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Die Erfindung betrifft eine holografische Anzeige-Bedienvorrichtung und ein Verfahren für den Betrieb einer holografischen Anzeige-Bedienvorrichtung.
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Aus dem Stand der Technik sind verschiedenste Anzeige- und Bedienkonzepte im Fahrzeug bekannt. Ein Beispiel dafür ist eine zentrale Bedieneinheit in der Mittelkonsole, wie sie mittlerweile in vielen Kraftfahrzeugen verbaut ist. Bei einer solchen Bedieneinheit können beispielsweise über einen zwischen dem Fahrer und dem Beifahrer platzierten Bedienknopf Funktionen des Infotainmentsystems bedient werden. Dabei ist die Eingabe, zum Beispiel die Auswahl einer bestimmten Infotainmentsystem-Funktion, oftmals anders realisiert als die Ausgabe, zum Beispiel die Anzeige der ausgeführten Infotainmentsystem-Funktion. So wird beispielsweise eine bestimmte Infotainmentsystem-Funktion mittels Drücken auf Tasten gestartet, während die Anzeige der ausgeführten Infotainmentsystem-Funktion im Head-Up-Display angezeigt wird.
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Solche Anzeige- und Bedienkonzepts lassen sich durch Fahrer und Beifahrer sehr intuitiv bedienen. Problematisch könnte jedoch das Auseinanderfallen des Ortes für die Eingabe und des Ortes für die Ausgabe der jeweiligen bestimmten Infotainmentsystem-Funktion sein. Dadurch kann insbesondere der Fahrer von seiner Fahraufgabe abgelenkt werden.
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Die Anforderungen an ein Anzeige- und Bedienkonzept sind Sicherheit, Effizienz und Vergnügen. Dies bedeutet, dass der Fahrer durch die Bedienung von Funktionen nicht von seiner Fahraufgabe abgelenkt wird, dass die Bedienung so effizient und intuitiv sein sollte, dass der Fahrer sich nur für sehr kurze Zeit auf die Bedienung konzentrieren muss und dass die Bedienung angenehm und komfortabel sein sollte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine holografische Anzeige-Bedienvorrichtung und ein Verfahren für den Betrieb einer holografischen Anzeige-Bedienvorrichtung bereitzustellen, welche intuitiv und effizient bedienbar ist.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Es wird darauf hingewiesen, dass zusätzliche Merkmale eines von einem unabhängigen Patentanspruch abhängigen Patentanspruchs ohne die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs oder nur in Kombination mit einer Teilmenge der Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs eine eigene und von der Kombination sämtlicher Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs unabhängige Erfindung bilden können, die zum Gegenstand eines unabhängigen Anspruchs, einer Teilungsanmeldung oder einer Nachanmeldung gemacht werden kann. Dies gilt in gleicher Weise für in der Beschreibung beschriebene technische Lehren, die eine von den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche unabhängige Erfindung bilden können.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine holografische Anzeige-Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug. Die holografische Anzeige-Bedienvorrichtung weist eine Anzeigevorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, eine holografische Anzeige-Bedien-Oberfläche mit Bedienelementen zu erzeugen. Weiterhin weist die holografische Anzeige-Bedienvorrichtung eine Gestensteuervorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, Gesten zu erkennen und diese einem oder mehreren der Bedienelemente zuzuordnen. Weiterhin weist die holografische Anzeige-Bedienvorrichtung eine mit der Gestensteuervorrichtung gekoppelte Feedbackvorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, in Folge der erkannten Geste ein haptisches Feedback zu erzeugen. Ferner weist die holografische Anzeige-Bedienvorrichtung eine mit der Anzeigevorrichtung, Gestensteuervorrichtung, und Feedbackvorrichtung gekoppelte Steuereinheit auf, die dazu eingerichtet ist, die Anzeige der Anzeige-Bedien-Oberfläche mit den Bedienelementen zu veranlassen und eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen gemäß dem oder den zugeordneten Bedienelementen zu steuern.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer holografischen Anzeige-Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug, wobei das Verfahren folgende Aktionen umfasst: Erzeugen einer holografischen Anzeige-Bedien-Oberfläche und Anzeigen von Bedienelementen; Erkennen einer Geste und Zuordnen der erkannten Geste einem oder mehreren der Bedienelemente; Erzeugen eines haptischen Feedbacks in Folge der erkannten Geste; und Steuern von einer oder mehreren Fahrzeugfunktionen gemäß dem oder den zugeordneten Bedienelementen.
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Unter einem Fahrzeug im Sinne des vorliegenden Dokuments ist jegliche Fahrzeugart zu verstehen, mit der Personen und/oder Güter fortbewegt werden können. Mögliche Beispiele dafür sind: Kraftfahrzeug, Lastkraftwagen, Landfahrzeuge, Busse, Fahrkabinen, Seilbahnkabinen, Aufzugkabinen, Schienenfahrzeuge, Wasserfahrzeuge (z.B. Schiffe, Boote, U-Boote, Tauchglocken, Hovercraft, Tragflächenboote), Luftfahrzeuge (Flugzeuge, Hubschrauber, Bodeneffektfahrzeuge, Luftschiffe, Ballone). Vorzugsweise ist das Fahrzeug ein Kraftfahrzeug. Ein Kraftfahrzeug in diesem Sinne ist ein Landfahrzeug, das durch Maschinenkraft bewegt wird, ohne an Bahngleise gebunden zu sein. Ein Kraftfahrzeug in diesem Sinne umfasst einen Kraftwagen, ein Kraftrad und eine Zugmaschine.
