JP5782917B2 - Operation input device - Google Patents
Operation input device Download PDFInfo
- Publication number
- JP5782917B2 JP5782917B2 JP2011181550A JP2011181550A JP5782917B2 JP 5782917 B2 JP5782917 B2 JP 5782917B2 JP 2011181550 A JP2011181550 A JP 2011181550A JP 2011181550 A JP2011181550 A JP 2011181550A JP 5782917 B2 JP5782917 B2 JP 5782917B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- core
- coil
- operation input
- input device
- yoke
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Input From Keyboards Or The Like (AREA)
- Position Input By Displaying (AREA)
Description
本発明は、操作入力の作用によりコイルの軸方向に変位するコアを備える操作入力装置に関し、より詳細には、コアに振動を与えることが可能なものに関する。 The present invention relates to an operation input device including a core that is displaced in the axial direction of a coil by the action of an operation input, and more particularly to an apparatus capable of applying vibration to the core.
従来、抵抗膜方式のタッチパネルを用いて使用者の指の押圧時の入力位置及び押圧力を検知するとともに、タッチパネルに振動を与える入力装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。この入力装置では、電圧測定回路によって入力位置及び押圧力を検知する一方で、振動モータなどによって使用者に対して振動を与えている。 2. Description of the Related Art Conventionally, there has been known an input device that detects an input position and a pressing force when a user's finger is pressed using a resistance film type touch panel and applies vibration to the touch panel (see, for example, Patent Document 1). In this input device, an input position and a pressing force are detected by a voltage measurement circuit, while vibration is given to a user by a vibration motor or the like.
しかしながら、上述の従来技術では、操作入力を検出する機能と振動を与える機能を別々の独立した構成で実現しているため、入力装置が大型化しやすい。また、振動を与える機能を実現するための構成も複雑である。 However, in the above-described prior art, the function of detecting an operation input and the function of applying vibration are realized by separate and independent configurations, and thus the input device is likely to be large. Also, the configuration for realizing the function of giving vibration is complicated.
そこで、本発明は、操作入力を検出する機能と振動を与える機能を単純な構成で実現できる、操作入力装置の提供を目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an operation input device that can realize a function of detecting an operation input and a function of applying vibration with a simple configuration.
上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力装置は、
コイルと、
操作入力の作用により前記コイルの軸方向に変位するコアと、
前記コイルの外周側面と上面と下面とを覆うように配置された第1のヨーク部と、
前記コイルの内側下部に配置された第2のヨーク部と、
前記コアを支持する弾性体とを備え、
前記コイルは、前記コアの変位量に応じた信号を出力し、
前記コアは、前記コイルに流れる電流により前記コアと前記第2のヨーク部との間に発生する磁気吸引力によって可動することを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an operation input device according to the present invention comprises:
Coils,
A core that is displaced in the axial direction of the coil by the action of an operation input;
A first yoke portion disposed so as to cover an outer peripheral side surface, an upper surface and a lower surface of the coil;
A second yoke portion disposed at the inner lower portion of the coil;
An elastic body that supports the core;
The coil outputs a signal corresponding to the amount of displacement of the core,
The core is movable by a magnetic attraction generated between the core and the second yoke portion by a current flowing through the coil.
また、上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力装置は、
コイルと、
操作入力の作用により前記コイルの軸方向に変位するコアと、
前記コイルの外周側面と上面と下面とを覆うように配置された第1のヨーク部と、
前記コイルの内側下部に配置された第2のヨーク部と、
前記コアを支持する弾性体と、
前記コイルから出力される信号に基づいて、前記コアの変位量を検出する検出手段と、
前記コアと前記第2のヨーク部との間に磁気吸引力を発生させる電流を前記コイルに流すことによって、前記コアを可動させる制御手段とを備えることを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, an operation input device according to the present invention includes:
Coils,
A core that is displaced in the axial direction of the coil by the action of an operation input;
A first yoke portion disposed so as to cover an outer peripheral side surface, an upper surface and a lower surface of the coil;
A second yoke portion disposed at the inner lower portion of the coil;
An elastic body supporting the core;
Detecting means for detecting a displacement amount of the core based on a signal output from the coil;
Control means for moving the core by causing a current to generate a magnetic attractive force between the core and the second yoke portion to flow through the coil is provided.
本発明によれば、操作入力を検出する機能と振動を与える機能を単純な構成で実現できる。 According to the present invention, the function of detecting an operation input and the function of giving vibration can be realized with a simple configuration.
