JP2006117244A - 車両用のヒューマンマシンインタフェース - Google Patents

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Abstract

【課題】改良型ヒューマンマシンインタフェース(HMI)を提供する。
【解決手段】ヒューマンマシンインタフェース(10)はノブ(12)を有し、ノブの中央には電子ディスプレイ(16)が設けられている。ノブは、電子ディスプレイ上のメニューに対応した多数の機能について操作可能に使用できる。複数のボタン(18〜36)が、電子ディスプレイ上に提供されるメニュー選択に対応した状態でノブの周りに円の形態をなして配置されている。
【選択図】図1

Description

本発明は一般に、車両用のヒューマンマシンインタフェース(HMI)に関し、特に自動車用のHMIに関する。
一般に、インタフェース設計では、インタフェースの制御部と機能との間に1対1の関係を維持するよう試みられている。インタフェースの制御部に対する各種機能の1対1の関係を最大活用することにより、直感的に使えるナビゲーションが得られると共にシステムの使用しやすさが向上する。実際には、多くのインタフェースは、インタフェースの多数の機能を制御するボタンを有し、かかる制御は、ボタンを共通ディスプレイ上のメニュー選択肢と図形的に関連させることにより行なわれる。
今日、多くのインタフェースユニット用の制御部の個数は、各機能について個々のボタン及び制御部を作る費用が高いので制限されている。加うるに、制御部の数が増えると、追加の制御部に必要なスペースは、高いコストに変わり、設計技師にとって実用化の問題を生じさせる。予算及びスペースが制約されているので、ハイエンドの顧客相手でさえも、インタフェースの最適化の矮小化に拍車がかけられる場合が多い。
上記のことに鑑みて、改良型ヒューマンマシンインタフェースが要望されていることは明らかである。
上記要望を満足させると共に関連技術の列挙した欠点及び他の問題点を解決する上で、本発明は、かかる改良型ヒューマンマシンインタフェースを提供する。
ヒューマンマシンインタフェース(HMI)は、大きなリングノブを有し、このリングノブの中央には、多数の機能について操作できる一体形ディスプレイが設けられている。複数個のボタンが、ディスプレイ上に提供されるメニュー選択に対応した状態でリングノブの周りに円の形態をなして配置されている。加うるに、リングノブ又はボタンの使用中、手を安定化させるためのフィンガレスト(指のせ)がリングノブの上方に設けられている。
HMIユニットの近くのユーザの動きを検出する近接センサが設けられている。近接センサは、コントローラに信号を送って一体形ディスプレイからのコンテンツをインストルメントクラスタ内のマルチファンクションディスプレイ又はヘッドアップディスプレイにコピーしてブラインド操作を可能にする。加うるに、ユーザ接触時に調節用ディスプレイを拡大するタッチセンサがリングノブに一体化されている。運転手の混乱を回避するため、現在操作されている制御機能の拡大ディスプレイは、ユーザに提供される。加うるに、拡大ディスプレイは、操作中の制御機能に対応した記号を含む場合がある。ディスプレイの背景又は他の部分の一部は、「塗りつぶし(filled-in )」可能であり、塗りつぶし領域は、現在の制御機能の設定値又はレベルに対応している。背景の塗りつぶしは、ユーザに最高度の視覚化をもたらし、類推により、例えば、ガラスを水で満たすような仕方で容易に合理化されている。
各機能カテゴリについてメニューボタンが設けられている。好ましくは、各カテゴリ機能は、メニューボタン1つ当たり2つ以下のメニューを有する。1つのボタンについて2つのメニューを受け持たせることにより、ユーザは、任意のメニューボタンの1回の操作で所望のメインメニューに戻ることができる。これにより、容易に学習可能なHMIが得られると共にメニューを操作している間、運転手の気が散るのが減少する。
4つのリングセグメントボタンの配列体が、ディスプレイ及びリングノブの周りに設けられている。各ボタンの操作は、リングノブ内に組み込まれた丸形ディスプレイの関連の1/4セグメント内の作動フィードバック及び状態フィードバックを含む視覚的フィードバックによってサポートされる。丸形ディスプレイを用いることにより、スタイル又は様式決定上の融通性が一層高く得られ、4つの部分への円の分割により、4つの制御機能を同時に操作できる4つのボタンに関連付ける巧妙なやり方が得られる。一段とおしゃれ感を出すために、4つのリングセグメントボタンのレイアウトは、HMIユニット内に単一のリング又は円として見える。