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Vorteilhafterweise werden die in diesem Dokument beschriebene holographische Anzeige-Bedienvorrichtung sowie das Verfahren für den Betrieb einer holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung für einen Personenkraftwagen (PKW) bereitgestellt.
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Vorzugsweise ist das hierin beschriebene Fahrzeug ein Fahrzeug, welches mit einem System und/oder Fahrzeugfunktionen ausgestattet ist, welche einen automatisierten Fahrmodus ermöglichen. Besonders bevorzugt ist das hierin beschriebene Fahrzeug ein hochautomatisiertes oder autonomes Fahrzeug; das heißt also ein Fahrzeug, welches mit einem System und/oder Fahrzeugfunktionen ausgestattet ist, welche einen hochautomatisierten und/oder autonomen Fahrmodus ermöglichen.
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Mit dem Begriff „automatisierter Fahrmodus“ ist ein teilautomatisierter Fahrmodus, hochautomatisierter Fahrmodus oder vollautomatisierter bzw. autonomer Fahrmodus gemeint. Dabei entsprechen die automatisierten Fahrmodi den von der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) definierten (siehe BASt-Publikation „Forschung kompakt“, Ausgabe 11/2012) Automatisierungsgraden. Beim teilautomatisierten Fahren (TAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum und/oder in spezifischen Situationen, wobei der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss. Beim hochautomatisierten Fahren (HAF) übernimmt das System die Längs- und Querführung für einen gewissen Zeitraum, ohne dass der Fahrer das System dauerhaft überwachen muss; der Fahrer muss aber in einer gewissen Zeit in der Lage sein, die Fahrzeugführung zu übernehmen. Beim vollautomatisierten (autonomen) Fahren (VAF) kann das System für einen spezifischen Anwendungsfall das Fahren in allen Situationen automatisch bewältigen; für diesen Anwendungsfall ist kein Fahrer mehr erforderlich. Die vorstehend genannten Automatisierungsgrade gemäß der Definition der BASt entsprechen den SAE-Level 2 bis 4 der Norm SAE J3016 (SAE - Society of Automotive Engineering). Beispielsweise entspricht das hochautomatisierte Fahren (HAF) gemäß der BASt dem Level 3 der Norm SAE J3016. Ferner ist in der SAE J3016 noch der SAE-Level 5 als höchster Automatisierungsgrad vorgesehen, der in der Definition der BASt nicht enthalten ist. Der SAE-Level 5 entspricht einem fahrerlosen Fahren, bei dem das System während der ganzen Fahrt alle Situationen wie ein menschlicher Fahrer automatisch bewältigen kann; ein Fahrer ist generell nicht mehr erforderlich. Im vorliegenden Dokument soll der Automatisierungsgrad „vollautomatisiert“ den Fall des fahrerlosen Fahrens mit einschließen.
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Ein Fahrzeuginsasse im Sinne des vorliegenden Dokuments ist eine Person, die sich innerhalb eines Fahrzeugs, das heißt im Fahrzeuginnenraum, aufhält. Dies bedeutet, dass sowohl der Fahrer, der Beifahrer und alle sonstigen Passagiere ein Fahrzeuginsasse im Sinne des vorliegenden Dokuments sind. Der Fahrzeuginnenraum umfasst die Fahrgastzelle eines Fahrzeugs, also den Raum, in dem sich die Fahrzeuginsassen befinden. Der Fahrzeuginnenraum beherbergt dabei beispielsweise die Innenverkleidungen, Sitze, Sitzbänke, Armaturenbrett, sonstige Armaturen, Bedienelemente und den Kofferraum eines Fahrzeugs.
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Unter einer Steuereinheit im Sinne des vorliegenden Dokuments ist ein zentrales oder dezentrales System zu verstehen, welches dafür vorgesehen ist, Informationen, beispielsweise in Form von Signalen und/oder Daten, zu empfangen, zu verarbeiten, auszugeben und gegebenenfalls zu speichern.
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Eine Steuereinheit im Sinne des vorliegenden Dokuments weist insbesondere mindestens eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU, Mikrocontroller, etc.) und gegebenenfalls eine Speichereinrichtung auf. Des Weiteren kann die Steuereinheit En-Codierer und/oder De-Codierer aufweisen, welche empfangene Informationen für die Verarbeitung durch die CPU aufbereiten und/oder auszugebende Informationen für die Ausgabe (d.h. für die Übertragung), insbesondere über ein Datenübertragungssystem (zum Beispiel BUS-System), vorbereiten.
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Mit der Kopplung, z.B. die Kopplung der Anzeigevorrichtung bzw. der Gestensteuervorrichtung bzw. der Feedbackvorrichtung mit der Steuereinheit, ist im Rahmen des vorliegenden Dokuments eine kommunikative Verbindung gemeint. Die kommunikative Verbindung kann kabellos (z.B. Bluetooth, WLAN, Mobilfunk) oder kabelgebunden (z.B. mittels einer USB-Schnittstelle, Datenkabel, etc.) sein.
