JP4289960B2 - 入力装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、入力装置および電子機器に関する。

従来、電子機器に対する入力装置が提案されている。図１は従来の入力装置を説明するための図である。図１において、符号３０はリモートコントローラ装置を示しており、このリモートコントローラ装置３０は、コンピュータ装置に指令を与えるものである。入力装置１０は、リモートコントローラ装置３０に組み込まれている。

図１に示すように、入力装置１０は、傾斜可能なキートップ１１、キートップ１１に固定された永久磁石１２、プリント回路基板２０、プリント回路基板２０に実装された複数のホール素子２１、２２を備える。操作者が指先１でキートップ１１を操作して傾斜させると、永久磁石１２の各ホール素子２１、２２に対する姿勢が変化し、各ホール素子２１、２２に作用する磁界が変化するため、ホール素子２１、２２の出力信号が変化して、この出力信号をコンピュータ側に送ることにより、コンピュータに接続されたディスプレイ装置の画面上のポインタがキートップ１１を操作した方向に移動する。

ディスプレイ装置の画面上で、ポインタが所定の領域を指した状態で、実行操作釦を押すことにより、ポインタが指示する領域を選択できるようになっている。従来は、ポインタがディスプレイ装置の画面上のある領域から別の領域に移ったときにリズム音を発するようにして、ポインタが別の領域に移ったことを操作者にフィードバックして操作者の聴覚に刺激を与えることによって、操作の確認を図っていた。

しかし、操作者に上記リズム音が聞こえない場合、操作の確認ができないという問題がある。例えば、聴覚に障害がある場合には利用できないという問題があった。このような問題を解決する従来技術として、特許文献１記載の電子機器が提案されている。

特許文献１記載の電子機器は、タッチパネルや操作キーに対する操作入力が受け付けられたことを検知した場合、磁石とコイルとからなる振動アクチュエータを駆動し振動を発生させるようにしたので、ユーザが画面を見ずに容易に電子機器の反応を確認できるというものである。

また、入力装置の操作部に操作感を与えるようにした従来技術として特許文献２記載の入力装置が提案されている。特許文献２記載の入力装置は、操作棒を所望の方向に傾けると、スイッチ素子がその方向にある一つのソレノイドコイルに向かって接近し、操作部がソレノイドコイルに引き寄せられ、最終的に接触する。これにより、操作感のある入力装置を提供することができるというものである。

特開２００２−１４９３１２号公報 特開平８−２８６８２４号公報

しかしながら、特許文献１記載の電子機器では、ユーザが画面を見ずに電子機器の反応を確認することができるものの、振動アクチュエータで電子機器を振動させるため、操作している指も一緒に振動してしまうため、操作がしにくいという問題がある。

また、特許文献２記載の入力装置では、操作部がソレノイドコイルに引き寄せされるため、引っ張り力による操作感を与えることができるものの、ユーザの操作に応じた加速感やブレーキ感を表現することは出来ないという問題がある。

そこで、本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、操作性を低下させることなく、機器への反応を確認できる入力装置および電子機器を提供することを目的とする。

また、本発明は、ユーザの操作に応じて加速感やブレーキ感を与えることができる入力装置および電子機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の入力装置は、請求項１に記載のように、指を当てて操作され、傾斜可能に支持された操作部と、前記指の触覚を刺激する触覚刺激素子と、前記触覚刺激素子と共に移動するコイルと、前記コイルとの間で磁力を発生させ、前記コイルと外形が等しい磁石と、前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて、前記コイルに流れる電流を制御する制御部とを有することを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、操作感を低下させることなく、機器への反応を確認することができる。また、磁石のエッジからでる磁力線を効果的に使うために磁石とコイルをほぼ同じ大きさにしたので、使用する部品を大きくすることなく、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

また、本発明の入力装置は、請求項２に記載のように、指を当てて操作され、傾斜可能に支持された操作部と、前記指の触覚を刺激する触覚刺激素子と、前記触覚刺激素子と共に移動する磁石と、前記磁石との間で磁力を発生させ、前記磁石と外形が等しいコイルと、前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて、前記コイルに流れる電流を制御する制御部とを有することを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、操作感を低下させることなく、機器への反応を確認することができる。また、磁石のエッジからでる磁力線を効果的に使うために磁石とコイルをほぼ同じ大きさにしたので、使用する部品を大きくすることなく、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

また、本発明は、請求項３に記載のように、請求項１又は請求項２記載の入力装置において、前記磁石は、筒形状であり、前記コイルは、二重コイルであることを特徴とする。請求項３記載の発明によれば、筒形状の磁石を用いる場合でも、二重コイルを用いて大きな磁力を発生させることができるので、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

また、本発明は、請求項４に記載のように、請求項３記載の入力装置において、前記二重コイルは、電流が外側と内側で逆向きに流れるように構成されていることを特徴とする。請求項４記載の発明によれば、筒形状の磁石を用いる場合でも、電流が外側と内側で逆向きに流れるため、大きな磁力を発生させることができる。これにより、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

また、本発明の入力装置は、請求項５に記載のように、指を当てて操作され、傾斜可能に支持された操作部と、筒形状の磁石と、前記磁石との間で磁力を発生させる第１のコイルと、前記第１のコイルの内側に配置され、前記磁石との間で磁力を発生させる第２のコイルと、前記第１のコイル及び前記第２のコイルと共に移動し、前記指の触覚を刺激する触覚刺激素子と、前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルに流れる電流を制御する制御部を有することを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、操作感を低下させることなく、機器への反応を確認することができる。また、磁石が筒形状であっても、磁石に穴部に対応する位置に第２のコイルを配置するようにしたので、大きな磁力を発生させることができる。これにより、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

また、本発明の入力装置は、請求項６に記載のように、指を当てて操作され、傾斜可能に支持された操作部と、前記指の触覚を刺激する触覚刺激素子と、前記触覚刺激素子と共に一部が移動し、磁力を発生させる磁力発生手段と、前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて、前記磁力を制御する制御部とを有し、前記磁力発生手段は、円筒形状の磁石と、前記磁石との間で前記磁力を発生させる二重コイルとを含むことを特徴とする。

請求項６記載の発明によれば、操作感を低下させることなく、機器への反応を確認することができる。また、二重コイルを設けたので、筒形状の磁石を用いた場合でも、大きな磁力を発生することができるため、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

また、本発明の入力装置は、請求項７に記載のように、指を当てて操作され、傾斜可能に支持された操作部と、筒形状の磁石と、前記磁石との間で磁力を発生させる二重コイルと、前記磁石又は前記二重コイルと共に移動し、触覚を刺激する触覚刺激素子と、前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、前記検出手段の検出結果に応じて、前記二重コイルに流れる電流を制御する制御部を有することを特徴とする。

請求項７記載の発明によれば、操作感を低下させることなく、機器への反応を確認することができる。また、二重コイルを設けたので、筒形状の永久磁石を用いた場合でも、大きな磁力を発生することができるので、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

また、本発明は、請求項８に記載のように、請求項６又は請求項７記載の入力装置において、前記二重コイルは、電流が外側と内側で逆向きに流れるように構成されていることを特徴とする。請求項８記載の発明によれば、外側と内側で流れる電流の向きが異なるため、大きな磁力を発生することができる。これにより、筒形状の磁石を用いた場合でも、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

また、本発明は、請求項９に記載のように、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の入力装置において、前記入力装置は更に、ヨークを有することを特徴とする。請求項９記載の発明によれば、磁石からの磁束密度を有効に利用するためにヨークを設けたので、磁石からでる磁力線を吸着させたい部分に集中させることができる。

本発明によれば、操作性を低下させることなく、機器への反応を確認できる入力装置および電子機器を提供することができる。また、本発明によれば、ユーザの操作に応じて加速感やブレーキ感を与えることができる入力装置および電子機器を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図２は、入力装置５０を組み込んだリモコン装置の斜視図である。図２に示すように、リモコン装置６０は、入力装置５０、実行キー６１を備える。入力装置５０は、リモコン装置６０の中央部に組み込まれている。実行キー６１は、入力装置５０の近くに配置されている。操作者は、指先で入力装置５０、実行キー６１を操作することにより、各種信号を図示省略するコンピュータに送信することができる。

