JP5986559B2 - ヒューマンマシンインタフェース - Google Patents

Description

本発明の技術分野は、ヒューマンマシンインタフェースに搭載される接触感応型検出装置に関する。現在、これらの接触感応型検出装置は、例えば、ホームオートメーション、コンピュータハードウエア、および、一般に、設備の諸要素を制御するあらゆるシステム等の多くの分野で使用されている。本発明の主題は、より詳細には、自動車におけるこのような装置への適用である。この分野では、これらの装置は、通常、車両の設備の項目のための表示制御装置として、ヒューマンマシンインタフェースと称されている。この種のヒューマンマシンインタフェースは、ナビゲーションシステム、オーディオ、もしくはマルチメディアシステム、または、空調システムを制御するため、車両の内部に設けられている。

図１および図２は、先行技術に係る装置を示す。スクリーン１００は、開口部１０３を有する筐体１０１内に組み込まれている。スクリーン１００の上面には、開口部１０３に並べてセンサ１０２が配置されている。開口部１０３は、筐体１０１の周囲１０４によって縁取られている。前記周囲１０４は、センサ１０２に重っている。図２は、センサ１０２の外縁１０５と、スクリーン（表示装置）１００の外縁１０６とを示す。筐体１０１の周囲１０４は、センサ１０２の有効表面を相当に覆っていることが分かる。

このような構成には、多くの欠点がある。主な欠点の１つは、センサ１０２の上の部分に対して、周囲１０４が必要以上に厚く形成され、装置の全体の外観を損なうことである。特に、審美的な理由として、ユーザに見えるＨＭＩ（ヒューマンマシンインタフェース）の全表面は、可能な限り滑らかで均質であることが望ましい。センサ１０２と筐体１０１との間のこのような必要以上の厚さは、この滑らかで均質な特性に反することが明らかである。これは、異なる膨張特性を有する材料の使用による結果である。特に、筐体１０１は、通常、プラスチックから形成されるのに対して、センサ１０２は、主として、ガラスで構成される。膨張係数が異なるため、あらゆる環境において、隙間を一定に維持することは不可能である。この理由から、先行技術の装置では、上述した欠点を生じさせる隙間の影響を残し、センサ１０２と周囲１０４とを重畳させることを提案している。

従来の装置の他の欠点は、周囲１０４をセンサ１０２の上に大きく広げることができないため、接触感応型のセンサ１０２を縁取る周囲１０４の形状効果が得られないという事実である。従って、このことは、前記形状効果を妨げる技術上の障害となる。

従って、本発明の目的は、主として、接触感応型検出手段を取り付ける方法を逆にして、すなわち、通常は相互作用をする表示装置（スクリーン）から接触感応型検出手段を分離することにより、上述した少なくとも１つの欠点を解消することにある。本発明では、接触感応型検出手段が吊り下げられて取り付けられている支持体を使用する。接触感応型検出手段および支持体の材料の膨張係数が近似しているため、一方が他方に対して殆ど動くことがない。観察される隙間は、装置における容易に管理できる他の場所に移される。

さらに、支持体は、装飾部分を組み込むための平坦な基準面として機能する一方、接触感応型検出手段の周辺の不完全さを隠す可能性を提供している。

従って、本発明の主題は、筐体に装着されて構成される接触感応型検出手段および支持体を備え、前記支持体は、ヒューマンマシンインタフェースのユーザ側の上面と、前記上面とは反対側の下面とを有し、さらに、前記支持体は、開口部を有し、前記接触感応型検出手段は、前記支持体の前記下面に取り付けられている革新的なものであり、接着により取り付けられることが有利である。

本発明の第２の特徴によれば、前記開口部は、前記支持体の縁により範囲が定められ、前記接触感応型検出手段は、前記縁に取り付けられている。

本発明の第３の特徴によれば、前記支持体は、平坦で剛性のある要素であり、特に、０．５ｍｍ以下の厚さを有する金属板である。

本発明の第４の特徴によれば、前記縁は、前記開口部の全周囲である。

前記開口部および前記縁を覆うために、前記支持体の前記上面にフィルムを配置すると、有利である。

前記フィルムは、装飾的特性を有するフィルム、引っ掻き傷防止特性を有するフィルム、反射防止特性を有するフィルム、拡散特性を有するフィルム、および／または、偏光特性を有するフィルムである。