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Die Anzeigevorrichtung ist dazu ausgebildet, eine holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche mit Bedienelementen zu erzeugen. Mit einer holographischen Anzeige-Bedien-Oberfläche ist im Rahmen des vorliegenden Dokuments eine virtuelle, scheinbar im Raum schwebende, dreidimensionale Darstellung einer Anzeige-Bedien-Oberfläche, zu deren Betrachtung keine Sehhilfen (wie beispielsweise eine Shutterbrille) notwendig sind, gemeint. Die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche kann zum Beispiel mittels bekannter Holografieverfahren erzeugt werden. Ziel dieser Holografieverfahren ist es, dem Betrachter eine scheinbar „in der Luft schwebende“ dreidimensionale Darstellung (Hologramm) zu präsentieren. Ein beispielhaftes Holgrafiesystem zur Erzeugung einer holographischen Anzeige-Bedien-Oberfläche projiziert ein dreidimensionales Display in den Raum, wobei das projizierte Display zur Eingabe und Ausgabe von Befehlen, z.B. Steuerbefehlen, ausgebildet ist.
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Die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche mit Bedienelementen wird so erzeugt, dass sie Bedienelemente anzeigt, auf deren Bedienung hin Fahrzeugfunktionen gesteuert werden können. Dabei kann die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche mit Bedienelementen entsprechend bekannter Anzeige-Bedienkonzepte ausgebildet sein. Die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche ist jedenfalls so ausgestaltet, dass mit ihr das Fahrzeug sowohl im Stand als auch während der Fahrt optimal bedient werden kann. Darüber hinaus ist die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche so ausgestaltet, dass sie eine Benutzerschnittstelle zwischen einem Fahrzeuginsassen, z.B. dem Fahrer, und dem Fahrzeug bildet. Die Bedienelemente dienen dazu, bestimmte Fahrzeugfunktionen zu steuern. Auch eine Anzeige von Informationen ist eine Fahrzeugfunktion im Sinne des vorliegenden Dokuments.
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Die Anzeigevorrichtung kann zur Erzeugung der holographischen Anzeige-Bedien-Oberfläche eine Strahlungsquelle, vorzugsweise eine eine kohärente, monochromatische Welle erzeugende Strahlungsquelle, wie beispielsweise einen Laser, aufweisen. Die Anzeigevorrichtung kann im Innenraum eines Fahrzeugs, vorzugsweise am oder im Dachhimmel des Fahrzeugs, angeordnet sein. Die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche ist räumlich getrennt von der Anzeigevorrichtung angeordnet.
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Bedienelemente im Rahmen des vorliegenden Dokuments umfassen Elemente zur Bedienung bestimmter Funktionen, vorzugsweise bestimmter Fahrzeugfunktionen und/oder fahrzeugnaher Funktionen. Vorzugsweise sind die Bedienelemente (eines oder mehrere Bedienelemente) aus folgender Liste ausgewählt: Schaltfläche, Taste, Wippe, Wählhebel, Drehschalter, Lenkstockhebel. Im Rahmen des vorliegenden Dokuments sind die Bedienelemente der holographischen Anzeige-Bedien-Oberfläche rein graphisch dargestellt. Dies bedeutet, dass die Bedienelemente nicht als reale Bauteile vorhanden sind, sondern sozusagen virtuell dargestellt werden.
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Vorzugsweise sind die Bedienelemente ebenfalls als dreidimensionale Darstellung ausgebildet. Dabei können sich die Bedienelemente von der Anzeige-Bedien-Oberfläche abheben und müssen nicht auf einer Ebene mit dieser liegen.
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Die Gestensteuervorrichtung erkennt Gesten und ordnet diese einem oder mehreren der Bedienelemente zu. Die Gestensteuervorrichtung ist dazu ausgebildet, eine von einem Fahrzeuginsassen ausgeführte Geste automatisch zu erkennen. Eine solche Geste kann eine bestimmte Körperhaltung und/oder bestimmte Körperbewegung umfassen. Vorzugsweise ist die Gestensteuervorrichtung dazu ausgebildet, Handgesten (insbesondere Fingergesten) und/oder Kopfgesten eines Fahrzeuginsassen zu erkennen. Die Gestenerkennung kann dabei gerätebasiert oder kamerabasiert sein. Bei der gerätebasierten Gestenerkennung wird ein in einem Gerät angeordneter Sensor, insbesondere Beschleunigungssensor und/oder Positionssensor, zur Erkennung einer Geste verwendet. Ein solches Gerät ist zum Beispiel ein Datenhandschuh, ein Controller, ein Smartphone, ein Tablet oder ein Touchscreen. Bei der kamerabasierten Gestenerkennung wird mindestens eine Kamera verwendet, um Bilder des gestenerzeugenden Fahrzeuginsassen zu erstellen. Mittels Bildanalyse kann die Körperhaltung und/oder Körperbewegung eines Fahrzeuginsassen erkannt und ausgewertet werden. Die Bildanalyse wird nach gängigen Verfahren durchgeführt. Allgemein lässt sich sagen, dass die Erkennung von Gesten auf Basis der Informationen, die durch einen oder mehrere Sensoren der oben genannten Geräte und/oder einer Kamera bzw. mehrerer Kameras gewonnen werden, erfolgt. Mithilfe von Algorithmen, wie beispielsweise Algorithmen zur Mustererkennung, und weiteren Techniken, wie beispielsweise künstlicher neuronaler Netze, werden die Sensordaten analysiert und in bestimmte Gesten ausgewertet.