次に、入力装置５０の構成について説明する。図３は、入力装置５０の外観図であり、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）は正面図、同図（Ｃ）は底面図である。図４は、入力装置５０の分解斜視図である。図５は、図４（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。図３において、Ｘ１−Ｘ２、Ｙ１−Ｙ２は水平面の方向、Ｚ１−Ｚ２は垂直方向をそれぞれ示している。

図３〜図５に示すように、入力装置５０は、永久磁石１２、ホール素子２１〜２４、ハウジング５１、キートップ５２、コイルバネ５３、ホルダ５４、可動駆動コイル５５、触覚刺激素子５６、スペーサ５７を有する。符号２０はプリント回路基板を示している。この入力装置５０は、指先をキートップ５２に当てて、キートップ５２をＸ−Ｙ方向の任意の方向に傾斜させることによって、座標情報を出力してポインタをディスプレイ装置の画面上で移動させることができるように構成されている。

永久磁石１２は、円筒形状であり、上側がＮ極、下側がＳ極となるように、ホルダ５４内部に固定される。この永久磁石１２は、キートップ５２の動きに応じて移動する。ホール素子２１〜２４は、プリント回路基板２０に９０°間隔で実装されている。ホール素子２１〜２４は、操作者が指先でキートップ１１を傾斜させると、検出する磁界に応じたタッチ信号を出力する。

ハウジング５１は、底部に配置され、底板部の中央に凸部５１ａが形成されており、この凸部５１ａの周囲に４つの開口部５１ｂが形成されている。この開口部５１ｂには、装着時にホール素子２１〜２４が配置される。

キートップ５２は、操作部であり、裏面に固定してあるスペーサ５７を介して、ホルダ５４の円筒部５４ａの頂上部に固定され、ホルダ５４の上端の開口を塞いでいる。キートップ５２には、中央に円錐突起部５６ｂが突き出すための孔５２ａが形成されている。この孔５２ａから円錐突起部５６ｂが突き出すことにより、操作者の指先に接触する。キートップ５２は、コイルバネ５３を撓ませつつ、凸部５１ａを中心として、ホルダ５４と一体的に傾斜する。

コイルバネ５３、ホルダ５４は、ハウジング５１とキートップ５２の間に配置されている。コイルバネ５３は、円錐形状であり、その下端のターン部５３ａをハウジング５１の突起係止部５１ｃに係止させてハウジング５１内側に固定される。ホルダ５４は、底板付きの円筒形状であり、円筒部５４ａ、底板部５４ｂを有する。ホルダ５４は、コイルバネ５３の内側に位置し、底板部５４ｂの下面の中央の凹部５４ｃが凸部５１ａに嵌合し、且つ、円筒部５４ａの頂上側の外周部分がコイルバネ５３の上端のターン部５３ｂに係合された状態で支持される。

可動駆動コイル５５は、円筒形状で且つ空芯であり、ホルダ５４の円筒部５４ａ内に嵌合される。この可動駆動コイル５５ａは、永久磁石１２上に載っており、Ｚ１方向に移動できるように構成されている。可動駆動コイル５５の両端は、ホルダ５４の外側に引き出されており、後述する駆動回路７４に接続される。

永久磁石１２と可動駆動コイル５５は、外形が同じ大きさであるとよい。これにより、磁石のエッジからでる磁力線を効果的に使うことができる。

触覚刺激素子５６は、円板部５６ａの中央に円錐突起部５６ｂを有し、可動駆動コイル５５の上面に固定される。入力装置５０は、ハウジング５１の下側のフック５１ｄを介してプリント回路基板２０上に実装される。このとき、各開口部５１ｂにホール素子２１〜２４が嵌合される。なお、永久磁石１２、可動駆動コイル５５、触覚刺激素子５６が触覚刺激装置５９を構成する。

図６は、第１実施例に係る入力装置５０のブロック図である。図６に示すように、入力装置５０は、永久磁石１２、４つのホール素子２１〜２４、可動駆動コイル５５、触覚刺激素子５６、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７０、Ａ／Ｄ変換回路７１、ポインタ移動回路７２、駆動回路７４、昇圧回路７５を有する。

永久磁石１２は、円筒形状に構成され、ホール素子２１の上部で、可動駆動コイル５５の下部にＮ極が可動駆動コイル５５側に向くように配置されている。ホール素子２１〜２４は、永久磁石１２の下部に配置されており、このホール素子２１〜２４は、ブリッジ状に接続され、ブリッジ回路２５を構成する。ホース素子２１〜２４は、Ａ／Ｄ変換回路７１を介してＣＰＵ７０に接続されている。

可動駆動コイル５５は、駆動回路７４に接続されており、永久磁石１２の上部に配置され、Ｚ１−Ｚ２方向に移動できるように構成されている。触覚刺激素子５６は、円錐突起部５６ｂを有し、可動駆動コイル５５の上部に固定されており、可動駆動コイル５５とともにＺ１−Ｚ２方向に移動できるように構成されている。

ＣＰＵ７０は、所定のプログラムを実行することにより各部を制御する。このＣＰＵ７０は、ホール素子２１〜２４の出力を演算してポインタをディスプレイ装置の画面上で移動させる信号を作成し、ディスプレイ装置の画面上のポインタの位置を監視し、ポインタがディスプレイ装置の画面上の所定の領域に移動したことを判断する等の働きをする。

ポインタ移動回路７２は、ＣＰＵ７０からポインタをディスプレイ装置の画面上で移動させるための指令を受け取ると、指令に応じたポインタ移動信号を生成する。駆動回路７４は、ＣＰＵ７０から供給される波形データに従って、可動駆動コイル５５に供給する駆動信号を生成する。昇圧回路７５は、駆動回路７４で生成する駆動信号を昇圧する。

操作者が指先で入力装置５０のキートップ１１を傾斜させると、永久磁石１２の各ホール素子２１〜２４に対する姿勢が変化するため、各ホール素子２１〜２４に作用する磁界が変化する。このため、ホール素子２１〜２４の出力信号（タッチ信号）が変化する。ＣＰＵ７０は、Ａ／Ｄ変換回路７１からのタッチ信号に基づき、ポインタ移動回路７２を介してポインタ移動信号を生成し、生成したポインタ移動信号をコンピュータ側に送信する。これにより、コンピュータの表示画面上のポインタがキートップ１１を操作に応じて移動する。

また、ＣＰＵ７０は、Ａ／Ｄ変換回路７１からのタッチ信号に応じて駆動回路７４に波形データを供給する。駆動回路７４は、可動駆動コイル５５に駆動信号を印加する。永久磁石１２、可動駆動コイル５５から発生する磁力により、駆動コイル５５は、図中、Ｚ１−Ｚ２方向に移動する。触覚刺激素子５６の円錐突起部５６ｂが操作者の指先に触れることで、操作者の指先に刺激を与えることができる。

次に、駆動回路７４について説明する。図７（Ａ）は、駆動回路７４の例を示す図、同図（Ｂ）〜（Ｇ）は可動駆動コイル５５に流れる電流波形を示す図である。図７（Ａ）に示すように、トランジスタＱのエミッタに可動駆動コイル５５が接続されている。ディスプレイ装置の画面上のポインタが移動した所定の領域に入り、ＣＰＵ７０からの波形データが端子１５０に加えられると、図７（Ｂ）に示すパルスの駆動電流ｉ１が可動駆動コイル５５に流れる。

ＣＰＵ７０は、種々の波形データを入力することにより、図７（Ｃ）に示すパルス幅Ｔが相違する駆動電流ｉ２、同図（Ｄ）に示す複数回のパルスの駆動電流ｉ３、同図（Ｅ）に示すパルスの周期Ｔを変えた駆動電流ｉ４、同図（Ｆ）に示すパルスレベルを変えた駆動電流ｉ５を駆動コイル５５に流すことができる。