本発明の他の特徴によれば、前記接触感応型検出手段と前記フィルムとの間に充填要素が配置され、前記充填要素は、前記開口部に対応して組み込まれている。

前記充填要素は、透明なフィルムである。

前記支持体の前記上面と前記フィルムとの間に、マスク層を挿入すると、有利である。

本発明の他の特徴によれば、前記フィルムは、前記筐体、特にその鋭利な縁を覆っている。

前記接触感応型検出手段は、抵抗センサまたは容量センサであり、前記センサは、主プレートおよび副プレートを備え、前記接触感応型検出手段は、前記副プレートにより、前記支持体の前記下面に取り付けられている。

選択的には、前記接触感応型検出手段は、前記主プレートにより、前記支持体の下面に取り付けられている。

本発明に係るヒューマンマシンインタフェースにおいては、前記接触感応型検出手段に対して、前記支持体とは反対側に表示装置が配置されている。

前記支持体は、前記下面により前記筐体に保持されている。

最後に、前記接触感応型検出手段により実行される検出に対する反応として、前記接触感応型検出手段に力を与えることを目的として、触覚型フィードバック手段が提供される。

本発明の主たる利点は、前記ヒューマンマシンインタフェースに対して、このような滑らかで均質で平坦な外観を提供し、必要以上のあらゆる厚さを除去することである。その結果、ヒューマンマシンインタフェースの外観は、著しく改善される。

他の利点は、ロジスティックスに関するものである。特に、ヒューマンマシンインタフェースを組み立てる前に、接触感応型検出手段を支持体に取り付けることは、例えば、ヒューマンマシンインタフェースのための組み立てラインの他の場所において、容易に製造できる部分組み立てを行うことを可能とする。

この場合、支持体は、その表面に対して、接触感応型検出手段および装飾的要素の組み立て体をあらゆる巧妙な処理で集中させることが可能となる。

本発明の他の利点は、支持体が、例えば、装飾的フィルムをより容易に取り付けられる平坦な表面を提供するという事である。

本発明の他の特徴、詳細および利点は、図面に基づく以下の記述から一層明らかになると思う。

先行技術に係る装置の縦断面図である。 図１の装置の平面図である。 本発明に係るヒューマンマシンインタフェースの縦断面図である。 図３に示すヒューマンマシンインタフェースの対象の平面図である。 本発明の詳細を示す要部拡大縦断面図である。 本発明の第１変形例の要部拡大縦断面図である。 本発明の第２変形例の要部拡大縦断面図である。 本発明の拡張例の要部拡大縦断面図である。 本発明の選択例の要部拡大縦断面図である。

図面は、本発明を詳細に描写するものであり、各図は、本発明をより良く定義するためのものであることに留意されたい。

図３は、本発明に係るヒューマンマシンインタフェースの縦断面図である。筐体３は、ヒューマンマシンインタフェースを構成する要素が組み込まれる内側凹部を備えている。表示装置１３は、筐体３の凹部に形成されている肩部１５に保持され、筐体３に組み込まれている。表示装置１３に使用される技術は、例えば、バックライトスクリーン、ＬＣＤスクリーン、プラズマスクリーン、または、一般には、任意の多機能スクリーンである。すなわち、表示装置１３は、ナビゲーション、音響システム、例えば、車両内部の温度管理のような情報の多数の項目を表示する。肩部１５の他方側には、印刷された回路、または電子回路の基板１６が組み込まれている。基板１６の上には、ヒューマンマシンインタフェースを自動車のネットワークに接続するための電気コネクタ１７が配置されている。カバー１８は、筐体３の背面部分を閉塞している。前記カバー１８は、電気コネクタ１７が貫通するための孔を備えている。このカバー１８は、ヒューマンマシンインタフェースの背面に配置されていることに留意されたい。すなわち、ヒューマンマシンインタフェースの技術的な部分にアクセスできるようにするためである。反対側に配置される部分は、ユーザ側の部分である。すなわち、その部分は、ユーザに面しており、自動車の内部から見える部分である。

