JP6397358B2 - 回転操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気的相互作用によってクリック感を生じさせる回転操作装置に関する。

下記特許文献には、回転体の回転を、該回転体に設けた回転検出用磁性体の磁極による磁界を検出するホール素子を検出するホール素子の出力の変化により検出する多機能スイッチ（情報入力装置）において、回転体を回転操作するときのクリック感を回転体側と固定側とを接触させることなく発生できる情報入力装置が開示されている。

特開２００３−２８０７９９号公報

特許文献１には、回転体の回転操作時にクリック感を得ることができる情報入力装置が開示されているが、特許文献１に開示される発明では、クリック感の間隔を変更することができない。しかし、大雑把な調整を行う粗調整と細かな調整を行う微調整とを同一の操作装置で行いたいという要望がある。このような場合に、粗調整と微調整との間で操作装置のクリック感の間隔が変わらないと、ユーザが粗調整または微調整のどちらの調整をおこなっているのかがわかり難いという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためのものであり、回転操作時のクリック感の間隔を変更できる回転操作装置を提供することを目的とする。

本発明における回転操作装置は、第１の部材と、前記第１の部材の円周方向外側に位置する第２の部材とを有し、前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくとも一方の部材に、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された着磁部が設けられており、回転操作に応じて、前記第１の部材と前記第２の部材との前記円周方向における相対的な位置関係を変化させながら回転可能であり、前記着磁部による磁気的相互作用によってクリック感を生じさせ、前記第１の部材と前記第２の部材とのうち少なくとも前記着磁部が設けられた部材が、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された複数の着磁部を各々備えた複数の磁石モジュールを重ね合わせ、該複数の磁石モジュール間の回転角度を変更することで、前記着磁部の前記角度間隔を変更可能な構成を有している。

この構成によれば、前記第１の部材と前記第２の部材とのうち少なくとも前記着磁部が設けられた部材の着磁部の角度間隔を変更可能な構成を有しているので、回転操作時のクリック感の間隔を変更することができる。

本発明では、前記第１の部材は、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された複数の第１の前記着磁部を有し、前記第２の部材は、前記複数の第１の着磁部と円周方向の外側で対向可能に位置し、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された第２の前記着磁部を有し、前記回転操作に応じて、前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくとも一方が、前記第１の着磁部と前記第２の着磁部との円周方向における相対的な位置関係を変化させながら回転可能であり、前記第１の着磁部と前記第２の着磁部との磁気的相互作用によりクリック感を生じさせることが好ましい。

上記構成によれば、回転操作に応じて、第１の部材及び第２の部材の少なくとも一方が、第１の着磁部と第２の着磁部との円周方向における相対的な位置関係を変化させながら回転可能であり、第１の着磁部と第２の着磁部との磁気的相互作用によってクリック感を生じさせ、第１の部材と第２の部材の少なくとも一方が、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された複数の着磁部を各々備えた複数の磁石モジュールを重ね合わせ、該複数の磁石モジュール間の回転角度を変更することで、第１の着磁部あるいは第２の着磁部の前記角度間隔を変更可能な構成を有しているので、回転操作時のクリック感の間隔を変更することができる。また、第１の着磁部と第２の着磁部とにより強いクリック感を生じさせることができる。

本発明では、前記複数の磁石モジュール間の回転角度に応じて、前記第１の部材と前記第２の部材とのうち回転する回転体の回転角度の検出分解能を変更可能な角度検出部を有することが好ましい。

上記構成によれば、複数の磁石モジュール間の回転角度に応じて、第１の部材と第２の部材とのうち回転する回転体の回転角度の検出分解能を変更可能な角度検出部を有しているので、回転操作時のクリック感の間隔の変化に合わせて検出分解能を変更することができる。

本発明では、前記角度検出部は、円周方向に複数の検出電極を備え、前記複数の磁石モジュール間の回転角度に応じて、前記複数の検出電極からの出力を合成または分離することが好ましい。

上記の構成によれば、角度検出部は、円周方向に複数の検出電極を備え、複数の磁石モジュール間の回転角度に応じて、複数の検出電極からの出力を合成または分離しているので、回転角度の検出分解能を変更することができる。

