JP5299229B2 - 回転入力装置および携帯機器 - Google Patents

Description

この発明は、回転入力装置および携帯機器に関し、特に、静電容量の変化を検知する回転入力装置およびこの回転入力装置を備える携帯機器に関する。

従来、静電容量の変化を検知するセンサが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、ユーザにより操作されるシリコンゴムからなる操作部と、操作部の下側の表面上に直接的に取り付けられた導電性ゴム（可動電極）と、導電性ゴムの下面に対向するように導電性ゴムから所定の間隔を隔てて配置された固定電極とを備える静電容量式力覚センサが開示されている。この静電容量式力覚センサでは、ユーザによりシリコンゴムからなる操作部が所定の方向に操作された場合に、操作部が弾性変形されることによって固定電極と、操作部の下側の表面上に直接的に取り付けられた導電性ゴムとの距離が変化して静電容量が変化する。そして、この静電容量式力覚センサは、静電容量の変化に基づいて操作された方向を検知する。また、この静電容量式力覚センサでは、ユーザが操作部を操作した際に、変形された操作部の弾性力によってユーザに力覚（触感）を付与するように構成されている。なお、この静電容量式力覚センサは、操作部が前後左右と下方とに押圧可能に構成されており、操作部を回転操作する構成ではない。

特許第３３８０９９６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の静電容量式力覚センサでは、導電性ゴム（可動電極）がユーザにより操作される操作部の下側の表面上に直接的に取り付けられているので、操作を行うユーザの手や指が操作部に接触する際に、ユーザの手や指が導電性ゴムに近い位置に配置される。このため、ユーザの身体に帯電する静電気によるノイズが導電性ゴムと固定電極との間の静電容量に対して発生しやすいので、静電容量の変化を精度よく検知することができないという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、静電容量の変化を精度よく検知することが可能な回転入力装置、および、この回転入力装置を備える携帯機器を提供することである。

課題を解決するための手段および発明の効果

この発明の第１の局面による回転入力装置は、ユーザによる操作により回転可能な回転部材と、回転部材の回転角度を静電容量の変化に基づいて検知する静電容量式検知部と、回転部材と静電容量式検知部との間に配置され、ユーザによる操作により回転部材が回転された際に、静電容量式検知部による検知結果に基づいて回転部材に回転方向の力に抗する抵抗力を付与することによりユーザに触感を付与する抵抗付与部とを備え、回転部材は、磁性体からなり、抵抗付与部は、電磁石を含み、電磁石は、励磁コイルと励磁コイルへの通電により磁化されるヨークとを有し、抵抗付与部は、ユーザによる操作により回転部材が回転された際に、静電容量式検知部による検知結果に基づいて励磁コイルが断続的に通電されて回転部材をヨークに断続的に吸引することによって、回転部材に抵抗力を断続的に付与することによりユーザに触感を付与するように構成されている。

この発明の第１の局面による回転入力装置では、上記のように、抵抗付与部を回転部材と静電容量式検知部との間に配置することによって、抵抗付与部を介する分、静電容量式検知部を回転部材から遠ざけることができるので、回転部材の操作を行うユーザの手や指を静電容量式検知部から遠ざけることができる。これにより、ユーザの手や指が静電容量式検知部の近くに配置される場合に比べて、ユーザの身体に帯電する静電気によるノイズが静電容量式検知部により検知される静電容量に対して発生するのを抑制することができるので、その分、静電容量式検知部により静電容量の変化を精度よく検知することができる。また、静電容量の変化を検知する精度が高い分、抵抗付与部により、回転角度に応じた抵抗力を回転部材に精度よく付与することができる。これにより、ユーザに対して抵抗力を感じさせて触感（力覚）を与えることができる。また、電磁石を用いた容易な構成により、抵抗力を断続的に付与してユーザに触感（力覚）としてのクリック感を与えることができる。

上記第１の局面による回転入力装置において、好ましくは、回転部材、抵抗付与部および静電容量式検知部は、回転部材の回転軸方向に積層して配置されており、抵抗付与部および静電容量式検知部は、静電容量式検知部に対して回転部材の回転軸方向の力が伝達されるのを抑制するように互いに所定の間隔を隔てて配置されている。このように構成すれば、抵抗付与部と静電容量式検知部との間の所定の間隔により、ユーザが回転部材を操作する際に生じる回転軸方向の押圧力が静電容量式検知部に伝達され難くなるので、回転軸方向の押圧力に起因する静電容量式検知部により検知される静電容量の変動を抑制することができる。これにより、静電容量式検知部により、回転操作に伴う静電容量の変化をより精度よく検知することができる。