追加の実施形態では、HMIユニットは、HMI制御部の後に位置する収納ユニットに接近できるようはね上げ可能なパネルである。この領域は通常、オーディオ又はエアコン制御エレクトロニクスに用いられており、したがって、オーディオ及びエアコン制御エレクトロニクスを車内のどこか他の場所に配置してHMIユニットにより遠隔操作できる。加うるに、センターコンソール内の収納ユニットは、私的保管のための好ましい場所である。というのは、運転しながらこれに接近できるからである。典型的な収納ユニットは、運転手の視界から非常に遠く離れて位置しており、例えば、グローブボックス内又は座席の下に位置する。さらに、移動中の顧客及び収納ユニット内に設けられた通信用エレクトロニクスと通信するためにワイヤレスデータストリーミングを利用できる。送信機/受信機を収納ユニットに一体化すると共にコントローラに接続することができ、それにより収納状態のエレクトロニクスの機能を車両電子システムにワイヤレスで取り込むことができる。
各機能カテゴリに関し、HMIは、1組の専用制御部を有する。加うるに、幾つかの制御部は、全ての機能カテゴリに属する機能を操作するよう多重化される。HMIのレイアウトは、各機能カテゴリに対応した制御部が固有の領域内に収納され、多数のカテゴリと関連した多重化制御部がこの固有の領域の各々相互間に配置されるよう設計されている。したがって、運転手は、機能グループが別々の領域に設けられているので制御要素のメンタルモデルを作り上げることができる。さらに、リング灯又はメニューアクセントを含むディスプレイカラーを、これが現在働いている機能カテゴリと一致するよう操作される。各機能カテゴリは、あらかじめ定められたカラーを有し、かかるカラーは、昼間照明又は夜間照明に基づいて変更可能である。
加うるに、ノブは各々、感触により区別できるよう固有の触知可能なインジケータ(表示手段)を有する。触知できるインジケータは、各ノブについて互いに異なるノブ表面のプロフィールを有するのがよい。固有のノブ表面プロフィールを用いることは、制御部のブラインド操作を可能にすると共に多くの同様なスタイルの操作ノブについて識別を向上させることができる費用効果のよい解決策である。
本発明の別の目的、特徴及び利点は、本願に添付されると共にその一部をなす図面及び特許請求の範囲を参照して以下の説明を検討すると当業者には容易に明らかになろう。
次に、図1及び図2を参照すると、本発明の原理を具体化したヒューマンマシンインタフェース(HMI)ユニットが、符号10で示された状態で図示されている。HMIユニット10は、種々の制御部、一体形ディスプレイ及び制御部とディスプレイの両方と通信状態にあるコントローラを有する。
1つの制御部は、HMIユニット10の中央に設けられ第1のノブ12を有すると共に一体形電子ディスプレイ16を有している。第1のノブ12は、電子ディスプレイ16の周りに設けられた回転式リング部分14を有している。回転式リング部分14は、フィンガグリップ17、好ましくは、第1のノブ12の操作具合を向上させる粘着性の物質を有する。突起15が、第1のノブ12の真上に位置決めされると共に第1のノブ12の周りに部分的に延びている。したがって、図3に示すように、突起15は、フィンガレストとしてユーザに利用でき、それによりユーザが第1のノブ12を操作したときに手の安定化が可能になる。
第1のノブ12は、第1のノブ12が図4に示すようにユーザにより触られているかどうかを判定するタッチセンサ40を更に有する。タッチセンサ40と通信状態にあるコントローラ46が、タッチセンサ40に基づいて電子ディスプレイ16上に提供される情報を変更するよう構成されている。情報は、制御された設定値に関するディスプレイ情報をフォーマットして全表示領域を一時的に占めることができるよう変更できる。加うるに、情報は、第1のノブ12の機能についての設定値を示す図形(グラフィックス)を有するのがよい。