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Ist eine Geste, zum Beispiel das Bewegen eines Fingers in Richtung bzw. in die Nähe einer virtuellen Schaltfläche, durch die Gestensteuervorrichtung erkannt worden, wird diese einem oder mehreren der Bedienelemente zugeordnet. Im Fall des Bewegens eines Fingers in Richtung bzw. in die Nähe einer virtuellen Schaltfläche wird diese Geste dem Bedienelement „virtuelle Schaltfläche“ zugeordnet. Das Zuordnen zu einem oder mehreren Bedienelementen umfasst im Sinne des vorliegenden Dokuments das Bedienen des einen oder mehreren Bedienelementen. Mit anderen Worten wird entspricht die Zuordnung der Fingergeste mit der virtuellen Schaltfläche dem Antippen der Schaltfläche, also dem Bedienen der Schaltfläche. Für das Zuordnen der erkannten Geste kann die Gestensteuervorrichtung auf eine Datenbank, auf der Gesten und die dazugehörigen Bedienelemente hinterlegt sind, zugreifen.
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Die Feedbackvorrichtung ist mit der Gestensteuervorrichtung kommunikativ gekoppelt und erzeugt in Folge der erkannten Geste ein haptisches Feedback, d.h. also eine über den Tastsinn wahrnehmbare Rückmeldung. Das haptische Feedback kann von einer Ultraschallquelle, beispielsweise von einem Ultraschallarray, ausgesendete Ultraschallwellen, beispielsweise in Form von Ultraschallpulsen, umfassen. Um bei einem Fahrzeuginsassen ein haptisches Feedback in Folge einer erkannten Geste zu bewirken, wird der Ultraschallpuls bzw. werden die Ultraschallpulse auf eine Position fokussiert, die durch die erkannte Geste bestimmt ist. Die Position kann sich auf der Anzeige-Bedien-Oberfläche oder in der Nähe der Anzeige-Bedien-Oberfläche befinden. Mit anderen Worten simuliert das haptische Feedback das Betätigen (z.B. das Antippen) eines Bedienelements der Anzeige-Bedien-Oberfläche. Der Fahrzeuginsasse, der beispielsweise mit einem Finger auf eine virtuelle Schaltfläche zeigt, spürt dann an der Position seiner Fingerspitze ein haptisches Feedback als Rückmeldung für die Betätigung der Schaltfläche. Das haptische Feedback kann beispielsweise als Vibrieren wahrgenommen werden. Alternativ kann das haptische Feedback bei dem Fahrzeuginsassen das Gefühl erzeugen, als hätte der Fahrzeuginsasse ein bestimmtes Bedienelement, zum Beispiel einen Knopf oder eine Schaltfläche oder einen Hebel, mit seiner Geste bedient.
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Vorteilhafterweise ist das haptische Feedback je nach erkannter Geste und/oder je nach zugeordnetem Bedienelement verschieden. Mit anderen Worten unterscheidet sich das haptische Feedback für das Drücken einer virtuellen Schaltfläche von dem haptischen Feedbacks für das Drehen eines virtuellen Drehknopf. Zusätzlich oder alternativ kann das haptische Feedback für das zugeordnete Bedienelement „Infotainmentsystem-Funktion“ anders ausgestaltet sein als das haptische Feedback für das zugeordnete Bedienelement „Umgebungsinformationen-Auswahlparameter“.
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Die Steuereinheit ist mit der Anzeigevorrichtung, der Gestensteuervorrichtung und der Feedbackvorrichtung kommunikativ gekoppelt. Einerseits veranlasst die Steuereinheit die Anzeigevorrichtung, eine entsprechende holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche mit den jeweiligen Bedienelementen zu erzeugen. Andererseits steuert die Steuereinheit gemäß der oder den durch die Gestensteuervorrichtung zugeordneten Bedienelementen eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen. Die Anzeige bestimmter Bedienelemente kann auch die Folge einer durch die Steuereinheit gesteuerten Fahrzeugfunktion sein. Ist das Bedienelement beispielsweise eine Schaltfläche zum Aktivieren des Navigationssystems, so wird bei erkannter Aktivierung (mittels Gestenerkennung und Zuordnung) die Navigationssystem-Funktion durch die Anzeige einer Navigations-Bedienoberfläche mit verschiedenen Auswahlmöglichkeiten gestartet.
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Durch die holographische Anzeige-Bedienvorrichtung bzw. durch das Verfahren zum Betrieb einer holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung kann ein Fahrzeuginsasse die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche „berühren“, Bedienelemente bedienen und hierzu vordefinierte haptische Rückmeldungen erfahren, ohne dass der Fahrzeuginsasse tatsächlich feste Materie berührt. Sowohl die Bedienung, also die Eingabe von bestimmten Befehlen, als auch die Ausgabe, also die Bereitstellung bestimmter Fahrzeugfunktionen, werden durch die holographische Anzeige-Bedienvorrichtung bzw. das entsprechende Verfahren realisiert Dadurch ist eine einfache intuitive Bedienung möglich, die den Anwenderkomfort erheblich steigert.