また、図３に示した昇圧回路７５を利用して、同図（Ｇ）に示すように、パルスの最初のレベルが高くされたパルスの駆動電流ｉ６を可動駆動コイル５５に流すことができる。この場合には、可動駆動コイル５５は駆動初期に加速されて迅速に動作する。触覚刺激素子５６は、上記駆動電流ｉ１〜ｉ６に応じて動作するため、操作中の指先の触覚に異なった刺激を与えることができる。なお、ＣＰＵ７０が駆動回路７４に入力する波形データは、図示しないメモリ内に格納されている。

次に、永久磁石１２に対するホール素子２１〜２４および可動駆動コイル５５の位置関係について説明する。図８は、永久磁石１２に対するホール素子２１〜２４および可動駆動コイル５５の位置関係を説明するための図である。

キートップ５２が操作されて傾斜すると、永久磁石１２は図６中矢印７９で示す方向に傾斜する。図８に示すように、永久磁石１２の下側には、永久磁石１２が発生する磁界１３が及ぶ位置にホール素子２１〜２４が配置されている。永久磁石１２の上側には、永久磁石１２が発生する磁界１３が及ぶ位置に可動駆動コイル５５が配置されている。

操作者が指先でキートップ１１を傾斜させると、永久磁石１２の各ホール素子２１〜２４に対する姿勢が変化し、ホール素子２１〜２４に作用する磁界が変化する。このため、ホール素子２１〜２４の出力信号が変化する。ＣＰＵ７０は、この変化した出力信号に基づいてキートップ１１の操作量を求めることができる。

また、ＣＰＵ７０からの波形データに従って、駆動回路７４から可動駆動コイル５５に図７に示す方向に駆動電流ｉ１が供給されると、永久磁石１２に向かう方向に磁界が発生する。可動駆動コイル５５には、永久磁石１２から離れるＺ１向きに反発力Ｆ１が発生して、可動駆動コイル５５はＺ１方向に図５中二点鎖線で示すようにキートップ５２の下面に当るまで移動され、円錐突起部５６ｂが孔５２ａより少し突き出す。これにより、キートップ５２に接触している指先に円錐突起部５６ｂが接触する。可動駆動コイル５５は、ＣＰＵ７０の制御によって駆動電流ｉ１が断たれると、反発力Ｆ１が消滅して、重力によってＺ２方向に沈んで元の位置に戻される。

次に第１実施例に係る入力装置の動作について説明する。図９は、入力装置５０の動作およびポインタの動作を説明する図であり、同図（Ａ）は触覚刺激素子５６が移動する前の入力装置の断面図、同図（Ｂ）は（Ａ）に対応するディスプレイ装置の画面を示す図、同図（Ｃ）は触覚刺激素子５６が移動した後の入力装置の断面図、同図（Ｄ）は（Ｃ）に対応するディスプレイ装置の画面を示す図である。

図１０は、第１実施例に係る入力装置５０の動作フローチャートである。図９（Ａ）及び（Ｃ）において、符号１は指先、５０は入力装置、１２は永久磁石、５２はキートップ、５２ａは孔、５５は可動駆動コイル、５６は触覚刺激素子、５６ｂは円錐突起部、５９は触覚刺激装置をそれぞれ示している。図９（Ｂ）及び（Ｄ）において、符号８０はディスプレイ装置の画面、８５はポインタ、８６はディスプレイ装置の画面８０上のある領域をそれぞれ示している。

ステップＳ１１で、ＣＰＵ７０は、ホール素子２１〜２４からタッチ信号が入力されたか否かを判別し、ホール素子２１〜２４からタッチ信号が入力された場合は、ステップＳ１２に進む。キートップ５２を操作していない状態では、図５に示すように、永久磁石１２は、プリント回路基板２０と平衡にホール素子２１〜２４の中央の上に位置する。このため、永久磁石１２からの磁界１３は、各ホール素子２１〜２４に均一に作用し、ブリッジ回路２５からのタッチ信号は出力されない。

操作者が指先１をキートップ５２に当てて任意の方向に移動させると、図９（Ａ）に示すように、キートップ５２が傾斜して、永久磁石１２のホール素子２１〜２４に対する姿勢が変化し、各ホール素子２１〜２４に作用する磁界の強さが変化し、ブリッジ回路２５からはキートップ５２の傾斜方向及び傾斜角度に応じたタッチ信号が出力される。

ステップ１２で、ＣＰＵ７０は、ポインタ８５をディスプレイ装置の画面８０上で移動させる指令をポインタ移動回路７２に出力する。ポインタ移動回路７２は、ＣＰＵ７０からの指令に応じたポインタ移動信号を生成する。ＣＰＵ７０は、ポインタ移動回路７２が生成したポインタ移動信号を入力装置５０から図示省略するコンピュータに送信する。これにより、図９（Ｂ）に示すように、ディスプレイ画面８０上のポインタ８５がキートップ５２の操作に応じた方向に移動する。

ステップ１３で、ＣＰＵ７０は、ポインタ８５が移動して、図９（Ｄ）に示すように、所定の領域８６内に入ったことを検出すると、所定のメモリから読み出した波形データを駆動回路７４に出力して、駆動信号生成を指示する。ステップＳ１４で、ＣＰＵ７０は、駆動信号に印加時間を計時するためのカウント値をリセットする。ステップＳ１５で、ＣＰＵ７０は、印加時間の計時を開始する。ステップＳ１６で、ＣＰＵ７０は、印加時間の計時開始に応じて、印加時間計時用のカウント値をカウントアップする。

駆動回路７４は、ＣＰＵ７０から供給された波形データを用いて駆動信号ｉ１を生成し、ＣＰＵ７０から印加停止が指示されるまでの間、生成した駆動信号ｉ１を可動駆動コイル５５に供給する。可動駆動コイル５５は、駆動電流ｉ１によって磁界を発生させて、永久磁石１２との間に働く反発力によってＺ１方向に移動して、図９（Ｃ）に示す位置に移動する。これにより、触覚刺激素子５６の円錐突起部５６ｂが孔５２ａから突き上げて、キートップ５２を操作する操作者の指１を刺激する。

ここで、円錐突起部５６ｂが衝撃的に当る指１は、操作を行っており注意が集中している指であるため、操作者は、操作に関与していない指が円錐突起部５６ｂで衝撃的に押された場合に比べて大きい刺激を感じる。

操作者が指１に刺激を感じた際に、実行キー６１を押すと、ＣＰＵ７０は、所定の信号をコンピュータに送信し、信号を受信したコンピュータは領域８６の表示に対応した動作を行う。よって、操作者はディスプレイ装置の画面８０上のポインタ８５の動きを注意深く観察していなくても、ポインタ８５が領域８６を押したことをフィードバック的に認識することができ、例えば操作を長い時間続けており疲労している状態においても、リモコン装置６０の操作を能率良く且つ確実に行うことが可能となる。

ステップＳ１７で、ＣＰＵ７０は、カウント値が予め設定された規定時間に相当するカウント値に達したか否かを判別し、印加時間が規定時間を越えたと判別した場合は、ステップＳ１８で、駆動回路７４に駆動信号の印加停止を指示する。その後、駆動回路７４は、ＣＰＵ７０からの印加停止が指示されると、可動駆動コイル５５への駆動信号の印加を停止する。

可動駆動コイル５５は、駆動電流ｉ１が零となると、重力によって降下して元の位置に戻される。なお、キートップ５２の上面に薄いシートを貼って孔５２ａを塞いでもよい。この場合には、触覚刺激装置５９が動作したときにおける指１への刺激が穏やかになり、指を痛める危険もない。

駆動電流ｉ１はパルス状であってもよい。駆動電流がパルス状である場合には、触覚刺激装置５９が繰り返し動作され、指１の触覚は繰り返して刺激される。駆動電流ｉ１を交番的な波形として、可動駆動コイル５５の復帰に電磁力が利用されるようにしてもよい。