電子ディスプレイ16に提供される図形の一例が、図5に示されている。第1のノブ12がオーディオ装置の高音選択を制御するよう構成されている場合、第1のノブ12に触ると、電子ディスプレイ16をこれが高音選択に関する追加の情報又はフォーマッティングを有するよう変更できる。例えば、電子ディスプレイ16は、高音選択が操作中であることを示す高音裂け目(クレフト)記号66を有するのがよい。記号66は、電子ディスプレイ16の底部全体にわたり制御機能のテキスト形式による名前付けが施されている記号の照明輪郭であるのがよい。コントローラ46は更に、電子ディスプレイ16を制御すると共に現在の設定値のレベルを示す視覚的インジケータとなるよう構成されたものであるのがよい。例えば、現在の高音設定値を指示するボックスグラフ68をディスプレイの頂部に沿って設けるのがよい。ボックスグラフ68は、高音設定値の幾分直線状の標識となる。さらに、記号の周りの背景70のアニメーションを用いた塗りつぶしは、現在の設定値の別の又は追加の領域を利用した視覚的標識を提供する。高音設定値は、最大高音設定値と最小高音設定値との間の半分のところに位置している場合、背景70は、図5Cで分かるように半分まで塗りつぶされる。これと同様に、最大高音設定値寄りに1/4のところに高音設定値があると、その結果背景70は、図5Bで分かるように1/4まで塗りつぶされる。加うるに、塗りつぶし部分は、色、明るさ又は他の視覚的特徴の変化によっても表示できる。
リングセグメントボタン22、24、26、28が、第1のノブ12周りに配置されている。図示の実施形態では、4つのリングセグメントボタンがある。リングセグメントボタンは、円弧の形状をしており、第1のノブ12周りに円形の配列状態で設けられている。リングセグメントボタンは、これらリングセグメントボタンが第1のノブ12を包囲する連続した円として見えるよう第1のノブ12周りに延びるのがよい。4つのリングセグメントボタン22、24、26、28は、コントローラ46と通信状態にあり、各ボタンの機能が電子ディスプレイ16の隣接の四分円(象限)に指示されるよう電子ディスプレイ16と連係して働く。さらに、各ボタンの機能は、HMIユニット10のメニュー又は制御モードに基づいて変更可能である。
HMIユニット10は、少なくとも2つのメニューボタン18、20を更に有している。メニューボタン18、20によりユーザは、機能のカテゴリについてメニューを割送る(index through)ことができる。図示のように、HMIユニット10は、快適性(居住性)機能にアクセスするための第1のメニューボタン18及びオーディオ機能にアクセスするための第2のメニューボタン20を有している。好ましくは、各メニューボタンは、機能をリングセグメントボタン及び第1のノブ12の回転リング部分14に割り当てる4つのメニュー72、74、76、78を割送る。したがって、図6に示すように、関連のメニューボタンを2回押すと任意のメニューにアクセスすることができる。メニューボタンは、色分けされているのがよく、例えば、オーディオについて赤色、快適性については青色であるのがよい。メニュー色又はアクセントは又、関連のメニューカテゴリ(快適性又はオーディオ)についての色使い(配色)に対応していてもよい。加うるに、現在のメニューカテゴリに対応した色でHMIユニットの一部を照明するために第1のノブの近くにリング灯を設けるのがよい。
一例を説明すると、第1のメニューボタン18は、ユーザが快適性機能を操作することができるようにする。第1のメニューボタン18を一度押すと、最も重要な快適性機能がユーザに提供される。一般に、これら機能としては、例えばAUTO/MANUAL(自動/手動)、RECIRCULATION ON/OFF(再循環オン/オフ)、BLOWER ON/OFF(ブロワオン/オフ)、AC ON/OFF(ACオン/オフ)のような機能が挙げられる。電子ディスプレイ16は、対応関係にあるリングセグメントボタンにより制御される機能又は各機能の状態のいずれかを指示する表示領域の4つの四分円の各々に標識をもたらす。リングセグメントボタンを押すと、電子ディスプレイの対応の四分円が強調表示(79)される。図7に示すように、ボタンを押し込むと、対応の四分円に示された情報が反転される(明るい背景と暗いレタリング)。さらに、機能が実行中である間、四分円は太線80を用いて輪郭が描かれたままの状態である。
