JP6120673B2 - Information input device and electronic device - Google Patents
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Description
本発明は、回転操作により情報入力を行うための情報入力装置と、この情報入力装置を備える電子機器に関する。 The present invention relates to an information input device for inputting information by a rotating operation, and an electronic apparatus including the information input device.
デジタルカメラ等の電子機器には、回転操作により情報入力を行う入力装置を備えたものがあり、この入力装置の回転操作により、デジタルカメラ本体の背面に設けられた液晶パネル等に表示される各種項目や設定値を変更することができるようになっている。このような回転操作型の入力装置の構造としては、凹凸部に対して弾性バネを付勢し、回転操作部の回転に連動して凹凸部又は弾性バネの一方が回転し、凹凸部に応じて弾性バネの付勢力が変化することでクリック感を発生させるものが一般的である。弾性バネの付勢力は、回転操作部の非操作時の誤動作、具体的には、不用意に回転してしまうことの防止に効果を発揮する。 Some electronic devices such as digital cameras are equipped with an input device for inputting information by rotating operation, and various kinds of information displayed on a liquid crystal panel or the like provided on the back of the digital camera body by rotating the input device. Items and setting values can be changed. As a structure of such a rotary operation type input device, an elastic spring is urged against the concavo-convex portion, and one of the concavo-convex portion or the elastic spring rotates in conjunction with the rotation of the rotative operation portion. In general, the click force is generated by changing the biasing force of the elastic spring. The biasing force of the elastic spring is effective in preventing malfunction when the rotary operation unit is not operated, specifically, inadvertent rotation.
しかしながら、このように機械的にクリック感を発生させる構造では、クリック感が生じると同時にクリック音が発生する。つまり、一定角度の回転毎に、弾性バネと凹凸部との接触変動に起因して、カチカチと動作音が発生してしまい、この動作音が問題になる場合も多い。例えば、動画撮影中に設定値の変更を行った場合にこの動作音が録音されてしまうと、再生時に動作音が雑音として聞こえてしまう。この問題に対して、動作音を小さくするために弾性バネの付勢力を弱める又は凹凸部の段差を小さくする方法が考えられるが、この方法では、クリック感が弱まってしまうという問題がある。 However, in such a structure that mechanically generates a click feeling, a click sound is generated simultaneously with the click feeling. That is, for every rotation of a certain angle, a tick and an operating sound are generated due to a contact fluctuation between the elastic spring and the concavo-convex portion, and this operating sound often becomes a problem. For example, if the operation sound is recorded when the setting value is changed during moving image shooting, the operation sound is heard as noise during reproduction. To solve this problem, a method of reducing the biasing force of the elastic spring or reducing the level difference of the concavo-convex portion can be considered in order to reduce the operation sound. However, this method has a problem that the click feeling is weakened.
そこで、回転操作型の入力装置として、回転感触と回転信号出力の同期性能向上や回転感触の耐久性向上を目的として、クリック感を磁気的に発生させるものが提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1では、複数極に着磁されたリング状磁石を回転操作体に取り付け、この回転操作体の回転を支持する基台にクリック感を発生するための磁石を配置する。そして、回転操作体の回転を非接触で磁気的に検出する検出素子を、リング状磁石に対して上下方向で対向するように配置する構造が提案されている。このような磁気的にクリック感を発生させる構成では、クリック音は発生しない。
Therefore, as a rotation operation type input device, one that generates a click feeling magnetically has been proposed for the purpose of improving the synchronization performance of the rotation feeling and the rotation signal output and improving the durability of the rotation feeling (for example, Patent Documents). 1). In
しかしながら、上記特許文献1に記載された技術は、クリック感を発生させるための磁石をリング状磁石とは別に設ける必要があり、このような磁石は安価なものではなく、よって、高コストになるという問題がある。また、リング状磁石とクリック感発生用磁石との距離(ギャップ)を維持したままでクリック感を強めるためには、より大きな形状の磁石を用いる、磁石を複数設ける、或いは表面磁束密度の高い磁石を使用するしかなく、コストが更に高くなるという問題がある。
However, the technique described in
なお、特許文献1には、クリック感発生のために磁性体を用いる記述もあるが、磁性体を用いる構造について具体的な説明はなされておらず、リング状磁石を単極にして磁石を磁性体に置き換えるとしか説明がない。そのため、リング状磁石を単極にすると、そもそもクリック感は発生せず、回転検出も不可能である。
本発明は、クリック音を静音化させると共に強いクリック感を得ることができる低コストの回転操作型の情報入力装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a low-cost rotational operation type information input device capable of reducing the click sound and obtaining a strong click feeling.