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の説明を行う。図1A,1Bは、本発明の一実施形態である操作入力装置1の模式的な断面図である。操作入力装置1の外形は略円柱状であるため、操作入力装置1の全体図については省略する。同様の理由により、後述の他の操作入力装置の全体図についても省略する。
Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. 1A and 1B are schematic cross-sectional views of an
操作入力装置1は、X,Y,Z軸によって定まる直交座標系において、XY平面の法線方向側から入力される操作者の手指等による操作入力を操作部で受ける操作インターフェイスである。操作入力装置1は、操作部で受けた操作入力に応じて変化する出力信号を出力する。その出力信号に基づいて操作者による操作入力が検出される。操作入力の検出によって、その検出された操作入力に対応する操作内容をコンピュータに把握させることができる。
The
操作入力装置1は、所定のホストに搭載又は接続される。ホストの具体例として、携帯端末(携帯電話、携帯ゲーム機、音楽や映像の携帯プレーヤーなど)、ゲーム機、パーソナルコンピュータ、車両用コンピュータ、操作コントローラ、マウス、電化製品などの電子機器が挙げられる。操作入力装置1とホストとの接続形態は、有線接続でもよいし、無線接続でもよい。また、操作入力装置1自体が、操作コントローラやマウスなどの電子機器であってもよい。
The
操作入力装置1は、そのようなホストに搭載又は接続されるディスプレイの画面上に表示されるオブジェクトを、操作者が意図した操作内容に従って、移動させることができる。画面上に表示されるオブジェクトは、例えば、カーソルやポインタなどの指示表示である。キャラクターなどの表示物でもよい。また、操作者が所定の操作入力を与えることにより、その操作入力に対応する電子機器の所望の機能を発揮させることができる。
The
また、操作入力装置1は、操作部を操作する操作者の触覚に作用する刺激を、その操作部によって強制的に付与可能な操作インターフェイスである。
The
図1Aは、操作入力が操作部に作用していない操作初期状態での操作入力装置1の正面視断面図である。図1Bは、操作入力が操作部に作用することによりコア13が操作終点状態に至ったときの操作入力装置1の正面視断面図である。操作入力装置1は、コイル11と、コア13と、ヨーク14と、ヨーク15と、弾性体16とを備える。
FIG. 1A is a front cross-sectional view of the
コイル11は、線材(導線)が筒状に巻かれて形成されている。図1A,1Bには、コイル11が、ボビン18の円筒部の外周側面に巻き回されて固定されている構成が例示されている。
The
コア13は、操作部に作用する操作入力により、コイル11の軸方向(図の場合、操作入力装置1の上下方向)に変位する軟磁性体である。コア13は、操作入力が直接又は間接的に作用する操作部の動きに連動する。コア13は、操作部とは別部品でもよいし、操作部の一部位でもよいし、操作部自体でもよい。
The
ヨーク14は、コイル11の外周側面と上面と下面とを覆うように配置された軟磁性体である。図1A,1Bには、ヨーク14の外形が円柱状に形成されている構成が例示されている。ヨーク14の上面には、コア13が貫通可能な開口部が形成されている。
The
ヨーク15は、コイル11の内側下部に配置された軟磁性体である。図1A,1Bには、ヨーク15が、コイル11の内周側面(ボビン18の内周側面でもよい)の下側部位を沿うように形成された円筒部を備える構成が例示されている。
The
コア及びヨークは、例えば、比透磁率が1よりも高い材質であればよく、比透磁率が1.001以上あると好適である。具体的には、鉄、鉄の合金(鋼など)が挙げられる。鉄の比透磁率は5000である。コア及びヨークは、例えば、鋼板から成形されるとよい。 For example, the core and the yoke may be made of a material having a relative permeability higher than 1, and it is preferable that the relative permeability is 1.001 or more. Specifically, iron, iron alloys (steel, etc.) are mentioned. The relative permeability of iron is 5000. The core and the yoke may be formed from, for example, a steel plate.
弾性体16は、コア13を弾性的に支持する部材である。図1A,1Bには、弾性体16が、コイル11の筒内(ボビン18の筒内でもよい)に形成された空間に配置されている構成が例示されている。弾性体16の上端部は、コア13の下端部に接触し、弾性体16の下端部は、ヨーク14の下面に接触している。弾性体16の具体例として、スプリング、ゴム、スポンジなどが挙げられる。
The
コア13の変位によりコイル11とコア13との位置関係が変化すると、コイル11周辺の透磁率が変化するため、コイル11の自己インダクタンスが変化する。コイル11は、そのインダクタンスの変化に応じて、コア13の変位量に応じた信号波形を出力する。したがって、その信号波形を検出することによって、コア13及びコア13に連動する操作部の変位量(操作量)を算出できる。
When the positional relationship between the
また、操作入力装置1は、ヨーク14と、ヨーク15と、コア13とによって構成される磁気回路を有する。コイル11に流れる電流に応じて、この磁気回路に磁束が発生する。この磁束によって、コア13とヨーク15との間のギャップに、コア13とヨーク15とを引き付ける磁気吸引力が発生する。この磁気吸引力によって、コア13及びコア13に連動する操作部を強制的に動かすことができる。磁気吸引力の強弱は、コイル11に流す電流に応じて調整可能である。
In addition, the
コア13は、ヨーク14の上面に形成された開口部の縁にコア13の側面が接触しながらスライドする。また、ヨーク15の下端は、ヨーク14の下面に接触する。磁気回路を構成するコアとヨークが互いに接触していることで、接触していない場合に比べて、その磁気回路に発生する磁束を強くできる(漏れ磁束を減らすことができる)。その結果、コア13とヨーク15との間のギャップに発生する磁気吸引力も強くできる。
The core 13 slides while the side surface of the core 13 contacts the edge of the opening formed on the upper surface of the
したがって、このような構成を有する操作入力装置1によれば、コア13及びコア13に連動する操作部の変位量を検出可能にするコイル11に電流を流すだけで、コア13及びコア13に連動する操作部に一又は二往復以上の振動を与えることができる。そのため、操作部に作用する操作入力を検出する機能と操作部に振動を与える機能の両方の機能を単純な構成で実現できる。
Therefore, according to the
また、ヨーク15がコイル11の内側下部に配置されていることによって、ヨーク15が無い場合に比べて、操作部が操作終点に至ったときの磁気吸引力を大きくすることができる。この点について説明する。
In addition, since the
図2A,2Bは、ヨーク15が無い操作入力装置2の模式的な断面図である。図2Aは、操作入力が操作部に作用していない操作初期状態での操作入力装置2の正面視断面図である。図2Bは、操作入力が操作部に作用することによりコア13が操作終点状態に至ったときの操作入力装置2の正面視断面図である。
2A and 2B are schematic cross-sectional views of the
不図示のハードストップ機構に突き当たって機械的に変位できない位置までストロークしたコア13の位置をストローク終点とし、実際に操作者が操作可能な位置までストロークしたコア13の位置を操作終点とすると、操作終点で指先に刺激を与える振動を発生させるためには、操作終点では機械的にコア13を固定してはならない。したがって、操作終点はストローク終点よりも手前になるように、コア13の突出量などを設定する必要がある。 When the position of the core 13 that has hit a hard stop mechanism (not shown) and stroked to a position where it cannot be mechanically displaced is the end point of the stroke, In order to generate a vibration that stimulates the fingertip at the end point, the core 13 must not be mechanically fixed at the operation end point. Therefore, it is necessary to set the protrusion amount of the core 13 so that the operation end point is in front of the stroke end point.