ボタンは、機能についての設定値を直接切り換えることができ、電子ディスプレイ16を更新することができる。例えば、電子ディスプレイ16の左上四分円は、MANUAL/AUTO温度機能の状態を指示する標識(印又は指示)を有する。状態がAUTOであれば、“AUTO”は、電子ディスプレイ16の左上四分円内に表示される。左上リングセグメントボタン22を押すと、MANUAL/AUTO機能の状態が割送りされ、電子ディスプレイ16上の標識が更新される。したがって、状態がAUTOであり、左上リングセグメントボタン22を押すと、状態はMANUALに割送り状態で進み、“MAN”が電子ディスプレイ16の左上四分円内に表示される。
加うるに、スクリーンの中間及び周囲を含む電子ディスプレイの他の区分は、要望に応じて、ラジオデータシステム(RDS)情報、受信周波数、選択された温度、音量又は他の有用な変数のような情報を示すことができる。
MANUAL/AUTO機能と同様に、右上リングセグメントボタン24は、RECIRCULATION ON/OFF設定値を割送りする。これに対して、左下リングセグメントボタン及び右下リングセグメントボタンはそれぞれ、AC ON/OFF及びBLOWER ON/OFF機能を割送りする。
メニューボタン18をもう一度押すと、快適性カテゴリに関する追加の機能を含むメニューが提供される。このメニューは、具体的には、空気分配及び座席暖房制御部に関する機能を含む。左上リングセグメントボタン22を押すと、運転手の座席暖房度が増大し、右上セグメントボタン24を押すと、乗客の座席暖房度が増大する。これと同様に、左下リングセグメントボタン26を押すと、運転手の座席暖房度が減少し、右下セグメントボタン28を押すと、乗客の座席暖房度が減少する。加うるに、第1のノブ12を回すと、空気分配設定値が制御される。さらに、電子ディスプレイ16は、各対応のリングセグメントボタンの機能を指示する記号を含む。
第2のメニューボタン20は、ユーザがオーディオ機能を操作できるようにする。第2のメニューボタン20を一度押すと、メニューは、ユーザにオーディオソース選択を提供することになる。電子ディスプレイの左上四分円は、左上リング選択ボタン22が“FM”ソース選択を制御していることを指示する“FM”インジケータを有する。左上リングセグメントボタン22が押されたことを視覚的に確認するため、電子ディスプレイの左上四分円内の“FM”が反転される。左上リングセグメント22を押すと、FMオーディオソースが選択される。FMソース選択を連続的に指示するため、電子ディスプレイ上の“FM”が強調表示されることになる。これら視覚的確認は、図7A及び図7Bに示されている。
FMオーディオソースを選択した後、FMオーディオソースに関する追加の機能を得るためにリングセグメントボタンを用いることができる。例えば、左上リングボタン22は、トラフィックプログラムオンオフ機能について使用することができる。右上リングセグメントボタン24をオートサーチオンオフ機能について用いることができる。これに対し、左下及び右下リングセグメントボタン26、28をそれぞれシークダウン及びシークアップ機能に用いることができる。加うるに、第1のノブ12の回転リング部分は、ラジオの手動チューニングを制御するために使用できる。電子ディスプレイの未使用部分は、関連情報、例えば現在の受信周波数を提供するよう使用できる。
第2のメニュー操作ボタン20を押した後に提供されるメニューを再び参照すると、右上四分円は、右上リングセグメントボタン24がCDオーディオソースを選択していることを指示する“CD”表示を有する。したがって、右上リングセグメントボタン24を選択した場合、リングセグメントボタンは、CD関連制御機能に用いることができる。
左下四分円は、左下リングセグメントボタン26がAMラジオオーディオソースを選択していることを示す“AM”表示を有する。したがって、左下リングセグメントボタン26を選択すると、リングセグメントボタンをAMラジオ関連制御機能に使用できる。
右下四分円は、右下リングセグメントボタン28がAUX オーディオソースを選択していることを示す“AUX ”表示を有する。したがって、右下リングセグメントボタン28を選択すると、リングセグメントボタンを補助(auxiliary )関連制御機能に使用できる。
上述のオーディオソースの各々に関し、電子ディスプレイの未使用部分は、オンオフ状態、放送局、歌の題名、アーティスト情報等を含む関連情報を提供するために使用できる。