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Gemäß Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, nimmt die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche im Wesentlichen die Form einer Oberfläche eines freischwebenden dreidimensionalen Körpers an. Mit freischwebend ist hier gemeint, dass es keinerlei Anbringung der Anzeige-Bedien-Oberfläche gibt, sondern dass sie frei im Raum schwebt. Der dreidimensionale Körper ist dabei eine virtuelle Darstellung (z.B. eine Projektion) und existiert nicht reell. Verglichen mit einer zweidimensionalen Anzeige bietet die Anzeige-Bedien-Oberfläche eine weitaus größere Oberfläche, um Inhalte anzuzeigen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der frei schwebende dreidimensionale Körper im Wesentlichen kugelförmig ausgebildet. Die Anzeige-Bedien-Oberfläche ist also als Oberfläche eines im Wesentlichen kugelförmig ausgebildeten freischwebenden dreidimensionalen Körpers ausgestaltet. Durch die kugelförmige Ausgestaltung ergibt sich eine große Oberfläche, auf der Inhalte bzw. Bedienelemente angezeigt werden können und die von mehreren Fahrzeuginsassen eingesehen werden kann. So kann die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche in mehrere Segmente entlang der Kugeloberfläche aufgeteilt sein, wobei die Segmente jeweils von verschiedenen Positionen (zum Beispiel verschiedenen Fahrzeugsitzen) einsehbar bzw. nicht einsehbar sind.
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Mithilfe der Bedienelemente können verschiedenste Fahrzeugfunktionen bedient werden. Die Bedienung der entsprechenden Fahrzeugfunktionen erfolgt durch die Steuerung, die durch die Steuereinheit ausgeführt wird.
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Solche Fahrzeugfunktionen umfassen beispielsweise: Klima-/Heizungsfunktion; Sitzeinstellungsfunktionen; Funktionen eines Infotainmentsystem, wie beispielsweise Radio, Entertainment, Telefonie, Navigationssystem; Fahrzeugeinstellungen, wie Reifendruck, Ölstand, Motortemperatur, Betriebsmittelfüllstände.
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Gemäß Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ist die zu steuernde Fahrzeugfunktion ein Infotainmentsystem des Fahrzeugs und die Bedienelemente umfassen bestimmte Funktionen und/oder Einstellungsmöglichkeiten des Infotainmentsystems.
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Unter dem Begriff „Infotainmentsystem“ wird im vorliegenden Dokument eine Bedieneinheit verstanden, die mehrere Funktionen, die Information und/oder Unterhaltung betreffen, umfasst. Solche Funktionen betreffen die folgenden Vorrichtungen: Autoradio, Navigationssystem, Freisprecheinrichtung, Bordcomputer, Fahrdatenanzeige, Klimaanlage, Fahrerassistenzsysteme. Das Infotainmentsystem verfüget über verschiedene Schnittstellen zu einem oder mehreren der folgenden: ein oder mehrere Steuergeräte, externe Geräte, vorzugsweise elektronische Endgeräte, Speichermedien, Datenquellen, Recheneinheit.
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Gemäß Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ist die zu steuernde Fahrzeugfunktion eine Telefonkonferenzfunktion, vorzugsweise eine Videokonferenzfunktion, und die Bedienelemente umfassen bestimmte Parameter der Telefonkonferenzfunktion, vorzugsweise der Videokonferenzfunktion.
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Gemäß Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ist die zu steuernde Fahrzeugfunktion eine Darstellung von Umgebungsinformationen und/oder Verkehrsinformationen und/oder dem Umgebungsverkehr und die Bedienelemente umfassen Auswahlparameter in Bezug auf die Umgebungsinformationen und/oder die Verkehrsinformationen und/oder den Umgebungsverkehr.
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Umgebungsinformationen können beispielsweise Informationen zu Gebäuden oder interessanten Plätzen entlang der Fahrstrecke umfassen. Verkehrsinformationen können beispielsweise Staumeldungen und/oder den aktuellen Verkehrsfluss umfasst. Die Darstellung des Umgebungsverkehr kann vorteilhafterweise als „top view“, d.h. also aus der Vogelperspektive, erfolgen. Bei dieser Darstellung wird beispielsweise das eigene Fahrzeug auf einer virtuell dargestellten Straße abgebildet. Um das eigene Fahrzeug herum werden dann die Bewegungen aller sich in der Nähe befindlichen Straßenteilnehmer in Echtzeit abgebildet, sodass der real auftretende Verkehrsfluss dargestellt wird. Dadurch können beispielsweise die Fensterscheiben des Fahrzeugs weggelassen werden oder anderweitig, zum Beispiel als Projektionsfläche, genutzt werden, ohne dass die Fahrzeuginsassen den „Blick nach außen“ verlieren. Mit anderen Worten können die Fahrzeuginsassen mitverfolgen, was um das Umfeld des Fahrzeugs geschieht.
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Durch die Darstellung von Umgebungsinformationen und/oder Verkehrsinformationen und/oder dem Umgebungsverkehr behält der bzw. behalten die Fahrzeuginsassen die Übersicht und fühlen sich sicher im Fahrzeug. Ein weiterer Vorteil ist die Vermeidung bzw. die Reduzierung von Kinetosesymptomen (Symptome der Reisekrankheit).
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Gemäß Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, ist die zu steuernde Fahrzeugfunktion eine Projektion einer graphischen Darstellung eines mobilen Endgeräts und die Bedienelemente umfassen Auswahlparameter in Bezug auf die graphische Darstellung und/oder das mobile Endgerät.