表示装置１３は、接触感応型検出手段１により覆われている。接触感応型検出手段１は、表示装置１３から明瞭に区別されている。空気および水のシールは、表示装置１３と接触感応型検出手段１との間、より詳細には、ユーザ側の表示装置１３の面１９と接触感応型検出手段１の背面との間に形成されている。このシールは、ユーザ側の表示装置１３の面１９の周辺に配置されているシール２０により達成される。

接触感応型検出手段１は、抵抗センサまたは容量センサから構成されている。本発明は、抵抗型のセンサにより、特定の用途を有する。前記センサは、主プレート１０および副プレート１１から構成される。これらの２つのプレートは、ガラスからなっている。副プレート１１は、主プレート１０よりも薄い。主プレート１０は、変形が少ない一方、副プレート１１は、ユーザの指により加えられる力により変形することができる。主プレート１０の厚さは、ユーザの指による圧力の影響で撓むことがない厚さである。従って、センサは、例えば、水平および垂直に配列され、主プレート１０と副プレート１１との間に配置されている導体の回路を用いて、ユーザの指の位置を検出することができる。接触感応型検出手段１は、多芯ケーブル２５により電子回路基板１６に電気的に接続されている。多芯ケーブル２５は、着脱可能な電気コネクタ２６を介して電子回路基板１６に接続されている。

従って、接触感応型検出手段１は、ユーザ側の感応面２１と、表示装置１３側の背面２２とを有する。接触感応型検出手段１は、０．２〜０．５ｍｍの厚さを有する平坦で剛性のある要素から形成されている支持体２に取り付けられている。この要素は、例えば、ステンレス鋼からなる薄い金属板である。「剛性」は、この金属板の厚さが、ヒューマンマシンインタフェースの通常の使用条件において、ユーザの指による力の影響で撓まないものであることを意味する。ここで、支持体２は、本発明に係るヒューマンマシンインタフェースを囲む筐体３から明確に区別されるものであることが分かると思う。

支持体２は、上面４および下面５の２つの大きな面を備えている。上面４は、ユーザに面し、ユーザが接触することによりアクセス可能である。下面５は、接触感応型検出手段１の感応面２１と実質的に平行な面である。下面５は、接触感応型検出手段１側を向いている。一般に、下面５は、計器パネルの内側に向く一方、上面４は、車両の内部に面している。

筐体３は、支持体２を受ける肩部２３を備えている。この肩部２３は、長さおよび幅が支持体２の長さおよび幅と実質的に対応する空洞の範囲を定めている。

接触感応型検出手段１は、支持体２の下面５に取り付けられている。これは、２つの部分を確保するためにいかなる手段をも使用することができる。有利な点として、接着剤２４のビードまたは突部は、接触感応型検出手段１の感応面２１と支持体２の下面５との間を機械的に接続している。接着剤２４の滴は、選択的に、接着剤２４の細長い一片と置き換えてもよく、また、補ってもよい。この構成により、ヒューマンマシンインタフェースに接触感応型検出手段１が「吊り下げられる」様式で組み付けられることができる。

支持体２は、縁７により範囲が定められる開口部６を有する。開口部６が支持体２の中央部に設けられていると、縁７は、開口部６の周囲を囲む。この縁７は、接触感応型検出手段１の周囲の外側の縁を覆う。接触感応型検出手段１の開口部６により形成される空間は、支持体２の縁７と上面４を平坦で滑らかな面で連結するように、充填要素９により満たされる。充填要素９は、ポリカーボネートまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の細長い一片から製造される透明で可撓性のあるフィルムである。

フィルム８は、開口部６および縁７を覆うために、支持体２の上面４に配置されている。このフィルム８は、支持体２の全表面の上に広がっている。従って、フィルム８の寸法と支持体２の寸法とは近く、または、丁度同じである。このフィルム８は、開口部６を覆うため、ユーザの接触に対して全体的に滑らかで均質な表面を形成する充填要素９の上に載置されている。本発明のこの変形例では、肩部２３の深さは、フィルム８および支持体２の合計厚さに等しい。

フィルム８は、単一または組み合わせた特性を有する透明フィルムである。第１の特性は、この化粧フィルムの装飾的特徴に関連している。この場合、特に、ユーザに見える特定の形状を容易に定めることができる。フィルム８は、ヒューマンマシンインタフェースの表面上に引っ掻き傷が生じないように、引っ掻き傷防止特性を備えているのがよい。また、フィルム８は、反射防止特性および拡散特性を有していてもよい。拡散特性は、ヒューマンマシンインタフェースにつや消しの外観を与え、ユーザを悩ますミラー効果を防止する。反射防止特性は、入射光の表面反射を防止する。反射防止特性には、薄膜処理を含まれる。また、フィルム８は、入射光を分散してあらゆる方向に反射させる微量の潤滑液から得られる拡散特性を有していてもよい。最後に、フィルム８は、接触感応型検出手段１のガラス板により反射される所定方向の光を除去することのできる特性を有する偏光特性を備えていてもよい。

図４は、本発明を審美的に表現したものである。内側の点線２７は、表示装置（スクリーン）１３の表示限界を示し、中間の点線２８は、接触感応型検出手段１の外側の縁を示す。外側の点線２９は、肩部２３と筐体３の内部空間との間における筐体３の外側の縁を示す。外縁３０は、ユーザが視認でき、フィルム８と同じ平面に広がる筐体３の周囲の帯を示す。太い黒線は、一方の支持体２およびフィルム８と、外縁３０における他方の筐体３との間の周囲の隙間を具体的に示す。図から明らかに分かるように、フィルム８および支持体２は、外縁３０まで広がり、従来利用できるものよりも大きなサイズの滑らかで平坦な表面を創出している。

図５は、本発明を構成する要素の積層状態の詳細を示す。既述したように、表示装置１３は、筐体３に装着され、シール２０は、表示装置１３と主プレート１０との間に挿入されている。主プレート１０は、接着剤３１により副プレート１１に接着される。

接触感応型検出手段１は、支持体２の下面５に接着されている。支持体２は、接着片３２、特に、接着剤の細長い一片または他の取付手段により、筐体３の肩部２３に保持されている。これにより、筐体３の肩部２３に対する支持体２の位置決めを保証することができる。従って、周囲の隙間３３は、フィルム８、支持体２および筐体３の外縁３０の間において、一定且つ平坦に維持することができる。

充填要素９は、開口部６を充填するため、開口部６に対応して設けられている。この充填要素９の厚さは、この場合、接着剤２４の滴の厚さおよび支持体２の厚さの合計と等しい。

マスク層１２は、フィルム８または支持体２の上面４に設けることが好ましい。このマスク層１２は、不透明で、縁７から充填要素９に掛かることに留意されたい。このマスク層１２は、接触感応型検出手段１の周囲の部分、特に、接着剤２４の滴を隠す機能を有する。最後に、このマスク層１２は、フィルム８が支持体２に適用される前に、フィルム８に印刷されるスクリーンである。

図６は、本発明の第１変形例の詳細を示す。図５との差異は、充填要素９の上に装着される追加のフィルム３４を使用する点である。充填要素９の厚さは、この場合、接触感応型検出手段１と支持体２との間に配置された接着剤２４の滴の厚さとされている。この場合、開口部６には、追加のフィルム３４が充填される。フィルム３４の厚さは、支持体２の厚さに近い。マスク層１２は、支持体２の上であって、追加のフィルム３４の周りに設けられる。最後に、フィルム８は、探求される審美的外観を与えるため、組立体の全体を覆っている。この配置の利点は、フィルム８が偏光特性を有していない一方、追加のフィルム３４が、例えば、偏光特性を有する技術的なフィルムであるという事実である。特に、偏光フィルムは、高価であり、従って、このフィルムの表面領域を有効な表面領域、すなわち、表示装置１３により照明される表面領域に制限することは、特別な価値がある。図６は、追加のフィルム３４が表示装置（スクリーン）１３の表示範囲３５に対応して終了することを示している。