この場合、好ましくは、抵抗付与部は、励磁コイルと励磁コイルへの通電により磁化されるヨークとを有する電磁石を含み、静電容量式検知部は、固定子と、固定子に対向するように配置され、固定子に対して回転可能な回転子と、回転子に固定的に取り付けられるロータプレートとを含み、抵抗付与部のヨークおよび静電容量式検知部のロータプレートは、互いに所定の間隔を隔てて配置されている。このように構成すれば、ユーザが回転部材を操作する際に生じる回転軸方向の押圧力がロータプレートおよびロータプレートが固定的に取り付けられる回転子に伝達されるのを抑制することができるので、回転子と固定子との間隔が変化するのを抑制することができる。これにより、回転軸方向の押圧力に起因する回転子と固定子との間の静電容量の変動を抑制することができる。その結果、回転部材の回転角度を精度よく検知することができる。

上記抵抗付与部および静電容量式検知部が互いに所定の間隔を隔てて配置されている構成において、好ましくは、静電容量式検知部を収納するとともに、抵抗付与部と静電容量式検知部との間に所定の間隔を設けるように抵抗付与部を支持するケース部をさらに備える。このように構成すれば、１つのケース部を用いて、静電容量式検知部を収納しながら、抵抗付与部と静電容量式検知部との間に所定の間隔を設けることができるので、抵抗付与部と静電容量式検知部との間に所定の間隔を設けるための専用の部材を別個に設ける必要がない。

上記第１の局面による回転入力装置において、好ましくは、回転部材の回転軸上に配置された軸部をさらに備え、静電容量式検知部は、固定子と、固定子に対向するように配置され、固定子に対して回転可能な回転子とを含み、回転子または回転子に固定的に取り付けられるロータプレートは、軸部が挿入される挿入穴を有し、軸部は、挿入穴に対して回転部材の回転軸方向に移動可能であるとともに、回転部材が回転された際に、抵抗付与部には回転部材の回転力を伝達しないで、かつ、挿入穴に係合して回転部材の回転力を回転子に伝達する形状に形成されている。このように構成すれば、軸部により、回転軸方向の押圧力が静電容量式検知部の回転子に伝達されるのを抑制することができるとともに、回転部材と静電容量式検知部との間に抵抗付与部を配置した場合にも、抵抗付与部を回転させることなく静電容量式検知部の回転子を回転させることができる。

この場合、好ましくは、軸部の挿入穴に挿入される部分は、軸部の軸方向に直交する方向の断面が非円形形状に形成されており、挿入穴は軸部の非円形形状に対応する形状に形成されている。このように構成すれば、軸部の断面を非円形形状にする簡易な手法を用いて、回転部材と静電容量式検知部との間に抵抗付与部を配置した場合にも、容易に、回転軸方向の押圧力が静電容量式検知部の回転子に伝達されるのを抑制しながら、静電容量式検知部の回転子を回転させることができる。

この発明の第２の局面による携帯機器は、ユーザによる操作により回転可能な回転部材と、回転部材の回転角度を静電容量の変化に基づいて検知する静電容量式検知部と、回転部材と静電容量式検知部との間に配置され、ユーザによる操作により回転部材が回転された際に、静電容量式検知部による検知結果に基づいて回転部材に回転方向の力に抗する抵抗力を付与することによりユーザに触感を付与する抵抗付与部とを含む回転入力装置を備え、回転部材は、磁性体からなり、抵抗付与部は、電磁石を含み、電磁石は、励磁コイルと励磁コイルへの通電により磁化されるヨークとを有し、抵抗付与部は、ユーザによる操作により回転部材が回転された際に、静電容量式検知部による検知結果に基づいて励磁コイルが断続的に通電されて回転部材をヨークに断続的に吸引することによって、回転部材に抵抗力を断続的に付与することによりユーザに触感を付与するように構成されている回転入力装置を備える。

この発明の第２の局面による携帯機器では、上記のように、抵抗付与部を回転部材と静電容量式検知部との間に配置することによって、抵抗付与部を介する分、静電容量式検知部を回転部材から遠ざけることができるので、回転部材の操作を行うユーザの手や指を静電容量式検知部から遠ざけることができる。これにより、ユーザの手や指が静電容量式検知部の近くに配置される場合に比べて、ユーザの身体に帯電する静電気によるノイズが静電容量式検知部により検知される静電容量に対して発生するのを抑制することができるので、その分、静電容量式検知部により静電容量の変化を精度よく検知することができる。また、静電容量の変化を検知する精度が高い分、抵抗付与部により、回転角度に応じた抵抗力を回転部材に精度よく付与することができる。これにより、ユーザに対して抵抗力を感じさせて触感（力覚）を与えることができる。また、この携帯機器において回転入力装置の回転部材を携帯機器の操作部として用いれば、ユーザが携帯機器の操作を行う際に、ユーザに対して回転角度に応じた触感（力覚）を精度よく付与することができる。また、電磁石を用いた容易な構成により、抵抗力を断続的に付与してユーザに触感（力覚）としてのクリック感を与えることができる。