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Bei einem mobilen Endgerät im Sinne des vorliegenden Dokuments handelt es sich um ein Gerät, welches in der Lage ist, in einem mobilen Netzwerk über lokale Netzwerke bzw. Local Area Networks (LANs), wie z.B. Wireless Fidelity (WiFi), oder über Weitverkehrsnetze bzw. Wide Area Networks (WANs) wie z.B. Global System for Mobile Communication (GSM), General Package Radio Service (GPRS), Enhanced Data Rates for Global Evolution (EDGE), Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), High Speed Downlink/Uplink Packet Access (HSDPA, HSUPA), Long-Term Evolution 30 (LTE), oder World Wide Interoperability for Microwave Access (WIMAX) drahtlos zu kommunizieren. Eine Kommunikation über weitere gängige oder künftige Kommunikationstechnologien ist möglich. Der Begriff mobiles Endgerät beinhaltet insbesondere Smartphones, aber auch andere mobile Telefone bzw. Handys, Personal Digital Assistants (PDAs), Tablet PCs sowie alle gängigen sowie künftigen elektronischen Geräte, welche mit einer Technologie zum Laden und Ausführen von Apps ausgestattet sind. Das mobile Endgerät kann über eine passende Kommunikationsschnittstelle, z.B. eine Bluetooth-Schnittstelle, mit dem Fahrzeug gekoppelt sein.
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Mit dem Begriff „graphische Darstellung“ eines mobilen Endgeräts ist die Anzeige, die zur optischen Signalisierung von veränderlichen Informationen wie Bildern oder Zeichen dient, eines mobilen Endgeräts gemeint. Beispiele für eine solche grafische Darstellung eines mobilen Endgeräts im Sinne des vorliegenden Dokuments sind: Bildschirm, Display, Monitor, Touchscreen.
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Ein Beispiel für die Fahrzeugfunktion „Projektion einer graphischen Darstellung eines mobilen Endgeräts“ ist die Projektion eines Smartphone-Displays.
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Auswahlparameter in Bezug auf die graphische Darstellung und/oder das mobile Endgerät umfassen beispielsweise die Helligkeit der grafischen Darstellung, der Kontrast der grafischen Darstellung, die Größe der grafischen Darstellung, die Auswahl des mobilen Endgeräts als entsprechende Quelle für die grafische Darstellung. Auswahlparameter können auch Bedienelemente (zum Beispiel eine virtuelle Schaltfläche) des mobilen Endgeräts, die dann grafisch dargestellt werden, sein; ein Beispiel dafür sind die Schaltflächen eines Smartphone-Displays, die auf dem Smartphone mittels Touch-Technologie bedient werden.
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Die grafische Darstellung eines mobilen Endgeräts kann also zum Beispiel mit einem Beamer verglichen werden. Durch die Gestensteuerungsvorrichtung ist es möglich, das mobile Endgerät zu bedienen. So kann beispielsweise eine Präsentation auf der Anzeige-Bedien-Oberfläche angezeigt werden.
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Durch die Verwendung eines Holgrammballs kann ein autonomes Fahrzeug als Konferenzzone genutzt werden, neben Präsentationen kann auch der Gegenüber projiziert werden und beispielsweise Telefonate visualisiert werden.
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Gemäß Ausführungsformen, die mit anderen hier beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können, weist die Gestensteuervorrichtung zur Erkennung und Zuordnung von Gesten mindestens eine Kamera und eine Recheneinheit auf. Die Kamera kann beispielsweise eine Innenraumkamera eines Fahrzeugs sein. Die Erkennung und Zuordnung von Gesten kann mithilfe der Erkennung und Zuordnung von Bewegungsmustern bestimmter Körperteile erfolgen. Die Recheneinheit ist dazu ausgebildet, die von einem Fahrzeuginsassen ausgeführte Geste unter Zuhilfenahme von Algorithmen und/oder neuronalen Netzen auszuwerten. Dabei kann die Auswertung mithilfe von gängigen Verfahren der kamerabasierten Gestenerkennung erfolgen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Fahrzeuginnenraum mit einer der oben beschriebenen Ausführungsformen der holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung bereitgestellt. Die holographische Anzeige-Bedienvorrichtung kann als eine einzige Einheit oder als System mit räumlich verteilten Einheiten ausgebildet sein.
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Vorteilhafterweise ist die Anzeige-Bedien-Oberfläche im Fond, d.h. also im hinteren Teil, des Fahrzeugs angeordnet. Bei dieser Anordnung ist es bei gegen die Fahrtrichtung gedrehten Vordersitzen möglich, dass alle Fahrzeuginsassen, d.h. also die Fahrzeuginsassen auf den Vordersitzen sowie auf den Rücksitzen, auf die Anzeige-Bedien-Oberfläche blicken können. Insbesondere in einem autonomen Fahrzeug ist der Fahrer nicht mehr für die sichere Führung des Fahrzeugs nötig, da intelligente Systeme die Führung bei Bedarf übernehmen können. Somit können sich der Fahrer sowie der Beifahrer in Richtung Fahrzeug-Fond drehen. Alle Bedienelemente der Anzeige-Bedien-Oberfläche können dann von jedem Fahrzeuginsassen über die Anzeige-Bedien-Oberfläche bedient bzw. gesteuert werden. Durch eine intelligente haptische Gestensteuerung kann jeder Fahrzeuginsasse aktiv mit der Anzeige-Bedien-Oberfläche arbeiten, wie beispielsweise Einstellungen anpassen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche freischwebend im Fahrzeuginnenraum angeordnet. Dies gewährleistet, dass möglichst viele Fahrzeuginsassen ein im Wesentlichen freies Blickfeld auf die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche haben.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Fahrzeuginnenraum Fahrzeugsitze auf und die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche ist im Wesentlichen in der Mitte zwischen den Fahrzeugsitzen angeordnet. Die Mitte zwischen den Fahrzeugsitzen kann beispielsweise bestimmt werden, indem um alle Fahrzeugsitzen ein gedachter Kreis gespannt wird und dessen Mittelpunkt als Position für die holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche festgelegt wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Fahrzeug mit einer der oben beschriebenen Ausführungsformen der holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung bereitgestellt. Mit anderen Worten ist die holographische Anzeige-Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug Bestandteil des Fahrzeugs.