本発明では、前記第１の部材と前記第２の部材とのうち回転する回転体と一体となって回転する操作部を有することが好ましい。

上記構成によれば、操作部を回転操作することで、第１の部材と第２の部材とのうち回転する回転体を回転させることができる。

本発明では、前記複数の磁石モジュール間の回転角度を変化させるハートカムを有することが好ましい。

上記構成によれば、ハートカムにより複数の磁石モジュール間の回転角度を変化させることができる。

本発明では、前記複数の磁石モジュール間の回転角度を変化させるソレノイドを有することが好ましい。

上記構成によれば、ソレノイドにより複数の磁石モジュール間の回転角度を変化させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、回転操作時のクリック感の間隔を変更できる回転操作装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係る回転操作装置の概観図である。 本発明の実施形態に係る回転操作装置の内部構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る第１の部材の構成図である。 本発明の実施形態に係る回転操作装置のクリック感のイメージを示す図である。 本発明の実施形態に係る磁石モジュール間の回転角度の変更方法の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る磁石モジュール間の回転角度の変更方法の他の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る磁石モジュール間の回転角度の変更方法の他の例を示す図である。 本発明の実施形態に係る角度検出部の構成図である。 本発明の実施形態に係る角度検出部の動作を説明する模式図である。 本発明の実施形態に係る回転操作装置の粗調整モードの場合の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の実施形態に係る回転操作装置の微調整モードの場合の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の他の実施形態に係る回転操作装置の粗調整モードの場合の動作を説明するタイミングチャートである。 本発明の他の実施形態に係る回転操作装置の微調整モードの場合の動作を説明するタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る回転操作装置１の概観図である。回転操作装置１は、操作部１０と、固定部２０とを備える。操作部１０は、固定部２０を中心として回転自在に固定部２０に保持されている。ユーザは、固定部２０を中心として、操作部１０を回転させることにより回転操作装置１を操作することができる。

図２は、回転操作装置１の内部構成を示す平面図である。図３は、第１の部材１００の構成図である。図４は、回転操作装置１のクリック感（力覚）のイメージを示す図である。回転操作装置１の内部には、第１の部材１００と、第２の部材２００と、角度検出部３００とを備えている。

図３に示すように、第１の部材１００は、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された複数の第１の着磁部１３０ａ，１３０ｂを各々備えた複数の磁石モジュール１１０，１２０を重ね合わせた構成を有する。各磁石モジュール１１０，１２０は、相対的に回転角度を変更可能なように構成されており、該複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度を変更することで、第１の着磁部１３０ａ，１３０ｂの角度間隔を変更可能となっている。

図３（ａ）は、大雑把な調整を行う粗調整時における磁石モジュール１１０，１２０間の配置（粗調整モード）を示す図である。図３（ｂ）は、細かな調整を行う微調整時における磁石モジュール１１０，１２０間の配置（微調整モード）を示す図である。
図３（ａ）に示すように、粗調整時には、磁石モジュール１１０の第１の着磁部１３０ａと、磁石モジュール１２０の第１の着磁部１３０ｂとが回転軸に直交する方向に置いて重なり合って位置する。

一方、図３（ｂ）に示すように、微調整時には、磁石モジュール１１０の第１の着磁部１３０ａと、磁石モジュール１２０の第１の着磁部１３０ｂとが回転軸に直交する方向に置いてずれている（重なり合っていない）。具体的には、円周方向において隣接する第１の着磁部１３０ａの中間位置に、第１の着磁部１３０ｂが位置している。
図４（ａ）は、粗調整モードにおけるクリック感（力覚）のイメージを示している。図４（ｂ）は、微調整モードにおけるクリック感（力覚）のイメージを示している。

図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す微調整モードでは、図３（ａ）及び図４（ａ）に示す粗調整モードに比べて、同じ回転角度で２倍のクリック感（力覚ともいう）を得ることができる。また、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示す微調整モードでは、図３（ａ）及び図４（ａ）に示す粗調整モードに比べて、停止位置での磁力が半分になるため、ユーザが感じるクリック感の強さも約半分となる。このため、ユーザは、粗調整モードであるのか微調整モードであるのかを容易に判別することができる。

第２の部材２００は、複数の第１の着磁部１３０の円周方向の外側に位置し、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された複数の第２の着磁部２３０が設けられている。なお、上述の操作部１０は、第２の部材２００と結合されており、第２の部材２００と一体となって回転する。つまり、操作部１０を回転させることにより、第２の部材２００が回転し、回転操作装置１を操作することができる。

本実施形態では、操作部１０を回転操作することで第２の部材２００が回転し、当該回転操作時においては第１の部材１００は固定されている。

以下、第１の部材１００を構成する磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度の変更方法の一例を説明する。
図５（ａ），図５（ｂ）は、ソレノイドＳにより複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度を変更する例を示した図である。図５（ａ）は、ソレノイドＳを縮めて粗調整モードとした場合を示した図、図５（ｂ）は、図５（ａ）は、ソレノイドＳを伸ばして微調整モードとした場合を示した図である。

図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、磁石モジュール１１０の表面の凸部１５１に対して棒状部材１５３を固定し、棒状部材１５３をソレノイドＳによって直線方向に移動させることで磁石モジュール１１０を磁石モジュール１２０に対して所定の回転角度だけ回転させる。

また、図６，図７は、ハートカムＣ１又はハートカムＣ２により複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度を変更する例を示した図である。図６は、粗調整モードとした場合を示した図、図７は、微調整モードとした場合を示した図である。

ハートカムＣ１を用いる場合は、磁石モジュール１１０を１ストローク動かすか、回転方向にテンションをかけておき、棒状部材Ｐ１の丸端は回転方向には拘束しておく。また、ハートカムＣ２を用いる場合には、ソレノイドＳ２で棒状部材Ｐ２を矢印の方向へ１ストローク動かすことで磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度を変更することができる。

なお、図５（ａ），図５（ｂ），図６及び図７に示す複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度の変更は、一例であり、図５（ａ），図５（ｂ），図６及び図７に示す方法に限られない。例えば、単なるカムを用いたり、ギアドモーターを用いるようにしてもよい。

図２に示すように、角度検出部３００は、第２の部材２００に設けられ、該第２の部材と共に回転する複数の導体板３１０と、第２の部材２００の円周方向の外側に位置し、円周方向に沿って配置された複数の検出電極３２０と、複数の検出電極３２０からの出力信号に基づいて、第２の部材２００の回転角度及び回転方向を検出する角度検出回路３３０とを備える。

図８は、第２の部材２００の円周方向の外側に位置する角度検出部３００の構成図である。この実施形態では、角度検出部３００は、１２枚の導体板３１０と、２４枚の検出電極３２０とを備えている。１２枚の導体板３１０は、絶縁された状態、いわゆるフローティング状態で第２の部材２００に設けられている。また、２４枚の検出電極３２０は、２枚が一組となっており、一方に電圧が印加され、他方で電荷量を検出する構成となっている。

角度検出回路３３０は、第２の部材２００を構成する磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度、すなわち粗調整モードであるか微調整モードであるかに応じて、複数の検出電極３２０からの出力を合成または分離する分離・合成回路３３１と、２枚一組となった検出電極３２０の一方に電圧を印加する電圧印加回路３３２と、他方の電荷量を検出する電荷検出回路３３３とを備えている。

図９は、角度検出部３００の動作を説明する模式図である。図９（ａ）は、粗調整モードの場合の角度検出部３００の動作を示す模式図である。図９（ｂ）は、微調整モードの場合の角度検出部３００の動作を示す模式図である。図９（ａ）に示すように、粗調整モードの場合、角度検出部３００の分離・合成回路３３１は、隣り合う２枚の検出電極３２０をひとつに合成する。この結果、合成後の隣り合う２枚の検出電極３２０の一方に電圧印加回路３３２からの電圧が印加され、他方の電荷量が電荷検出回路３３３で検出される。

また、図９（ｂ）に示すように、微調整モードの場合、角度検出部３００の分離・合成回路３３１は、個々の検出電極３２０を分離した状態とする。この結果、個々の検出電極３２０のうち、隣り合う２枚の検出電極３２０の一方に電圧印加回路３３２からの電圧が印加され、他方の電荷量が電荷検出回路３３３で検出される。つまり、図９（ｂ）に示す微調整モードの場合、図９（ａ）に示す粗調整モードの場合に比べて、回転角度の検出分解能が２倍となる。

図１０（ａ）〜図１０（ｇ）は、回転操作装置１の粗調整モードの場合の動作を説明するタイミングチャートである。
図１０（ａ）〜図１０（ｇ）において、縦の一点鎖線は導体板３１０の停止位置（力覚が大きくなる位置）を示す。
図１０（ａ）は第２の部材２００の第２の着磁部２３０の位置を説明するための図、図１０（ｂ）は第１の部材１００の第１の着磁部１３０ａ，１３０ｂの位置を説明するための図、図１０（ｃ）は第２の部材２００に固定された導体板３１０、図１０（ｄ）は検出電極３２０の合成パターンを説明するための図である。

図１０（ｅ）は、図１０（ｄ）で（２）´を付した検出電極３２０を電圧を印加し、（３）´を付した検出電極３２０で検出した場合の検出電圧パターンを示す図である。図１０（ｆ）は、図１０（ｄ）で（３）´を付した検出電極３２０を電圧を印加し、（１）´を付した検出電極３２０で検出した場合の検出電圧パターンを示す図である。図１０（ｇ）、図１０（ｄ）で（１）´を付した検出電極３２０を電圧を印加し、（２）´を付した検出電極３２０で検出した場合の検出電圧パターンを示す図である。

図１０（ａ）〜図１０（ｇ）に示すように、粗調整モードの場合、分離・合成回路３３１により、隣り合う２枚の検出電極３２０がひとつ検出電極となるように合成される。このため、検出用として選択された検出電極３２０から電荷検出回路３３３への出力は、図１０（ｅ），図１０（ｆ）、図１０（ｇ）のようになり、導体板３１０が、各停止位置を通過する度に、図１０（ｅ），図１０（ｆ），図１０（ｇ）の何れか一つの検出電圧パターンに、回転方向に応じた順序でパルスが発生する。
そのため、検出回路３３０は、これらの検出電圧パターンから、操作部１０の回転方向と粗調整モードにおける回転量とを検出できる。

図１１（ａ）〜図１１（ｇ）は、回転操作装置１の微調整モードの場合の動作を説明するタイミングチャートである。
図１１（ａ）は第２の部材２００の第２の着磁部２３０の位置を説明するための図、図１１（ｂ）は第１の部材１００の第１の着磁部１３０ａ，１３０ｂの位置を説明するための図、図１１（ｃ）は第２の部材２００に固定された導体板３１０、図１１（ｄ）は検出電極３２０の合成パターンを説明するための図である。
図１１（ｅ），図１１（ｆ），図１１（ｇ）は、図１０（ｅ），図１０（ｆ），図１０（ｇ）と同様である。

図１１（ａ）〜図１１（ｇ）に示すように、微調整モードの場合、分離・合成回路３３１により、全ての検出電極３２０が単独の検出電極となるように分離されて使用される。このため、検出用として選択された検出電極３２０から電荷検出回路３３３への出力は、図１１（ｅ），図１１（ｆ）、図１１（ｇ）のようになり、導体板３１０が、各停止位置を通過する度に、図１１（ｅ），図１１（ｆ）、図１１（ｇ）の何れか一つの検出電圧パターンに、回転方向に応じた順序でパルスが発生する。
そのため、検出回路３３０は、これらの検出電圧パターンから、操作部１０の回転方向と微調整モードにおける回転量とを検出できる。

つまり、図１１に示す微調整モードの場合、図１０に示す粗調整モードの場合に比べて、第２の部材２００の回転角度の検出分解能が２倍となる。

以上のように、本実施形態の回転操作装置１によれば、操作部１０の回転操作のクリック感覚を変更できる。
また、回転操作装置１は、複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度に応じて、第１の部材１００と第２の部材２００とのうち回転する回転体の回転角度の検出分解能を変更可能な角度検出部３００を有している。このため、回転操作時のクリック感の間隔の変化に合わせて検出分解能を変更することができる。

また、回転操作装置１の角度検出部３００は、円周方向に複数の検出電極３２０を備え、複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度に応じて、複数の検出電極３２０の配列を変更している。このため、回転角度の検出分解能を変更することができる。

また、回転操作装置１の角度検出部３００は、複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度に応じて、複数の検出電極３２０からの出力を合成または分離している。このため、回転角度の検出分解能を変更することができる。

また、回転操作装置１は、第１の部材１００と第２の部材２００とのうち回転する回転体と一体となって回転する操作部２０を有している。このため、操作部２０を回転操作することで、第１の部材１００と第２の部材２００とのうち回転する回転体を回転させることができる。

また、回転操作装置１は、複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度を変化させるハートカムを有している。このため、ハートカムにより複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度を変化させることができる。

また、回転操作装置１は、複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度を変化させるソレノイドを有している。このため、ソレノイドにより複数の磁石モジュール１１０，１２０間の回転角度を変化させることができる。

（その他の実施形態）
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。図１２及び図１３は、本発明の他の実施形態に係る回転操作装置１の動作を説明するタイミングチャートである。図１２は、粗調整モードにおけるタイミングチャートである。図１３は、微調整モードにおけるタイミングチャートである。通常、回転方向を検出する場合、３つ以上の状態を作り、その遷移を検出する必要があるが、図１２及び図１３に示すように、本実施形態においては、２信号でも、回転体２００の回転を検出することが可能である。この場合は、着磁部の数は４の倍数となる。

図１２（ａ），図１２（ｂ），図１２（ｃ）は、前述した図１０（ａ），図１０（ｂ），図１０（ｃ）と同様である。
また、図１３（ａ），図１３（ｂ），図１３（ｃ）は、前述した図１１（ａ），図１１（ｂ），図１１（ｃ）と同様である。