一方、操作入力装置2のように、磁気吸引力を発生させるためのギャップをコア13とヨーク14の間に形成した場合、そのギャップがゼロに近づくほどそのギャップ間に発生する磁気吸引力は強くなる。したがって、図3の曲線L1で示されるように、ストローク終点S1で最も強い磁気吸引力F1が発生する。しかしながら、上述したように操作終点S2をストローク終点S1よりも手前に設けなければならないため、操作入力装置2の構成の場合、操作入力装置2で発生させることが可能な最大の磁気吸引力F1よりも小さな磁気吸引力F2しか操作終点S2では発生させることができなくなる。
On the other hand, when a gap for generating a magnetic attractive force is formed between the core 13 and the
これに対して、図1A,1Bに示した操作入力装置1の場合、コイル11外周を取り囲むヨーク14の下部に、コア13の外径よりも大きい内径を有する円筒部を有するヨーク15が設けられている。したがって、コア13が操作終点まで変位しても、ヨーク15とコア13は機械的に干渉することはない。そのため、ヨーク15とコア13との間のギャップが操作終点S2でゼロになるように設定すると、図3の曲線L2で示されるように、操作入力装置1で発生させることが可能な最大の磁気吸引力F1を操作終点S2で発生させることができる。
In contrast, in the case of the
このように、ヨーク15を備えることで、コア13のZ方向(すなわち、コイル11の軸線方向)のストロークを操作終点で規制することなく、最大の磁気吸引力を操作終点で発生させることができ、ヨーク15が無い場合に比べて、操作者の指先に強い触感を与えることが可能となる。
Thus, by providing the
次に、本発明の一実施形態である操作入力装置の構成について更に詳細に説明する。 Next, the configuration of the operation input device according to the embodiment of the present invention will be described in more detail.
図4A,4Bは、本発明の一実施形態である操作入力装置3の模式的な断面図である。図4Aは、操作入力が操作部に作用していない操作初期状態での操作入力装置3の正面視断面図である。図4Bは、コア23が操作終点状態に至ったときの操作入力装置3の断面図である。操作入力装置3は、コイル21と、コア23と、リターンバネ26と、ヨーク24と、ヨーク25と、ヨーク27とを備える。上述の操作入力装置と同様の構成については、その説明を省略する。
4A and 4B are schematic cross-sectional views of the
コイル21は、円筒状に線材(導線)が巻かれて、ボビン28に固定されたものである。コイル21は、円筒状であるが、角筒状等の他の筒状の形状でもよい。図4A,4Bには、コイル21が、ボビン28の円筒部の外側側面に巻き回されて固定されている構成が例示されている。
The
コア23は、コイル21の内径よりも外径が小さい円柱状の軟磁性体である。コア23は、操作入力が直接又は間接的に作用する操作部の動きに連動して、コイル21の軸線方向に変位する。コア23は、ボビン28の円筒部の内側の空間を移動する。コア23の変位量は、コア23の上方から作用する操作入力の入力量に応じて、連続的に変化する。コア23は、コア23に作用する操作入力により、コイル21の軸線上を変位することによって、コイル21のインダクタンスを変化させる変位部材である。コア23はヨーク24の下面に近づく方向にストロークするにつれて、コイル21のインダクタンスは増加し、コア23がヨーク24の下面から離れる方向にストロークするにつれて、コイル21のインダクタンスは減少する。コア23は、コイル21が円筒状であれば、円柱状の軟磁性体であることが好ましく、コイル21が角筒状であれば、角柱状の軟磁性体であることが好ましい。
The
リターンバネ26は、コア23をコイル21の軸線方向に変位可能に弾性的に支持する支持部材である。リターンバネ26は、コア23とヨーク24の下面との間に形成された空間に配置されている。
The
ヨーク24は、コイル21の外周側面と上面と下面とを覆うように配置された円柱状の軟磁性体である。ヨーク25は、コイル21の内周側面(ボビン28の内周側面でもよい)の下側部位を沿うように形成された円筒部を備える。ヨーク27は、コイル21の内周側面(ボビン28の内周側面でもよい)の上側部位を沿うように形成された円筒状の軟磁性体である。ヨーク27の内径は、コア23の上部が進入可能な大きさである。
The
操作入力装置3は、ヨーク24と、ヨーク25と、コア23と、ヨーク27とによって構成される磁気回路を有する。コイル21に流す電流が、この磁気回路に磁束Φを発生させる。図中の矢印は、磁束Φの方向を示している。コア23の下面とヨーク25の上面との間のギャップの方向が、コイル21の軸線に平行になるように、コア23とヨーク25がコイル21の内側空間に配置されている。
The
コア23は、ヨーク27の内周側面にコア23の外周側面が接触しながらスライドする。また、ヨーク27の上端は、ヨーク24の上面に接触し、ヨーク25の下端は、ヨーク24の下面に接触する。磁気回路を構成するコアとヨークが互いに接触することで、接触していない場合に比べて、その磁気回路に発生する磁束を強くできる(漏れ磁束を減らすことができる)。その結果、コア23とヨーク25との間のギャップに発生する磁気吸引力も強くできる。
The core 23 slides while the outer peripheral side surface of the core 23 contacts the inner peripheral side surface of the
また、仮にヨーク27が無い場合、コア23がコイル21の内側空間に進入した図4Bの状態でも、コア23とヨーク24が非接触になることにより、磁気回路に発生する磁束が弱くならないようにすることが求められる。そのためには、例えば、図4Bの状態でもコア23がヨーク24に接触するように、コア23の高さを高くしなければならない。しかしながら、コア23の高さを高くすると、図4Aの状態でコア23はヨーク24に対して上方に突き出るため、操作入力装置3の小型化が難しくなるおそれがある。また、コア23の体積が増加するため、操作入力装置3の重量がアップするおそれがある。
