eine Hysterese-Charakteristik hinzugefügt wird.
In diesem Fall wird ein erster Schwellwert für das Umschalten des Bewegungsunschärfe-Zeigerbilds
zu dem Zwischen-Zeigerbild verwendet, und der zweite Schwellwert
wird für
das Umschalten des normalen Zeigerbilds zu dem Bewegungsunschärfe-Zeigerbild
verwendet.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel
wird die Motor-Umdrehungsanzeige
mit dem graphischen Instrumentendisplay für ein Fahrzeug erklärt. Allerdings
kann auch der Geschwindigkeitsmesser das graphische Instrumentendisplay
verwenden.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel
wird ein LCD als eine graphische Displayeinheit genutzt. Allerdings
kann ein organisches Elektrolumineszenz-(EL, electroluminescent)Display,
ein Plasmadisplay oder ähnliches
genutzt werden.
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In
dem obigen Ausführungsbeispiel
wird das graphische Instrumentendisplay für ein Fahrzeuginstrument genutzt.
Daneben kann das graphische Instrumentendisplay auch für andere
Instrumente, beispielsweise für
Messinstrumente, genutzt werden.
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Obwohl
die Erfindung vollständig
als Beispiel unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben
worden ist, muss verstanden werden, dass verschiedene Änderungen
und Modifikationen für
Fachleute offensichtlich sind. Daher sollten Änderungen und Modifikationen
als in der nachstehend definierten Erfindung enthalten betrachtet
werden, sofern sie nicht von deren Bereich abweichen.