粗調整モードでは、図１２（ｅ）に示すように、図１２（ｄ）で（２）´、（３）´、（６）´、（７）´を付した検出電極３２０を電圧を印加し、（４）´、（５）´を付した検出電極３２０で検出する。また、図１２（ｆ）に示すように、図１２（ｄ）で（１）´、（４）´、（５）´、（８）´を付した検出電極３２０を電圧を印加し、（６）´、（７）´を付した検出電極３２０で検出する。図１２（ｅ），図１２（ｆ）に示す検出電圧パターンから、操作部１０の回転量と回転方向を検出できる。

一方、微調整モードでは、図１３（ｅ）に示すように、図１３（ｄ）で（２）、（４）を付した検出電極３２０を電圧を印加し、（３）を付した検出電極３２０で検出する。また、図１３（ｆ）に示すように、図１３（ｄ）で（３）、（１）を付した検出電極３２０を電圧を印加し、（４）を付した検出電極３２０で検出する。図１３（ｅ），図１３（ｆ）に示す検出電圧パターンから、操作部１０の回転量と回転方向を検出できる。

また、上記実施形態では、第２の部材２００が回転する構成となっているが、第１の部材１００が回転する構成としてもよい。さらに、上記実施形態では、第１の部材１００が、複数の磁石モジュール１１０，１２０を備える構成となっているが、第２の部材２００が、複数の磁石モジュールを備える構成となっていてもよい。

上述した実施形態では、第１の部材１００と第２の部材２００の双方に着磁部を設けた場合を例示したが、これらの部材の一方にのみ着磁部を設けてもよい。この場合には、一方の部材の着磁部と対向する他方の部材の周面は磁性面となり、当該着磁部と磁性面との間に磁気的相互作用が生じる。

以上のように、本発明は、前記各形態の構造、形状のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない限りにおいて適宜に設計変更して具体化できる。

１ 回転操作装置
１０ 操作部
２０ 固定部
１００ 第１の部材
１１０，１２０ 磁石モジュール
１３０ａ，１３０ｂ 第１の着磁部
２００ 第２の部材
２３０ 第２の着磁部
３００ 角度検出部
３１０ 導体板
３２０ 検出電極
３３０ 角度検出回路
Ｃ１，Ｃ２ ハートカム
Ｓ，Ｓ２ ソレノイド

Claims (7)

1. 第１の部材と、
   前記第１の部材の円周方向外側に位置する第２の部材と
   を有し、
   前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくとも一方の部材に、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された着磁部が設けられており、
   回転操作に応じて、前記第１の部材と前記第２の部材との前記円周方向における相対的な位置関係を変化させながら回転可能であり、前記着磁部による磁気的相互作用によってクリック感を生じさせ、
   前記第１の部材と前記第２の部材とのうち少なくとも前記着磁部が設けられた部材が、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された複数の着磁部を各々備えた複数の磁石モジュールを重ね合わせ、当該複数の磁石モジュール間の回転角度を変更することで、前記着磁部の前記角度間隔を変更可能な構成を有している
   回転操作装置。
2. 前記第１の部材は、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された複数の第１の前記着磁部を有し、
   前記第２の部材は、前記複数の第１の着磁部と円周方向の外側で対向可能に位置し、円周方向に沿って所定の角度間隔で着磁された第２の前記着磁部を有し、
   前記回転操作に応じて、前記第１の部材及び前記第２の部材の少なくとも一方が、前記第１の着磁部と前記第２の着磁部との円周方向における相対的な位置関係を変化させながら回転可能であり、前記第１の着磁部と前記第２の着磁部との磁気的相互作用によりクリック感を生じさせる
   請求項１に記載の回転操作装置。
3. 前記複数の磁石モジュール間の回転角度に応じて、前記第１の部材と前記第２の部材とのうち回転する回転体の回転角度の検出分解能を変更可能な角度検出部
   を有する請求項１または請求項２に記載の回転操作装置。
4. 前記角度検出部は、
   円周方向に複数の検出電極を備え、
   前記複数の磁石モジュール間の回転角度に応じて、前記複数の検出電極からの出力を合成または分離する請求項３記載の回転操作装置。
5. 前記第１の部材と前記第２の部材とのうち回転する回転体と一体となって回転する操作部を有する請求項１〜４のいずれかに記載の回転操作装置。
6. 前記複数の磁石モジュール間の回転角度を変化させるハートカムを有する請求項１〜５のいずれかに記載の回転操作装置。
7. 前記複数の磁石モジュール間の回転角度を変化させるソレノイドを有する請求項１〜５のいずれか記載の回転操作装置。