第１実施例によれば、指を当てて操作される操作部に触覚刺激装置を設けた構成であるため、指の触覚に刺激を与えることができる。よって、目的とする操作が行われたことを操作者にフィードバックして認識させるという操作の確認性の向上を図ることができる。

なお、本実施例では、可動駆動コイル５５に触覚刺激素子５６を固定するようにしたが、永久磁石１２と可動駆動コイル５５の位置を逆にして、永久磁石１２を上側に配置して、触覚刺激素子５６に固定するようにしてもよい。永久磁石１２および可動駆動コイル５５が磁力発生手段に、ホール素子２１〜２４が検出手段に、キートップ５２が操作部に、ＣＰＵ７０が制御部にそれぞれ相当する。

次に第２実施例について説明する。図１１は、触覚刺激素子の変形例を示す図である。図１１において、符号５６Ａ〜５６Ｃは触覚刺激素子をそれぞれ示している。図１１（Ａ）に示すように、触覚刺激素子５６Ａは、天板部付き円筒部５６Ａａ、円錐突起部５６Ａｂを有する。可動駆動コイル５５は、天板部付き円筒部５６Ａａの内部に装着される。

図１１（Ｂ）に示すように、触覚刺激素子５６Ｂは、天板部付き円筒部５６Ｂａ、円錐突起部５６Ｂｂを有する。天板部付き円筒部５６Ｂａ及び円錐突起部５６Ｂｂはインサート成形時に形成される。天板部付き円筒部５６Ｂａの内部に可動駆動コイル５５がインサート成形される。図１１（Ｃ）に示すように、触覚刺激素子５６Ｃは、天板部５６Ｃａ、円錐突起部５６Ｃｂ、ボビン５６Ｃｃを有する。可動駆動コイル５５はボビン５６Ｃｃの周囲に装着される。

次に第３実施例について説明する。
図１２は、触覚刺激素子５６の変形例を示す図であり、同図（Ａ）は突起部の先端が半球形状に形成された触覚刺激素子を示す図、同図（Ｂ）は突起部が円柱形状に形成された触覚刺激素子を示す図、同図（Ｃ）は突起部の先端が平面状に形成された触角刺激素子を示す図、同図（Ｄ）は突起部の先端に微小な突起が格子状に形成された触覚刺激素子を示す図、同図（Ｅ）は突起部の先端に微小な突起がマトリックス状に形成された触覚刺激素子を示す図、同図（Ｆ）は突起部の先端に凹部が形成された触覚刺激素子を示す図、同図（Ｇ）は（Ｆ）の断面図、同図（Ｈ）は複数の突起部が形成された触覚刺激素子を示す図である。

図１２（Ａ）に示すように、触覚刺激素子５６Ｄは、例えば、径が１ｍｍ程度の円柱形状で先端が半球形状の突起部５６Ｄａを有する。図１２（Ｂ）に示すように、触覚刺激素子５６Ｅは、例えば、径が１ｍｍ程度の円柱形状の突起部を有する。

また、同図（Ｃ）に示すように、突起部の先端は平坦な平面５６Ｅｅを有していてもよいし、同図（Ｄ）に示すように、突起部の先端は平坦な平面に微小なリブが格子状に形成された面５６Ｅｆを有していてもよく、さらに、突起部の先端は同図（Ｅ）に示すように、平坦な平面に微小な突起がマトリックス状に形成された面５６Ｅｇを有していてもよい。

図１２（Ｆ）、（Ｇ）に示すように、触覚刺激素子５６Ｆは、例えば径が１ｍｍ程度の円柱形状で、突起部の先端に凹部５６Ｆｈ、その周囲部に環状の突き出し部５６Ｆｉが形成されている。図１１（Ｈ）に示すように、触覚刺激素子５６Ｇは、例えば、三つの円錐形状の突起部５６Ｇｂを有する。

次に第４実施例について説明する。図１３は、触覚刺激装置５９の変形例を示す図である。第４実施例に係る触覚刺激装置５９Ａ、５９Ｂでは、ヨーク９０を配置させることを特徴としている。

図１３（Ａ）に示すように、触覚刺激装置５９Ａは、永久磁石１２、可動駆動コイル５５、触覚刺激素子５６、ヨーク９０を有する。ヨーク９０は、円板部９０ａ、この円板部９０ａの中央に突き出している円柱部９０ｂを有し、円板部９０ａの一方の面は、永久磁石１２のＮ極側に固定され、円柱部９０ｂが可動駆動コイル５５の中心孔５５ａ内に突き出している。

図１３（Ｂ）に示すように、触覚刺激装置５９Ｂは、永久磁石１２、可動駆動コイル５５、触覚刺激素子５６Ｃ、ヨーク９０を有する。この触覚刺激装置５９Ｂは、図１３（Ａ）の触覚刺激素子５６に代えて、図１１（ｃ）に示した触覚刺激素子５８Ｃを用いたものである。触覚刺激素子５６Ｃは、ボビン５６Ｃｃがヨーク９０の円柱部９０ｂにガイドされて上下動する。

ボビン５５Ｃｃと円柱部９０ｂとの滑りは良く、接触刺激素子５６Ｃは図１１（Ａ）の触覚刺激素子５６Ａに比べて更に円滑に昇降する。触覚刺激装置５９Ａ、５９Ｂでは、永久磁石１２、可動駆動コイル５５、ヨーク９０の外形をほぼ同じ大きさにするとよい。これにより、永久磁石１２のエッジから出る磁力線を効果的に使うことができるため、各部品を大きくすることなく、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

ヨーク９０を設けたことによって、磁界１３Ａの状態が変化して、磁束は主に円柱部９０ｂの先端側から放射状に出るようになる。このため、可動駆動コイル５５の各ターン部に作用する磁束の水平方向の成分は、ヨーク９０を設けない場合に比べて大きくなる。

しかも、可動駆動コイル５５がＺ１方向に移動した状態でも、可動駆動コイル５５の各ターン部に作用する磁力線の水平方向の成分の減少の程度は少なく、可動駆動コイル５５がＺ１方向に移動されても各ターン部は依然として強い磁束の水平方向の成分を受け続ける。よって、可動駆動コイル５５に駆動電流ｉ１が供給されたときに発生する力Ｆ１ａはヨーク９０を設けない場合に比べて強くなり、接触刺激素子５６は効率良く駆動される。

次に第５実施例について説明する。図１４は、触覚刺激装置５９の変形例を示す図である。図１４に示すように、触覚刺激装置５９ＥＣ、永久磁石１２Ｃ、可動駆動コイル５５Ｃ、触覚刺激素子５６を有する。永久磁石１２Ｃは、筒形状で、上面がＮ極、下面がＳ極となるように軸方向に着磁されている。

可動駆動コイル５５Ｃは、２重コイルであり、外側コイル５５Ｃ１は、永久磁石１２Ｃ上面の外側に位置するように配置されされている。内側コイル５５Ｃ２は、永久磁石１２Ｃに形成された穴部１２Ｃ１に対応して設けられたものであり、永久磁石１２Ｃ上面の内側に位置するように配置されている。外側コイル５５Ｃ１、内側コイル５５Ｃ２は、駆動回路７４によりそれぞれ駆動電流が供給される。外側コイル５５Ｃ１、内側コイル５５Ｃ２とからなる二重コイルは、電流が逆方向に流れるように構成されている。

図１５は、第５実施例に係る入力装置のブロック図である。図１５に示すように、入力装置５０は、永久磁石１２、４つのホール素子２１〜２４、可動駆動コイル５５Ｃ、触覚刺激素子５６、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）７０、Ａ／Ｄ変換回路７１、ポインタ移動回路７２、駆動回路７４Ａ、７４Ｂ、昇圧回路７５Ａ、７５Ｂを有する。