本発明に係る情報入力装置は、回転操作される操作部材と、リング状の形状を有し、径方向に異なる磁極が形成され、前記操作部材に固定される第1の磁石と、リング状の形状を有し、前記径方向と直交する軸方向に異なる磁極が形成され、前記第1の磁石と同心となるように前記操作部材に固定される第2の磁石と、前記第1の磁石の磁極と前記径方向において対向する磁極歯を有するステータと、前記軸方向において前記第2の磁石と対向する回転検出素子と、を備えることを特徴とする。 The information input apparatus according to the present invention includes an operation member which is operated to rotate, has a ring shape, a different magnetic poles formed in the radial direction, a first magnet that is fixed to the operating member, the ring-shaped has a shape, magnetic poles different in the axial direction perpendicular to the radial direction is formed, and a second magnet fixed to the operating member such that the first magnet and concentric, the first a stator having opposite magnetic pole teeth in the pole and said radial magnet in, characterized in that it comprises a rotation detecting element which faces the second magnet in the axial direction.
本発明によれば、クリック音を静音化させると共に強いクリック感を得ることができる回転操作型の情報入力装置を低コストで実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the rotational operation type information input device which can silence a click sound and can obtain a strong click feeling is realizable at low cost.
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る情報入力装置は、例えば、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置において、撮影モードや撮影条件等を変更するための回転操作部材(回転式ダイヤル)に適用することができる。但し、本発明に係る情報入力装置は、撮像装置に限定されることなく、各種の電子機器(例えば、複写機やプリンタ、スキャナ等の画像処理装置、通信装置、電子文具、医療機器等)が備える情報入力のための回転操作部材に適用することができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The information input device according to the present invention can be applied to a rotary operation member (rotary dial) for changing a shooting mode, shooting conditions, and the like in an imaging device such as a digital camera or a digital video camera. However, the information input device according to the present invention is not limited to the imaging device, and various electronic devices (for example, image processing devices such as copiers, printers, and scanners, communication devices, electronic stationery, and medical devices) may be used. The present invention can be applied to a rotary operation member for inputting information.
<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る情報入力装置10の分解斜視図である。情報入力装置10は、概略、操作部材1、磁石ユニット2、ステータ3、支持体4、カバープレート5、中央ボタン6、非導電性シート7及び基板8により構成される。図2は、情報入力装置10の断面図であり、図2(a)は基板8に実装されたドームスイッチ8b,8cを通る断面図であり、図2(b)は基板8に実装された回転検出素子9を通る断面図である。
<First Embodiment>
FIG. 1 is an exploded perspective view of an
情報入力装置10において、操作部材1、磁石ユニット2、ステータ3、支持体4、カバープレート5、中央ボタン6及び非導電性シート7は、同軸に配置される。リング状に形成された操作部材1は、操作者により回転操作される部材であり、操作部材1は支持体4に設けられた回転支持部4aにより回転自在に支持される。
In the