図７は、接触感応型検出手段１を支持体２に装着するための変形例を示す。支持体２は、接触感応型検出手段１の副プレート１１の寸法よりもわずかに大きい開口部６を有する。それにも拘わらず、縁７は、接着剤２４の接着部または滴が、ユーザ側の主プレート１０の面と、支持体２の下面５との間に挿入されるため、主プレート１０を覆っている。副プレート１１は、支持体２の開口部６に含まれ、副プレート１１の厚さは支持体２の厚さに近く、支持体２まで広がっていることが分かると思う。支持体２と筐体３との間の接着片３２は、マスク層１２となっている。接触感応型検出手段１と支持体２との間の取り付けのためのこのような方法の利点は、力に対して十分に対抗しうる厚さを有する主プレート１０の接着に適用されるということである。本発明のこの変形例では、マスク層１２の残りの空間がわずかであるため、充填要素９を有していないことを了解しうると思う。また、この変形例は、表示装置１３の垂直な方向に対して、より小型になるという利点を有する。

図８は、１つの拡張した点を除き、図５に示して説明したものと同じヒューマンマシンインタフェースを示す。接触感応型検出システムには、ユーザの感触の欠如という欠点がある。このことは、本発明が、接触感応型検出手段１により実行される検出に対する反応として、接触感応型検出手段１に力を与えるように設計された触覚型フィードバック手段１４を組み込む理由である。この拡張では、支持体２は、筐体３に接着されない。その代わりに、ダンパ３６が支持体２の下面５と、実質的に肩部２３の上である筐体３との間に挿入されている。ダンパ３６は、可撓性を有し、エラストマー、ゴムまたはシリコーンから製造することができる。この場合、ダンパ３６は、詰め物により構成されるが、支持体２の周りに設けられるビードで形成してもよい。接続部分３７は、支持体２の下面５を、少なくとも１つのアクチュエータ３８に連結している。アクチュエータ３８の機能は、ユーザが起動時に感じるボタンまたは特定の機能の接触感応型検出手段１による物理的感覚を生じさせることである。このアクチュエータ３８は、プランジャコアを有する電磁石、「ボイスコイル」（ラウドスピーカ）電磁石を有する振動体、または、触覚感覚を生じさせる他の任意の手段とすることができる。

図９は、本発明の選択例を示す。支持体２に対する接触感応型検出手段１の取り付けは、図６に示して説明したものと同じである。差異は、面取りされた縁３９を有する筐体３の形状である。開口部６および支持体２の上に広がるフィルム８は、筐体３の外側の縁３０および３９の上まで繋がっている。マスク層１２は、支持体２から広がり、外縁３０を覆い、また、筐体３の縁３９の上まで繋がっている。この方法では、フィルム８は、予備成形することができる。すなわち、フィルム８は、装着する前に、支持体２および筐体３の形状に合った形状とすることができる。このように、本発明に係るヒューマンマシンインタフェースの全体は、ユーザが操作する接触感応面に繋がる表面を有する複雑な形状の製品とすることのできる同じもので覆われている。

１ 接触感応型検出手段
２ 支持体
３ 筐体
４ 上面
５ 下面
６ 開口部
７、３９ 縁
８、３４ フィルム
９ 充填要素
１０ 主プレート
１１ 副プレート
１２ マスク層
１３ 表示装置
１４ 触覚型フィードバック手段
１５、２３ 肩部
１６ 電子回路基板
１７、２６ 電気コネクタ
１８ カバー
１９ 面
２０ シール
２１ 感応面
２２ 背面
２４、３１ 接着剤
２５ 多芯ケーブル
２７〜２９ 点線
３０ 外縁
３２ 接着片
３３ 隙間
３５ 表示範囲
３６ ダンパ
３７ 接続部分
３８ アクチュエータ