Further, if there is no
これに対し、ヨーク27を備えることによって、図4Bの状態でも、コア23はヨーク27を介してヨーク24に接触できる。そのため、コア23の高さを高くしなくても、磁気回路に発生する磁束が弱くなることを防ぐことができる。また、コア23の高さを高くする必要がないため、操作入力装置の大型化や重量アップを防止できる。
On the other hand, by providing the
また、操作入力装置3は、コア23が操作入力により押し込まれることで、ヨーク25とヨーク27の間に形成された空隙がコア23の磁束中継により狭まる。その空隙が狭まることで、コイル21の自己インダクタンスが増加する。この自己インダクタンスの増加をコイル21に電流を流すことにより評価することで、コア23及びコア23に連動する操作部の押し込み量が検出できる。それと共に、押し込み量を検出するためにコイル21に流す電流とは別に、その電流よりも大きな電流をコイル21に流すことで、操作者に刺激を与える振動をコア23に発生させることができる。
Further, in the
また、操作入力装置3は、コイル21の外側に配置されたヨーク24を製品ケースとしても兼ねることができるため、製品のサイズに対し、コイル21のサイズを最大限に大きくできる。その結果、製品のサイズに対して発生する磁界強度の効率を向上させられる。
In addition, since the
また、コイル21の内径に円筒状のヨーク25,27を配設することで、コイル21の内部に円柱状の空間が設けられる。その円柱状の空間内に、コア23とヨーク25との間の空隙が形成されている。これにより、コイル21によって発生した磁束をコイル21の内壁面側へ誘導でき、リターンバネ26を配設可能な空間を作ることができる。
Further, by arranging
したがって、操作入力装置3は、操作入力により変位、変形する部材(コア23及びリターンバネ26)を最小限に小さくできる。また、製品のサイズに対し、発生する磁束、インダクタンス及び操作者に与えるフィードバック力を、効率良く発揮できる。さらに、コア23のサイズを小さくできるので、可動部位であるコア23の重量を軽くでき、フィードバック力を発生する時の応答性を上げることができる。
Therefore, the
また、図5に示されるように、コア23の下面23bには、リターンバネ26の外径よりも大きい内径を有する円柱状の凹部23cが形成されている。凹部23cは、リターンバネ26をコイル21の軸線方向に滑らかに伸縮させるガイドとして機能する。リターンバネ26の上端は、凹部23cの底面であるバネ受け面23dに接触する。
Also, as shown in FIG. 5, a
また、コア23の中央部に形成された凹部23cの磁束密度は、ヨーク25及び27によりコイル21の内壁面側へ誘導されている磁束の磁束密度に比べて低い。そのため、磁気回路の効率を落とすことなく、リターンバネ26を凹部23cで固定できる。
Further, the magnetic flux density of the
また、凹部23cを設けることで、リターンバネ26を長くできる。そのため、リターンバネ26の圧縮方向に対する設計自由度、強度(耐久性)を向上させることができる。また、凹部23cを形成することで、可動部であるコア23の重量を軽減できるため、フィードバック力発生時の応答性が向上できる。
Moreover, the
また、コア23は、コア23の側面の下側部位に設けられたフランジ部23eを有し、ボビン28は、ボビン28の円筒部の内側側面に設けられたフランジ部28aを有する。フランジ部28aは、フランジ部23eの上面とフランジ部28aの下面とが接触して組み合うことで、コア23がリターンバネ26によって復帰できる位置を制限する。これにより、操作入力が操作部を介してコア23に作用していない操作初期状態において、コア23の位置がリターンバネ26の復帰力によって固定される。つまり、コア23がヨーク24の下面から離れる向きの復帰力がリターンバネ26によってコア23に付与された状態で、リターンバネ26はヨーク24の下面とコア23との間に配置されている。
Further, the
また、コア23のフランジ部23eの外径d1よりも、ヨーク25の内径d2を大きくすることによって、コア23がヨーク25の内側空間まで進入できるようになる。そのため、ヨーク24の下面から上面までの高さが同じであれば、外径d1よりも内径d2が大きい場合、外径d1よりも内径d2が小さい場合に比べて、コア23がストローク可能な最大長を長くできる。
Further, by making the inner diameter d2 of the
また、図6に示されるように、ヨーク27の円筒部の内径d3が、フランジ部28aの内径d4よりも大きくすることによって、軟磁性体のコア23と軟磁性体のヨーク27が直接接触しながらスライドすることを防止できる。また、コア23のストロークはフランジ部28aによってガイドされる。そのため、ボビン28をガイドに適した樹脂等の材質にすることで、コア23のストロークに伴う磨耗を軽減できるとともに、コア23の側面の上側部位がフランジ部28aの縁をスライドするときの摩擦力を軽減できる。
Further, as shown in FIG. 6, by making the inner diameter d3 of the cylindrical portion of the
次に、コイルのインダクタンスの変化を検出する検出部と、そのコイルに電流を流すことによって、コアを可動させる制御部について説明する。 Next, a detection unit that detects a change in the inductance of the coil and a control unit that moves the core by flowing a current through the coil will be described.