上記実施例と同一構成要素については同一符号を付するものとしてその説明を省略する。可動駆動コイル５５は、外側コイル５５Ｃ１、内側コイル５５Ｃ２を有する。外側コイル５５Ｃ１は、駆動回路７４Ａにより駆動電流が供給され、内側コイル５５Ｃ２は、駆動回路７４Ｂにより駆動電流が供給される。

次に、第５実施例に係る入力装置の動作について説明する。図１６は第５実施例に係る入力装置の動作フローチャートである。なお、第１実施例と同様に、図６および図９を用いて説明する。

ステップＳ２１で、ＣＰＵ７０は、ホール素子２１〜２４からタッチ信号が入力されたか否かを判別し、ホール素子２１〜２４からタッチ信号が入力された場合は、ステップＳ２２に進む。キートップ５２を操作していない状態では、図５に示すように、永久磁石１２は、プリント回路基板２０と平衡にホール素子２１〜２４の中央の上に位置する。このため、永久磁石１２からの磁界１３は、各ホール素子２１〜２４に均一に作用し、ブリッジ回路２５からのタッチ信号は零である。

操作者が指先１をキートップ５２に当てて任意の方向に移動させると、図９（Ａ）に示すように、キートップ５２が傾斜して、永久磁石１２のホール素子２１〜２４に対する姿勢が変化し、各ホール素子２１〜２４に作用する磁界の強さが変化し、ブリッジ回路２５からはキートップ５２の傾斜方向及び傾斜角度に応じたタッチ信号が出力される。

ステップ２２で、ＣＰＵ７０は、ポインタ８５をディスプレイ装置の画面８０上で移動させる指令をポインタ移動回路７２に出力する。ポインタ移動回路７２は、ＣＰＵ７０からの指令に応じたポインタ移動信号を生成する。ＣＰＵ７０は、ポインタ移動回路７２が生成したポインタ移動信号をリ入力装置５０から図示省略するコンピュータに送信する。これにより、図９（Ｂ）に示すように、ディスプレイ装置の画面８０上のポインタ８５がキートップ５２の操作に応じた方向に移動する。

ステップ２３で、ＣＰＵ７０は、ポインタ８５が移動して、図９（Ｄ）に示すように、所定の領域８６内に入ったことを検出すると、所定のメモリから読み出した波形データを駆動回路７４Ａ、７４Ｂに出力して、駆動信号生成を指示する。ステップＳ２４で、ＣＰＵ７０は、駆動信号に印加時間を計時するためのカウント値をリセットする。

駆動回路７４Ａは、ＣＰＵ７０から供給された波形データを用いて駆動信号ｉ１を生成し、ＣＰＵ７０から印加停止が指示されるまでの間、生成した駆動信号ｉ１を外側コイル５５Ｃ１に供給する。

ステップＳ２５で、ＣＰＵ７０は、印加時間の計時を開始する。ステップＳ２６で、ＣＰＵ７０は、印加時間の計時開始に応じて、印加時間計時用のカウント値をカウントアップする。駆動回路７４Ｂは、ＣＰＵ７０から供給された波形データを用いて駆動信号ｉ１を生成し、ＣＰＵ７０から印加停止が指示されるまでの間、生成した駆動信号ｉ１を内側コイル５５Ｃ２に供給する。

永久磁石１２ＣのＮ極から磁束１３Ｃは、可動駆動コイル５５Ｃに向かう方向に出る。永久磁石１２Ｃ上面の穴部分では、Ｎ極から出た磁束１３Ｃが、穴部１２Ｃ１を通って裏側のＳ極に向かう。外側コイル５５Ｃ１は、駆動電流ｉ１によって、永久磁石１２に向く方向に磁束を発生させ、永久磁石１２Ｃとの反発力により、外側コイル５５Ｃ１には、上向きの推進力が発生する。

また、内側コイル５５Ｃ２は、駆動電流ｉ１によって、永久磁石１２とは反対方向に磁束を発生させ、永久磁石１２Ｃの穴１２Ｃ１を通る磁束との反発力により、内側コイル５５Ｃ２にも、上向きの推進力が発生する。これにより、触覚刺激素子５６は、図９（Ｃ）に示す位置に移動するため、円錐突起部５５ｂが孔５２ａから突き上げて、操作者の指１を刺激する。

操作者が指１に刺激を感じた際に、実行キー６１を押すと、ＣＰＵ７０は、所定の信号をコンピュータに送信し、信号を受信したコンピュータは領域８６の表示に対応した動作を行う。よって、操作者はディスプレイ装置の画面８０上のポインタ８５の動きを注意深く観察していなくても、ポインタ８５が領域８６を押したことをフィードバック的に認識することができ、例えば操作を長い時間続けており疲労している状態においても、リモコン装置６０の操作を能率良く且つ確実に行うことが可能となる。

ステップＳ２７で、ＣＰＵ７０は、カウント値が予め設定された規定時間に相当するカウント値に達したか否かを判別し、印加時間が規定時間を越えたと判別した場合は、ステップＳ２８で、駆動回路７４Ａ、７４Ｂに駆動信号の印加停止を指示する。その後、駆動回路７４Ａ、７４Ｂは、ＣＰＵ７０からの印加停止が指示されると、外側コイル５５Ｃ１、内側コイル５５Ｃ２への駆動信号の印加を停止する。可動駆動コイル５５Ｃは、駆動電流ｉ１が零となると、重力によって降下して元の位置に戻される。

第５実施例によれば、可動駆動コイルに２重コイルを用いるようにしたので、筒状の磁石を用いる場合でも、内側と外側のコイルを用いて大きな磁力を発生させることができる。

なお、本実施例では、可動駆動コイル５５Ｃの２重コイルの構成として、外側コイル５５Ｃ１と、内側コイル５５Ｃ２とを別々のコイルを用いて構成するようにしたが、一本のコイルを二重に巻いて外側と内側のコイル部を形成するようにしてもよい。また、本実施例では、外側コイル５５Ｃ１、内側コイル５５Ｃ２に逆向きの駆動電流を流すようにしたが、外側コイル５５Ｃ１、内側コイル５５Ｃ２には同一方向の駆動電流を流すようにしてもよい。これにより、触覚刺激素子５６の移動を細かく制御することができる。

次に第６実施例について説明する。図１７は第６実施例に係る触覚刺激装置の変形例を示す図であり、同図（Ａ）は触覚刺激装置の分解斜視図、同図（Ｂ）は内側の触覚刺激素子が上昇した状態を示す図、同図（Ｃ）は内側の触覚刺激素子および外側の触覚刺激素子が上昇した状態を示す図である。

図１７に示すように、触覚刺激装置５９Ｄは、永久磁石１２、可動駆動コイル５５Ｄ、触覚刺激素子５６Ｄを有する。触覚刺激装置５９Ｄは、中央に位置する第１の触覚刺激素子５６Ｄ１とこれを囲む環状である第２の触覚刺激素子５６Ｄ２とを有する。可動駆動コイル５５Ｄは、二重コイルであり、内側コイル５５Ｄ２、外側コイル５５Ｄ１を有する。

第１、第２の触覚刺激素子５６Ｄ１、５６Ｄ２は別々のコイル５５Ｄ１、５５Ｄ２に固定されている。第６実施例で説明したように、外側コイル５５Ｄ２は駆動回路７４Ａ、内側コイル５５Ｄ１は駆動回路７４Ｂにより駆動電流が供給される。

触覚刺激装置５９Ｄでは、永久磁石１２、外側コイル５５Ｄ１の外形をほぼ同じ大きさにするとよい。これにより、永久磁石１２のエッジから出る磁力線を効果的に使うことができるため、各部品を大きくすることなく、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

次に動作について説明する。ディスプレイ装置の画面上をポインタが移動して所定の領域内に入ると、まず、駆動回路７４Ａから外側コイル５５Ｄ１にパルス駆動電流が供給され、続いて、駆動回路７４Ｂから内側コイル５５Ｄ２にパルス駆動電流が供給される。これによって、最初に、図１７（Ｂ）に示すように、第１の触覚刺激素子５６Ｄ１が外側コイル５５Ｄ１と共に上昇し、次に、図１７（Ｃ）に示すように、第２の触覚刺激素子５６Ｄ２が内側コイル５５Ｄ２と共に上昇する。よって、指先には、刺激を二段階に亘って与えることができる。

第６実施例によれば、触覚刺激素子５６Ｄ１、５６Ｄ２は、夫々が独立に昇降するように構成されているので、刺激を二段階に亘って与えることができる。

次に第７実施例について説明する。図１８は、触覚刺激装置の別の変形例を示す図である。図１８に示すように、触覚刺激装置５９Ｄは、永久磁石１２、可動駆動コイル５５Ｅ、触覚刺激素子５６Ｅを有する。触覚刺激装置５９Ｄは、中央に位置する触覚刺激素子５６Ｅ１と、これを囲み周方向に四分割した４つの触覚刺激素子５６Ｅ２〜５８Ｅ５を有する。

可動駆動コイル５５Ｅは、５つの触覚刺激素子５６Ｅ１〜Ｅ５に対応して５つのコイル５５Ｅ１〜５５Ｅ５を有する。各触覚刺激素子５６Ｅ１〜５６Ｅ５は、それぞれコイル５５Ｅ１〜５５Ｅ５に固定されている。各コイル５５Ｅ１〜Ｅ５は、図示を省略するが、それぞれ駆動回路７４に接続されている。触覚刺激装置５９Ｅでは、永久磁石１２と、可動駆動コイル５５Ｅの外形をほぼ同じ大きさにするとよい。これにより、永久磁石１２のエッジから出る磁力線を効果的に使うことができるため、各部品を大きくすることなく、触覚刺激素子を十分に移動させることができる。

次に動作について説明する。ディスプレイ装置の画面上のポインタが移動して所定の領域に入ると、まず、駆動回路７４から可動駆動コイル５５Ｅ１に駆動電流が供給され、続いて、駆動回路からコイル５５Ｅ２〜５５Ｅ５に駆動電流が供給される。これによって、最初に接触刺激素子５６Ｅ１が上昇し、続いて、他の接触刺激素子５６Ｅ２〜５６Ｅ５が順次に上昇し、指先には５段階に亘って刺激を与えることができる。

次に第８実施例について説明する。図１９（Ａ）は駆動回路７４の他の例を示す図、同図（Ｂ）はパルス駆動電流の波形を示す図である。図１９（Ａ）に示すように、本実施例に係る駆動回路７４Ｃは、４つのトランジスタＱ１〜Ｑ４と可動駆動コイル５５とがＨブリッジを構成している。

各端子１５１〜１５４にはＣＰＵ７０からの信号が加えられる。ＣＰＵ７０からの信号が最初に端子１５１、１５４に加えられ、トランジスタＱ１、Ｑ４がオンとなり、可動駆動コイル５５には実線の矢印で示す方向にパルス駆動電流ｉ１が流れ、続いて、ＣＰＵ７０からの信号が端子１５２、１５３に加えられ、トランジスタＱ２、Ｑ３がオンとなり、可動駆動コイル５５には破線の矢印で示す逆の方向のパルス駆動電流ｉ２が流れる。

触覚刺激素子５６は、パルス駆動電流ｉ１によって永久磁石１２から離れる方向に移動され、パルス駆動電流ｉ２によって触覚刺激素子５６は永久磁石１２に近づく方向に移動される。これにより、触覚刺激装置５９は、リモコン装置６０の姿勢に影響を受けずに、例えばリモコン装置６０が表裏逆転されている姿勢であっても、正常に動作させることができる。

次に第９実施例について説明する。第９実施例では、入力装置５０を備えた機器を示す図である。図２０は、入力装置を備えた機器を示す図であり、同図（Ａ）は携帯電話機、同図（Ｂ）はジョイスティック装置、同図（Ｃ）はマウス、同図（Ｄ）はＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）、同図（Ｅ）はゲームパッドをそれぞれ示している。入力装置５０は、図２０（Ａ）に示すように、携帯電話機２５０、同図（Ｂ）に示すように、ジョイスティック装置２５１、同図（Ｃ）に示すようにマウス２５２、同図（Ｄ）に示すように、ＰＤＡ２５３、同図（Ｅ）に示すように、ゲームパッド２５４の指で操作される部分に組み込むことが可能である。

次に第１０実施例について説明する。図２１は入力装置５０を備えたキーボードを示す図である。図２１に示すように、キーボード２５５は、ドームポイント２５６に入力装置５０が組み込まれている。触覚刺激装置５９を、各キー２５７及びキーボード２５５のうち手のひらが当る部分２５８に並べて配置し、触覚刺激装置５９を適宜駆動させて、指先及び手のひらに刺激を与えてマッサージ効果を得ることも可能である。

次に第１１実施例について説明する。図２２（Ａ）は触覚刺激装置５９をマトリックス状に並べて配置して触覚ディスプレイ装置２６０を示す図、同図（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。触覚ディスプレイ装置２６０は、永久磁石１２、可動駆動コイル５５、触覚刺激素子５６を有する。触覚刺激素子５６は、円錐突起部５６ｂを有する。

永久磁石１２、可動駆動コイル５５、触覚刺激素子５６が触覚刺激装置５９を構成する。触覚ディスプレイ装置２６０上に手のひらを置いた状態で、例えば或るパターンに対応する位置の触覚刺激装置５９を駆動させることによって、手のひらから受ける触覚によって、上記のパターンを認識することが可能となる。

次に第１２実施例について説明する。図２３は第１２実施例に係る入力装置１００の斜視図である。図２４は第１２実施例に係る入力装置１００の平面図である。図２５は第１２実施例に係る入力装置１００の正面図である。図２６は図２４で示した入力装置１００のＣ−Ｃ断面図である。

図２７は第１２実施例に係る入力装置１００のブロック図である。図２３〜２６に示すように、入力装置１００は、ケース１０１、操作部１０２、永久磁石１１２〜１１５、駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄ、ホール素子１２２〜１２４を有する。この入力装置１００は、指先を操作部１０２に当てて、操作部１０２を任意の方向に移動させることによって、座標情報を出力してポインタをディスプレイ装置の画面上で移動させることができるように構成されている。

操作部１０２は、ケース１０１から上方に突出するように形成されており、十字溝１０３に沿って４方向に傾斜可能に支持されている。この操作部１０２は、下端部１０２ａがハウジング１０４に設けられた半球上のボール部１０４ａに固定されている。操作部１０２は、ボール部１０４ａが回転移動することにより、十字溝１０３に沿って４方向に傾斜することができるようになっている。

ハウジング１０４の内部には、ホルダ１０５がコイルバネ１０６を介して装着されている。ハウジング１０４の下端部には、リブ１０４ｂが設けられており、このリブ１０４ｂを介して、図４で示したようなプリント基板に実装される。ハウジング１０４は、ハウジング１０７によって覆われている。

永久磁石１１２〜１１５は、操作部１０２の所定箇所に一部が露出した形で埋め込まれている。永久磁石１１２〜１１５は、操作部１０２を傾けると、一緒に傾斜する。ホール素子２１〜２４は、永久磁石１１２〜１１５に対応して設けられており、操作部１０２が傾斜する４つの位置に配置されている。このホール素子２１〜２４は、操作者が操作部１０２を移動させると、永久磁石１１２〜１１５の磁束の変化に応じたタッチ信号を出力する。

駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、永久磁石１１２〜１１５に対応して設けられたものであり、ケース１０１の所定箇所に固定されている。駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄに流れる電流を制御することにより、永久磁石１１２〜１１５との間で発生する磁力を調整できるようになっている。

次に、入力装置１００のブロック図を説明する。図２７に示すように、入力装置１００は、操作部１０２、永久磁石１１２〜１１５、ホール素子２１〜２４、駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄ、ＣＰＵ７０、Ａ／Ｄ変換回路７１、ポインタ移動回路７２、駆動回路７４Ａ〜７４Ｄ、昇圧回路７５Ａ〜７５Ｄを有する。なお、上記実施例と同一箇所については同一符号を付するものとしてその説明を省略する。

４つの永久磁石１１２〜１１５は、Ｎ極が駆動コイル１５５Ａ〜１１５Ｄに向く方向に着磁されている。なお、永久磁石は少なくとも２つ設けてあればよい。駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、それぞれ駆動回路７４Ａ〜７４Ｄに接続されている。この駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、軸が各永久磁石１１２〜１１５の方向を向くように配置されている。

昇圧回路７５Ａ〜７５Ｄは、各駆動回路７４Ａ〜７４Ｄに接続されている。ＣＰＵ７０は、所定のプログラムを実行することにより各部を制御する。駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、所定の駆動電流が流れると、永久磁石１１２〜１１５の方向に磁束が発生するので、永久磁石１１２〜１１５との間に反発力が働く。このため、操作部１０２に減速感又はブレーキ感を与えることができる。駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、所定の駆動電流が流れると、永久磁石１１２〜１１５とは反対方向に磁束が発生するので、永久磁石１１２〜１１５との間に引っ張り力が働く。このため、操作部１０２に加速感を与えることができる。

次に第１２実施例に係る入力装置の動作について説明する。図２８は、第１２実施例に係る入力装置５０の動作フローチャートである。なお、第１実施例と同様に、図９（Ｂ）（Ｄ）を用いて説明する。

操作部１０２を操作していない状態では、操作部１０２は、ホール素子２１〜２４の中央の上に位置するため、永久磁石１１２〜１１５からの磁束は、各ホール素子２１〜２４に均一に作用し、ブリッジ回路２５からのタッチ信号は出力されない。

操作者が操作部１０２を十字溝１０３に沿って任意の方向に移動させると、操作部１０２が傾斜して、永久磁石１１２〜１１５のホール素子２１〜２４に対する姿勢が変化し、各ホール素子２１〜２４に作用する磁界の強さが変化するため、ブリッジ回路２５からは操作部１０２の傾斜方向及び傾斜角度に応じたタッチ信号が出力される。

ステップＳ３１で、ＣＰＵ７０は、ホール素子２１〜２４からタッチ信号が入力されたか否かを判別し、ホール素子２１〜２４からタッチ信号が入力された場合は、ステップＳ３２に進む。ステップ３２で、ＣＰＵ７０は、ポインタ８５をディスプレイ装置の画面８０上で移動させる指令をポインタ移動回路７２に出力する。

ポインタ移動回路７２は、ＣＰＵ７０からの指令に応じたポインタ移動信号を生成する。ＣＰＵ７０は、ポインタ移動回路７２が生成したポインタ移動信号を入力装置１００から図示省略するコンピュータに送信する。これにより、図９（Ｂ）に示すように、ディスプレイ画面８０上のポインタ８５が操作部１０２の操作に応じた方向に移動する。

ステップ３３で、ＣＰＵ７０は、ポインタ８５が移動して、図９（Ｄ）に示すように、所定の領域８６内に入ったことを検出すると、所定のメモリから読み出した波形データを駆動回路７４Ａ〜７４Ｄに出力して、駆動信号生成を指示する。ステップＳ３４で、ＣＰＵ７０は、駆動信号に印加時間を計時するためのカウント値をリセットする。

駆動回路７４Ａ〜７４Ｄは、ＣＰＵ７０から供給された波形データを用いて駆動信号ｉ１を生成し、ＣＰＵ７０から印加停止が指示されるまでの間、生成した駆動信号ｉ１を駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄに供給する。ステップＳ３５で、ＣＰＵ７０は、印加時間の計時を開始する。ステップＳ３６で、ＣＰＵ７０は、印加時間の計時開始に応じて、印加時間計時用のカウント値をカウントアップする。

駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、駆動回路７４Ａ〜７４Ｄからの駆動電流ｉ１に応じた磁界を発生させる。永久磁石１１２〜１１５は、磁力によって駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄに近づく方向に引っ張り力を受けたり、駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄに遠ざかる方向に反発力力を受けたりする。これにより、操作部１０２に加速感やブレーキ感を与えることができる。

ステップＳ３７で、ＣＰＵ７０は、カウント値が予め設定された規定時間に相当するカウント値に達したか否かを判別し、印加時間が規定時間を越えたと判別した場合は、ステップＳ３８で、駆動回路７４Ａ〜７４Ｄに駆動信号の印加停止を指示する。その後、駆動回路７４Ａ〜７４Ｄは、ＣＰＵ７０からの印加停止が指示されると、駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄへの駆動信号の印加を停止する。操作部１０２は、駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄに供給される駆動電流ｉ１が零となると、駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄから発生する磁界もなくなるので、引っ張り力や反発力もなくなるため、加速感やブレーキ感もなくなる。

第１２実施例によれば、操作部を倒した時に磁石と駆動コイルにより磁力を発生させるようにしたので、引っ張り力や反発力を用いて、操作部に加速感、減速感を与えることができる。

なお、第１２実施例では、４方向に傾斜するようにしているため、永久磁石１１２〜１１５、駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄおよびホール素子２１〜２４をそれぞれ４個配置するようにしたが、更に多くの方向に傾斜させる場合には、傾斜方向の数に応じて、永久磁石、駆動コイルおよびホール素子を設けるようにすればよい。

次に第１３実施例について説明する。図２９は第１３実施例に係る入力装置２００の斜視図である。図３０は第１３実施例に係る入力装置２００の平面図である。図３１は第１３実施例に係る入力装置２００の正面図である。図３２は第１３実施例に係る入力装置２００の断面図である。図３３は第１３実施例に係る入力装置２００のブロック図である。

図２９〜３２に示すように、入力装置２００は、ケース１０１、操作部２０２、永久磁石１１６、駆動駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄ、ホール素子２２〜２４を有する。なお、上記実施例と同一箇所には同一符号を付するものとしてその説明を省略する。

操作部２０２は、ケース１０１から上方に突出するように形成されており、十字溝に沿って傾斜可能に支持されている。永久磁石１１６は、操作部２０２と外形を等しくして構成されており、操作部２０２の所定箇所に埋め込まれている。このため、永久磁石１１６は、操作部２０２を傾けると、一緒に傾斜する。この操作部２０２は、下端部２０２ａがハウジング１０４に設けられた半球上のボール部１０４ａに固定されている。永久磁石１１６は、円柱型の磁石であってもよいし、円筒型の磁石であってもよい。

駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、操作部２０２を傾斜させたときに永久磁石１１６に対応する位置に配置されている。第１３実施例では、第１２実施例とは異なり、駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、軸方向が永久磁石１１６の軸方向と垂直方向を向くように配置されている。ホール素子２１〜２４は、永久磁石１１６から磁界の変化を検出して操作部１０２の位置を検出するためのものである。

次に、図３３を用いて入力装置２００のブロック図について説明する。図３３に示すように、入力装置２００は、永久磁石１１６、ホール素子２１〜２４、駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄ、ＣＰＵ１７０、Ａ／Ｄ変換回路１７１、ポインタ移動回路１７２、駆動回路１７４Ａ〜１７４Ｄ、昇圧回路１７５Ａ〜１７５Ｄを有する。なお、上記実施例と同一箇所については同一符号を付するものとしてその説明を省略する。

駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、軸方向が永久磁石１１６の軸方向と垂直方向を向くように配置されている。永久磁石１１６は、上側がＮ極、下側がＳ極となるように着磁されている。駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、所定の駆動電流が流れると、磁束が発生し、永久磁石１１６との間に反発力が働く。このため、操作部２０２に減速感又はブレーキ感を与えることができる。駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、逆方向に駆動電流が流れると、上記とは反対方向に磁束が発生し、永久磁石１１６との間に引っ張り力が働く。このため、操作部２０２に加速感を与えることができる。

次に、第１３実施例に係る入力装置の動作について説明する。操作部２０２を操作していない状態では、操作部２０２は、ホール素子２１〜２４の中央の上に位置するため、永久磁石１１６からの磁束は、各ホール素子２１〜２４に均一に作用し、ブリッジ回路２５からのタッチ信号は出力されない。

操作者が操作部２０２を十字溝１０３に沿って任意の方向に移動させると、操作部２０２が傾斜して、永久磁石１１６のホール素子２１〜２４に対する姿勢が変化し、各ホール素子２１〜２４に作用する磁界の強さが変化するため、ブリッジ回路２５からは操作部２０２の傾斜方向及び傾斜角度に応じたタッチ信号が出力される。

ＣＰＵ７０は、ポインタ８５をディスプレイ装置の画面８０上で移動させる指令をポインタ移動回路７２に出力する。ポインタ移動回路７２は、ＣＰＵ７０からの指令に応じたポインタ移動信号を生成する。ＣＰＵ７０は、ポインタ移動回路７２が生成したポインタ移動信号を入力装置２００から図示省略するコンピュータに送信する。これにより、図９（Ｂ）に示すように、ディスプレイ画面８０上のポインタ８５が操作部２０２の操作に応じた方向に移動する。

ＣＰＵ７０は、ポインタ８５が移動して、図９（Ｄ）に示すように、所定の領域８６内に入ったことを検出すると、所定のメモリから読み出した波形データを駆動回路７４Ａ〜７４Ｄに出力して、駆動信号生成を指示する。駆動回路７４Ａ〜７４Ｄは、ＣＰＵ７０から供給された波形データを用いて駆動信号ｉ１を生成し、ＣＰＵ７０から印加停止が指示されるまでの間、生成した駆動信号ｉ１を駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄに供給する。

駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄは、駆動回路７４Ａ〜７４Ｄからの駆動電流ｉ１に応じた磁界を発生させる。永久磁石１１６は、磁力によって駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄに近づく方向に引っ張り力を受けたり、駆動コイル１５５Ａ〜１５５Ｄに遠ざかる方向に反発力力を受けたりする。これにより、操作部１０２に加速感やブレーキ感を与えることができる。

第１３実施例によれば、操作部を倒した時に磁石と駆動コイルにより磁力を発生させるようにしたので、引っ張り力や反発力を用いて、操作部に加速感、減速感を与えることができる。

なお、第１２実施例および第１３実施例では、操作部の操作状況検出用の永久磁石と、磁力を発生させるための永久磁石に同一の永久磁石を用いるようにしたが、操作状況検出用の永久磁石（第２の磁石）と、磁力を発生させるための永久磁石（第１の磁石）を別々に設けるようにしてもよい。また、第１２実施例および第１３実施例では、操作部に永久磁石を配置させ、ケース側に駆動コイルを配置させるようにしたが、本発明ではこれに限定されることなく、操作部に駆動コイルを配置させ、ケース側に永久磁石を配置させるようにしてもよい。

以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

従来の入力装置を説明するための図である。 入力装置を組み込んだリモコン装置の斜視図である。 入力装置の操作部分の外観図である。 入力装置の操作部分の分解斜視図である。 図４（Ａ）のＡ−Ａ線に沿う拡大断面図である。 第１実施例に係る入力装置のブロック図である。 （Ａ）は駆動回路の例を示す図、（Ｂ）〜（Ｇ）は可動駆動コイルに流れる電流波形を示す図である。 永久磁石に対するホール素子および可動駆動コイルの位置関係を説明するための図である。 入力装置の動作およびポインタの動作を説明する図である。 第１実施例に係る入力装置の動作フローチャートである。 触覚刺激素子の変形例を示す図である。 触覚刺激素子の変形例を示す図である。 触覚刺激装置の変形例を示す図である。 触覚刺激装置の変形例を示す図である。 第５実施例に係る入力装置のブロック図である。 第５実施例に係る入力装置の動作フローチャートである。 第６実施例に係る触覚刺激装置の変形例を示す図である。 触覚刺激装置の別の変形例を示す図である。 （Ａ）は駆動回路の他の例を示す図、（Ｂ）はパルス駆動電流の波形を示す図である。 入力装置を備えた機器を示す図である。 入力装置を備えたキーボードを示す図である。 （Ａ）は触覚刺激装置をマトリックス状に並べて配置して触覚ディスプレイ装置を示す図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 第１２実施例に係る入力装置の斜視図である。 第１２実施例に係る入力装置の平面図である。 第１２実施例に係る入力装置の正面図である。 図２４で示した入力装置のＣ−Ｃ断面図である。 第１２実施例に係る入力装置のブロック図である。 第１２実施例に係る入力装置の動作フローチャートである。 第１３実施例に係る入力装置の斜視図である。 第１３実施例に係る入力装置の平面図である。 第１３実施例に係る入力装置の正面図である。 第１３実施例に係る入力装置の断面図である。 第１３実施例に係る入力装置のブロック図である。

符号の説明

１２、１１２〜１１５、１１６ 永久磁石
２１〜２４ ホール素子
２５ ブリッジ回路
５０、１００ 入力装置
５５ 可動駆動コイル
５６ 触覚刺激素子
５９ 触覚刺激装置
７０ ＣＰＵ
７１ Ａ／Ｄ変換回路
７２ ポインタ移動回路
７４ 駆動回路
７５ 昇圧回路
１０２、２０２ 操作部
１５５ 駆動コイル

Claims (9)

1. 指を当てて操作され、傾斜可能に支持された操作部と、
   前記指の触覚を刺激する触覚刺激素子と、
   前記触覚刺激素子と共に移動するコイルと、
   前記コイルとの間で磁力を発生させ、前記コイルと外形が等しい磁石と、
   前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて、前記コイルに流れる電流を制御する制御部と
   を有することを特徴とする入力装置。
2. 指を当てて操作され、傾斜可能に支持された操作部と、
   前記指の触覚を刺激する触覚刺激素子と、
   前記触覚刺激素子と共に移動する磁石と、
   前記磁石との間で磁力を発生させ、前記磁石と外形が等しいコイルと、
   前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて、前記コイルに流れる電流を制御する制御部と
   を有することを特徴とする入力装置。
3. 前記磁石は、筒形状であり、
   前記コイルは、二重コイルであることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の入力装置。
4. 前記二重コイルは、電流が外側と内側で逆向きに流れるように構成されていることを特徴とする請求項３記載の入力装置。
5. 指を当てて操作され、傾斜可能に支持された操作部と、
   筒形状の磁石と、
   前記磁石との間で磁力を発生させる第１のコイルと、
   前記第１のコイルの内側に配置され、前記磁石との間で磁力を発生させる第２のコイルと、
   前記第１のコイル及び前記第２のコイルと共に移動し、前記指の触覚を刺激する触覚刺激素子と、
   前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて、前記第１のコイル及び前記第２のコイルに流れる電流を制御する制御部
   を有することを特徴とする入力装置。
6. 指を当てて操作され、傾斜可能に支持された操作部と、
   前記指の触覚を刺激する触覚刺激素子と、
   前記触覚刺激素子と共に一部が移動し、磁力を発生させる磁力発生手段と、
   前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて、前記磁力を制御する制御部と
   を有し、前記磁力発生手段は、
   円筒形状の磁石と、
   前記磁石との間で前記磁力を発生させる二重コイルと
   を含むことを特徴とする入力装置。
7. 指を当てて操作され、傾斜可能に支持された操作部と、
   筒形状の磁石と、
   前記磁石との間で磁力を発生させる二重コイルと、
   前記磁石又は前記二重コイルと共に移動し、触覚を刺激する触覚刺激素子と、
   前記操作部の操作状態を検出する検出手段と、
   前記検出手段の検出結果に応じて、前記二重コイルに流れる電流を制御する制御部
   を有することを特徴とする入力装置。
8. 前記二重コイルは、電流が外側と内側で逆向きに流れるように構成されていることを特徴とする請求項６又は請求項７記載の入力装置。
9. 前記入力装置は更に、ヨークを有することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の入力装置。

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