磁石ユニット2は、二重リング状形状を有し、同心に配置される第1のリング状磁石2a及び第2のリング状磁石2bと、これらを結ぶ連結部とによって断面形状が凹形状となるように一体で(継ぎ目なく)形成されている。磁石ユニット2は、操作部材1の裏面に接着により固定され、又は、操作部材1とインサート成形等により一体成形される。なお、後に図3を参照して詳述するように、第1のリング状磁石2aは、周方向にS極とN極とが交互に等間隔で形成され、径方向に異なる磁極が形成されるように着磁されている。また、第2のリング状磁石2bは、周方向にS極とN極とが交互に等間隔で形成され、軸方向(径方向と直交する方向)に異なる磁極が形成されるように着磁されている。
The
ステータ3は、第1のリング状磁石2aに対向する複数の磁極歯を備える。より詳しくは、ステータ3は、軸方向に延出して第1のリング状磁石2aの外周面に対向する外側磁極歯3aと、軸方向に延出して第1のリング状磁石2aの内周面に対向する内側磁極歯3bと、それらを結ぶ連結部3cとによって構成される。外側磁極歯3aの磁極歯の数は、第1のリング状磁石2aの着磁極数(第1実施形態では、図3に示すように12極とする)と同じ数(12歯)に設定されている。また、内側磁極歯3bの磁極歯の数は、第1のリング状磁石2aの磁極数よりも1歯少ない数(11歯)に設定されている。
The
なお、外側磁極歯3aよりも内側磁極歯3bの磁極歯が1歯少ないのは、回転検出素子9の回転検出に影響を及ぼさないように、回転検出素子9近傍の磁極歯を1歯だけ間引いたことによる。そのため、外側磁極歯3aと内側磁極歯3bの円周方向位相は同一に設定されている。ステータ3は、外側磁極歯3aと内側磁極歯3bとが、それらの間に連結部3cを挟んで共に軸方向に延出した構造となっているため、プレスによる一体成型が可能であり、これにより低コストでの製造が可能となっている。
The reason why the number of magnetic pole teeth of the inner
支持体4は、中央に設けられた円形状開口部と、操作部材1の回転を支持する回転支持部4aとを有する。支持体4にはステータ3が接着又は熱カシメ等により固定される。カバープレート5は、中央に円形状の開口部を有し、支持体4との間に操作部材1を挟んだ状態で、所謂パッチン止め(弾性を有する係合部材の嵌合)等により支持体4に固定される。こうしてカバープレート5が支持体4に固定されることにより、操作部材1の軸方向への抜け止めがなされる。カバープレート5が支持体4に固定された状態において、カバープレート5と操作部材1との間には軸方向に僅かな隙間が形成されており、これにより、操作部材1は支持体4に支持された状態で安定的に回転可能となっている。
The support 4 has a circular opening provided at the center and a
中央ボタン6は、カバープレート5の中央開口部に配置され、軸方向に移動(押下)可能に支持されると共に、カバープレート5により中央ボタン6の軸方向への抜け止めがなされる。中央ボタン6の裏面中央には円柱部6aが設けられており、円柱部6aの下側に、非導電性シート7の突起部7aと基板8のドームスイッチ8aが配置される。
The
非導電性シート7は、基板8に実装された5つのドームスイッチ8a,8b,8c,8d,8e全体を覆う円形形状を有する。図2(a)に示すように、非導電性シート7の裏面には、基板8のドームスイッチ8a〜8eのそれぞれに対応する位置に、突起部7a,7b,7c,7d,7e(但し、7d,7eは不図示)が設けられている。また、非導電性シート7には、基板8に実装された回転検出素子9を第2のリング状磁石2bと対向させるための穴部7fが設けられている。
The
基板8には5つのドームスイッチ8a〜8eが実装されており、これらのドームスイッチ8a〜8eは、基板8の表面から半球状に盛り上がっており、表面が押し下げられることでスイッチがONし、同時に弾性クリック感が発生する構造となっている。ドームスイッチ8a〜8eは、本実施形態では、ドームスイッチ8aを中心として、ドームスイッチ8b〜8eを互いに90度位相となるように十字状に配置している。ドームスイッチ8aは非導電性シート7の突起部7aの下に、ドームスイッチ8bは突起部7bの下に、ドームスイッチ8cは突起部7cの下に、ドームスイッチ8dは突起部7d(不図示)の下に、ドームスイッチ8eは突起部7e(不図示)の下にそれぞれ配置される。
Five
回転検出素子9は、第2のリング状磁石2bに対向するように基板8に実装されている。回転検出素子9の構成については、図4等を参照して後述する。
The
情報入力装置10では、中央ボタン6が軸方向に押下されると、円柱部6aが非導電性シート7の突起部7aを押し下げ、突起部7aが基板8に設けられたドームスイッチ8aを押し下げる。これにより、ドームスイッチ8aが弾性変形してクリック感が発生すると同時にスイッチがONされる。中央ボタン6の押下を止めると、ドームスイッチ8aのクリック力によりドームスイッチ8aは初期状態の形状(ドーム状に盛り上がった状態)に復帰し、これにより突起部7aと円柱部6aも押し上げられて、中央ボタン6は元の位置に戻る。
In the
操作部材1の円周端部であってドームスイッチ8bの軸方向上部近傍が軸方向に押下されると、操作部材1は支持体4と共に傾き、その際、操作部材1に固定されている磁石ユニット2と支持体4に固定されているステータ3も一緒に傾く。すると、支持体4とステータ3とが非導電性シート7の突起部7bを押下げ、突起部7bが基板8に設けられたドームスイッチ8bを押し下げ、これにより、ドームスイッチ8bが弾性変形してクリック感が発生すると同時にスイッチがONされる。操作部材1の押下を止めると、ドームスイッチ8bのクリック力によりドームスイッチ8bの形状が初期状態に復帰し、これにより突起部7bと支持体4とステータ3も押し上げられて、操作部材1は元の位置(傾きのない状態)に戻る。ドームスイッチ8c〜8eは、ドームスイッチ8bと同様の構造を有し、同様に動作するため、その説明を省略する。
When the circumferential end of the operating