検出部は、コイルのインダクタンスの変化を電気的に検出することで、操作部の連続的に変化するアナログ変位量に応じた検出信号を出力する検出手段である。検出部は、不図示の基板に実装される検出回路によって構成されるとよい。 The detection unit is a detection unit that outputs a detection signal corresponding to an analog displacement amount that continuously changes in the operation unit by electrically detecting a change in the inductance of the coil. The detection unit may be configured by a detection circuit mounted on a substrate (not shown).
例えば、検出部は、コイルのインダクタンスの変化に等価的に変化する物理量を検出し、その物理量の検出値を操作部の変位量に等価な値として出力する。また、検出部は、コイルのインダクタンスの変化に等価的に変化する物理量を検出することによりコイルのインダクタンスを算出し、そのインダクタンスの算出値を操作部の変位量に等価な値として出力するものでもよい。また、検出部は、その物理量の検出値又はそのインダクタンスの算出値から操作部の変位量を演算し、その変位量の演算値を出力するものでもよい。 For example, the detection unit detects a physical quantity that changes equivalently to a change in the inductance of the coil, and outputs the detected value of the physical quantity as a value equivalent to the displacement amount of the operation unit. In addition, the detection unit may calculate the inductance of the coil by detecting a physical quantity that changes equivalently to the change in the inductance of the coil, and output the calculated value of the inductance as a value equivalent to the displacement of the operation unit. Good. Further, the detection unit may calculate the displacement amount of the operation unit from the detected value of the physical quantity or the calculated value of the inductance, and output the calculated value of the displacement amount.
具体的には、検出部は、パルス信号をコイルに供給することによって、コイルのインダクタンスの大きさに対応して変化する信号波形をコイルに発生させ、その信号波形に基づいてコイルのインダクタンスの変化を電気的に検出するとよい。 Specifically, the detection unit supplies a pulse signal to the coil to generate a signal waveform that changes in accordance with the magnitude of the inductance of the coil, and changes the inductance of the coil based on the signal waveform. Is preferably detected electrically.
例えば、コイルの上端面の上方領域における操作部の下方への変位量が増加するにつれて、コイル周辺の透磁率が増加し、コイルのインダクタンスが増加する。コイルのインダクタンスが増加するにつれて、パルス信号の供給によりコイルの両端に発生するパルス電圧波形の振幅も大きくなる。そこで、その振幅をコイルのインダクタンスの変化に等価的に変化する物理量とすることで、検出部は、その振幅を検出することによって、その振幅の検出値を操作部の変位量に等価な値として出力することができる。また、検出部は、その振幅の検出値からコイルのインダクタンスを算出し、そのインダクタンスの算出値を操作部の変位量に等価な値として出力することもできる。 For example, as the amount of downward displacement of the operation unit in the upper region of the upper end surface of the coil increases, the magnetic permeability around the coil increases and the inductance of the coil increases. As the inductance of the coil increases, the amplitude of the pulse voltage waveform generated at both ends of the coil by supplying the pulse signal also increases. Therefore, by setting the amplitude as a physical quantity that changes equivalently to the change in the inductance of the coil, the detection unit detects the amplitude and sets the detected value of the amplitude as a value equivalent to the displacement amount of the operation unit. Can be output. The detection unit can also calculate the inductance of the coil from the detected value of the amplitude, and output the calculated value of the inductance as a value equivalent to the displacement amount of the operation unit.
また、コイルのインダクタンスが増加するにつれて、パルス信号の供給によりコイルに流れるパルス電流波形の傾きが緩やかになる。そこで、その傾きをコイルのインダクタンスの変化に等価的に変化する物理量とすることで、検出部は、その傾きを検出することによって、その傾きの検出値を操作部の変位量に等価な値として出力することができる。また、検出部は、その傾きの検出値からコイルのインダクタンスを算出し、そのインダクタンスの算出値を操作部の変位量に等価な値として出力することもできる。 Further, as the inductance of the coil increases, the slope of the pulse current waveform flowing through the coil becomes gentle due to the supply of the pulse signal. Therefore, by setting the inclination as a physical quantity that changes equivalently to the change in the inductance of the coil, the detection unit detects the inclination and sets the detected value of the inclination as a value equivalent to the displacement amount of the operation unit. Can be output. The detection unit can also calculate the inductance of the coil from the detected value of the tilt, and output the calculated value of the inductance as a value equivalent to the displacement amount of the operation unit.