第2のメニューボタン20をもう一度押すと、オーディオカテゴリに関する追加の機能を含むメニューが提供される。このメニューは具体的には、サウンドコントロールに関連した機能を含むのがよい。例えば、右上リングセグメントボタン22を押すと、高音機能が選択される。高音機能を選択した後、第1のノブ12を回すと、現在の高音設定値が調節される。右上セグメントボタン24を押すと、低音機能が選択されることになる。したがって、第1のノブ12を回すと、低音機能が選択された後、現在の低音設定値が調節される。これと同様に、左下リングセグメントボタン26を押すと、バランス機能が選択され、右下セグメントボタン28を押すと、フェード機能が選択される。バランス又はフェード機能を選択した後、第1のノブ12を回すと、それぞれ現在のバランス又はフェード設定値が調節される。メニュー上の機能がどれも選択されない場合、第1のノブ12を回しても、効果は生じない。さらに、電子ディスプレイは、各四分円内に、それぞれ対応したリングセグメントボタンの機能を指示する記号を有する。
次に図8及び図9を参照すると、HMIユニット10は、ユーザの手がHMIユニット10に近づいているかどうかを検出するよう構成された近接センサを有する。コントローラ46は、近接センサ42と通信状態にあり、追加のディスプレイユニット上のHMIユニット10に関連した情報を表示するよう構成されている。或る1つの場合では、運転手の前に設置されたメインインストルメントクラスタ48に関連した表示情報が提供される。別の場合では、ヘッドアップディスプレイ50に関する表示情報が提供され、かかる表示情報を運転手の視野に投影することができる。投影された表示情報82は、電子ディスプレイ16に提供された情報のコピーであるのがよく、更に同一の図形フォーマットを有するのがよい。変形例として、追加のディスプレイユニットの表示領域をより良好に利用するために情報を再フォーマットしてもよい。
HMIユニット10は、第1のノブ12の周りに設けられた4つの追加のノブ30、32、34、36を有している。追加のノブは各々、コントローラ46と通信状態にある。各ノブは回転可能であり、各ノブは、一体形押しボタン機能を備え、したがってノブは、ノブを押し下げるとコントローラ46に信号を与えるようになっている。ノブのうち2つ、即ち、ノブ30、32は、第1のノブ12の上方に配置されて、主としてオーディオ関連機能を制御できる。したがって、図11に示すように、主要なオーディオ制御部が第1のノブ12の上方に配置されたオーディオ制御領域86が構成されている。これと同様に、他の2つのノブ、即ちノブ34、36は、快適性関連機能を制御することができ、図10に示すように第1のノブ12の下に快適性制御領域84を構成している。さらに、各ノブは、感触により区別可能に固有の触知可能なインジケータを有する。固有の触知可能なインジケータは、固有のノブ表面プロフィール又はノブ幾何学的形状を有するのがよい。以下の説明は、ノブ30、32、34、36をどのように使用できるかの例示である。
ノブ30は、第1のノブの左上に設けられ、このノブは、これを回すとオーディオシステムの音量を調節するよう構成されている。ノブ30を回すと、オーディオシステムがオンオフに切り換えられる。
ノブ32は、第1のノブ12の右上側に設けられている。ノブ32を回すと、稼働中のオーディオ入力装置に応じて、放送局選択又は題名選択は制御される。ノブ32を少し押すと、コントローラ46は、放送局をスキャンし又は現在の歌をスキップする。引き続きノブ32を押すと、コントローラ46は、放送局を記憶し又は現在の題名をプレイリストに追加する。
ノブ34は、第1のノブ12の左下に設けられている。ノブ34は、車両の運転手にとって望ましい温度を制御するよう回される。また、ノブ34を押すと、フロントガラスの曇り防止機能が作動される。
ノブ36は、第1のノブ12の右下に設けられている。ノブ36を回すと、車両の乗客にとって望ましい温度が制御される。ノブ36は又、これを押すと、リヤウインドの暖房を作動させる。