本発明の一実施形態による携帯電話機を示した平面図である。 本発明の一実施形態による携帯電話機の表示側筐体部をスライドさせた状態を示した平面図である。 本発明の一実施形態による携帯電話機を示したブロック図である。 本発明の一実施形態による携帯電話機の回転入力装置を示した分解斜視図である。 本発明の一実施形態による携帯電話機の回転入力装置を示した斜視図である。 図５の２００−２００線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による携帯電話機の回転入力装置の外周部近傍の拡大断面図である。 本発明の一実施形態による携帯電話機の回転入力装置の軸部近傍の拡大断面図である。 図８の３００−３００線に沿った断面図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、図１〜図９を参照して、本発明の一実施形態による携帯電話機１００の構成について説明する。なお、携帯電話機１００は、本発明の「携帯機器」の一例である。

本発明の一実施形態による携帯電話機１００は、図１に示すように、正面から見て、長方形形状を有している。また、携帯電話機１００は、表示画面部３が設けられた表示側筐体部１と、表示側筐体部１の背面側に設けられた背面側筐体部２（図２参照）とを含んでいる。

表示側筐体部１は、図２に示すように、背面側筐体部２に対してＹ方向（表示側筐体部１の長手方向）にスライド可能に構成されている。また、表示側筐体部１の表示画面部３が設けられる側の表面上には、表示画面部３と、表示画面部３に隣接して配置される回転入力装置４と、回転入力装置４を取り囲むように配置されるメニューボタンやメールボタンなどの各種ボタン５と、スピーカ６とが設けられている。

また、背面側筐体部２の表示側筐体部１側の表面上には、図２に示すように、番号ボタンなどの入力キー７と、マイク８とが設けられている。また、背面側筐体部２の内部には、図３に示すように、携帯電話機１００の各部を制御するメイン制御部９が設けられている。

表示画面部３は、液晶ディスプレイからなり、メニュー画面の表示やＷｅｂサイトの閲覧などのために設けられている。

回転入力装置４は、ユーザによる回転操作によって、表示画面部３に表示される各種画面上の項目を選択したりスピーカ６の音量を調節したりするために設けられている。また、回転入力装置４は、図４に示すように、キャップ部４１と、摺動部材４２と、電磁石４３と、静電容量式エンコーダ４４と、ケース部４５と、軸部４６とを含んでいる。さらに、回転入力装置４は、図３に示すように、回転入力装置４の操作に対して操作触感（クリック感）を付与するための制御を行う制御部４ａと、一時的にデータを記憶するためのＲＡＭ４ｂと、コンピュータプログラムが記憶されたＲＯＭ４ｃとを含んでいる。なお、キャップ部４１は、本発明の「回転部材」の一例であり、電磁石４３は、本発明の「抵抗付与部」の一例である。また、静電容量式エンコーダ４４は、本発明の「静電容量式検知部」の一例である。

キャップ部４１は、ユーザによる操作により軸部４６を回転中心として回転可能に構成されている。また、キャップ部４１は、図４〜図６に示すように、円板形状に形成されている。また、キャップ部４１は、約２７ｍｍの外径を有するように形成されているとともに、約０．５ｍｍの厚みを有している。また、キャップ部４１は、鉄やＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキ鋼板）などの磁性材料からなる。また、キャップ部４１は、平面的に見て略中央部に軸部４６が挿入される円形形状の挿入穴４１１を有している。また、キャップ部４１の表面上の外周部近傍には、半径方向に放射状に延びる複数の凸部４１２が形成されている。凸部４１２は、ユーザがキャップ部４１を回転操作する際に、ユーザの指の滑り止めとして機能するように構成されている。

摺動部材４２は、キャップ部４１と電磁石４３の後述するベース部４３２との間に配置され、キャップ部４１をベース部４３２に対して円滑に回転させるために設けられている。また、摺動部材４２は、図４に示すように、リング形状を有し、接着剤によりキャップ部４１の下側（Ｚ２方向側）の表面上に貼り付けられている。また、摺動部材４２は、キャップ部４１の外径と略同じ約２７ｍｍの外径を有するように形成されている。また、摺動部材４２は、後述する鉄やＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキ鋼板）などからなるベース部４３２に対して摩擦係数が小さいフッ素樹脂などからなる。

電磁石４３は、平面的に見て重なるように、キャップ部４１の下側（Ｚ２方向側）に配置されている。また、電磁石４３は、励磁コイル４３１とベース部４３２とを有し、ユーザによりキャップ部４１が回転される際にキャップ部４１を吸引するために設けられている。

励磁コイル４３１は、図４に示すように、円板形状に形成されている。また、励磁コイル４３１は、平面的に見て略中央部にベース部４３２の後述する内側コア部４３２ａが挿入される円形形状の開口部４３１ａを有している。また、励磁コイル４３１は、導線が巻回されることにより形成されている。また、励磁コイル４３１は、ベース部４３２の上側（Ｚ１方向側）の表面上に図示しない両面テープで取り付けられている。また、励磁コイル４３１は、図示しない導線により制御部４ａ（図３参照）に接続されており、制御部４ａによる信号に基づいて通電されるように構成されている。具体的には、励磁コイル４３１は、ユーザによりキャップ部４１が回転される際に、キャップ部４１の回転角度に応じて断続的に通電されるように構成されている。これにより、励磁コイル４３１は、キャップ部４１が回転される際に、キャップ部４１の回転角度に応じて励磁コイル４３１の周囲に断続的に磁界を発生させる。