Claims (15)

1. 筐体（３）に装着されている接触感応型検出手段（１）および支持体（２）を備え、前記支持体（２）は、ヒューマンマシンインタフェースのユーザ側の上面（４）と、前記上面（４）とは反対側の下面（５）とを有し、さらに、前記支持体（２）は、開口部（６）を有し、前記接触感応型検出手段（１）は、前記支持体（２）の下面（５）に取り付けられているヒューマンマシンインタフェースであって、
   前記接触感応型検出手段（１）は、前記支持体（２）の下面（５）に接着されており、
   前記開口部（６）は、前記支持体（２）の内縁（７）により範囲が定められ、前記接触感応型検出手段（１）は、前記内縁（７）に取り付けられており、
   前記支持体（２）は、０．５ｍｍ以下の厚さを有する金属板からなる平坦で剛性を有する要素であることを特徴とするヒューマンマシンインタフェース。
2. 前記内縁（７）は、前記開口部（６）の全周の周囲であることを特徴とする請求項１記載のヒューマンマシンインタフェース。
3. 前記開口部（６）および前記内縁（７）を覆うために、前記支持体（２）の上面（４）に、フィルム（８）が配置されていることを特徴とする請求項１または２記載のヒューマンマシンインタフェース。
4. 前記フィルム（８）は、装飾的特性を有するフィルム、引っ掻き傷防止特性を有するフィルム、反射防止特性を有するフィルム、拡散特性を有するフィルム、および／または、偏光特性を有するフィルムであることを特徴とする請求項３記載のヒューマンマシンインタフェース。
5. 前記接触感応型検出手段（１）と前記フィルム（８）との間に充填要素（９）が配置され、前記充填要素（９）は、前記開口部（６）に対応して組み込まれていることを特徴とする請求項４記載のヒューマンマシンインタフェース。
6. 前記充填要素（９）は、透明なフィルムであることを特徴とする請求項５記載のヒューマンマシンインタフェース。
7. 前記支持体（２）の上面（４）と、前記フィルム（８）との間には、マスク層（１２）が挿入されていることを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載のヒューマンマシンインタフェース。
8. 前記フィルム（８）は、前記筐体（３）を覆っていることを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載のヒューマンマシンインタフェース。
9. 前記接触感応型検出手段（１）は、抵抗センサであり、前記抵抗センサは、主プレート（１０）および副プレート（１１）を備え、前記接触感応型検出手段（１）は、前記副プレート（１１）により、前記支持体（２）の前記下面（５）に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒューマンマシンインタフェース。
10. 前記接触感応型検出手段（１）は、抵抗センサであり、前記抵抗センサは、主プレート（１０）および副プレート（１１）を備え、前記接触感応型検出手段（１）は、前記主プレート（１０）により、前記支持体（２）の前記下面（５）に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒューマンマシンインタフェース。
11. 前記接触感応型検出手段（１）は、容量センサであり、前記容量センサは、キャパシタが取り付けられる主プレート（１０）および副プレート（１１）を備え、前記接触感応型検出手段（１）は、前記副プレート（１１）により、前記支持体（２）の前記下面（５）に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のヒューマンマシンインタフェース。
12. 前記接触感応型検出手段（１）に対して、前記支持体（２）の反対側に、表示装置（１３）が配置されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載のヒューマンマシンインタフェース。
13. 前記支持体（２）は、前記下面（５）により前記筐体（３）に保持されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載のヒューマンマシンインタフェース。
14. 前記接触感応型検出手段（１）により実行される検出に対する反応として、前記接触感応型検出手段（１）に力を加えることを目的として、触覚型フィードバック手段（１４）が提供されることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載のヒューマンマシンインタフェース。
15. 前記力は、前記支持体（２）により、前記接触感応型検出手段（１）に加えられることを特徴とする請求項１４記載のヒューマンマシンインタフェース。

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