図3は、情報入力装置10を構成する第1のリング状磁石2a及び第2のリング状磁石2bの着磁(磁極形成)状態を模式的に示す斜視図である。なお、図3には、図1に示す第1のリング状磁石2a及び第2のリング状磁石2bをその下側(裏側)から見た状態が示されている。第1のリング状磁石2aは、周方向に12等分され、S極とN極とが交互に着磁されている。第1のリング状磁石2aは、径方向に異なる磁極が形成されるように着磁されている。つまり、第1のリング状磁石2aは、径方向着磁によって、第1のリング状磁石2aの外周側と内周側とで反対の極に着磁される。また、第2のリング状磁石2bは、周方向に12等分され、S極とN極とが交互に着磁されている。第2のリング状磁石2bは、軸方向に異なる磁極が形成されるように着磁されている。つまり、第2のリング状磁石2bは、平面着磁によって、第2のリング状磁石2bの表面と裏面とで反対の極に着磁される。なお、第1のリング状磁石2aの磁極形成位相と第2のリング状磁石2bの磁極形成位相とを一致させている。
FIG. 3 is a perspective view schematically showing the state of magnetization (magnetic pole formation) of the first ring-shaped
図4は、情報入力装置10における磁石ユニット2とステータ3と回転検出素子9の位置関係を示す裏面平面図であり、図3と同様に、図1に示す磁石ユニット2等を下側(裏側)から見た状態が示されている。回転検出素子9は、内部に2つのセンサ9a,9bを備えている。センサ9a,9bは、具体的にはホール素子であり、第2のリング状磁石2bの着磁位相において半ピッチだけずれた位置で対向している。つまり、センサ9aが磁極中心に対向するときには、センサ9bは磁極境界に対向し、センサ9aが磁極境界に対向するときには、センサ9bは磁極中心に対向する。こうして、センサ9a,9bが第2のリング状磁石2bの磁束を検出することにより、操作部材1の回転量と回転方向を検知することができる。
4 is a back plan view showing the positional relationship among the
磁石ユニット2は、第1のリング状磁石2aの磁極中心とステータ3の外側磁極歯3a及び内側磁極歯3bの歯幅中心とが一致する位置で、磁気吸引力により安定的に静止する。即ち、この静止位置がコギング安定位置となり、磁石ユニット2が固定される操作部材1はこの位置で静止する。このとき、回転検出素子9は、センサ9aが第2のリング状磁石2bの磁極中心と一致し、センサ9bが第2のリング状磁石2bの磁極境界と一致した状態となる。
The
なお、第1のリング状磁石2aの外周面から出た磁束は、外側磁極歯3aに向かった後、内側磁極歯3bへとステータ3内を移動し、その後、第1のリング状磁石2aの内周面へと向かう。一方、第1のリング状磁石2aの内周面から出た磁束は、内側磁極歯3bに向かった後、外側磁極歯3aへとステータ3内を移動し、その後、第1のリング状磁石2aの外周面へと向かう。第1のリング状磁石2aの磁極中心と外側磁極歯3a及び内側磁極歯3bの歯幅中心とが一致する位置では、これらの磁気回路の磁気抵抗が小さくなるため、コギング安定位置となる。
The magnetic flux emitted from the outer peripheral surface of the first ring-shaped
第1実施形態では、内側磁極歯3bの磁極歯は、回転検出素子9による第2のリング状磁石2bの磁束検出に影響を及ぼさないように、回転検出素子9の近傍では間引かれている。但し、このような磁極歯の間引きは、第1のリング状磁石2aと第2のリング状磁石2bとの距離が十分離れている場合には必要ではない。
In the first embodiment, the magnetic pole teeth of the inner
操作部材1を回転操作させると、磁石ユニット2も操作部材1の回転角度と同じ角度だけ回転し、第1のリング状磁石2aの磁極中心と外側磁極歯3a及び内側磁極歯3bとの歯幅中心とがずれる。このとき、操作部材1を機械角で15度回転させたときの位置である第1のリング状磁石2aの磁極境界と外側磁極歯3a及び内側磁極歯3bの歯幅中心が一致する位置までは、第1のリング状磁石2a(磁石ユニット2)に元に戻ろうとする力が働く。そして、第1のリング状磁石2aの磁極境界と外側磁極歯3a及び内側磁極歯3bの歯幅中心が一致する状態を超えると、第1のリング状磁石2a(磁石ユニット2)に先に進む方向に力が働く。
When the
その後、操作部材1を機械角で更に15度回転させたときの位置、即ち、第1のリング状磁石2aの磁極中心と外側磁極歯3a及び内側磁極歯3bの歯幅中心とが再び一致する位置において、第1のリング状磁石2a(磁石ユニット2)は再び安定的に静止する。つまり、静止状態にある第1のリング状磁石2a(磁石ユニット2)は、操作部材1を第1のリング状磁石2aの着磁1位相分の角度だけ回転させることで再び静止状態となる。よって、外側磁極歯3aと内側磁極歯3bのうちの1つの磁極歯が第1のリング状磁石2aの回転前に第1のリング状磁石2aのS極に対向していたならば、次に安定的に静止するのは、その1つの磁極歯が第1のリング状磁石2aのN極に対向したときとなる。
Thereafter, the position when the
このように、着磁された磁極毎にコギング安定位置が生じるため、第1実施形態のように磁石ユニット2を周方向12極に着磁した場合、操作部材1を1回転させたときの安定位置は12箇所となる。これに対して、従来技術として先に説明した特許文献1に記載のリング状磁石とクリック感発生用磁石とでクリック感を発生させる技術では、磁石同士のコギングは同一極対向時では反発するため、1回転の安定停止位置は磁極数の半分になってしまう。したがって、特許文献1に記載された技術において、1回転での安定位置を12箇所に設けようとすると、第1のリング状磁石を24極に着磁する必要が生じる。しかしながら、このような着磁は径の小さな磁石では難しく、着磁後の表面磁束密度を高められないという問題が発生し、よって、所望するクリック感を得ることが難しい。これに対して、第1実施形態では、周方向の着磁数が従来技術と比べて半分で済むため、着磁による表面磁束密度を高めることが容易となり、逆に、従来と同じ着磁分割数とした場合には、停止位置を倍に増やすことができる。
As described above, since a stable cogging position is generated for each magnetized magnetic pole, when the
図5は、情報入力装置10での回転検出方法の説明図である。図5(a)には、磁石ユニット2の回転方向が図中右方向(図4における時計回り)である場合の回転検出方法が示されており、図5(b)は、磁石ユニット2の回転方向が図中左方向(図4における反時計回り)の場合の回転検出方法が示されている。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a rotation detection method in the
図4を参照して説明した通り、回転検出素子9は、第2のリング状磁石2bに対向するように配置されている。回転検出素子9は2つのセンサ9a,9bを1パッケージ内に内蔵しており、第2のリング状磁石2bから出ている磁束をセンサ9a,9bで検出する。センサ9aとセンサ9bは、第2のリング状磁石2bの着磁位相において常に半ピッチずれた位置にて対向するように配置されているため、センサ9aが磁極中心に対向するときにはセンサ9bは磁極境界に対向し、センサ9aが磁極境界に対向するときにはセンサ9bは磁極中心に対向する。
As described with reference to FIG. 4, the
図5中の『(i)A出力』は、センサ9aが検出する磁束密度であり、第2のリング状磁石2bの磁極中心位置にセンサ9aが対向しているときにピークとなるサインカーブを描く。『(ii)B出力』は、センサ9bが検出する磁束密度である。センサ9aと同様に、センサ9bが検出する磁束密度は、第2のリング状磁石2bの磁極中心位置にセンサ9bが対向しているときにピークとなる。ここで、センサ9a,9bの配置に起因して、B出力は、A出力がピークとなるときに0(ゼロ)となり、A出力が0となるときにピークとなるようなサインカーブを描く。つまり、センサ9a,9bが検出する磁束密度は、互いに1/4位相だけずれたサインカーブを描く。
“(I) A output” in FIG. 5 is the magnetic flux density detected by the
図5中の『(iii)A信号』は、(i)のA出力を所定の閾値(0から所定の閾値だけ上がった位置と下がった位置)で2値化したデジタル信号である。同様に、『(iv)B信号』は、(ii)のB出力を所定の閾値((iii)A信号の所定の閾値と同じ)で2値化したデジタル信号である。『(v)パルス信号』は、(iii)のA信号がHighで(iv)のB信号もHighのときとA信号がLowでB信号もLowのときにHighを出力し、A信号がHighでB信号がLowのときとA信号がLowでB信号がHighのときにLowを出力する排他的論理和によって得られるパルス信号である。図5中の『(vi)回転方向信号』は、(iii)のA信号と(iv)のB信号の出力変化点(High→Low又はLow→High)で、一方の出力状態(A信号変化点でのB信号の状態、B信号の変化点でのA信号の状態)を見ることで、回転方向を判別する。 “(Iii) A signal” in FIG. 5 is a digital signal obtained by binarizing the A output of (i) with a predetermined threshold value (a position that has increased and decreased by a predetermined threshold value from 0). Similarly, “(iv) B signal” is a digital signal obtained by binarizing the B output of (ii) with a predetermined threshold ((iii) the same as the predetermined threshold of the A signal). “(V) Pulse signal” outputs High when the A signal in (iii) is High and the B signal in (iv) is also High and when the A signal is Low and the B signal is Low, and the A signal is High. This is a pulse signal obtained by exclusive OR that outputs Low when the B signal is Low and when the A signal is Low and the B signal is High. “(Vi) Rotation direction signal” in FIG. 5 is an output change point (High → Low or Low → High) of the A signal of (iii) and the B signal of (iv) (A signal change). The rotation direction is determined by observing the state of the B signal at the point and the state of the A signal at the change point of the B signal.
回転検出素子9のセンサ9aが第2のリング状磁石2bのN極中心に対向している図5(a)の状態から、磁石ユニット2を図中右方向に回転させると、直ぐに(v)のパルス信号が切り替わる。そして、磁石ユニット2の回転がコギング安定位置から隣のコギング安定位置までの中間位置を過ぎたところ(センサ9bが第2のリング状磁石2bのN極中心に対向した位置を過ぎたところ)で、再び(v)のパルス信号が切り替わる。このとき、(iii)のA信号はHighからLowへ変化し、そのときの(iv)のB信号はHighである。このように、(iii)のA信号の出力が変化したときの(iv)B信号の出力がA信号とは反対の状態になる場合、回転方向は正回転(図5(a)中右方向)であると判断する。回転方向が正回転と判断された場合、(v)のパルス信号の立ち下がり時にパルス信号がカウントされる。
When the
なお、回転検出素子9のセンサ9aが第2のリング状磁石2bのS極中心に対向している状態から磁石ユニット2が図5(a)中右方向に回転した場合も同様である。つまり、回転開始後、直ぐに(v)のパルス信号が切り替わり、磁石ユニット2の回転がコギング安定位置から隣のコギング安定位置までの中間位置を過ぎたところ(センサ9bが第2のリング状磁石2bのS極中心に対向した位置を過ぎたところ)で、再び(v)のパルス信号が切り替わる。このとき、(iii)のA信号はLowからHighへ変化し、そのときの(iv)のB信号はLowである。このように、(iii)のA信号の出力が変化したときの(iv)のB信号の出力がA信号とは反対の状態になる場合、回転方向は正回転(図5(a)中右方向)であると判断する。回転方向が正回転と判断された場合、(v)のパルス信号の立ち下がり時にパルス信号がカウントされる。
The same applies to the case where the
回転検出素子9のセンサ9aが第2のリング状磁石2bのN極中心に対向している図5(b)の状態から磁石ユニット2を図中左方向に回転させると、直ぐに(v)のパルス信号が切り替わる。そして、磁石ユニット2の回転がコギング安定位置から隣のコギング安定位置までの中間位置を過ぎたところで(センサ9bが第2のリング状磁石2bのS極中心に対向した位置を過ぎたところ)、再び(v)のパルス信号が切り替わる。このとき、(iii)のA信号がHighからLowへ変化し、そのときの(iv)のB信号はLowである。このように、(iii)のA信号が変化したときの(iv)のB信号がA信号と同じ状態になる場合、回転方向は逆回転(図5(b)中左方向)であると判断する。回転方向が逆回転と判断された場合には、(v)のパルス信号の立ち上がり時にパルス信号がカウントされる。
When the
回転検出素子9のセンサ9aが第2のリング状磁石2bのS極中心に対向している状態から磁石ユニット2を図5(b)中左方向に回転した場合も同様であり、直ぐに(v)のパルス信号が切り替わる。磁石ユニット2の回転がコギング安定位置から隣のコギング安定位置までの中間位置を過ぎたところで(センサ9bが第2のリング状磁石2bのN極中心に対向した位置を過ぎたところ)、再び(v)のパルス信号が切り替わる。このとき、(iii)のA信号がLowからHighへ変化し、そのときの(iv)のB信号はHighである。このように、(iii)のA信号が変化したときの(iv)のB信号はA信号と同じ状態になる場合、回転方向が逆回転(図5(b)中左方向)である判断する。回転方向が逆回転と判断された場合には、(v)のパルス信号の立ち上がり時にパルス信号がカウントされる。
The same applies to the case where the
以上の通り、第1実施形態では、磁石ユニット2とステータ3により発生するコギングによりクリック感を得ることができ、しかもクリック音が発生しないため、機械式でクリック感を発生させる構成と比べて大幅な静音化を実現することができる。また、操作部材1の1回転の停止位置数と同じ数で第1のリング状磁石2aの着磁分割数を設定することができるため、着磁力(表面磁束密度)を高めることが容易となり、これによりコギング力を大きなものにしてクリック感を強めることができる。更に、コギング力の発生に第1のリング状磁石2aとステータ3を用いているため、磁石と磁石でコギング力を発生させる構成よりも、コストを低く抑えることができる。
As described above, in the first embodiment, a click feeling can be obtained by cogging generated by the
<第2実施形態>
第2実施形態では、第1実施形態に係る情報入力装置10を構成する磁石ユニット2の構造を変更し、この変更に応じて回転検出素子9におけるセンサ9a,9b間の距離を変更するが、その他の構成要素の構造は同じである。図6は、第2実施形態に係る情報入力装置を構成する磁石ユニット20の着磁状態を模式的に示す斜視図であり、図3と同じ視点で描かれている。第2実施形態では第1実施形態の磁石ユニット2だけを異なるものにしたもので、同一部品は同一符号を期して説明を省略する。以下の説明では、第1実施形態と相違する点についてのみ説明を行うこととする。
Second Embodiment
In 2nd Embodiment, although the structure of the
磁石ユニット20は、第1実施形態で説明した磁石ユニット2と比較すると、外形形状は同一であるが、着磁状態だけが異なる。即ち、第1のリング状磁石20aは、周方向に12等分してS極とN極とが交互に形成され、かつ、径方向に異なる磁極が形成されるように着磁されており、この構造は、磁石ユニット2の第1のリング状磁石2aと同じである。これに対して、第2のリング状磁石20bは、周方向に24等分してS極とN極とが交互に形成され、かつ、軸方向に異なる磁極が形成されるように着磁されている。つまり、磁石ユニット20では、第2のリング状磁石20bに形成される磁極数が、第1のリング状磁石20aに形成される磁極数の2倍に設定されている。
Compared with the
図7は、磁石ユニット20とステータ3と回転検出素子29の位置関係を説明する図であり、図4と同じ視点で描かれている。回転検出素子29は、第2のリング状磁石20bの着磁位相において半ピッチだけずれた位置で対向するセンサ29a,29bを有し、センサ29a,29bは、第2のリング状磁石20bの磁束を検出する。
FIG. 7 is a diagram for explaining the positional relationship among the
磁石ユニット20は、第1のリング状磁石20aの磁極中心とステータ3の外側磁極歯3a及び内側磁極歯3bの歯幅中心とが一致する位置で、磁気吸引力により安定的に静止する。即ち、この静止位置がコギング安定位置となり、磁石ユニット20が固定される操作部材1はこの静止位置で静止する。このとき、回転検出素子29は、センサ29aが第2のリング状磁石20bの磁極中心と一致しており、センサ29bは第2のリング状磁石20bの磁極境界と一致している。
The
なお、第2実施形態でも第1実施形態と同様に、内側磁極歯3bでは、回転検出素子29の回転検出に影響を及ぼさないように、回転検出素子29近傍の磁極歯を1歯だけ間引いている。但し、このような磁極歯の間引きは、第1のリング状磁石20aと第2のリング状磁石20bとの距離が十分離れている場合には、必要ではない。
In the second embodiment as well, in the same way as in the first embodiment, the inner
第1のリング状磁石20aは、第1実施形態の第1のリング状磁石2aと同一構造であるため、第2実施形態でのクリック感の発生等は第1実施形態に準ずるため、ここでの説明を省略する。
Since the first ring-shaped
一方、第2実施形態では、操作部材1を1回転させたときの安定停止位置は12箇所となるが、その際に、回転検出素子29が発生するパルス数は、回転検出素子9が発生するパルス数の2倍の24パルスとなる。これは、第2のリング状磁石20bの磁極数が第1のリング状磁石20aの磁極数の2倍に設定されていることによる。なお、パルス数のカウント方法は、第1実施形態と同様であるため、ここでの説明を省略する。
On the other hand, in the second embodiment, there are 12 stable stop positions when the
第1実施形態では、コギング力のピーク(外側磁極歯3aと内側磁極歯3bの歯幅中心が第1のリング状磁石2aの磁極境界に対向したとき)を越えたときにパルスが発生しなければならない。このように1クリック間に1パルスしか発生しないタイプでは、部品寸法誤差や部品配置誤差等により、コギング力のピーク前にパルスが発生するおそれがあり、その状態で操作部材1の回転操作が中止されてしまうと、磁石ユニット2が元の位置に戻って、誤検出が生じるおそれがある。これに対して、第2実施形態では、1クリック間に2パルスが発生するため、回転検出の分解能を高めることができ、よって、正確な回転検出が可能となる。
In the first embodiment, a pulse must be generated when the peak of the cogging force is exceeded (when the center of the width of the outer
なお、第2実施形態では、第2のリング状磁石20bの磁極数を第1のリング状磁石20aの磁極数の2倍に設定したが、着磁が可能であれば2倍に限定されず、3倍や4倍等の自然数倍に設定してもよい。こうして磁極数の倍数を多くすることで、回転検出の分解能を更に高めることができ、回転検出の正確性を更に向上させることができる。
In the second embodiment, the number of magnetic poles of the second ring-shaped
以上の説明の通り、第2実施形態では、磁石ユニット20に第1のリング状磁石20aとは別に第2のリング状磁石20bを設けているため、第2のリング状磁石20bの着磁極数を第1のリング状磁石20aの着磁極数とは異ならせることができる。これにより、第2のリング状磁石20bの着磁極数を第1のリング状磁石20aの着磁極数の自然数倍に設定することで、1クリック間にその倍数分のパルスを発生させることができ、これにより、回転検出の分解能を高めて、回転検出をより正確に行うことができるようになる。
As described above, in the second embodiment, since the second ring-shaped
<その他の実施形態>
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。
<Other embodiments>
Although the present invention has been described in detail based on preferred embodiments thereof, the present invention is not limited to these specific embodiments, and various forms within the scope of the present invention are also included in the present invention. included.
1 操作部材
2 磁石ユニット
2a 第1のリング状磁石
2b 第2のリング状磁石
3 ステータ
3a 外側磁極歯
3b 内側磁極歯
9 回転検出素子
DESCRIPTION OF
Claims (7)
リング状の形状を有し、径方向に異なる磁極が形成され、前記操作部材に固定される第1の磁石と、
リング状の形状を有し、前記径方向と直交する軸方向に異なる磁極が形成され、前記第1の磁石と同心となるように前記操作部材に固定される第2の磁石と、
前記第1の磁石の磁極と前記径方向において対向する磁極歯を有するステータと、
前記軸方向において前記第2の磁石と対向する回転検出素子と、を備えることを特徴とする情報入力装置。 An operation member to be rotated,
Has a ring shape, a different magnetic poles formed in the radial direction, a first magnet that is fixed to the operating member,
Has a ring shape, the radial direction different magnetic poles in the axial direction perpendicular is formed, and a second magnet fixed to the operating member such that the first magnet and concentric,
A stator having opposite magnetic pole teeth in said first magnetic pole and said radial magnet,
Information input apparatus characterized by and a rotation detecting element which faces the second magnet in the axial direction.
前記第2の磁石における磁極は、前記軸方向に2層に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の情報入力装置。The information input device according to claim 1, wherein the magnetic poles of the second magnet are formed in two layers in the axial direction.
前記第2の磁石では、その周方向にS極とN極とが交互に形成され、
前記第1の磁石の磁極形成位相と前記第2の磁石の磁極形成位相とが一致していることを特徴とする請求項1又は2に記載の情報入力装置。 The first in magnets, and the S and N poles are formed alternately in the circumferential direction,
The second in the magnet, and the S and N poles are formed alternately in the circumferential direction,
Information input device according to claim 1 or 2, characterized in that said first magnet magnetic pole forming phase and said second magnet pole formed are in phase.
前記内側磁極歯は、前記回転検出素子の近傍において、前記外側磁極歯よりも1歯だけ少ないことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の情報入力装置。 The stator, as the magnetic pole teeth, wherein the outer magnetic pole teeth arranged on the outside of the first magnet, the inside is disposed so as to face the Oite said outer magnetic pole teeth on the inside of the first magnet With magnetic pole teeth,
The inner magnetic pole teeth, wherein in the vicinity of the rotation detecting element, an information input device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that only one tooth fewer than the outer magnetic pole tooth.
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