HMI の設計は、消費者が製品を選択する際に非常に重要な決定要因です。HMI のタッチ体験は、消費者の好感度に簡単に影響を及ぼします。HMI のタッチ性能をどのように改善および強化するかが、市場競争の焦点となっています。
静電容量、インダクタンス、抵抗はタッチ センシング技術の手段を実現するために使用できます。たとえば、誘導デバイスを使用してコイルの自己インダクタンスまたは相互インダクタンスの変化係数を使用して、多くの機械式ボタン アプリケーションを置き換えることができます。静電容量技術はより広く使用されており、大多数の設計で好まれる選択肢となっています。
サイズと消費電力の課題
静電容量センシングの原理はまったく複雑ではありませんが、静電容量タッチは非常に洗練されたフィードバックを可能にしました。たとえば、ジェスチャー認識サポート、防水、手首検出、手袋タッチなどの機能が静電容量センシング技術によって実現され、消費者と製品間のインタラクション体験が向上しました。
タッチスクリーンを備えたデバイスタッチスクリーンの設計は消費者を引き付ける大きな要素であり、人間とコンピューターの相互作用体験はメーカーにとって重要な差別化要因です。タッチセンサーの正確な応答能力を確保するという前提の下、この分野での市場競争は主に 2 つの主要な設計方向に集中しています。1 つはバッテリー寿命を延ばし、タッチスクリーンの消費電力を削減することです。2 つ目は、小さなサイズでより多くの機能を実現することです。
タッチセンサー機能は、デバイスが長時間オンの状態であり、デバイスがオフ状態でない限り、機能はオープン状態にあります。ユーザーのインタラクティブな動作は予測不可能であるため、応答全体にわたって維持することしかできません。したがって、タッチセンサー機能の電力消費は、デバイス全体の電力消費に非常に影響します。
現在、ますます多くの機能がタッチ センシングに基づいて実現されていますが、画面のサイズには制限があり、これらの豊富な機能を追加すると、タッチ センシングの応答速度と信頼性が低下することも難しい問題です。タッチ センシング要素の感度はそのサイズと正の相関関係にあり、より多くの機能を導入してもセンシング性能を犠牲にすべきではありません。
市場の課題に対応するためにどのセンシング技術を選択するか
タッチ センシング技術は多様化しており、それぞれ特性が異なります。適切なセンシング技術を選択することは、タッチ センシングの使用体験に大きな影響を与えます。
誘導センシングは、コイルの自己インダクタンスまたは相互インダクタンスの変化係数を利用して非電気的な電力測定を実現するもので、自動化の分野で多くの使用例があります。誘導タッチデバイスは、機械式ボタンの代わりにウェアラブルデバイスHMIと産業用HMIでかなり前から使用されてきましたが、タッチセンサー技術の発展に伴い、現在では産業用HMIでの誘導タッチデバイスの用途は多くありますが、消費者向けアプリケーションはあまり多くありません。
タッチボタンにおける誘導技術の利点は、金属接点やガスケットなどの可動部品が不要で、サイズを非常に小さくできることです。また、圧力検出による多段階ボタン機能の実現など、より多くの機能も開発されています。
抵抗膜方式タッチ技術は、圧力を受けると曲がるフィルムを利用し、表面の電極フィルムが曲がって下の電極フィルムと接触し、電流を生成して検出します。この技術の長所と短所は明らかですが、長所は、圧力を加えることができるあらゆる物体がタッチセンシングをトリガーできることです。また、コストが非常に低いため、幅広く適用できます。
しかし、この技術は同時に応答が遅く、マルチタッチもサポートしていないため、HMI でより多くの機能を実現したいが、拡張の余地はほとんどありません。
静電容量式タッチは、現在絶対的な主流技術であり、タッチの静電容量は極間の距離によって一定量変化し、静電容量が変化するため、この技術は自己静電容量誘導と相互静電容量誘導に分けられます。自己静電容量は、MCUに接続された導体を使用し、トリガー時にそのピンと電源グランド間の静電容量を測定します。この技術は、一般的にシングルタッチまたはスライダーに使用されます。一方、相互静電容量センシングは、2つの電極間の静電容量変化を直接測定し、同時にマルチフィンガータッチタッチスクリーンを検出できます。
静電容量式タッチは、応答速度が速く、応答性に優れているため、現在、スマートフォン、タブレット PC、スマート ウェアラブル、家電などの分野で非常に好まれている技術です。コストは高いですが、その多機能な実装と高度なマルチタッチがもたらす利便性は、差別化を図るための前提条件です。
まとめ
HMI タッチ技術は、多くのデバイス設計に欠かせない重要な部分となっています。どの技術ルートを選択するかに関係なく、タッチ チップがいかにして耐干渉性を強化し、感度を向上させ、低消費電力と高速ウェイクアップを最適化しながら高い信頼性を実現するかが、タッチ エクスペリエンスを向上させる重要な要素となります。