JP6464927B2 - 入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作力が入力される入力装置に関する。

従来の入力装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の入力装置（アクチュエータ）は、水平配置される平板状の第一ヨーク板と、この第一ヨーク板に対向するように平行配置される平板状の第二ヨーク板と、第一ヨーク板の第二ヨーク板側の面に固定される複数の磁石と、複数の磁石及び第二ヨーク板との間に移動可能に設けられた複数のコイルとを備えている。そして、複数のコイルを一体に固定するコイル固定部材に、触覚呈示部材が接続されている。

特許文献１では、複数のコイルに電流を流すと、この電流と、複数の磁石によって発生する磁束とによって複数のコイルに電磁力が発生する。そして、この電磁力がコイル固定部材、及び触覚呈示部材に伝達され、触覚呈示部材に触れている操作者の指などに触覚が呈示されるようになっている。

特開２００４−１１２９７９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の入力装置において、所定部位に搭載する際に、各ヨーク板が水平配置できない場合で、各ヨーク板が傾斜されるような場合では、触覚呈示部材及びコイル固定部材の自重により、触覚呈示部材には、各ヨーク板の板面方向に沿って下向きとなる力が作用する。よって、このような場合であると、下向きの力によって触覚呈示部材が下側に移動してしまう。また、下向きの力が加わる分、上向きの操作時と下向きの操作時とでは、操作フィーリングが異なるものとなり、操作者は違和感を覚える。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、傾斜配置される場合であっても自重による下向きの力による影響を抑制することのできる入力装置を提供することにある。

本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

本発明では、仮想の操作平面（ＯＰ）に沿う方向の操作力が入力される入力部（７０）と、
操作力の入力により操作平面に沿って移動可能なよう入力部を支持する支持部（５０）と、
磁極を形成する第一磁極形成部（６１、６２）、及び第一磁極形成部の発生磁束が通過する第一コイル（４１）、を有し、第一コイルへの電流の印加によって生じる電磁力（ＥＭＦ_ｘ）を、操作平面に沿う第一方向への操作反力（ＲＦ_ｘ）として入力部に作用させる第一アクチュエータ（３９ｘ）と、
磁極を形成する第二磁極形成部（６３、６４）、及び第二磁極形成部の発生磁束が通過する第二コイル（４２）、を有し、第二コイルへの電流の印加によって生じる電磁力（ＥＭＦ_ｙ）を、操作平面に沿い且つ第一方向と交差する第二方向への操作反力（ＲＦ_ｙ）として入力部に作用させる第二アクチュエータ（３９ｙ）と、
第一磁極形成部（６１、６２）、及び第二磁極形成部（６３、６４）を挟むように配置されて、第一、第二磁極形成部の発生磁束に対する磁気回路（６５）を形成する固定ヨーク（５１）、及び可動ヨーク（７１、７２）と、を備え
第一、第二アクチュエータのうちの一方が他方に対して下側となるように傾斜配置されると共に、
固定ヨーク、及び可動ヨークのうちのいずれかに、磁気回路中の抵抗となる磁気抵抗（７１ｃ、７２ｃ）が設けられ、
可動ヨークには、磁気抵抗に対して磁気回路が安定化するように安定化力が発生し、
磁気抵抗は、安定化力の作用方向が、傾斜配置に伴う可動ヨークの自重落下方向とは逆向きになるように配置されていることを特徴としている。

一般に、磁気回路においては、固定ヨーク、及び可動ヨークを介した磁極形成部周りの磁路の抵抗が小さくなる方向に力（安定化力）が作用する。磁路の抵抗は、磁路の面積が大きくなるほど、小さくなる。よって、可動ヨークに対して、磁路の面積が大きくなるように、つまり、磁束漏れが大きくなる方向に作用力（安定化力）が発生する。

そして、磁気抵抗の配置によって、安定化力の作用方向は、傾斜配置に伴う可動ヨークの自重落下方向とは逆向き、つまり、上向きになるようになっている。よって、この上向きの力が、傾斜配置時の自重によって発生する下向きの力に対抗することができるので、傾斜配置される場合であっても自重による下向きの力による影響を抑制することができる。

尚、上記括弧内の参照番号は、本発明の理解を容易にすべく、後述する実施形態における具体的な構成との対応関係の一例を示すものにすぎず、本発明の範囲を何ら制限するものではない。

本発明の第一実施形態による操作入力装置を備えた表示システムの構成を説明するための図である。 操作入力装置の車室内での配置を説明するための図である。 操作入力装置の搭載姿勢を説明するための図である。 操作入力装置の機械的構成を説明するための断面図である。 反力発生部の斜視図である。 図５の矢印VIから見た反力発生部の底面図である。 磁気回路を巡る磁束の態様を模式的に示す図であって、図６のVII−VII線断面図である。 磁気回路を巡る磁束の態様を模式的に示す図であって、図６のVIII−VIII線断面図である。 反力発生部を分解した斜視図であって、磁気回路を巡る磁束の態様を模式的に示す図である。 反力発生部を示す平面図である。 図１０のXI−XI線断面図であり、磁束漏れ部を大きくしようとする作用力が発生することを示す説明図である。 磁気抵抗（孔部）を設けない場合で、磁束漏れ部を大きくしようとする作用力がバランスする状態を示す説明図である。 孔部によって磁束漏れ部を大きくする力が作用しなくなることを示す説明図である。 傾斜配置における自重による力が、孔部による上向きの力によって抑制されることを示す説明図である。 下向きの力、上向きの力、および摩擦力を示す説明図である。 第二実施形態における操作入力装置を示す側面図である。 固定ヨークに形成された孔部を示す斜視図である。 孔部の幅寸法（Ｗ１）を示す平面図である。 作用力の発生状態を示す説明図である。 磁石の移動範囲に対する作用力の変化を示す説明図である。 第三実施形態における孔部を示す斜視図である。 孔部の幅寸法（Ｗ２）を示す平面図である。 第四実施形態における孔部を示す斜視図である。 孔部における開口を示す平面図である。

以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合わせることができる。そして、複数の実施形態及び変形例に記述された構成同士の明示されていない組み合わせも、以下の説明によって開示されているものとする。

（第一実施形態）
図１に示す本発明の第一実施形態による操作入力装置１００は、車両に搭載され、車室内の表示器、例えばナビゲーション装置２０又はヘッドアップディスプレイ装置１２０（図２参照）等と共に表示システム１０を構成している。操作入力装置１００は、図２に示されるように、車両のセンターコンソールにてパームレスト１９と隣接する位置に設置され、操作者の手の届き易い範囲に操作ノブ７３を露出させている。この操作ノブ７３は、操作者の手Ｈ等によって操作力が入力されると、入力された操作力の方向に変位する。

操作入力装置１００は、図３に示すように、後述する第一ボイスコイルモータ３９ｘ、及び第二ボイスコイルモータ３９ｙのうち、一方が他方に対して下側となるように、傾斜角θで傾斜配置されている。ここでは、一方は第一ボイスコイルモータ３９ｘであり、他方は第二ボイスコイルモータ３９ｙである。

ナビゲーション装置２０は、車両のインスツルメントパネル内に設置され、運転席に向けて表示画面２２を露出させている。表示画面２２には、所定の機能が関連付けられた複数のアイコン、及び任意のアイコンを選択するためのポインタ８０等が表示されている。操作ノブ７３に水平方向の操作力が入力されると、ポインタ８０は、操作力の入力方向に対応した方向に、表示画面２２上を移動する。ナビゲーション装置２０は、図１及び図２に示されるように、通信バス９０と接続され、操作入力装置１００等とネットワーク通信可能である。ナビゲーション装置２０は、表示画面２２に表示される画像を描画する表示制御部２３、及び表示制御部２３によって描画された画像を表示画面２２に連続的に表示する液晶ディスプレイ２１を有している。

以上の操作入力装置１００の各構成を詳しく説明する。操作入力装置１００は、図１に示すように、通信バス９０及び外部のバッテリ９５等と接続されている。操作入力装置１００は、通信バス９０を通じて、離れて位置するナビゲーション装置２０と通信可能とされている。また操作入力装置１００は、各構成の作動に必要な電力を、バッテリ９５から供給される。

操作入力装置１００は、通信制御部３５、操作検出部３１、反力発生部３９、反力制御部３７、及び操作制御部３３等によって電気的に構成されている。

通信制御部３５は、操作制御部３３によって処理された情報を通信バス９０に出力する。加えて通信制御部３５は、他の車載装置から通信バス９０に出力された情報を取得し、操作制御部３３に出力する。

操作検出部３１は、操作力の入力によって移動した操作ノブ７３（図２参照）の位置を検出する。操作検出部３１は、検出した操作ノブ７３の位置を示す操作情報を、操作制御部３３に出力する。

反力発生部３９は、操作ノブ７３に操作反力を生じさせる構成であって、ボイスコイルモータ等のアクチュエータを含んでいる。反力発生部３９は、例えば表示画面２２上においてポインタ８０（図２参照）がアイコンと重なる際に、操作反力を操作ノブ７３（図２参照）に印加することで、所謂反力フィードバックにより、擬似的なアイコンの触感を操作者に惹起させる。

反力制御部３７は、例えば種々の演算を行うためのマイクロコンピュータ等によって構成されている。反力制御部３７は、操作制御部３３から取得する反力情報に基づいて、反力発生部３９から操作ノブ７３に印加される操作反力の方向及び強さを制御する。

操作制御部３３は、例えば種々の演算を行うためのマイクロコンピュータ等によって構成されている。操作制御部３３は、操作検出部３１によって検出された操作情報を取得し、通信制御部３５を通じて通信バス９０に出力する。加えて操作制御部３３は、操作ノブ７３（図２参照）に印加する操作反力の方向及び強さを演算し、演算結果を反力情報として反力制御部３７に出力する。

操作入力装置１００は、図３、図４に示すように、可動部７０及び固定部５０等によって機械的に構成されている。

可動部７０は、後述する一対の可動ヨーク７１、７２を保持するノブベース７４、及び上述の操作ノブ７３を有している。可動部７０は、固定部５０に対し、仮想の操作平面ＯＰに沿うｘ軸方向及びｙ軸方向に相対移動可能に設けられている。可動部７０は、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに移動可能な範囲を、固定部５０によって予め規定されている。可動部７０は、印加されていた操作力から解放されると、基準となる基準位置に帰着する。

固定部５０は、ハウジング５０ａ及び回路基板５９を有しており、後述する固定ヨーク５１を保持している。ハウジング５０ａは、可動部７０を相対移動可能に支持しつつ、回路基板５９及び反力発生部３９等の各構成を収容する。回路基板５９は、その板面方向を、操作平面ＯＰに沿わせた姿勢にて、ハウジング５０ａ内に固定されている。回路基板５９には、操作制御部３３及び反力制御部３７等を構成するマイクロコンピュータ等が実装されている。

以上の可動部７０及び固定部５０間において、図３〜図６に示す反力発生部３９が反力フィードバックを実施する。反力発生部３９は、アクチュエータとして機能する第一ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）３９ｘ及び第二ＶＣＭ３９ｙ、並びに固定ヨーク５１及び二つの可動ヨーク７１，７２等によって構成されている。第一ＶＣＭ３９ｘは、第一コイル４１及び二つの磁石６１，６２を有している。第二ＶＣＭ３９ｙは、第二コイル４２及び二つの磁石６３，６４を有している。以下、各コイル４１，４２、各磁石６１〜６４、固定ヨーク５１、及び各可動ヨーク７１，７２の詳細を、順に説明する。

各コイル４１，４２は、銅等の非磁性材料よりなる線材を巻線４９として、扁平の筒状に巻回しすることにより形成されている。各コイル４１，４２において、巻線４９の巻回軸方向と直交する横断面は、長方形状に形成されている。各巻線４９は、各コイル４１，４２における筒壁の厚さが例えば３ｍｍ程度となるまで巻回しされている。各コイル４１，４２において、巻回しされた巻線４９の内周側には、巻回軸方向に延伸する収容室４１ａ，４２ａが形成されている。各コイル４１，４２は、回路基板５９に設けられた配線パターンを介して反力制御部３７と電気的に接続され、当該反力制御部３７によって各巻線４９に個別に電流が印加される。

各コイル４１，４２は、互いに僅かな隙間を開けつつ、ｙ軸に沿って並べられている。各コイル４１，４２は、巻線４９の巻回軸方向を操作平面ＯＰに沿わせた姿勢にて、回路基板５９等の固定部５０に対し固定されている。一方のコイル（以下、「第一コイル」）４１の巻回軸方向は、ｘ軸に沿っている。他方のコイル（以下、「第二コイル」）４２の巻回軸方向は、ｙ軸に沿っている。各コイル４１，４２は、操作平面ＯＰに沿った一対のコイル側面４１ｕ，４１ｄ，４２ｕ，４２ｄをそれぞれ形成している。各コイル４１，４２において、操作ノブ７３側を向く各一方を上側コイル側面４１ｕ，４２ｕとし、回路基板５９側を向く各他方を下側コイル側面４１ｄ，４２ｄとする。各コイル側面４１ｕ，４１ｄ，４２ｕ，４２ｄは、各辺がｘ軸又はｙ軸に沿った略四辺形状に形成されている。

各磁石６１〜６４は、ネオジウム磁石等であって、長手方向を有する略四辺形の板状に形成されている。二つの磁石６１，６２は、操作平面ＯＰと実質直交するｚ軸方向において互いに離れて位置し、且つ、当該ｚ軸方向に並んでいる。同様に、他の二つの磁石６３，６４は、ｚ軸方向において互いに離れて位置し、且つ、当該ｚ軸方向に並んでいる。各磁石６１〜６４のそれぞれには、平滑な平面状に形成された着磁面６８及び取付面６９が設けられている。各磁石６１〜６４において、着磁面６８及び取付面６９の磁極は、互いに異なっている（図７及び図８も参照）。

二つの磁石６１，６３の各取付面６９は、長辺をｘ軸に沿わせた姿勢にて、可動ヨーク７１に取り付けられている。可動ヨーク７１は、一枚の平板状を成す部材となっており、磁石６１、及び磁石６３とそれぞれ対応する領域の間が接続されるように形成されている。

可動ヨーク７１に保持された磁石６１の着磁面６８は、ｚ軸方向において所定の間隔を開けつつ、第一コイル４１の上側コイル側面４１ｕと対向している。可動ヨーク７１に保持された磁石６３の着磁面６８は、ｚ軸方向において所定の間隔を開けつつ、第二コイル４２の上側コイル側面４２ｕと対向している。

他の二つの磁石６２，６４の各取付面６９は、長辺をｘ軸に沿わせた姿勢にて、可動ヨーク７２に取り付けられている。可動ヨーク７２は、可動ヨーク７１と同様に、一枚の平板状を成す部材となっており、磁石６２、及び磁石６４とそれぞれ対応する領域の間が接続されるように形成されている。

可動ヨーク７２に保持された磁石６２の着磁面６８は、ｚ軸方向において所定の間隔を開けつつ、第一コイル４１の下側コイル側面４１ｄと対向している。可動ヨーク７２に保持された磁石６４の着磁面６８は、ｚ軸方向において所定の間隔を開けつつ、第二コイル４２の下側コイル側面４２ｄと対向している。

各磁石６１〜６４における各着磁面６８は、可動部７０が基準位置に帰着している場合において、対向する各コイル側面４１ｕ，４１ｄ，４２ｕ，４２ｄの中央に位置する。

以上の構成では、図７に示すように、各磁石６１，６２の発生磁束は、第一コイル４１の巻線４９をｚ軸方向に通過（貫通）する。故に、第一コイル４１への電流の印加により、磁場中に置かれた巻線４９内を電荷が移動すると、各電荷にはローレンツ力が生じる。こうして第一ＶＣＭ３９ｘは、第一コイル４１及び各磁石６１，６２間にて、ｘ軸方向（第一方向）の電磁力ＥＭＦ_ｘを生じさせる。第一コイル４１に印加する電流の向きを反転させることにより、発生する電磁力ＥＭＦ_ｘも反転し、ｘ軸に沿った逆向きの方向となる。

また図８に示すように、各磁石６３，６４の発生磁束は、第二コイル４２の巻線４９をｚ軸方向に通過（貫通）する。故に、第二コイル４２への電流の印加により、磁場中に置かれた巻線４９内を電荷が移動すると、各電荷にはローレンツ力が生じる。こうして第二ＶＣＭ３９ｙは、第二コイル４２及び各磁石６３，６４間にて、ｙ軸方向（第二方向）の電磁力ＥＭＦ_ｙを生じさせる。第二コイル４２に印加する電流の向きを反転させることにより、発生する電磁力ＥＭＦ_ｙも反転し、ｙ軸に沿った逆向きの方向となる。

図３〜図６に示す固定ヨーク５１は、例えば軟鉄及び電磁鋼板等の磁性材料によって形成されている。固定ヨーク５１には、二つのコイル側ヨーク部５２，５３、及び連結部５４が設けられている。コイル側ヨーク部５２，５３、及び連結部５４は、平板状に形成されている。

一方のコイル側ヨーク部（以下、「第一コイル側ヨーク部」）５２は、第一コイル４１の収容室４１ａに挿入され、当該収容室４１ａを貫通している。収容室４１ａに収容された第一コイル側ヨーク部５２の両面には、第一対向面５２ａが形成されている。二つの第一対向面５２ａは、第一コイル４１の内周側に位置し、第一コイル４１の外周側に配置された各磁石６１，６２と共に当該コイル４１を内外の両側から挟むよう、これら磁石６１，６２の各着磁面６８と個々に対向配置されている。以上の第一コイル側ヨーク部５２に誘導された各磁石６１，６２の発生磁束は、第一コイル４１の巻線４９をｚ軸方向に通過（貫通）する。

他方のコイル側ヨーク部（以下、「第二コイル側ヨーク部」）５３は、第二コイル４２の収容室４２ａに挿入され、当該収容室４２ａを貫通している。収容室４２ａに収容された第二コイル側ヨーク部５３の両面には、第二対向面５３ａが形成されている。二つの第二対向面５３ａは、第二コイル４２の内周側に位置し、第二コイル４２の外周側に配置された各磁石６３，６４と共に当該コイル４２を内外の両側から挟むよう、これら磁石６３，６４の各着磁面６８と個々に対向配置されている。以上の第二コイル側ヨーク部５３に誘導された各磁石６３，６４の発生磁束は、第二コイル４２の巻線４９をｚ軸方向に通過（貫通）する。

よって、固定ヨーク５１における第一コイル側ヨーク部５２は、各磁石６１、６２と対応しており、また、第二コイル側ヨーク部５３は、各磁石６３、６４と対応している。第一コイル側ヨーク部５２と第二コイル側ヨーク部５３は、各磁石６１、６２、及び各磁石６３、６４と対応する領域の間が離間されるように形成されている。

連結部５４は、第一コイル４１と第二コイル４２の外側で、第一コイル側ヨーク部５２のｘ軸方向の一方の端部と、第二コイル側ヨーク部５３のｘ軸方向の一方の端部とを連結する部位となっている。

以上により、第一コイル４１の収容室４１ａから、第二コイル４２の収容室４２ａまで延伸する固定ヨーク５１が形成されている。

各可動ヨーク７１，７２は、固定ヨーク５１と同様に、軟鉄及び電磁鋼板等の磁性材料によって形成されている。各可動ヨーク７１，７２は、共に長方形状の平板材によって形成されており、互いに実質同一の形状とされている。各可動ヨーク７１，７２は、二つのコイル４１，４２をｚ軸方向において挟みつつ対向する配置にて、ノブベース７４に保持されている。各可動ヨーク７１，７２のそれぞれには、第一保持面７１ａ，７２ａ及び第二保持面７１ｂ，７２ｂが形成されている。一方の可動ヨーク７１は、第一保持面７１ａによって磁石６１の取付面６９を保持し、第二保持面７１ｂによって磁石６３の取付面６９を保持している。他方の可動ヨーク７２は、第一保持面７２ａによって磁石６２の取付面６９を保持しつつ、第二保持面７２ｂによって磁石６４の取付面６９を保持している。

よって、固定ヨーク５１と可動ヨーク７１は、各磁石６１、６３を挟むように配置されている。また、固定ヨーク５１と可動ヨーク７２は、各磁石６２、６４を挟むように配置されている。

そして、図１３、図１４に示すように、本実施形態では、可動ヨーク７１、７２には、磁気回路中の抵抗となる磁気抵抗が設けられている。磁気抵抗は、後述する作用力（安定化力）の作用方向が、傾斜配置に伴う可動ヨーク７１、７２の自重落下方向とは逆向きとなるように配置されている。具体的には、磁気抵抗は、可動ヨーク７１、７２において、各磁石６１、６２に対応する領域と、各磁石６３、６４に対応する領域とが接続される領域内で、傾斜配置において下側となる第一ＶＣＭ３９ｘの磁石６１、６２に対応する領域に隣接するように、配置されている。磁気抵抗は、ここでは孔部７１ｃ、７２ｃとなっている。

以上説明した固定ヨーク５１及び二つの可動ヨーク７１，７２等は、磁路形成体６６として、図７〜図９に示す反力発生部３９の磁気回路６５を形成している。磁気回路６５は、固定ヨーク５１及び各可動ヨーク７１，７２を巡る形状により、第一ＶＣＭ３９ｘの各磁石６１，６２の発生磁束を第二ＶＣＭ３９ｙに導くと共に、第二ＶＣＭ３９ｙの各磁石６３，６４の発生磁束を第一ＶＣＭ３９ｘに導く。

詳記すると、図７〜図９に示す第一ＶＣＭ３９ｘの各磁石６１，６２において、第一コイル４１を向く各着磁面６８の磁極は、同一とされている。故に、各磁石６１，６２が発生させる磁束の方向は、ｚ軸に沿って互いに反対の方向となる。そのため、各第一対向面５２ａから、各第一保持面７１ａ，７２ａに向かう磁束が生じる。これらの磁束は、各第一保持面７１ａ，７２ａから各可動ヨーク７１，７２に入り、各可動ヨーク７１，７２のそれぞれにおいて、第一保持面７１ａ，７２ａから第二保持面７１ｂ，７２ｂに向う。

さらに、図８及び図９に示す第二ＶＣＭ３９ｙの各磁石６３，６４において、第二コイル４２を向く各着磁面６８の磁極は、互いに同一とされ、且つ、第一コイル４１と対向する二つの着磁面６８（図７も参照）の磁極とは異なっている。故に、各磁石６３，６４が発生させる磁束の方向は、ｚ軸に沿って互いに対向する方向となる。そのため、各第二保持面７１ｂ，７２ｂから、各第二対向面５３ａに向かう磁束が生じる。以上により、各可動ヨーク７１，７２によって誘導された磁束は、各第二対向面５３ａから第二コイル側ヨーク部５３に入り、連結部５４を通過して、第一コイル側ヨーク部５２へと向かう。そして、固定ヨーク５１内を誘導された磁束は、再び各第一対向面５２ａから各第一保持面７１ａ，７２ａ（図７参照）へと向かう。

以上により、図７〜図９に示す反力発生部３９では、第一ＶＣＭ３９ｘにおける各磁石６１，６２の発生磁束は、当該ＶＣＭ３９ｘの第一コイル４１を通過するだけでなく、磁気回路６５によって導かれることで、第二ＶＣＭ３９ｙの第二コイル４２を通過する。同様に、第二ＶＣＭ３９ｙにおける各磁石６３，６４の発生磁束は、第二コイル４２を通過するだけでなく、磁気回路６５によって導かれることにより、第一ＶＣＭ３９ｘの第一コイル４１を通過する。よって、各第一対向面５２ａ及び各第一保持面７１ａ，７２ａ間の磁束密度、並びに、各第二対向面５３ａ及び各第二保持面７１ｂ，７２ｂ間の磁束密度は共に、二つのＶＣＭ３９ｘ，３９ｙの磁気回路を個別に形成した形態と比較して、高くなる。こうして、第一コイル４１の巻線４９をｚ軸方向に貫通する磁束密度が向上することにより、第一ＶＣＭ３９ｘにて発生可能な電磁力ＥＭＦ_ｘが増加する。同様に、第二コイル４２の巻線４９をｚ軸方向に貫通する磁束密度の向上により、第二ＶＣＭ３９ｙにて発生可能な電磁力ＥＭＦ_ｘが増加する。したがって、各磁石６１〜６４の形成材料の使用量を抑えつつ、可動部７０の操作ノブ７３、ひいては操作者に作用可能な各操作反力ＲＦ_ｘ，ＲＦ_ｙを高めることができる。

加えて第一実施形態の第一ＶＣＭ３９ｘでは、二つの磁石６１，６２及び各第一対向面５２ａは、第一コイル４１の巻線４９を内外の両側から挟みつつ、ｚ軸方向において互いに対向している。故に、一方の磁石６１が対向する第一対向面５２ａを引き寄せる磁気吸引力は、他方の磁石６２が対向する第一対向面５２ａを引き寄せる磁気吸引力を打ち消し得る。同様に、第二ＶＣＭ３９ｙにおいて、一方の磁石６３が対向する第二対向面５３ａを引き寄せる磁気吸引力は、他方の磁石６４が対向する第二対向面５３ａを引き寄せる磁気吸引力を打ち消し得る。こうして可動部７０に作用する磁気吸引力が低減されることによれば、可動部７０は、操作者による操作力の入力によって、円滑に移動可能となる。

次に、操作入力装置１００が傾斜配置（図３）されることで、自重によって発生する下向きの力の影響を抑制する作動について、図１０〜図１４を用いて説明する。

本実施形態の操作入力装置１００の傾斜姿勢は、図１４に示すように、例えば、第一ＶＣＭ３９ｘが下側で、第二ＶＣＭ３９ｙが上側であり、傾斜角度はθである。このような配置であると、操作入力装置１００には、可動部７０の自重をｍｇとしたときに、ｍｇ・ｓｉｎθの力が、固定ヨーク５１の面に沿う下向きの力として発生する。

ここで、まず、図１０〜図１２に示すように、可動ヨーク７１、７２に孔部７１ｃ、７２ｃが形成されていない場合を想定する。

図１１に示すように、第一コイル側ヨーク部５２、及び可動ヨーク７１は、磁石６１による発生磁束（磁束漏れ）に対する磁気回路を形成し、第一コイル側ヨーク部５２、及び可動ヨーク７２は、磁石６２による発生磁束（磁束漏れ）に対する磁気回路を形成する。同様に、第二コイル側ヨーク部５３、及び可動ヨーク７１は、磁石６３による発生磁束（磁束漏れ）に対する磁気回路を形成し、第二コイル側ヨーク部５３、及び可動ヨーク７２は、磁石６４による発生磁束（磁束漏れ）に対する磁気回路を形成する。

一般に、これらの磁気回路においては、固定ヨーク５１（第一コイル側ヨーク部５２、第二コイル側ヨーク部５３）と、可動ヨーク７１とを介した磁石６１、６３周りの磁路の抵抗、及び、固定ヨーク５１（第一コイル側ヨーク部５２、第二コイル側ヨーク部５３）と、可動ヨーク７２とを介した磁石６２、６４周りの磁路の抵抗が、小さくなる方向に力が作用する。磁路の抵抗は、磁路の面積が大きくなるほど、小さくなる。よって、磁路の面積が大きくなるように、つまり、磁束漏れが大きくなる方向に作用力が発生する。図１１（ｂ）では、第二コイル４２側において発生する作用力を示している。

そして、固定ヨーク５１、及び可動ヨーク７１、７２のうちの一方、ここでは、固定ヨーク５１は、磁石６１、６２、及び磁石６３、６４と対応する領域の間が離間されている。つまり、第一コイル側ヨーク部５２と、第二コイル側ヨーク部５３とに分かれている。また、固定ヨーク５１、及び可動ヨーク７１、７２のうちの他方、ここでは可動ヨーク７１、７２は、磁石６１、６２、及び磁石６３、６４と対応する領域の間が接続されている。このような場合では、図１２に示すように、作用力は、第一コイル４１側では第二コイル４２とは反対側を向き、第二コイル４２側では第一コイル４１とは反対側を向く力となり、両作用力は、釣り合って、見かけ上は力が発生しない。

そして、図１３、図１４に示すように、本実施形態では、固定ヨーク５１、及び可動ヨーク７１、７２のうちの他方、ここでは、可動ヨーク７１、７２には、傾斜配置において下側となる第一ＶＣＭ３９ｘの磁石６１、６２に対応する領域（傾斜の上側）に隣接するように、磁気回路中の抵抗となる磁気抵抗、つまり孔部７１ｃ、７２ｃが設けられている。

この孔部７１ｃ、７２ｃにより、下側となる第一ＶＣＭ３９ｘの磁石６１、６２においては、磁路を形成するための面積が制約されるので、磁束漏れが大きくなるような力が作用しないことになる。一方、上側となる第二ＶＣＭ３９ｙの第二コイル４２側においては、第一コイル４１とは反対側を向く作用力が発生することになり、全体でみた場合の作用力は、傾斜配置における上向きの力となる。全体で見た場合の作用力（上向きの力）は、本発明の安定化力に対応する。上向きの力は、傾斜配置時の自重によって発生する下向き（自重落下方向）の力に対して逆向きである。よって、図１４に示すように、この上向きの力が、下向きの力に対抗することができるので、傾斜配置される場合であっても自重による下向きの力による影響を抑制することができる。

尚、上向きの力は、自重による下向きの力の大きさに応じて、孔部７１ｃ、７２ｃの縦、横の寸法（ｘ、ｙ方向の寸法）を適宜調整することで、下向きの力に対してバランスの取れる力とすることができる。

また、下向きの力による影響を抑制するにあたっては、図１５（ａ）に示すように、実際には、可動部７０には自重による下向きの力Ｆに対して、逆向きの摩擦力Ｆ１（上向き）が作用するので、上向きの力Ｆ２に摩擦力Ｆ１（上向き）を加えた力が、自重による下向きの力Ｆとバランスするようにすればよい。つまり、Ｆ１＋Ｆ２＞Ｆであり、Ｆ２＞Ｆ−Ｆ１とすればよい。

更に、上向きの力Ｆ２によって可動部７０が自然に動いてしまうことを抑制するにあたっては、図１５（ｂ）に示すように、上向きの力Ｆ２が、上向きの力Ｆ２に対する摩擦力Ｆ３（下向き）と下向きの力Ｆとの和よりも小さくなるようにすればよい。つまりＦ２＜Ｆ＋Ｆ３である。

尚、第一実施形態において、操作入力装置１００が特許請求の範囲に記載の「入力装置」に相当し、第一ＶＣＭ３９ｘが特許請求の範囲に記載の「第一アクチュエータ、一方のアクチュエータ」に相当し、第二ＶＣＭ３９ｙが特許請求の範囲に記載の「第二アクチュエータ、他方のアクチュエータ」に相当する。また、固定部５０が特許請求の範囲に記載の「支持部」に相当し、可動部７０が特許請求の範囲に記載の「入力部」に相当する。また、固定ヨーク５１が特許請求の範囲に記載の「固定ヨーク、及び可動ヨークのうちの一方」に相当し、可動ヨーク７１、７２が特許請求の範囲に記載の「固定ヨーク、及び可動ヨークのうちの他方」に相当する。さらに、磁石６１，６２が特許請求の範囲に記載の「第一磁極形成部」に相当し、磁石６３，６４が特許請求の範囲に記載の「第二磁極形成部」に相当する。

（第二実施形態）
第二実施形態の操作入力装置１００Ａを図１６〜図２０に示す。第二実施形態は、上記第一実施形態に対して、磁気抵抗（孔部７１ｃ、７２ｃ）の設定位置を変更したものである。第二実施形態では、磁気抵抗は、孔部５１ａとなっている。

孔部５１ａは、固定ヨーク５１、及び可動ヨーク７１のうちの一方、ここでは、固定ヨーク５１（第一コイル側ヨーク部５２）に設けられている（１箇所）。孔部５１ａは、可動ヨーク７１、７２における磁石６１、６２と対向するように、且つ、固定ヨーク５１、及び可動ヨーク７１、７２が重なる方向（並ぶ方向）、つまり図１６中のｚ軸方向から見た場合に、孔部５１ａの一部が磁石６１、６２と重なるように配置されている。孔部５１ａは、磁石６１、６２に対して、傾斜配置の下側にずれており、磁石６１、６２と重ならない部位は、傾斜配置の下側の領域となっている。

また、図１７、図１８に示すように、固定ヨーク５１の板面上で、傾斜配置における自重落下方向（ｙ軸方向）に対して交差（直交）する方向、つまり、ｘ軸方向を孔部５１ａの幅方向としたときに、孔部５１ａの幅寸法Ｗ１は、磁石６１（６２）のｘ軸方向における可動範囲よりも大きくなるように設定されている。よって、磁石６１（６２）がｘ軸方向に如何様に可動しても、孔部５１ａと磁石６１（６２）との重なる面積は、常に一定となっている。

本実施形態では、図１９に示すように、孔部５１ａによって、磁路の抵抗が増大するので、磁路の抵抗が小さくなる方向、つまり、図１９中の白矢印で示すように、磁路の面積が大きくなる方向に作用力（安定化力）が発生する。この作用力は、傾斜配置における上向きの力となる。よって、上記第一実施形態と同様に、上向きの力が、傾斜配置時の自重によって発生する下向きの力に対抗することができるので、傾斜配置される場合であっても自重による下向きの力による影響を抑制することができる。尚、作用力は、図２０に示すように、磁石６１（６２）のｙ軸方向における移動範囲の中の任意の位置で、極大値を取るように変化する。

また、磁石６１（６２）がｘ軸方向に可動しても、孔部５１ａと磁石６１（６２）との重なる面積は、常に一定となるようにしているので、発生する作用力のバラツキを小さくすることができる。つまり、傾斜配置における下向きの力を抑制する度合を安定化させることができる。

また、本実施形態では、磁気抵抗として固定ヨーク５１に１つの孔部５１ａを設けることで対応しており、上記第一実施形態のように、可動ヨーク７１、７２に、２つの孔部７１ｃ、７２ｃを設ける場合に比べて、孔部の加工工数を低減することができる。

（第三実施形態）
第三実施形態の磁気抵抗を、図２１、図２２に示す。第三実施形態の磁気抵抗は、上記第二実施形態の磁気抵抗（孔部５１ａ）に対して、孔部５１ｂとしたものである。孔部５１ｂは、孔部５１ａの幅寸法Ｗ１を幅寸法Ｗ２に変更したものである。

孔部５１ｂの幅寸法Ｗ２は、図２２に示すように、磁石６１（６２）のｘ軸方向における可動位置によらず、磁石６１（６２）を超えない範囲に設定されている。よって、磁石６１（６２）がｘ軸方向に如何様に可動しても、孔部５１ｂと磁石６１（６２）との重なる面積は、常に一定となっている。

本実施形態によれば、孔部５１ｂによって、上記第二実施形態と同様の効果を奏することができる。

（第四実施形態）
第四実施形態の磁気抵抗を図２３、図２４に示す。第四実施形態は、磁気抵抗を切欠き部５１ｃとしている。切欠き部５１ｃは、上記第三実施形態における孔部５１ｂの周囲の一部が、固定ヨーク５１の端部において開口されたものとなっている。

これにより、孔部５１ａ、５１ｂとして固定ヨーク５１に形成する場合に比べて、固定ヨーク５１の端部からの切り込みによる加工が可能となり、切欠き部５１ｃの形成が容易となる。

（その他の実施形態）
上記第一実施形態では、磁気抵抗を、可動ヨーク７１、７２に形成される孔部７１ｃ、７２ｃとし、また、第二〜第四実施形態では、磁気抵抗を、固定ヨーク５１に形成される孔部５１ａ、５１ｂ、あるいは切欠き部５１ｃとした。しかしながら、これに限らず、例えば熱処理等によって可動ヨーク７１、７２、あるいは固定ヨーク５１の材質中に添加される不純物によって形成された非磁性部としてもよい。不純物としては、例えば、炭素とすることができる。

また、上記各実施形態では、固定ヨーク５１に対して、ｚ軸方向に挟むように可動ヨーク７１（各磁石６１，６３）と、可動ヨーク７２（各磁石６２，６４）とを設けるようにしたが、一方の可動ヨーク、及びその可動ヨークに固定される各磁石を廃止したものとしてもよい。この場合は、対向する各磁石６１，６２間の磁気吸引力、及び対向する各磁石６３，６４間の磁気吸引力の打消し効果は得られないものの、上記各実施形態と同様に、傾斜配置における自重による下向きの力による影響を抑制することができる。

また、上記各実施形態に対して、固定ヨーク５１を可動ヨークに置き換え、新たな可動ヨークに各磁石６１〜６４を設け、さらに、対向する可動ヨーク７１，７２を固定ヨークに置き換えたものとしてもよい。この場合、新たな可動ヨークに磁気抵抗を設けることで、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。また、新たな固定ヨークに磁気抵抗を設けることで、上記第二〜第四実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記第一実施形態に対して、固定ヨーク５１を可動ヨークに置き換え、さらに、対向する可動ヨーク７１，７２を固定ヨークに置き換えたものとしてもよい。この場合、新たな固定ヨークに磁気抵抗を設けることで、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。また、新たな可動ヨークに磁気抵抗を設けることで、上記第二〜第四実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施形態に対して、各磁石６１〜６４を、各コイル４１、４２の収容室４１ａ，４２ａ内に収容して、固定ヨーク５１の各対向面５２ａ，５３ａにそれぞれ固定したものとしてもよい。この場合、固定ヨークに磁気抵抗を設けることで、上記第一実施形態と同様の効果を得ることができる。また、可動ヨークに磁気抵抗を設けることで、上記第二〜第四実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記各実施形態の表示システム１０は、ナビゲーション装置２０に替えて、又はナビゲーション装置２０と共に、図２に示すヘッドアップディスプレイ装置１２０（参照）を備えたものとしてもよい。ヘッドアップディスプレイ装置１２０は、運転席の前方において車両のインスツルメントパネル内に収容されており、ウィンドウシールド内に規定された投影領域１２２に向けて画像を投影することにより、当該画像の虚像表示を行う。運転席に着座した操作者は、投影領域１２２を通して、所定の機能が関連付けられた複数のアイコン、及び任意のアイコンを選択するためのポインタ８０等が視認可能となる。ポインタ８０は、表示画面２２に表示された場合と同様に、操作ノブ７３への水平方向の操作入力により、操作力の入力方向に対応した方向に投影領域１２２内を移動可能である。

また、上記各実施形態では、ナビゲーション装置等を操作するための遠隔操作デバイスとして、センターコンソールに設置された操作入力装置に、本発明を適用した例を説明した。しかし本発明は、センターコンソールに設置されたシフトレバー等のセレクタ、及びステアリングに設けられたステアリングスイッチ等に、適用可能である。さらに、インスツルメントパネル、ドア等に設けられたアームレスト、及び後部座席の近傍等に設けられた種々の車両の機能操作デバイスにも、本発明は適用可能である。そしてさらに、車両用に限らず、各種輸送用機器及び各種情報端末等に用いられる操作系全般に、本発明を適用された操作入力装置は、採用可能である。

３９ｘ 第一ボイスコイルモータ（第一アクチュエータ、一方のアクチュエータ）
３９ｙ 第二ボイスコイルモータ（第二アクチュエータ、他方のアクチュエータ）
４１ 第一コイル
４２ 第二コイル
５０ 固定部（支持部）
５１ 固定ヨーク（固定ヨーク、及び可動ヨークのうちの一方）
５１ａ、５１ｂ 孔部（磁気抵抗）
５１ｃ 切欠き部（磁気抵抗）
６１，６２ 磁石（第一磁極形成部）
６３，６４ 磁石（第二磁極形成部）
６５ 磁気回路
７０ 可動部（入力部）
７１ 可動ヨーク（固定ヨーク、及び可動ヨークのうちの他方）
７１ｃ 孔部（磁気抵抗）
７２ 可動ヨーク（固定ヨーク、及び可動ヨークのうちの他方）
７２ｃ 孔部（磁気抵抗）
１００、１００Ａ 操作入力装置（入力装置）
ＯＰ 操作平面
ＥＭＦ_ｘ，ＥＭＦ_ｙ 電磁力
ＲＦ_ｘ 操作反力（第一方向への操作反力）
ＲＦ_ｙ 操作反力（第二方向への操作反力）

Claims (9)

1. 仮想の操作平面（ＯＰ）に沿う方向の操作力が入力される入力部（７０）と、
   前記操作力の入力により前記操作平面に沿って移動可能なよう前記入力部を支持する支持部（５０）と、
   磁極を形成する第一磁極形成部（６１、６２）、及び前記第一磁極形成部の発生磁束が通過する第一コイル（４１）、を有し、前記第一コイルへの電流の印加によって生じる電磁力（ＥＭＦ_ｘ）を、前記操作平面に沿う第一方向への操作反力（ＲＦ_ｘ）として前記入力部に作用させる第一アクチュエータ（３９ｘ）と、
   磁極を形成する第二磁極形成部（６３、６４）、及び前記第二磁極形成部の発生磁束が通過する第二コイル（４２）、を有し、前記第二コイルへの電流の印加によって生じる電磁力（ＥＭＦ_ｙ）を、前記操作平面に沿い且つ前記第一方向と交差する第二方向への操作反力（ＲＦ_ｙ）として前記入力部に作用させる第二アクチュエータ（３９ｙ）と、
   前記第一磁極形成部（６１、６２）、及び前記第二磁極形成部（６３、６４）を挟むように配置されて、前記第一、第二磁極形成部の発生磁束に対する磁気回路（６５）を形成する固定ヨーク（５１）、及び可動ヨーク（７１、７２）と、を備え
   前記第一、第二アクチュエータのうちの一方が他方に対して下側となるように傾斜配置されると共に、
   前記固定ヨーク、及び前記可動ヨークのうちのいずれかに、前記磁気回路中の抵抗となる磁気抵抗（７１ｃ、７２ｃ）が設けられ、
   前記可動ヨークには、前記磁気抵抗に対して前記磁気回路が安定化するように安定化力が発生し、
   前記磁気抵抗は、前記安定化力の作用方向が、前記傾斜配置に伴う前記可動ヨークの自重落下方向とは逆向きになるように配置されていることを特徴とする入力装置。
2. 前記固定ヨーク、及び前記可動ヨークのうちの一方は、前記第一磁極形成部、及び前記第二磁極形成部と対応する領域の間が離間され、前記固定ヨーク、及び前記可動ヨークのうちの他方は、前記第一磁極形成部、及び前記第二磁極形成部と対応する領域の間が接続されており、
   前記磁気抵抗は、前記固定ヨーク、及び前記可動ヨークのうちの他方の前記接続された領域で、前記下側となるアクチュエータにおける磁極形成部に対応する領域に隣接するように設けられたことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記磁気抵抗は、前記可動ヨークに設けられた孔部であることを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
4. 前記磁気抵抗は、前記可動ヨークに添加される不純物によって形成された非磁性部であることを特徴とする請求項２に記載の入力装置。
5. 前記磁気抵抗は、前記固定ヨーク、及び前記可動ヨークのうちの一方に設けられて、
   前記第一磁極形成部、及び前記第二磁極形成部は、前記固定ヨーク、及び前記可動ヨークのうちの他方に設けられて、
   前記磁気抵抗は、前記第一磁極形成部と対向するように、且つ、前記固定ヨーク、及び前記可動ヨークが並ぶ方向から見た場合に、前記磁気抵抗の一部が前記第一磁極形成部と重なるように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
6. 前記磁気抵抗は、前記固定ヨークに設けられた孔部（５１ａ、５１ｂ）であることを特徴とする請求項５に記載の入力装置。
7. 前記第一磁極形成部は、前記可動ヨークに設けられており、
   前記固定ヨークの面上で、前記自重落下方向に対して交差する方向を幅方向としたときに、
   前記孔部の前記幅方向の寸法は、前記可動ヨークと共に移動する前記第一磁極形成部の前記幅方向の可動範囲よりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項６に記載の入力装置。
8. 前記第一磁極形成部は、前記可動ヨークに設けられており、
   前記固定ヨークの面上で、前記自重落下方向に対して交差する方向を幅方向としたときに、
   前記孔部の前記幅方向の寸法は、前記可動ヨークと共に移動する前記第一磁極形成部の前記幅方向の可動位置によらず、前記第一磁極形成部を超えない範囲に設定されていることを特徴とする請求項６に記載の入力装置。
9. 前記孔部の一部は、前記固定ヨークの端部において開口されていることを特徴とする請求項６〜請求項８のいずれか１つに記載の入力装置。

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