検出部は、例えば、コイルに第1のパルス信号を供給することによってコイルのインダクタンスの変化を検出する検出手段である。検出部は、コイルに第1のパルス信号に対応するパルス電流(第1のパルス電流)を供給することによってコイルの両端に発生するパルス電圧(第1のパルス電圧)に基づいて、コイルのインダクタンスの変化を検出する。コイルのインダクタンスの変化の検出結果に応じて、操作部の変位量を算出することができる。 The detection unit is, for example, a detection unit that detects a change in the inductance of the coil by supplying a first pulse signal to the coil. The detection unit supplies a pulse current (first pulse current) corresponding to the first pulse signal to the coil, and based on a pulse voltage (first pulse voltage) generated at both ends of the coil, the inductance of the coil Detect changes. The displacement amount of the operation unit can be calculated according to the detection result of the change in the inductance of the coil.
一方、制御部は、例えば、コイルに第1のパルス信号に対して位相が異なる第2のパルス信号を供給することによって操作部を可動させる磁界を発生させる制御手段である。コイルに第2のパルス信号に対応するパルス電流(第2のパルス電流)が流れることによって生ずる磁界によって、操作部をコアと共にコイルに引き寄せたり引き離したりする力が発生する。コイルに第2のパルス信号が供給されることによって生ずる力の大きさ変動によって、操作部を振動させる。すなわち、第2のパルス信号は、一時的に振幅が変化する信号であるので、操作部に与える力の大きさに変動を与えることができる。 On the other hand, the control unit is, for example, a control unit that generates a magnetic field that moves the operation unit by supplying a second pulse signal having a phase different from that of the first pulse signal to the coil. A magnetic field generated by a pulse current (second pulse current) corresponding to the second pulse signal flowing through the coil generates a force that pulls the operation unit to and from the coil together with the core. The operation unit is vibrated by fluctuations in the magnitude of the force generated when the second pulse signal is supplied to the coil. That is, since the second pulse signal is a signal whose amplitude temporarily changes, the magnitude of the force applied to the operation unit can be varied.
第1のパルス信号及び第2のパルス信号は、矩形波でもよいし、三角波でもよいし、ノコギリ波でもよい。 The first pulse signal and the second pulse signal may be a rectangular wave, a triangular wave, or a sawtooth wave.
図7は、インダクタンスの変化を検出する検出部と、操作部を可動させる制御部とを含む制御回路の一例のブロック図である。制御回路は、コイルLのインダクタンスの変化を検出する算出手段である。制御回路は、CPU等の演算回路70と、演算回路70の第1の出力ポート71に接続された駆動回路76と、演算回路70の第2の出力ポート72とADポート73とに接続された受信回路77とを備える。コイルLは、受信回路77及び駆動回路76を介して、演算回路70に接続される。
FIG. 7 is a block diagram of an example of a control circuit including a detection unit that detects a change in inductance and a control unit that moves the operation unit. The control circuit is calculation means for detecting a change in inductance of the coil L. The control circuit is connected to an
駆動回路76は、演算回路70の出力ポート71からの出力信号に応じて定電流源76aの出力電流をコントロールすることによって、コイルLに電流を流す。受信回路77は、コイルLに電流を流すことに伴い発生する電圧を、アンプ77aを通してピークホールド回路77bに入力する(ボトムホールド回路に入力されてもよい)。ピークホールド回路77bによってピークホールドされたピーク値(アナログ値)は、ADポート73に入力されて、ADコンバータによって、デジタル値に変換される。
The
図8は、図7の各点における波形を示した図である。演算回路70の出力ポート71から矩形波の電圧波形が出力される。この電圧によって、定電流回路76aは、コイルに一定の電流を流す。これにより、コイルは微分波形の電圧V2を発生させる。電圧波形V2として、電圧波形V1の立ち上がりに同期した波形2−1が得られるとともに、電圧波形V1の立下りに同期した波形2−2が得られる。波形2−2は、波形2−1に対して正負が逆側の波形である。アンプ77aは、電圧波形V2を、ADコンバータのダイナミックレンジに適した大きさに増幅する。電圧波形V2をピークホールドするか又はボトムホールドするかによって、そのホールドした値がADコンバータ(ADポート73)に取り込まれる。波形2−1,2−2の振幅値は、各コイルのインダクタンスの大きさに比例して大きくなるため、この振幅値を検出することによって、各コイルのインダクタンスの大きさを評価できる。
FIG. 8 is a diagram showing waveforms at each point in FIG. A rectangular wave voltage waveform is output from the
このように、上述の本発明の実施形態の場合、インダクタンスを検出するコイルに印加電圧をフィードバック用に加えるだけで振動を発生できる。例えば、インダクタンスを検出するための検出回路部の駆動回路から出力させる波形の周波数、電圧、間隔などを変化させるだけで、操作部の検出機能と振動の発生機能を実現できる。このように、極めて構成が単純であり、追加するアクチュエータも必要ない。 Thus, in the above-described embodiment of the present invention, vibration can be generated simply by applying an applied voltage to the coil for detecting the inductance for feedback. For example, the detection function of the operation unit and the vibration generation function can be realized only by changing the frequency, voltage, interval, and the like of the waveform output from the drive circuit of the detection circuit unit for detecting the inductance. Thus, the configuration is extremely simple, and no additional actuator is required.