収納ユニット60をHMIユニット10の後に配置してHMIユニット10のフェースが収納ユニット60のカバーとしての役目を果たすようにするのがよい。収納ユニット60にアクセスするため、HMIユニット10のフェースは、図12に示すように上方にはね上がり又は変形例として下方にひっくり返る。収納ユニット60は、HMIユニット10のフェースと同じほど広く又はこれよりも広い断面積を有するのがよい。収納ユニット60は、収納ユニット60内に設けられた個人情報機器と通信するようコントローラ46と通信状態にある。例えば、PDA(携帯型情報端末)又はこれに類似した機器が収納ユニット内に設けられている場合、収納ユニット60は、PDAとワイヤレス通信する送信機/受信機62を有するのがよい。かかるワイヤレス通信技術の1つは、Bluetooth(登録商標)である。コントローラ46は、車両用娯楽システムで再生する情報、例えば歌、電話又はナビゲーションシステムで利用される取引情報、又は出費ソフトウェアのためのトリップ(旅行)情報又はワードプロセッシング(文書処理)のためのテキスト又は言語情報を提供する種々の他のアプリケーションソフトウェアにアクセスするよう個人情報機器と通信できる。
図13に示すように、HMIユニット10は、オーディオCD駆動スイッチ92及び危険警告装置94を備えた一体形エアレジスタユニット90を更に有している。一体形エアレジスタユニット90は、スペースの使い方を向上させると共に固有の様式上の選択肢を提供する。
当業者であれば容易に理解されるように、上記説明は、本発明の原理の例示である。この説明は、特許請求の範囲に記載された本発明の精神から逸脱することなく本発明の改造例、変形例及び変更例を想到できるので本発明の範囲又は用途を制限するものではない。
本発明の原理に従って構成されたHMIユニットの前から見た斜視図である。 本発明に従って構成されたHMIユニットの略図である。 本発明に従って構成されたフィンガレストの使用法を示す前から見た斜視図である。 本発明に従って構成されたタッチセンサの作動法を示す前から見た斜視図である。 本発明に従って背景が塗りつぶされた拡大ディスプレイを示す一体形ディスプレイの正面図である。 本発明に従って背景が塗りつぶされた拡大ディスプレイを示す一体形ディスプレイの正面図である。 本発明に従って背景が塗りつぶされた拡大ディスプレイを示す一体形ディスプレイの正面図である。 本発明のHMIのメニュー制御部の略図である。 電子ディスプレイの正面図であり、本発明の制御操作の視覚的確認法を示す図である。 電子ディスプレイの正面図であり、本発明の制御操作の視覚的確認法を示す図である。 本発明の近接センサの使用法を示す前から見た斜視図である。 HMIユニット及びインストルメントクラスタの前から見た斜視図であり、本発明に従ってHMIディスプレイ情報の遠隔ディスプレイを示す図である。 本発明の第1の機能カテゴリと関連した制御部を有する第1の領域を示す前から見た斜視図である。 本発明の第2の機能カテゴリと関連した制御部を有する第2の領域を示す前から見た斜視図である。 本発明の収納ユニットを有するHMIユニットの前から見た斜視図である。 図13は、本発明の一体形エアレジスタを有するHMIユニットの前から見た斜視図である。
符号の説明
10 ヒューマンマシンインタフェース
12 第1のノブ
14 回転リング部分
16 電子ディスプレイ
18、20 メニューボタン
22、24、26、28 リングセグメントボタン
30、32、34、36 追加のボタン

Claims (4)

  1. 車両用のヒューマンマシンインタフェースユニットであって、ユーザ入力を提供するように構成された回転部分を備えるノブと、一体形電子ディスプレイとを有し、前記一体形電子ディスプレイは、前記回転部分の内部に配置されている、ヒューマンマシンインタフェースユニット。
  2. 複数個のメニューボタンを有し、前記各メニューボタンは、機能カテゴリに関するメニューを割送るように構成され、前記ノブは、各前記メニュー上のメニュー選択肢を割送るように構成されている、請求項1記載のヒューマンマシンインタフェースユニット。
  3. 前記一体形電子ディスプレイは丸形電子ディプレイであり、複数個のボタンが前記丸形電子ディスプレイの周りに半径方向に配置され、前記ディスプレイのセグメントは、現在のボタン機能を示すボタンと整合した標識を有する、請求項1記載のヒューマンマシンインタフェースユニット。
  4. 複数の制御部を備えたパネルと、該パネルの後ろに設けられた収納ユニットとを有し、前記パネルは、収納ユニット開口部を露出させるように、前記収納ユニットに対して移動するように構成されている、請求項1記載のヒューマンマシンインタフェースユニット。
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