ベース部４３２は、図４に示すように、平面的に見て、円形形状を有し、キャップ部４１の外径と略同じ約２７ｍｍの外径を有するように形成されている。また、ベース部４３２は、鉄やＳＥＣＣ（電気亜鉛メッキ鋼板）などの磁性材料からなり、電磁石４３のヨークとして機能するように構成されている。また、ベース部４３２は、平面的に見て中央部から半径方向外側に向かって順に配置される内側コア部４３２ａ、コイル載置部４３２ｂおよび外側コア部４３２ｃを有するとともに、全域にわたって約０．５ｍｍ以上約１．０ｍｍ以下の厚みを有している。なお、ベース部４３２は、本発明の「ヨーク」の一例である。

内側コア部４３２ａは、平面的に見て円形形状に形成され、励磁コイル４３１の開口部４３１ａの直径よりも小さい直径を有している。また、内側コア部４３２ａは、図６に示すように、励磁コイル４３１の高さ（厚み）よりも若干大きい高さだけコイル載置部４３２ｂに対して上方向（Ｚ１方向）に突出している。また、内側コア部４３２ａは、励磁コイル４３１がコイル載置部４３２ｂに載置された状態で、励磁コイル４３１の開口部４３１ａを貫通するように構成されている。これにより、内側コア部４３２ａは、電磁石４３の内側コアとして機能する。また、内側コア部４３２ａは、平面的に見て中央部に軸部４６が挿入される円形形状の挿入穴４３２ｄを有している。挿入穴４３２ｄは、軸部４６の対応する部分の直径よりも大きい直径を有し、軸部４６が回転する際に軸部４６から回転力が伝達されないように構成されている。

コイル載置部４３２ｂは、励磁コイル４３１を載置するために設けられている。また、コイル載置部４３２ｂは、平面的に見て、内側コア部４３２ａの外周を取り囲むように配置されており、外形が円形形状になるように形成されている。また、コイル載置部４３２ｂは、内側コア部４３２ａおよび外側コア部４３２ｃに対して凹状に形成されている。

外側コア部４３２ｃは、平面的に見て、コイル載置部４３２ｂの外周を取り囲むように配置されており、外形が円形形状になるように形成されている。また、外側コア部４３２ｃは、内側コア部４３２ａと略同じ高さを有している。すなわち、外側コア部４３２ｃは、図６に示すように、励磁コイル４３１の高さ（厚み）よりも若干大きい高さだけコイル載置部４３２ｂに対して上方向（Ｚ１方向）に突出している。また、外側コア部４３２ｃは、励磁コイル４３１がコイル載置部４３２ｂに載置された状態で、励磁コイル４３１の外周を取り囲むように構成されている。また、外側コア部４３２ｃは、図７に示すように、上側（Ｚ１方向側）の表面がリング形状の摺動部材４２に当接するように構成されている。

ここで、本実施形態では、静電容量式エンコーダ４４は、ユーザによる操作により回転されるキャップ部４１の回転角度を検知するために設けられている。また、静電容量式エンコーダ４４は、図４および図６に示すように、電磁石４３のキャップ部４１が設けられる側（Ｚ１方向側）とは反対側（Ｚ２方向側）で、平面的に見てキャップ部４１および電磁石４３に重なるように配置されている。すなわち、キャップ部４１と静電容量式エンコーダ４４との間に電磁石４３が配置されている。また、静電容量式エンコーダ４４は、上から下（Ｚ１方向からＺ２方向）に向かって順に配置される、ロータプレート４４１、ロータ部４４２およびステータ部４４３を有している。なお、ロータ部４４２は、本発明の「回転子」の一例であり、ステータ部４４３は、本発明の「固定子」の一例である。

ロータプレート４４１は、円板形状を有し、コイル載置部４３２ｂの外径と略同じ外形を有するように形成されている。また、ロータプレート４４１は、樹脂などの絶縁体からなる。また、ロータプレート４４１は、平面的に見て略中央部にＤ字形状の挿入穴４４１ａを有している。具体的には、挿入穴４４１ａは、図８および図９に示すように、軸部４６の後述するＤ字形状（Ｄカット形状）の下端部４６１が挿入可能に形成されており、軸部４６の下端部４６１に対して約５０μｍの間隔を有する形状に形成されている。これにより、ロータプレート４４１に対して、軸部４６から軸方向（Ｚ方向）の力が伝達されるのを抑制しながら、軸部４６が回転される際に軸部４６から回転力が伝達されるようにすることが可能である。

ロータ部４４２は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）からなり、内部に円形状の電極部４４２ａを有している。ロータ部４４２は、円板形状を有し、ロータプレート４４１の外径よりも若干小さい外径を有するように形成されている。また、ロータ部４４２は、上側（Ｚ１方向側）の表面が図示しない両面テープによりロータプレート４４１の下側（Ｚ２方向側）の表面上に取り付けられている。また、ロータ部４４２は、平面的に見て中央部に軸部４６が挿入される円形形状の開口部４４２ｂを有している。開口部４４２ｂは、軸部４６の直径よりも大きく、軸部４６と当接しない大きさの内径を有するように形成されている。また、ロータ部４４２は、ステータ部４４３に対して回転可能に構成されている。

ロータ部４４２の電極部４４２ａは、図４に示すように、ロータ部４４２の中央部（開口部４４２ｂ）に対して偏心するように配置されている。これにより、ロータ部４４２が回転する際に、ロータ部４４２の電極部４４２ａとステータ部４４３の後述する４つの電極部４４３ａとの間の距離がロータ部４４２の回転角度に応じて変化されて静電容量が変化される。

ステータ部４４３は、ロータ部４４２の下側（Ｚ２方向側）でロータ部４４２に対向するように配置されている。また、ステータ部４４３は、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔｓ）からなり、内部に４つの電極部４４３ａを有している。また、ステータ部４４３は、円板形状を有し、直径がロータ部４４２と略同じ大きさになるように形成されている。また、ステータ部４４３は、下側（Ｚ２方向側）の表面が図示しない両面テープによりケース部４５の上側（Ｚ１方向側）の表面上に取り付けられている。また、ステータ部４４３は、平面的に見て中央部に軸部４６が挿入される円形形状の開口部４４３ｂを有している。開口部４４３ｂは、軸部４６の直径よりも大きく、軸部４６と当接しない大きさの内径を有するように形成されている。

ステータ部４４３の４つの電極部４４３ａは、図４に示すように、開口部４４３ｂの周囲に９０度の等角度間隔で配置されている。また、４つの電極部４４３ａは、図示しない帯状のＦＰＣを介して制御部４ａ（図３参照）に接続されている。

ケース部４５は、図４〜図６に示すように、静電容量式エンコーダ４４を収納するために設けられている。また、ケース部４５は、アルミなどの非磁性体からなる。また、ケース部４５は、凹形状に形成されており、底部４５１と、ケース部４５の外周部に設けられる縁部４５２と、底部４５１の外周部に設けられ、底部４５１と縁部４５２とを連結する側壁部４５３とを有している。

ケース部４５の底部４５１は、静電容量式エンコーダ４４のステータ部４４３の外径よりも大きな外径を有し、ステータ部４４３を図示しない両面テープにより取り付け可能に構成されている。また、底部４５１は、平坦形状に形成されている。

ケース部４５の縁部４５２は、側壁部４５３の上端部から半径方向に周状に突出するフランジ形状に形成されている。また、縁部４５２は、キャップ部４１の外径と略同じ約２７ｍｍの外径を有するように形成されている。また、縁部４５２は、ベース部４３２の外側コア部４３２ｃの下側（Ｚ２方向側）の表面に当接し、ベース部４３２を支持するように構成されている。

ここで、本実施形態では、ケース部４５の側壁部４５３は、底部４５１の外周を全域にわたって取り囲むように配置されている。また、側壁部４５３は、底部４５１の上側（Ｚ１方向側）の表面上に配置された静電容量式エンコーダ４４の厚み（ロータプレート４４１、ロータ部４４２およびステータ４４３を合わせた厚み）よりも大きい高さを有している。具体的には、側壁部４５３は、縁部４５２に支持されるベース部４５２のコイル載置部４３２ｂの下側（Ｚ２方向側）の表面と、ケース部４５に収納された静電容量式エンコーダ４４のロータプレート４４１の上側（Ｚ１方向側）の表面との間に約０．１ｍｍ以上約０．２ｍｍ以下の間隔（空隙）を形成する高さを有している。この間隔により、ユーザがキャップ部４１を回転操作する際に生じる下方向（Ｚ２方向）への押圧力が、間隔よりも下側（Ｚ２方向側）に配置された静電容量式エンコーダ４４に伝達されるのを抑制することができる。

軸部４６は、キャップ部４１の回転軸として機能するように構成されている。また、軸部４６は、キャップ部４１の挿入穴４１１に挿入されて上端部がカシメ加工によりキャップ部４１に固定されている。これにより、軸部４６は、ユーザによりキャップ部４１が回転された際に、キャップ部４１と同じ回転方向で、かつ、同じ回転角度で回転される。また、軸部４６の下端部４６１は、図８および図９に示すように、軸部４６の軸方向（Ｚ方向）に直交する方向の断面形状がＤ字形状（Ｄカット形状）に形成されている。また、下端部４６１は、ロータプレート４４１のＤ字形状の挿入穴４４１ａに対して軸方向（Ｚ方向）に移動可能に係合されている。これにより、軸部４６は、ロータプレート４４１に対して軸方向（Ｚ方向）の力が伝達されるのを抑制しながら、回転力のみをロータプレート４４１に伝達することが可能である。また、軸部４６は、回転する際に、電磁石４３（励磁コイル４３１およびベース部４３２）と静電容量式エンコーダ４４のステータ部４４３とには回転力を伝達しないで、ロータプレート４４１にのみ回転力を伝達するように構成されている。また、軸部４６には、ベース部４３２とロータプレート４４１との間に配置される抜け止めワッシャ４７が取り付けられている。

制御部４ａは、図３に示すように、携帯電話機１００のメイン制御部９に接続されている。また、制御部４ａは、静電容量式エンコーダ４４のステータ部４４３から、ロータ部４４２の電極部４４２ａとステータ部４４３の電極部４４３ａとの間の静電容量の情報を取得するように構成されている。また、制御部４ａは、ステータ部４４３から取得した静電容量の情報に基づいて、キャップ部４１の回転角度に応じて励磁コイル４３１を断続的に通電状態にするように構成されている。

次に、本発明の携帯電話機１００の回転入力装置４が回転操作される際の動作について説明する。

まず、ユーザがキャップ部４１を回転操作する際、ユーザの指がキャップ部４１の上側（Ｚ１方向側）の表面上に接触される。この場合でも、ユーザの手と静電容量式エンコーダ４４とは、キャップ部４１と電磁石４３とを間に配置した距離に離間されている。そして、図５に示すように、ユーザによりキャップ部４１がＡ方向またはＢ方向に回転操作されると、静電容量式エンコーダ４４によりキャップ部４１の回転角度が検知される。具体的には、ユーザによりキャップ部４１が回転された際に、軸部４６がキャップ部４１とともに回転されることによって、ロータプレート４４１のＤ字形状の挿入穴４４１ａに係合された軸部４６のＤ字形状の下端部４６１により軸部４６からロータプレート４４１にキャップ部４１の回転力が伝達される。これにより、ロータプレート４４１に固定的に取り付けられたロータ部４４２が回転されてロータ部４４２の電極部４４２ａがステータ部４４３の電極部４４３ａに対して回転移動する。この際、ロータ部４４２の電極部４４２ａとステータ部４４３の電極部４４３ａとの距離が変化することによって、両電極間の静電容量が変化する。静電容量式エンコーダ４４は、この静電容量の変化に基づいてキャップ部４１の回転角度を検知する。

そして、静電容量式エンコーダ４４の検知結果はステータ部４４３から制御部４ａに伝達され、制御部４ａにより、励磁コイル４３１がキャップ部の回転角度に応じて断続的に通電される。この際、励磁コイル４３１の周辺に断続的に磁界が発生され、この磁界によりベース部４３２が断続的に磁化される。これにより、磁性体からなるキャップ部４１が磁化されるベース部４３２に断続的に吸引されて、キャップ部４１に回転方向の力に対する抵抗力（ブレーキ）が付与される。具体的には、キャップ部４１に貼り付けられた摺動部材４２とベース部４３２との間の摩擦力が断続的に増加され、キャップ部４１に断続的に回転抵抗（ブレーキ）が生じる。そして、このキャップ部４１に生じる断続的な回転抵抗は、ユーザにクリック感（触感）を与える。

本実施形態では、上記のように、電磁石４３をキャップ部４１と静電容量式エンコーダ４４との間に配置することによって、電磁石４３を介する分、静電容量式エンコーダ４４をキャップ部４１から遠ざけることができるので、キャップ部４１の操作を行うユーザの手や指を静電容量式エンコーダ４４から遠ざけることができる。これにより、ユーザの手や指が静電容量式エンコーダ４４の近くに配置される場合に比べて、ユーザの身体に帯電する静電気によるノイズが静電容量式エンコーダ４４により検知される静電容量に対して発生するのを抑制することができ、その分、静電容量式エンコーダ４４により静電容量の変化を精度よく検知することができる。また、静電容量の変化を検知する精度が高い分、電磁石４３により、回転角度に応じた抵抗力をキャップ部４１に精度よく付与することができる。これにより、ユーザに対して抵抗力を感じさせて触感（力覚）を与えることができる。また、携帯電話機１００の操作部として回転入力装置４を用いることによって、ユーザが携帯電話機１００の操作を行う際に、ユーザに対して回転角度に応じた触感（力覚）を精度よく付与することができる。

また、本実施形態では、ユーザによる操作によりキャップ部４１が回転された際に、静電容量式エンコーダ４４による検知結果に基づいて励磁コイル４３１に断続的に通電してキャップ部４１をベース部４３２に断続的に吸引することによって、キャップ部４１に抵抗力を断続的に付与することによりユーザに触感を付与する。これにより、電磁石４３を用いた容易な構成により、キャップ部４１に抵抗力を断続的に付与してユーザに触感（力覚）としてのクリック感を与えることができる。

また、本実施形態では、電磁石４３のベース部４３２および静電容量式エンコーダ４４のロータプレート４４１を互いに所定の間隔を隔てて配置することによって、ユーザがキャップ部４１を操作する際に生じる回転軸方向（Ｚ方向）の押圧力がロータプレート４４１およびロータプレート４４１が固定的に取り付けられるロータ部４４２に伝達されるのを抑制することができるので、ロータ部４４２とステータ部４４３との間隔が変化するのを抑制することができる。これにより、回転軸方向の押圧力に起因するロータ部４４２とステータ部４４３との間の静電容量の変動を抑制することができる。その結果、キャップ部４１の回転角度を精度よく検知することができる。

また、本実施形態では、静電容量式エンコーダ４４を収納するとともに、電磁石４３と静電容量式エンコーダ４４との間に間隔（空隙）を設けるように電磁石４３を支持するケース部４５を設けることによって、１つのケース部４５を用いて、静電容量式エンコーダ４４を収納しながら、電磁石４３と静電容量式エンコーダ４４との間に間隔を設けることができるので、電磁石４３と静電容量式エンコーダ４４との間に間隔を設けるための専用の部材を別個に設ける必要がない。

また、本実施形態では、キャップ部４１の回転軸上に配置された軸部４６を設け、ロータ部４４２に固定的に取り付けられるロータプレート４４１に軸部４６が挿入される挿入穴４４１ａを設けるとともに、軸部４６を、挿入穴４４１ａに対してキャップ部４１の回転軸方向（Ｚ方向）に移動可能であるとともに、キャップ部４１が回転された際に、電磁石４３にはキャップ部４１の回転力を伝達しないで、かつ、挿入穴４４１ａに係合してキャップ部４１の回転力をロータ部４４２に伝達する非円形形状のＤ字形状に形成することによって、軸部４６により、回転軸方向の押圧力が静電容量式エンコーダ４４のロータ部４４２に伝達されるのを抑制することができるとともに、キャップ部４１と静電容量式エンコーダ４４との間に電磁石４３を配置した場合にも、電磁石４３を回転させることなく静電容量式エンコーダ４４のロータ部４４２を回転させることができる。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

たとえば、上記実施形態では、本発明の回転入力装置を携帯電話機に用いる例を示したが、本発明はこれに限らず、携帯電話機以外の電子機器に本発明の回転入力装置を用いてもよい。

また、上記実施形態では、携帯機器の一例として、携帯電話機を示したが、本発明はこれに限らず、携帯電話機以外の、たとえば、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｄｉｇｉｔａｌ Ａｓｓｉｓｔａｎｔ）などの携帯機器であってもよい。

また、上記実施形態では、抵抗付与部の一例として、電磁石を示したが、本発明はこれに限らず、電磁石以外の、たとえば、キャップ部に当接するように所定の部材を移動させるアクチュエータなどの抵抗付与部であってもよい。

また、上記実施形態では、回転部材としてのキャップ部に回転角度に応じて断続的に抵抗力を付与する構成の例を示したが、本発明はこれに限らず、キャップ部に付与する抵抗力の大きさを回転角度に応じて変化させる構成であってもよい。

また、上記実施形態では、抵抗付与部としての電磁石と静電容量式検知部としての静電容量式エンコーダとの間の所定の間隔を空隙とする構成の例を示したが、本発明はこれに限らず、電磁石と静電容量式エンコーダとの間の所定の間隔に、たとえば、粘性のあるグリス、シリコンゴムおよびウレタンなど、力が伝達されるのを抑制する部材を設ける構成であってもよい。

また、上記実施形態では、ケース部により、抵抗付与部としての電磁石と静電容量式検知部としての静電容量式エンコーダとの間に所定の間隔を設ける構成の例を示したが、本発明はこれに限らず、電磁石を支持する専用の部材を設けて、電磁石と静電容量式エンコーダとの間に所定の間隔を設ける構成であってもよい。

また、上記実施形態では、軸部の非円形形状の一例として、Ｄ字形状を示したが、本発明はこれに限らず、非円形形状であれば、たとえば、三角形状や矩形形状、楕円形状などであってもよい。

また、上記実施形態では、ロータプレートに軸部のＤ字形状に対応するＤ字形状の挿入穴を形成して、ロータプレートに取り付けた回転子としてのロータ部を回転させる構成の例を示したが、本発明はこれに限らず、ガラスエポキシからなるロータ部を設けて、ロータ部自体にＤ字形状の挿入穴を形成する構成であってもよい。この場合、ロータプレートを設けることなく、ロータ部を回転させることができる。

また、上記実施形態では、回転入力装置が回転部材としてのキャップ部の回転角度のみを検知する構成の例を示したが、本発明はこれに限らず、回転入力装置がキャップ部の回転角度に加えて、キャップ部に対する下方への押圧力を検知する構成であってもよい。この際、たとえば、ベース部の外側コア部４３２ｃと縁部４５２との間に所定の緩衝材を配置することによって、所定の大きさ以上の押圧力がキャップ部に加えられた場合に、緩衝材が変形されてベース部４３２とロータプレート４４１との間の間隔が無くなるように構成してもよい。これにより、所定の大きさ以上の押圧力がキャップ部に加えられると、ロータ部４４２の電極部４４２ａとステータ部４４３の電極部４４３ａとの間の距離が変化されて静電容量が変化される。

また、上記実施形態では、回転入力装置に設けられた制御部により操作触感を付与するための制御を行う構成の例を示したが、本発明はこれに限らず、携帯電話機のメイン制御部により操作触感を付与するための制御を行う構成であってもよい。この場合、回転入力装置に制御部を設ける必要がない。

４ 回転入力装置
４１ キャップ部（回転部材）
４３ 電磁石（抵抗付与部）
４４ 静電容量式エンコーダ（静電容量式検知部）
４５ ケース部
４６ 軸部
１００ 携帯電話機（携帯機器）
４３１ 励磁コイル
４３２ ベース部（ヨーク）
４４１ ロータプレート
４４１ａ 挿入穴
４４２ ロータ部（回転子）
４４３ ステータ部（固定子）

Claims (7)

1. ユーザによる操作により回転可能な回転部材と、
   前記回転部材の回転角度を静電容量の変化に基づいて検知する静電容量式検知部と、
   前記回転部材と前記静電容量式検知部との間に配置され、ユーザによる操作により前記回転部材が回転された際に、前記静電容量式検知部による検知結果に基づいて前記回転部材に回転方向の力に抗する抵抗力を付与することによりユーザに触感を付与する抵抗付与部とを備え、
   前記回転部材は、磁性体からなり、
   前記抵抗付与部は、電磁石を含み、
   前記電磁石は、励磁コイルと前記励磁コイルへの通電により磁化されるヨークとを有し、
   前記抵抗付与部は、ユーザによる操作により前記回転部材が回転された際に、前記静電容量式検知部による検知結果に基づいて前記励磁コイルが断続的に通電されて前記回転部材を前記ヨークに断続的に吸引することによって、前記回転部材に前記抵抗力を断続的に付与することによりユーザに触感を付与するように構成されている、回転入力装置。
2. 前記回転部材、前記抵抗付与部および前記静電容量式検知部は、前記回転部材の回転軸方向に積層して配置されており、
   前記抵抗付与部および前記静電容量式検知部は、前記静電容量式検知部に対して前記回転部材の回転軸方向の力が伝達されるのを抑制するように互いに所定の間隔を隔てて配置されている、請求項１に記載の回転入力装置。
3. 前記抵抗付与部は、励磁コイルと前記励磁コイルへの通電により磁化されるヨークとを有する電磁石を含み、
   前記静電容量式検知部は、固定子と、前記固定子に対向するように配置され、前記固定子に対して回転可能な回転子と、前記回転子に固定的に取り付けられるロータプレートとを含み、
   前記抵抗付与部の前記ヨークおよび前記静電容量式検知部の前記ロータプレートは、互いに前記所定の間隔を隔てて配置されている、請求項２に記載の回転入力装置。
4. 前記静電容量式検知部を収納するとともに、前記抵抗付与部と前記静電容量式検知部との間に前記所定の間隔を設けるように前記抵抗付与部を支持するケース部をさらに備える、請求項２または３に記載の回転入力装置。
5. 前記回転部材の回転軸上に配置された軸部をさらに備え、
   前記静電容量式検知部は、固定子と、前記固定子に対向するように配置され、前記固定子に対して回転可能な回転子とを含み、
   前記回転子または前記回転子に固定的に取り付けられるロータプレートは、前記軸部が挿入される挿入穴を有し、
   前記軸部は、前記挿入穴に対して前記回転部材の回転軸方向に移動可能であるとともに、前記回転部材が回転された際に、前記抵抗付与部には前記回転部材の回転力を伝達しないで、かつ、前記挿入穴に係合して前記回転部材の回転力を前記回転子に伝達する形状に形成されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転入力装置。
6. 前記軸部の前記挿入穴に挿入される部分は、前記軸部の軸方向に直交する方向の断面が非円形形状に形成されており、
   前記挿入穴は、前記軸部の前記非円形形状に対応する形状に形成されている、請求項５に記載の回転入力装置。
7. ユーザによる操作により回転可能な回転部材と、前記回転部材の回転角度を静電容量の変化に基づいて検知する静電容量式検知部と、前記回転部材と前記静電容量式検知部との間に配置され、ユーザによる操作により前記回転部材が回転された際に、前記静電容量式検知部による検知結果に基づいて前記回転部材に回転方向の力に抗する抵抗力を付与することによりユーザに触感を付与する抵抗付与部とを備え、前記回転部材は、磁性体からなり、前記抵抗付与部は、電磁石を含み、前記電磁石は、励磁コイルと前記励磁コイルへの通電により磁化されるヨークとを有し、前記抵抗付与部は、ユーザによる操作により前記回転部材が回転された際に、前記静電容量式検知部による検知結果に基づいて前記励磁コイルが断続的に通電されて前記回転部材を前記ヨークに断続的に吸引することによって、前記回転部材に前記抵抗力を断続的に付与することによりユーザに触感を付与するように構成されている回転入力装置を備える、携帯機器。

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