いわゆる、振動モータのような操作入力装置を含む製品全体(例えば、操作コントローラ)を振動させるような方法は、製品全体を振動させる強さと時間でしか変化がつけられない。しかしながら、本発明の実施形態であれば、操作部に力の変化を直接出力できる。そのため、例えば複数個の操作入力装置を搭載すれば、その操作部ごとにフィードバックを出力できる(振動させることができる)。また、操作コントローラのような製品を持っている手に対してフィードバック振動が伝わることを抑制できるため、直接的な触感を与えることができる。 A so-called method of vibrating an entire product (for example, an operation controller) including an operation input device such as a vibration motor can be changed only by the strength and time of vibrating the entire product. However, if it is embodiment of this invention, the change of force can be directly output to an operation part. Therefore, for example, if a plurality of operation input devices are mounted, feedback can be output (vibrated) for each operation unit. Moreover, since it is possible to suppress the feedback vibration from being transmitted to the hand holding the product such as the operation controller, a direct tactile sensation can be given.
また、振動モータは振動の振幅を上げるために回転数を上げる必要があり、回転が上がるまでの時間がかかるため応答性が低く、振動周波数と振幅を個別に制御できない。しかしながら、本発明の実施形態であれば、操作部という重量の比較的軽い部位にのみ力を出力するため、出力されるパルスを変更することにより、1パルスでクリック感のような触感を出力することも、パルスを繰り返して振動のような触感を出力することもできる。また、振幅、周波数、パルス幅などを自在に変更できるため、必要に応じて触感を変化させることができる。 Further, the vibration motor needs to increase the number of rotations in order to increase the amplitude of vibration, and since it takes time until the rotation increases, the response is low, and the vibration frequency and amplitude cannot be individually controlled. However, according to the embodiment of the present invention, the force is output only to the relatively light part of the operation unit, so that the tactile sensation such as a click feeling is output with one pulse by changing the output pulse. In addition, it is possible to output a tactile sensation like vibration by repeating pulses. In addition, since the amplitude, frequency, pulse width, and the like can be freely changed, the tactile sensation can be changed as necessary.
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形、改良及び置換を加えることができる。上述の実施例それぞれの各部の構成を組み合わせてもよい。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications, improvements, and modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Substitutions can be added. You may combine the structure of each part of the above-mentioned Example.
例えば、操作部を弾性的に支持する支持部材は、リターンバネのような弾性部材に限らず、ゴム部材でもよいし、スポンジ部材でもよいし、空気や油が充填されたシリンダーでもよい。 For example, the support member that elastically supports the operation unit is not limited to an elastic member such as a return spring, but may be a rubber member, a sponge member, or a cylinder filled with air or oil.
また、本発明の操作入力装置は、手指に限らず、手のひらで操作するものあってもよい。また、足指や足の裏で操作するものであってもよい。また、操作者が触れる面は、平面でも、凹面でも、凸面でもよい。 Further, the operation input device of the present invention is not limited to fingers and may be operated with the palm of the hand. Moreover, you may operate with a toe or a sole. The surface touched by the operator may be a flat surface, a concave surface, or a convex surface.
1〜3 操作入力装置
11 コイル
13 コア
14 ヨーク部
15 ヨーク部
16 弾性体
18 ボビン
23 コア
23b 下面
23c 凹部
23d バネ受け面
23e フランジ部
24 ヨーク部
25 ヨーク部
26 リターンバネ
27 ヨーク部
28 ボビン
28a フランジ部
70 演算回路
76 駆動回路
77 受信回路
Φ 磁束
1 to 3
Claims (11)
操作入力の作用により前記コイルの軸方向に変位するコアと、
前記コイルの外周側面と上面と下面とを覆うように配置された第1のヨーク部と、
前記コイルの内側下部に配置された第2のヨーク部と、
前記コアを支持する弾性体とを備え、
前記コイルは、前記コアの変位量に応じた信号を出力し、
前記コアは、前記コイルに流れる電流により前記コアと前記第2のヨーク部との間に発生する磁気吸引力によって可動する、操作入力装置。 Coils,
A core that is displaced in the axial direction of the coil by the action of an operation input;
A first yoke portion disposed so as to cover an outer peripheral side surface, an upper surface and a lower surface of the coil;
A second yoke portion disposed at the inner lower portion of the coil;
An elastic body that supports the core;
The coil outputs a signal corresponding to the amount of displacement of the core,
The operation input device, wherein the core is moved by a magnetic attractive force generated between the core and the second yoke portion by a current flowing through the coil.
前記コアは、前記ボビンの内側を変位する、請求項1から5のいずれか一項に記載の操作入力装置。 A bobbin for fixing the coil;
The operation input device according to claim 1, wherein the core is displaced inside the bobbin.
前記ボビンは、前記ボビンの内側に設けられた第2のフランジ部を有し、
前記第2のフランジ部は、前記第1のフランジ部と組み合うことで、前記コアが前記弾性体によって復帰できる位置を制限する、請求項6に記載の操作入力装置。 The core has a first flange portion provided on a side surface of the core;
The bobbin has a second flange portion provided inside the bobbin,
The operation input device according to claim 6, wherein the second flange portion is combined with the first flange portion to limit a position where the core can be returned by the elastic body.
前記第3のヨーク部は、前記コアが進入可能な筒部を有し、
前記第3のヨーク部の前記筒部の内径が、前記第2のフランジ部の内径よりも大きい、請求項7に記載の操作入力装置。 A third yoke portion disposed on the inner upper side of the coil;
The third yoke part has a cylindrical part into which the core can enter,
The operation input device according to claim 7, wherein an inner diameter of the cylindrical portion of the third yoke portion is larger than an inner diameter of the second flange portion.