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Die vorstehenden Ausführungen zur erfindungsgemäßen holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem ersten Aspekt der Erfindung gelten in entsprechender Weise auch für das Verfahren zum Betrieb einer holografischen Anzeige-Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und andersherum; vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung. An dieser Stelle nicht explizit beschriebene vorteilhafte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Im Folgenden werden, sofern nicht anders vermerkt, für gleiche und gleichwirkende Elemente gleiche Bezugszeichen verwendet.
- 1 zeigt schematisch eine holographische Anzeige-Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform.
- 2 zeigt schematisch einen Fahrzeuginnenraum mit einer holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
- 3 zeigt schematisch einen Fahrzeuginnenraum mit einer holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung gemäß einer Ausführungsform.
- 4 zeigt schematisch ein Verfahren zum Betrieb einer holografischen Anzeige-Bedienvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung 1 für ein Fahrzeug. Die Anzeige-Bedienvorrichtung 1 weist eine Anzeigevorrichtung 2, eine Gestensteuervorrichtung 4, eine Feedbackvorrichtung 5 und eine Steuereinheit 9 auf. Die Steuereinheit 9 ist über ein Datenübertragungssystem mit der Anzeigevorrichtung 2, der Gestensteuervorrichtung 4 und der Feedbackvorrichtung 5 kommunikativ zum Empfangen und/oder Senden von Daten und/oder Signalen verbunden.
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Die Anzeigevorrichtung 2 ist dazu ausgebildet, eine holographische Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 mit Bedienelementen 7 zu erzeugen. Den Vorgang des Anzeigens der Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 mit den Bedienelementen 7 veranlasst die Steuereinheit 9. Mit anderen Worten wird durch die Steuereinheit 9 festgelegt, wie die Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 gestaltet ist und welche Bedienelemente 7 angezeigt werden. Die Bedienelemente 7 können je nach vorheriger gesteuerter bzw. zu steuernden Fahrzeugfunktion variieren.
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Die Gestensteuervorrichtung 4 ist dazu ausgebildet, Gesten 6 zu erkennen und diese einem oder mehreren der Bedienelemente 7 zuzuordnen. Mit anderen Worten ist für ein bestimmtes Bedienelement 7 eine bestimmte Geste 6 vorgesehen. Die Gestensteuervorrichtung 4 erkennt also eine bestimmte Geste 6 und ordnet sie dem jeweiligen Bedienelement 7 zu.
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Die Feedbackvorrichtung 5 ist über ein Datenübertragungssystem mit der Gestensteuervorrichtung 4 gekoppelt. Die Feedbackvorrichtung 5 ist dazu ausgebildet, in Folge der erkannten Geste 6 ein haptisches Feedback 8 zu erzeugen. Das heißt also, dass für eine bestimmte Geste 6 ein bestimmtes haptisches Feedback 8 erzeugt wird.
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Darüber hinaus ist die Steuereinheit 9 dazu eingerichtet, eine oder mehrere Fahrzeugfunktionen 10 gemäß der oder den zugeordneten Bedienelementen 7 zu steuern. Die Steuereinheit 9 erhält also von der Gestensteuervorrichtung 4 Informationen bezüglich der oder den zugeordneten Bedienelementen 7 und steuert demgemäß bestimmte Fahrzeugfunktionen 10.
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2 zeigt schematisch einen Fahrzeuginnenraum 100 mit einer holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung 1. Die Anzeige-Bedienvorrichtung 1 weist eine Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 auf. Die Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 ist als Oberfläche eines im Wesentlichen kugelförmig ausgestalteten freischwebenden dreidimensionalen Körpers ausgebildet. Der kugelförmige freischwebende dreidimensionale Körper bzw. dessen Oberfläche ist eine virtuelle Darstellung. Die virtuelle Darstellung der Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 in der Form einer Kugeloberfläche wird durch einen am Fahrzeughimmel 101 oder im Fahrzeughimmel 101 angeordneten Projektor 2, z.B. einen Hologrammprojektor, in den Fahrzeuginnenraum 100 projiziert, sodass eine virtuelle freischwebende Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 entsteht.
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Auf die Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 werden Entertainment-Bedienelemente 7 mittels des Projektors 2 projiziert. Solche Entertainment-Bedienelemente 7 umfassen beispielsweise die Auswahl von Medien (Radio, CD, USB, etc.), die Auswahl von Titeln und/oder Künstlern und/oder die Klangeinstellungen. Die Entertainment-Bedienelemente 7 sind bestimmten Fahrzeugfunktionen 10 zugeordnet. Diese Fahrzeugfunktionen 10 umfassen beispielsweise das Steuern der Audiowiedergabe, das Steuern der Anzeige der Audiowiedergabe, das Laden von Titeln, das Abspielen von Titeln und/oder das Steuern der Lautsprecher. In 2 sind beispielhaft die Fahrzeugfunktionen 10 „Anzeige des abgespielten Titels“ und „Steuern der Lautsprecher“ abgebildet.
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Im Fahrzeuginnenraum 100, vorzugsweise im oder am Fahrzeughimmel 101, ist weiterhin ein Kamerasystem 4 angeordnet, welches Gesten 6 erkennt und diese einem oder mehreren der Entertainment-Bedienelemente 7 zuordnen. Das Kamerasystem 4 erkennt insbesondere Gesten 6 einer Hand eines Fahrzeuginsassen. Eine typische Geste 6 ist das Drücken einer Taste mit einer Fingerspitze, wobei die Taste als virtuelles Entertainment-Bedienelement 7 dargestellt ist. Dadurch, dass das Kamerasystem 4 erkennt, welche virtuelle Taste durch die Fingerspitzen-Geste 6 gedrückt wird, kann sie einem Entertainment-Bedienelement 7 zugeordnet werden. So kann beispielsweise das Drücken einer virtuellen „Lauter“-Taste dem Entertainment-Bedienelement „Erhöhen der Lautstärke“ 7 zugeordnet werden.
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Durch das Zuordnen des Entertainment-Bedienelements „Erhöhen der Lautstärke“ 7 kann eine im Fahrzeuginnenraum 100 angeordnete Steuereinheit 9 die Lautsprecher im Fahrzeug entsprechend ansteuern.
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Weiterhin ist im Fahrzeuginnenraum 100, vorzugsweise im oder am Fahrzeughimmel 101, ein Feedbackgenerator 5 angeordnet. Der Feedbackgenerator 5 erzeugt aufgrund der erkannten Geste 6 mittels Ultraschallwellen ein haptisches Feedback 8, welches durch den Fahrzeuginsassen spürbar ist. Das haptische Feedback 8 ist in diesem Fall ein Vibrieren, das der Fahrzeuginsasse an seiner Fingerspitze spürt.
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Die Steuereinheit 9 ist ferner mit dem Projektor 2, mit dem Kamerasystem 4, dem Feedbackgenerator 5 und den für die Fahrzeugfunktionen 10 benötigten Vorrichtungen kommunikativ verbunden.
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Mit anderen Worten werden im Fahrzeuginnenraum 100 fühlbare aber unsichtbare, frei im Raum platzierbare, Bedienelemente 7 erzeugt. Aufgrund des Feedbackgenerators 5 können sich die Bedienelemente 7 beispielsweise wie Knöpfe bzw. Tasten anfühlen. Diese Bedienelemente 7 werden mittels Gestensteuerung bedient.
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3 zeigt ebenfalls schematisch einen Fahrzeuginnenraum 100 mit einer holographischen Anzeige-Bedienvorrichtung 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 durch den am Fahrzeughimmel 101 angebrachten Projektor 2 erzeugt. Die Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 ist als Oberfläche eines Tetraeders ausgestaltet. Die projizierte Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 entspricht der Projektion eines Computerdisplays (zum Beispiel Laptop eines Fahrzeuginsassen). Mit anderen Worten ist die Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 ein alternatives oder zusätzliches externes Display für einen Computer. Die Bedienelemente 7 sind virtuelle Tasten bzw. Schaltflächen, wie sie normalerweise bei gängigen Betriebssystemen bzw. Programmen für Computer bekannt sind. Durch Betätigung der virtuellen Tasten kann das Betriebssystem bzw. ein Programm auf dem jeweiligen Computer bedient werden.
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Am Fahrzeughimmel 101 ist ein Kamerasystem 4 angebracht, das eine Fingergeste 6 erkennt und diese einer der virtuellen Tasten bzw. Schaltflächen 7 zugeordnet. Eine am Fahrzeughimmel 101 angeordnete Steuereinheit 9 ist mit dem Kamerasystem 4 kommunikativ verbunden und steuert je nach zugeordnetem Bedienelement 7 die jeweilige Fahrzeugfunktion 10. In diesem Beispiel umfasst die Fahrzeugfunktion 10 einen Computer (Laptop). Dafür ist der Computer kommunikativ mit der Steuereinheit 9 verbunden.
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Der am Fahrzeughimmel 101 angeordnete Feedbackgenerator 5 erzeugt in Folge der erkannten Fingergeste 6 ein haptisches Feedback 8, welches ein Fahrzeuginsasse nach Betätigten einer virtuellen Taste bzw. Schaltfläche spürt. Das haptische Feedback 8 ist so ausgestaltet, dass der Fahrzeuginsasse das Gefühl hat, eine Taste bzw. eine Schaltfläche mit seiner Fingergeste 6 gedrückt zu haben.
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4 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb einer holografischen Anzeige-Bedienvorrichtung 1 für ein Fahrzeug. Das Verfahren umfasst das Erzeugen 30 einer holografischen Anzeige-Bedien-Oberfläche 3 und Anzeigen von Bedienelementen 7. Das Verfahren umfasst weiterhin das Erkennen 60 einer Geste 6 und Zuordnen der erkannten Geste 6 zu einem oder mehreren der Bedienelemente 7. Das Verfahren umfasst weiterhin das Erzeugen 80 eines haptischen Feedbacks 8 in Folge der erkannten Geste 6. Das Verfahren umfasst weiterhin das Steuern 90 von einer oder mehreren Fahrzeugfunktionen 10 gemäß dem oder den zugeordneten Bedienelementen 7.