操作入力の作用により前記コイルの軸方向に変位するコアと、
前記コイルの外周側面と上面と下面とを覆うように配置された第1のヨーク部と、
前記コイルの内側下部に配置された第2のヨーク部と、
前記コアを支持する弾性体と、
前記コイルから出力される信号に基づいて、前記コアの変位量を検出する検出手段と、
前記コアと前記第2のヨーク部との間に磁気吸引力を発生させる電流を前記コイルに流すことによって、前記コアを可動させる制御手段とを備える、操作入力装置。 Coils,
A core that is displaced in the axial direction of the coil by the action of an operation input;
A first yoke portion disposed so as to cover an outer peripheral side surface, an upper surface and a lower surface of the coil;
A second yoke portion disposed at the inner lower portion of the coil;
An elastic body supporting the core;
Detecting means for detecting a displacement amount of the core based on a signal output from the coil;
An operation input device comprising: control means for moving the core by causing a current to generate a magnetic attractive force between the core and the second yoke portion to flow through the coil.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011181550A JP5782917B2 (en) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | Operation input device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011181550A JP5782917B2 (en) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | Operation input device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013045230A JP2013045230A (en) | 2013-03-04 |
JP5782917B2 true JP5782917B2 (en) | 2015-09-24 |
Family
ID=48009104
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011181550A Active JP5782917B2 (en) | 2011-08-23 | 2011-08-23 | Operation input device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5782917B2 (en) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6190751B2 (en) * | 2014-04-11 | 2017-08-30 | 株式会社Soken | Touch panel type input device |
JP6386952B2 (en) * | 2015-03-18 | 2018-09-05 | アルプス電気株式会社 | Electronic device and vibration control method |
WO2017150128A1 (en) | 2016-03-04 | 2017-09-08 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Control device and control program |
JP6626576B2 (en) * | 2016-07-21 | 2019-12-25 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Operation device and control system |
US10967253B2 (en) | 2016-07-26 | 2021-04-06 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Operation device and method for controlling the same |
US11344797B2 (en) | 2016-07-26 | 2022-05-31 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Information processing system, operation device, and operation device control method with multi-mode haptic feedback |
US11173393B2 (en) | 2017-09-29 | 2021-11-16 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Operation device and control apparatus therefor |
JP6949982B2 (en) | 2017-10-27 | 2021-10-13 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | Operation device |
JP7035907B2 (en) * | 2018-08-29 | 2022-03-15 | オムロン株式会社 | Key input device |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07105293B2 (en) * | 1987-12-18 | 1995-11-13 | コパル電子株式会社 | Solenoid with position sensor |
JP3949912B2 (en) * | 2000-08-08 | 2007-07-25 | 株式会社エヌ・ティ・ティ・ドコモ | Portable electronic device, electronic device, vibration generator, notification method by vibration and notification control method |
JP2003317573A (en) * | 2002-04-22 | 2003-11-07 | Matsushita Electric Works Ltd | Microswitch |
JP2005039008A (en) * | 2003-07-18 | 2005-02-10 | Alps Electric Co Ltd | Analog input device |
JP4596890B2 (en) * | 2004-11-11 | 2010-12-15 | シナノケンシ株式会社 | Actuator |
JP2007087274A (en) * | 2005-09-26 | 2007-04-05 | Jr Higashi Nippon Consultants Kk | Tactile device and tactile communication system |
-
2011
- 2011-08-23 JP JP2011181550A patent/JP5782917B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2013045230A (en) | 2013-03-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5782917B2 (en) | Operation input device | |
US10564727B2 (en) | Systems and methods for a low profile haptic actuator | |
EP3306449B1 (en) | Linear vibrator providing localized and generalized haptic feedback | |
CN107621876B (en) | Haptic system with increased LRA bandwidth | |
JP2011090963A (en) | Operation input device and its control method | |
US8847581B2 (en) | Operation input apparatus and operating apparatus | |
JP5842376B2 (en) | Operation input device and operation input detection device | |
JP7370822B2 (en) | Vibration actuator and vibration presentation device | |
JP7371895B2 (en) | actuator | |
KR101524906B1 (en) | Apparatus for generating tactile sensation, dielectricpolymer high-perpormance driver, actuator, interfacing apparatus, apparatus for providing tactile feedback using the same | |
KR100980855B1 (en) | Handheld providing haptic feedback with hybrid actuator and providing method thereof | |
JP5120422B2 (en) | Operation input device | |
KR100957005B1 (en) | Haptic feedback providing module using hybrid actuator, handheld therewith and providing method thereof | |
JP2010069470A (en) | Linear motor and portable apparatus equipped with linear motor | |
KR20140095394A (en) | Piezo Actuator | |
KR20110035360A (en) | Apparatus using spring based on reaction upon external force for providing passive haptic feedback, module providing passive haptic feedback using the same, portable unit using the same and control method therewith | |
JP5593862B2 (en) | Operation input device | |
KR101036616B1 (en) | Apparatus Utilizing electromagnetic Induction based on Reaction upon External Force for Providing Passive Haptic Feedback, Module Providing Passive Haptic Feedback Using the Same, Portable Unit Using the Same and Control Method therewith | |
JP2024045017A (en) | Control device and vibration presentation device | |
JP2024043871A (en) | Control device and vibration presentation device | |
KR101026839B1 (en) | Apparatus for small sized smart actuator and the method therefor | |
TW202418723A (en) | Control device and vibration presentation device | |
JP2016162061A (en) | Haptic feedback device | |
KR101319476B1 (en) | Haptically generated apparatus portable device method using the same and recording medium thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140812 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150529 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20150623 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20150706 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5782917 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |