JP6511527B2 - 入力機器 - Google Patents

Description

本発明は、入力機器に関する。

従来、各種電子機器において、ユーザが電子機器に対して入力操作を行うものとして、タッチパッドのタッチ面を操作するものがある。また、このような機器として、例えば特開２００８−２７８３７６号公報（特許文献１）に開示されているように、タッチ面を操作する指等に対して触感を与えるために、タッチパッドの下部にボイスコイルや磁石などを配置するようにしたものがある。

上記特許文献１のものは、入力項目選択用の表示画面の中からアイコンを選択して情報を入力する際に触覚を提示する触覚機能付きの入力装置及び電子機器に関するものであり、振動板に取り付けられたコイルを可動自在に配し、コイルに触覚提示用の低周波数信号を入力したとき振動板を振動させるものである。

特開２００８−２７８３７６号公報

前記従来の入力装置では、振動板を所定の高さに維持しておくためにはコイルに電流を一定期間だけ流し続ける必要があり、大きな電力量を消費してしまう。

したがって、本発明が解決しようとする課題としては、例えば低電力でタッチパッドを所定の位置に保持することが可能な入力機器を提供することが一例として挙げられる。

請求項１に記載の発明は、接触体が接触する接触部材と、前記接触部材を移動可能に支持する筐体と、前記接触部材を前記筐体に対して移動させて、当該筐体に対する当該接接触部材の接触面の高さを変える駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、回転可能な回転体と、当該回転体に設けられた１又は複数の第１の磁石と、前記接触部材に設けられた１又は複数の第２の磁石と、を備え、前記第１の磁石と前記第２の磁石は対向可能に配置されていることを特徴とする入力機器である。

請求項１２に記載の発明は、上記入力機器と、制御機器と、表示機器と、を備え、前記表示機器は前記入力機器と異なる位置に設けられていることを特徴とする移動体である。

本発明の第１実施例の入力機器の外観図斜視である。 第１実施例の入力機器の筐体を外した状態を示す要部斜視図である。 第１実施例の入力機器における可動ブロックの磁石とシャフトの磁石を示す概略図である。 第１実施例の入力機器の作用説明図である。 第１実施例の入力機器の駆動制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施例の入力機器の外観斜視図である。 第２実施例の入力機器の上ケースと下ケースを外した状態を示す斜視図である。 第２実施例の入力機器の要部分解斜視図である。 第２実施例における弾性部材の一例としての板バネの作用を説明する図である。 第２実施例におけるモータに対するロータリーエンコーダを示す図である。 第２実施例における操作入力部の上下位置を測定するフォトセンサを示す図である。 第２実施例における入力機器の操作入力部を中立位置としたときの一部平面図である。 第２実施例における入力機器の操作入力部を下方に移動したときの一部平面図である。 第２実施例における入力機器の操作入力部を上方に移動したときの一部平面図である。 第２実施例における操作入力部を中立位置としたときの縦断面図である。 第２実施例における操作入力部を下方に移動したときの縦断面図である。 第２実施例における操作入力部を上方に移動したときの縦断面図である。 第２実施例における回転プレートの回転位置と操作入力部の上下位置及び磁石の磁極の関係を示す概略図である。 第２実施例の入力機器の駆動制御の一例を示すフローチャートである。 第３実施例に係る移動体の構成を示す図である。 第３実施例に係る移動体のブロック図である。

以下、本発明の一実施形態を説明する。本発明の一実施形態に係る入力機器は、接触体が接触する接触部材と、前記接触部材を移動可能に支持する筐体と、前記接触部材を前記筐体に対して移動させて、当該筐体に対する当該接接触部材の接触面の高さを変える駆動装置と、を備え、前記駆動装置は、回転可能な回転体と、当該回転体に設けられた１又は複数の第１の磁石と、前記接触部材に設けられた１又は複数の第２の磁石と、を備え、前記第１の磁石と前記第２の磁石は対向可能に配置されていることを特徴とする。

また、前記回転体の回転により、前記第２の磁石に対する前記第１の磁石の位置は変化すること を特徴とする入力機器である。

また、前記回転体が前記接触部材に対向して配置されるシャフトであり、前記シャフトの回転軸回りの側面に前記第１の磁石が設けられていることを特徴とする入力機器である。したがって、シャフトの回転位置を制御することで、接触部材の上下位置を制御することができる。

また、前記回転体が前記接触部材に対向して配置される回転プレートであり、前記回転プレートの回転軸から所定の距離だけ離れた位置に前記第１の磁石が設けられていることを特徴とする入力機器である。すなわち、第１の磁石は回転プレートの回転軸回りの円周上に磁石が設けられている。したがって、回転プレートの回転位置を制御することで、接触部材の上下位置を制御することができる。

また、前記複数の第１の磁石が前記シャフトの回転軸に沿って配置され、前記複数の第２の磁石が前記第１の磁石に対向可能に配置されていることを特徴とする入力機器である。したがって、複数組の磁石の磁力が協働し、強い駆動力を得ることができる。

また、前記複数の第１の磁石が前記回転プレートに設けられ、前記複数の第２の磁石が前記接触部材の前記第１の磁石に対向する面に配置されていることを特徴とする入力機器である。したがって、複数組の磁石の磁力が協働し、強い駆動力を得ることができる。

また、前記回転プレートに設けられた前記複数の第１の磁石が、前記回転プレートの周方向に等間隔で配置されていることを特徴とする入力機器である。第１の磁石が回転プレートの回転軸回りの同一円周上で等間隔に配置されているので、回転プレートの回転位置を等間隔の回転角度として制御でき、処理が容易になる。

また、前記複数の第１の磁石は、前記接触部材の中央より外周部側に配置されていることを特徴とする入力機器である。複数の磁石は、接触部材（操作入力部）の中央より外周部側に配置されているので、磁力がその外周部で働くため、接触部材の動作が安定する。

また、対向する前記第１の磁石の磁極と前記第２の磁石の磁極は互いに異なることを特徴とする入力機器である。第１の磁石と第２の磁石の対向し合う一対の磁石は互いに異なる磁極を有しているので、吸着する磁力により駆動することができる。

また、前記接触部材は、弾性部材を介して、前記筐体に支持されることを特徴とする入力機器である。接触部材は筐体に設けられた弾性部材によって所定の中立位置に保持でき、接触部材（操作入力部）を簡単な構成で中立位置に保持することができる。

また、前記駆動装置は、前記回転体を回転させるモータを備え、前記モータの回転数を計測するセンサ、または、前記回転体の回転数を計測するセンサ、を有することを特徴とする入力機器である。これらのセンサは両方とも有していてもよい。モータの回転数または回転体の回転数を計測するセンサにより、正確な位置制御を行うことができる。

また、上記の入力機器と、制御機器と、表示機器と、を備え、前記表示機器は前記入力機器と異なる位置に設けられていることを特徴とする移動体である。

本発明の実施例にかかる入力機器について、図１乃至図２１を参照して説明する。

（第１実施例）図１は本発明の第１実施例の入力機器の外観斜視図、図２は第１実施例の入力機器の筐体を外した状態を示す要部斜視図、図３は第１実施例の入力機器における可動ブロックの磁石とシャフトの磁石を示す概略図、図４は第１実施例の入力機器の作用説明図である。この入力機器は例えば自動車のカーナビゲーションシステムに接続されるものであり、例えば運転者と助手席の間にあるセンターコンソール、ハンドル、ドアトリム等に設けられる。ここで、自動車は移動体の一例であり、カーナビゲーションは移動体に搭載される電子機器の一例であり、センターコンソール、ハンドル、ドアトリムは移動体を構成する部材の一例である。

図１及び図２に示すように、第１実施例の入力機器１０は、ユーザの指や指示ペン等の接触体が接触する「接触部材」の一例である操作入力部１と、操作入力部１を移動可能に支持する筐体２と、操作入力部１を筐体２に対して移動させて、筐体２に対する操作入力部１の接触面の高さを変える駆動装置３と、を備えている。

操作入力部１は、タッチパッド１１と、タッチパッド１１を固定する触感パッドベース１２と、触感パッドベース１２の裏面で対向する２辺に沿って取り付けられたコ字状の断面形状を有する、２つの可動ブロック１３とを備えている。ここで、タッチパッド１１の矩形の表面は前記接触体が接触する「接触面」である。また、触感パッドベース１２の表面はタッチパッド１１を配置した側の面をいい、触感パッドベース１２の裏面は、駆動装置３側の面をいう。また、筐体２に対する操作入力部１の接触面の高さとは、タッチパッド１１の表面と交差する方向（例えば直交する方向）の位置（変位量）をいう。

図１に示す筐体２は、タッチパッド１１を配置する開口２１ａを有する上ケース２１（図１参照）と、操作入力部１と駆動装置３を収容する下ケース２２とを備えている。触感パッドベース１２の四隅にはこの触感パッドベース１２の裏面から延在するロッド１２ａが設けられており、下ケース２２内の四隅には、このロッド１２ａをスラスト方向に摺動自在に軸受けするスラスト軸受２２ａが配置されている。

また、下ケース２２内には、２つの一対の第１スプリング２２１と、二対の第２スプリング２２２とが設けられており、第１スプリング２２１は、下ケース２２に固定されたコ字状のフレーム２２ｂと、可動ブロック１３の側面に固定されたＬ字状のフレーム１３ａとの間に配置されている。また、第２スプリング２２２は下ケース２２と可動ブロック１３のボス部１３ｂとの間に配置されている。そして、第１スプリング２２１は可動ブロック１３（操作入力部１）を下方に付勢し、第２スプリング２２２は可動ブロック１３（操作入力部１）を上方に付勢する。これにより、第１スプリング２２１と第２スプリング２２２は操作入力部１を弾性的に又は移動可能に支持し、操作入力部１は、後述の駆動装置３における磁力の作用を受けない中立位置に保持される。この第１スプリング２２１と第２スプリング２２２のバネ力は、磁力よりも弱く、かつ、操作入力部１の自重よりも強く設定されている。これにより、可動ブロック１３（操作入力部１）の中立位置を保持できる。このように、第１スプリング２２１は、可動ブロック１３の上方向の移動を制御し、第２スプリング２２２は可動ブロック１３の下方向の移動を制御する。

駆動装置３は、モータ３１と、このモータ３１により回転軸Ｌ１を回転軸として回転可能な「回転体」の一例である２本のシャフト３２と、図３に示すように、シャフト３２の回転軸Ｌ回りの側面に磁極を配置して設けられた複数の磁石３３、可動ブロック１３の上ブロック１３１に設けられた複数の磁石３４と、可動ブロック１３の下ブロック１３２に設けられた複数の磁石３５と、を備えている。これらの磁石３３，３４，３５は永久磁石であり、複数の磁石３３はシャフト３２側に設けられた「第１の磁石」である。また、複数の磁石３４，３５は可動ブロック１３側に設けられた「第２の磁石」である。シャフト３２は可動ブロック１３の上ブロック１３１と下ブロック１３２との間に配置されている。これによりシャフト３２は接触部材としての操作入力部１（可動ブロック１３を含む）に対して対向している。なお、図３に示すシャフト３２及び磁石３３は後述の中立位置の状態である。

図２に示すように、２本のシャフト３２は、下ケース２２に設けられた４つの軸受２３によってそれぞれ軸支されており、２本のシャフト３２の片側には平歯車３２ａがそれぞれ取り付けられている。また、モータ３１の駆動軸には、２つの平歯車３２ａの間でこの２つの平歯車３２ａに歯合するピニオン３１ａと、ロータリーエンコーダ４のスリット板４１が取り付けられている。

そして、モータ３１の駆動により、ピニオン３１ａと平歯車３２ａとによりモータ３１の回転力がシャフト３２に伝達され、２つのシャフト３２はそれぞれ回転軸Ｌ１回りに同方向に回転する。また、ロータリーエンコーダ４はスリット板４１とフォトセンサ４２とで構成されており、このフォトセンサ４２の出力信号によりモータ３１の初期位置（モータ３１が駆動する前の位置）からの回転量（回転数）が検出される。このモータ３１の初期位置からの回転量により、シャフト３２の所定の初期位置（シャフト３２が回転する前の位置）からの回転角度が検出される。

また、下ケース２２内のフレーム２２ｂには、可動ブロック１３のボス部１３ｂを感知するフォトセンサ２２ｃが配設されている。このフォトセンサ２２ｃにより、操作入力部１（可動ブロック１３）の上下位置が測定される。上下位置とは、具体的には前述したように、筐体２の下ケース２２に対する操作入力部１の接触面の高さをいう。すなわち、誤動作を防止するために、操作入力部１を所定の高さ（触感パッドベース１２の中立位置に対して筐体２側にある位置であり、中立位置から所定の距離だけ筐体２に近づいた位置）にまで押し込んだところで駆動装置３のシャフト３２の動作を開始させる。

図４はシャフト３２の回転位置と操作入力部１の上下位置及び磁石３３，３４，３５の磁極の関係を示す概略図であり、図４（Ａ）は操作入力部１を中立位置とし場合、図４（Ｂ）は操作入力部１を下方に移動した場合、図４（Ｃ）は操作入力部１を上方に移動した場合を示している。ここで、図４に示すように、上ブロック１３１側の磁石３４と、下ブロック１３２側の磁石３５の磁極を逆方向にしており、上面から見て磁石３４，３５はシャフト３２を挟んで重なるように配置されている。なお、磁石３３，３４，３５において、Ｎ極とＳ極は吸着し、Ｎ極同士及びＳ極同士は反発し合うことはいうまでもない。

図４（Ａ）に示すように、シャフト３２を、磁石３３の磁極の方向（磁気モーメントの方向）が磁石３４と磁石７５の磁極の方向と直交する位置となるように止めれば、磁石３３と磁石３４による磁力と磁石３３と磁石３５による磁力は同じになり、操作入力部１は中立位置となる。図４（Ｂ）に示すように、シャフト３２を、磁石３３のＮ極が磁石３４のＳ極に対向し、磁石３３のＳ極が磁石３５のＳ極と対向する位置まで回転させれば、磁石３３が磁石３４を吸着し、かつ、磁石３３が磁石３５と反発し合うことで、操作入力部１を中立位置から下方に動かすことができる。図４（Ｃ）に示すように、シャフト３２を、磁石３３のＮ極が磁石３５のＳ極に対向し、磁石３３のＳ極が磁石３４のＳ極と対向する位置まで回転させれば、磁石３３が磁石３５を吸着し、かつ、磁石３３が磁石３４と反発し合うことで、操作入力部１を中立位置から上方に動かすことができる。以上のように、複数の磁石３３と複数の磁石３４、３５は駆動装置３によるシャフト３２の回転により対向可能に配置されている。

このように、モータ３１の回転数（回転量）をロータリーエンコーダ４を用いて測定し、シャフト３２の回転角を所定の位置に設定することができるので、モータ３１によってシャフト３２を所定の位置に回転させることにより、磁石３３，３４，３５の吸着力及び反発力を利用して触感パッドベース１２を中立位置から上下方向に移動させることができる。

図５は第１実施例の入力機器１０の駆動制御の一例を示すフローチャートであり、この処理は、例えば入力機器１０を接続したカーナビゲーションシステムのコントローラの処理である。まず、入力機器１０では、第１スプリング２２１と第２スプリング２２２の弾性力に抗して指で軽く押し下げることができる。この押し下げ量はフォトセンサ２２ｃで検出され、押し下げが検出されると操作入力部１を下方に動作させる。また、タッチパッド１１の操作により、例えば選択項目のアイコンの位置が選択されたら、タッチパッド１１（操作入力部１）を上方に動作させる。

図５のフローチャートは上記タッチパッド１１（操作入力部１）の上下動作を制御する処理である。なお、図５及び以下の説明で、シャフト３２が上位置であるとは操作入力部５が最上端位置となるようなシャフト３２の回転位置（図４（Ｃ）の回転位置）のことである。また、シャフト３２が下位置であるとは操作入力部５が最下端位置となるようなシャフト３２の回転位置（図４（Ｂ）の回転位置）のことである。また、シャフト３２が中立位置であるとは操作入力部５が中立位置となるようなシャフト３２の回転位置（図４（Ａ）の回転位置）のことである。

まず、ステップＳ１でパッド上方動作の命令であるかを判定し、判定がＹｅｓであればステップＳ２に進み、判定がＮｏであればステップＳ５に進む。ステップＳ２では、シャフト３２が上位置にあるかを判定し、上位置にあれば、ステップＳ３でシャフト３２（モータ３１）を停止し、元のルーチンに復帰する。上位置になければ、ステップＳ４で、上位置になる方向にシャフト３２を回転する。すなわち、磁石３３の磁極が磁石３４の磁極と反対方向となるように、シャフト３２を回転する。そして、元のルーチンに復帰する。

ステップＳ５では、パッド下方動作の命令であるかを判定し、判定がＹｅｓであればステップＳ６に進み、判定がＮｏであればステップＳ９に進む。ステップＳ６では、シャフト３２が下位置にあるかを判定し、下位置にあれば、ステップＳ７でシャフト３２（モータ３１）を停止し、元のルーチンに復帰する。下位置になければ、ステップＳ８で、下位置になる方向にシャフト３２を回転する。すなわち、磁石３３の磁極が磁石３４の磁極と同じ方向となるように、シャフト３２を回転する。そして、元のルーチンに復帰する。

ステップＳ９では、シャフト３２は中立位置にあるかを判定し、中立位置であれば、ステップＳ１０でシャフト３２（モータ３１）を停止し、元のルーチンに復帰する。中立位置でなければ、ステップＳ１１で、中立位置になる方向にシャフト３２を回転する。すなわち、磁石３３の磁極が磁石３４と磁石３５の磁極と直交する方向となる位置に合わせるようにシャフト３２を回転する。そして、元のルーチンに復帰する。

（第２実施例）図６は本発明の第２実施例の入力機器２０の外観斜視図、図７は第２実施例の入力機器２０の上ケースと下ケースを外した状態を示す斜視図、図８は第２実施例の入力機器２０の要部分解斜視図、図９は第２実施例における弾性部材の一例としての板バネの作用を説明する図、図１０は第２実施例におけるモータに対するロータリーエンコーダを示す図、図１１は第２実施例における操作入力部の上下位置を測定するフォトセンサを示す図、図１２は第２実施例における入力機器２０の中立位置としたときの一部平面図、図１３は第２実施例における入力機器２０の下方に移動したときの一部平面図、図１４は第２実施例における入力機器２０の上方に移動したときの一部平面図である。この入力機器２０も第１実施例と同様に例えば自動車のカーナビゲーションシステムに接続されるものであり、例えば運転者と助手席の間にあるセンターコンソール、ハンドル、ドアトリム等に設けられる。

図６及び図７に示すように、第２実施例の入力機器２０は、ユーザの指や指示ペン等の接触体が接触する「接触部材」の一例である操作入力部５と、操作入力部５を移動可能に支持する筐体６と、操作入力部５を筐体６に対して移動させて、筐体６に対する操作入力部５の接触面の高さを変える駆動装置７と、を備えている。

図７に示すように、操作入力部５は、タッチパッド５１と、タッチパッド５１を固定する触感パッドベース５２と、触感パッドベース５２の裏面に取り付けられる触感下プレート５３とを備えている。ここで、タッチパッド５１の矩形の表面は前記接触体が接触する「接触面」である。また、触感パッドベース５２の表面は、タッチパッド５１を配置した側の面をいい、触感パッドベース５２の裏面は、駆動装置７側の面をいう。なお、図ではタッチパッド５１、触感パッドベース５２を一点鎖線で図示してある。また、筐体６に対する操作入力部５の接触面の高さとは、タッチパッド５１の表面と交差する方向（例えば直交する方向）の位置（変位量）をいう。触感パッドベース５２の裏面の四隅にはこの触感パッドベース５２から延在するロッド５２ａが設けられている。また、触感下プレート５３は、皿状の形状をしており、その周囲に後述の第２板バネ６２２の付勢力を受ける４つのアーム５３ａを有している（図１１参照）。そして、触感パッドベース５２と触感下プレート５３とは、後述の回転プレート７２を内部に配置した状態でネジ止めして固着されている。

筐体６は、タッチパッド５１を配置する開口６１ａを有する上ケース６１（図６参照）と、操作入力部５と駆動装置７を収容する下ケース６２とを備えている。触感パッドベース５２の四隅にはこの触感パッドベース５２の裏面から延在するロッド５２ａが設けられており、下ケース６２内の四隅には、このロッド５２ａをスラスト方向に摺動自在に軸受けするスラスト軸受６２ａが配設されている。また、下ケース６２には、一対の第１板バネ６２１と、一対の第２板バネ６２２とが取り付けられており、この第１板バネ６２１と第２板バネ６２２により、下ケース６２に対して操作入力部５（触感下プレート５３）が保持されている。

すなわち、図９に示すように、第１板バネ６２１は触感下プレート５３の裏側に当接して触感下プレート５３を上方向に付勢し、第２板バネ６２２はアーム５３ａの上面に当接して触感下プレート５３を下方向に付勢している。図９は後述の駆動装置７における磁力の作用を受けない位置で触感パッドベース５２の中立位置を保持している状態であり、この第１板バネ６２１と第２板バネ６２２のバネ力は、磁力よりも弱く、かつ、操作入力部５の自重よりも強く設定されている。これにより、操作入力部５（触感パッドベース５２）の中立位置を保持できる。このように、第１板バネ６２１は、触感パッドベース５２の上方向の移動を制御し、第２板バネ６２２は触感パッドベース５２の下方向の移動を制御する。

駆動装置７は、モータ７１と、このモータ７１により回転軸Ｌ２を回転軸として回転可能な「回転体」の一例である回転プレート７２と、回転プレート７２の回転軸Ｌ２回りの円周上に設けられた複数の磁石７３と、操作入力部５の触感パッドベース５２に設けられた複数の磁石７４と、操作入力部５の触感下プレート５３に設けられた複数の磁石７５（図８参照）と、を備えている。なお、この実施例では、上記複数の磁石７３，７４，７５はそれぞれ６個設けられている。これらの磁石７３，７４，７５は永久磁石であり、複数の磁石７３は回転プレート７２側に設けられた「第１の磁石」である。また、複数の磁石７４，７５は操作入力部５側に設けられた「第２の磁石」である。駆動装置７は筐体６の下ケース６２に固定されており、回転プレート７２は触感パッドベース５２と触感下プレート５３との間に配置されている。これにより回転プレート７２は接触部材としての操作入力部５に対して対向している。

図８に示すように、回転プレート７２は、その下部中央に円筒部７２ａと、ラック歯車７２ｂとを有している。また、図１０に示すように、モータ７１の駆動軸にはラック歯車７２ｂに歯合するウォーム歯車７１ａと、ロータリーエンコーダ８のスリット板８１が取り付けられている。

そして、モータ７１の駆動により、ウォーム歯車７１ａとラック歯車７２ｂとによりモータ７１の回転力が回転プレート７２に伝達され、回転プレート７２は回転軸Ｌ２回りに回転する。また、ロータリーエンコーダ８はスリット板８１とフォトセンサ８２とで構成されており、このフォトセンサ８２の出力信号によりモータ７１の初期位置（モータ７１が駆動する前の位置）からの回転量（回転数）が検出される。このモータ７１の初期位置からの回転量により、回転プレート７２の所定の初期位置（回転プレート７２が回転する前の位置）からの回転角度が検出される。

また、下ケース６２内のスラスト軸受け６２ａの近傍にはフォトセンサ６２ｂが配設されている。図１１に示すように、このフォトセンサ６２ｂは触感下プレート５３の４つのアーム５３ａをそれぞれ感知する。このフォトセンサ６２ｂにより、操作入力部５（触感下プレート５３）の上下位置が測定される。上下位置とは、具体的には前述したように、筐体６の下ケース６２に対する操作入力部５の接触面の高さをいう。すなわち、誤動作を防止するために、操作入力部５を所定の高さ（触感パッドベース５２の中立位置に対して筐体６側にある位置であり、中立位置から所定の距離だけ筐体６に近づいた位置）にまで押し込んだところで駆動装置７の回転プレート７２の動作を開始させる。なお、触感パッドベースの角を指で押した場合に、操作入力部５は指の押し位置によって水平に押し込まれない場合があるので４カ所にフォトセンサ６２ｂを配置し、触感パッドベース５２を指で所定量だけ押し込んでも駆動装置７が動作しないアソビ区間を確保している。

図１２乃至図１４の平面図に示すように、回転プレート７２側の６個の磁石７３と、触感パッドベース５２側の６個の磁石７４と、触感下プレート５３側（下ケース６２側）の６個の磁石７５とは、回転軸Ｌ２回りの同一円周上で角度６０度づつ離間して等間隔に配置されている。同一円周上とは、回転軸Ｌ２から半径Ｒ（所定の距離）だけ離れた、回転軸Ｌ２と等距離の関係にある位置をいう。ここで、触感パッドベース５２側の磁石７４と、触感下プレート５３側の磁石７５の磁極を同じ方向にしており、上面から見て磁石７４，７５が重ならないように配置する。すなわち、触感パッドベース５２側の６個の磁石７４と、触感下プレート５３側の６個の磁石７５とは、互いに角度３０度だけずれた位置に配置されている。なお、図１２に示す回転プレート７２側の６個の磁石７３の位置は、前記操作入力部５を中立位置とする回転プレート７２の回転位置に対応する位置、すなわち触感パッドベース５２側の磁石７４と触感下プレート５３側の磁石７５との中間の位置となっている。また、図１３に示す回転プレート７２側の６個の磁石７３の位置は、触感パッドベース５２側の磁石７４に重なる位置となっている。また、図１４に示す回転プレート７２側の６個の磁石７３の位置は、触感下プレート５３側の磁石７５に重なる位置となっている。以上のように、複数の磁石７３と複数の磁石７４、７５は駆動装置７による回転プレート７２の回転により対向可能に配置されている。

図１５は操作入力部５を中立位置としたときの縦断面図、図１６は操作入力部５を下方に移動したときの縦断面図、図１７は操作入力部５を上方に移動したときの縦断面図である。図１５（Ａ）は図１２のＡ−Ａ断面を示し、図１５（Ｂ）図は図１２のＢ−Ｂ断面を示している。図１６（Ａ）は図１３のＡ−Ａ断面を示し、図１５（Ｂ）図は図１３のＢ−Ｂ断面を示している。また、図１７（Ａ）は図１４のＡ−Ａ断面を示し、図１７（Ｂ）図は図１４のＢ−Ｂ断面を示している。また、図１８は回転プレート７２の回転位置と操作入力部５の上下位置及び磁石７３，７４，７５の磁極の関係を示す概略図であり、図１８（Ａ）は操作入力部５を中立位置とし場合、図１８（Ｂ）は操作入力部５を下方に移動した場合、図１８（Ｃ）は操作入力部５を上方に移動した場合を示している。

図１５及び図１８（Ａ）に示すように、回転プレート７２を、磁石７３が磁石７４と磁石７５の中間の位置となるように止めれば、磁石７３と磁石７４による磁力と磁石７３と磁石７５による磁力は同じになり、操作入力部５は中立位置となる。一方、図１６及び図１８（Ｂ）に示すように、回転プレート７２を磁石７３が磁石７４の位置となるように回転させて、磁石７３と磁石７４が吸着し、操作入力部５を中立位置から下方に動かすことができる。また、図１７及び図１８（Ｃ）に示すように、回転プレート７２を磁石７３が磁石７５の位置となるように回転させて、磁石７３と磁石７５が吸着し、操作入力部５を中立位置から上方に動かすことができる。

このように、触感パッドベース５２の下面と、回転プレート７２と、触感下プレート５３の上面にはそれぞれ永久磁石７４，７３，７５が埋め込まれている。触感パッドベース４２と触感下プレート５３は固着されており、操作入力部５は、筐体６に対して±１ｍｍ程度上下方向に移動できるようになっている。また、回転プレート７２は触感パッドベース５２と触感下プレート５３との間に入っており、筐体６に対して固定されている。そして、回転プレート７２はモータ７１の駆動により回転軸Ｌ２を回転軸として回転できるようになっている。モータ７１の回転数（回転量）をロータリーエンコーダ８を用いて測定し、回転プレート７２の回転角を所定の位置に設定することができる。モータ７１によって回転プレート７２を所定の位置に回転させることにより、磁石７３，７４，７５の吸着力及び反発力を利用して触感パッドベース５２を中立位置から上下方向に±１ｍｍ程度動かすことができる。

そして、磁石７３，７４，７５が吸着及び反発している位置でモータ７１を止めると、電流を流さずに操作入力部５（触感パッドベース５２）を＋１ｍｍもしくは−１ｍｍの位置で停止させ続けることができる。また、磁石７３，７４，７５が吸着及び反発しない位置でモータ７１を止めると操作入力部５（触感パッドベース５２）を中立位置から０ｍｍの位置で停止させることができる。

また、磁石７３，７４，７５の磁力が変化する位置の前後でモータ７１の正転と逆転を連続させると任意の周波数で操作入力部５（タッチパッド５１）を振動させることができる。なお、触感パッドベース５２と触感下プレート５３に組み込む磁石７４，７５の数は1個以上あればよい。しかし、触感パッドベース５２を上下方向に動かすために複数個の磁石を同じ向きに配置し、特定の回転プレート７２の回転位置で同時に吸着力及び反発力が働くようにすれば駆動力を上げることができる。回転プレート７２に組み込む磁石７４，７５の数は何個でもよい。また、回転プレート７２に組み込む磁石７３の個数を多くして間隔を狭めることで、少ない回転量で磁石同士を合わせることができるのでモータ７１の動作開始から触感パッドベース５２を駆動開始するまでのタイムラグを狭めることができる。

なお、上記実施例では回転プレート７２の回転位置を、ロータリーエンコーダ８で検出されるモータ７１の回転量から検出するようにしているが、例えば触感下プレート５３の裏側にホール素子を配設し、このホール素子で回転プレート７２側の磁石７３の位置を検出することで、回転プレート７２の回転位置を検出するようにしてもよい。

図１９は第２実施例の入力機器２０の駆動制御の一例を示すフローチャートであり、この処理は、例えば入力機器２０を接続したカーナビゲーションシステムのコントローラの処理である。まず、入力機器２０では、第１板バネ６２１と第２板バネ６２２の弾性力に抗して指で軽く押し下げることができる。この押し下げ量はフォトセンサ６２ｂで検出され、押し下げが検出されると操作入力部５を下方に動作させる。また、タッチパッド５１の操作により、例えば選択項目のアイコンの位置が選択されたら、タッチパッド５１（操作入力部５）を上方に動作させる。

図１９のフローチャートは上記タッチパッド５１（操作入力部５）の上下動作を制御する処理である。なお、図１９及び以下の説明で、回転プレート７２が上位置であるとは操作入力部５が最上端位置となるような回転プレート７２の位置のことである。また、回転プレート７２が下位置であるとは操作入力部５が最下端位置となるような回転プレート７２の位置のことである。また、回転プレート７２が中立位置であるとは操作入力部５が中立位置となるような回転プレート７２の位置のことである。

まず、ステップＳ１１でパッド上方動作の命令であるかを判定し、判定がＹｅｓであればステップＳ１２に進み、判定がＮｏであればステップＳ１５に進む。ステップＳ１２では、回転プレート７２が上位置にあるかを判定し、上位置にあれば、ステップＳ１３で回転プレート７２（モータ７１）を停止し、元のルーチンに復帰する。上位置になければ、ステップＳ１４で、最寄りの上位置になる方向に回転プレート７２を回転する。すなわち、磁石７３を最も近い磁石７５の位置に合わせるように回転プレート７２を回転する。そして、元のルーチンに復帰する。

ステップＳ１５では、パッド下方動作の命令であるかを判定し、判定がＹｅｓであればステップＳ１６に進み、判定がＮｏであればステップＳ１９に進む。ステップＳ１６では、回転プレート７２が下位置にあるかを判定し、下位置にあれば、ステップＳ１７で回転プレート７２（モータ７１）を停止し、元のルーチンに復帰する。下位置になければ、ステップＳ１８で、最寄りの下位置になる方向に回転する。すなわち、磁石７３を最も近い磁石７４の位置に合わせるように回転プレート７２を回転する。そして、元のルーチンに復帰する。

ステップＳ１９では、回転プレートは中立位置にあるかを判定し、中立位置であれば、ステップＳ２０で回転プレート７２（モータ７１）を停止し、元のルーチンに復帰する。中立位置でなければ、ステップＳ２１で、最寄りの中立位置になる方向に回転する。すなわち、磁石７３を最も近い磁石７４と磁石７５との中央の位置に合わせるように回転プレート７２を回転する。そして、元のルーチンに復帰する。

以上の各実施例によれば、磁石の磁力によって操作入力部を移動させるので、所定の位置で停止させ続けても電力を消費せず、動作時の物理接触による動作音を軽減できる。

第１実施例では、第１スプリング２２１と第２スプリング２２２により、操作入力部１の中立位置を保持できる。すなわち、接触部材である操作入力部１は、筐体２に設けられた弾性部材（第１スプリング２２１と第２スプリング２２２）によって、シャフト３２に対する中立位置に保持される。

また、シャフト３２は操作入力部１の移動方向と交差する方向に回転軸Ｌ１を向けて、この回転軸Ｌ１回りに回転可能であり、このシャフト３２の操作入力部５と対向する回転軸回りの側面に磁石３３が設けられている。したがって、シャフト３２の回転位置を制御することで、操作入力部１の上下位置を制御することができる。

また、シャフト３２側の磁石３３と、操作入力部１側の磁石３４，３５とが、揃って対向可能となるようにそれぞれ複数設けられている。したがって、複数組の磁石の磁力が協働し、強い駆動力を得ることができる。

また、操作入力部１側の磁石３４，３５が、シャフト３２側の磁石３３を挟むようにシャフト３２の回転軸Ｌ１に平行な方向に配置されているので、シャフト３２の回転位置を９０度の回転角度として制御でき、処理が容易になる。

また、また、操作入力部１側の一方（上側）の複数の磁石３４と他方（下側）の複数の磁石３５が、シャフト３２側の複数の磁石３３を挟むように配置されているので、磁力が操作入力部１の上側と下側にの置換した位置で働くため、操作入力部１の動作が安定する。

また、シャフト３２側の磁石３３と、操作入力部１側の磁石３４または３５との対向し合う一対の磁石は、一方の組みが互いに異なる磁極、他方の組みが互いに同じ磁極を有しているので、吸着する磁力と反発する磁力により駆動することができる。

また、操作入力部１は、筐体２に設けられた第１スプリング２２１と第２スプリング２２２（弾性部材）によって、シャフト３２に対して所定の中立位置に保持されるので、操作入力部１を簡単な構成で中立位置に保持することができる。

また、モータ３１の回転数を計測するロータリーエンコーダ４（センサ）と、操作入力部１の位置を計測するフォトセンサ２２ｃ（センサ）とを有しているので、正確な位置制御を行うことができる。

第２実施例では、第１板バネ６２１と第２板バネ６２２により、操作入力部５の中立位置を保持できる。すなわち、接触部材である操作入力部５は、筐体６に設けられた弾性部材（第１板バネ６２１と第２板バネ６２２）によって、回転プレート７２から所定の距離だけ離れた中立位置に保持される。

また、回転プレート７２は操作入力部５の移動方向に回転軸Ｌ２を向けてこの回転軸Ｌ２回りに回転可能であり、この回転プレート７２の操作入力部５と対向する面の回転軸Ｌ２回りの同一円周上に磁石７３が設けられている。したがって、回転プレート７２の回転位置を制御することで、操作入力部５の上下位置を制御することができる。

また、回転プレート７２側の磁石７３と、操作入力部５側の磁石７４，７５とが、揃って対向可能となるようにそれぞれ複数設けられている。したがって、複数組の磁石の磁力が協働し、強い駆動力を得ることができる。

また、複数の磁石７３，７４，７５が回転プレート７２の回転軸Ｌ２回りの同一円周上で等間隔に配置されているので、回転プレート７２の回転位置を等間隔の回転角度として制御でき、処理が容易になる。

また、複数の磁石７３，７４，７５は、操作入力部５の中央より外周部側に配置されているので、磁力が操作入力部５の外周部で働くため、操作入力部５の動作が安定する。

また、回転プレート７２側の磁石７３と操作入力部５側の磁石７４または７５の対向し合う一対の磁石は互いに異なる磁極を有しているので、吸着する磁力により駆動することができる。

また、操作入力部５は、筐体６に設けられた第１板バネ６２１と第２板バネ６２２（弾性部材）によって、回転プレート７２から所定の距離だけ離れた中立位置に保持されるので、操作入力部５を簡単な構成で中立位置に保持することができる。

また、モータ７１の回転数を計測するロータリーエンコーダ８（センサ）と、操作入力部５の位置を計測するフォトセンサ６２ｂ（センサ）とを有しているので、正確な位置制御を行うことができる。

図２０は、本発明の第３実施例に係る移動体の構成を示す図、図２１は同移動体のブロック図である。この移動体１００は、第１実施例の入力機器１０あるいは第２実施例の入力機器２０を適用したものである。以下の説明では第１実施例の入力機器１０を適用した例について説明するが、第２実施例の入力機器２０を適用した場合も、以下の構成と同様である。

図２１に示すように、移動体１００は、入力機器１０、制御機器Ａ、表示機器Ｂを備える。入力機器１０は、制御機器Ａを介して表示機器Ｂに接続されている。制御機器Ａは、入力機器１０による入力操作の対象となる操作画像を表示機器Ｂに出力して表示させる。また、制御機器Ａは入力機器１０による入力操作に基づいて、表示機器Ｂに新たな操作画像やその他画像を表示する。これにより、運転者等のユーザは表示機器Ｂに表示された操作画像を視認し続けることなく、入力機器１０を用いて操作画像の選択等の入力操作を行うことができる。

具体的には、図２０に示すように、入力機器１０は移動体１００のステアリング１０１の一部分や、センターコンソール１０２、あるいはドアトリム１０３に搭載される。この例はステアリング１０１の一部に搭載した例である。移動体１００には制御機器Ａとしてのナビゲーション装置１１０が設けられており、ナビゲーション装置１１０は表示機器Ｂとしてのディスプレイ１２０を備えている。また、ナビゲーション装置１１０には表示機器Ｂとしてのヘッドアップディスプレイ１３０が接続されている。ヘッドアップディスプレイ１３０は、例えば、フロントガラス１０４に向けて天井に埋設された光源部１３０ａと、フロントガラス１０４における運転者の正面上方箇所に貼り付けて設けられ、光源部１３０ａから照射された光を運転者に向けて反射するコンバイナ部１３０ｂと、を備えている。さらに、入力機器１０は、ナビゲーション装置１１０に接続されている。このように、表示機器Ｂとしてのディスプレイ１２０あるいはヘッドアップディスプレイ１３０は、入力機器１０と異なる位置に設けられている。なお、コンバイナ部１３０ｂはダッシュボードに設けられていてもよい。

以上の構成により、入力機器１０は、ディスプレイ１２０やヘッドアップディスプレイ１３０に表示された操作画像を見ながら、或いは操作画像を見ないで入力操作する入力機器として使用することができる。ここで、ディスプレイ１２０やヘッドアップディスプレイ１３０の操作画像は、例えば選択物としてのアイコンなどが挙げられる。また、入力機器１０の入力操作としては、第１実施例、第２実施例に記載した、ユーザが指等の接触体により操作入力部１や操作入力部５を所定の高さにまで押し下げること等が挙げられる。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。

第１実施例では、コの字状の可動ブロック１３を採用しているが、触感パッドベース１２の移動が可能な程度の磁力を確保できる場合には、可動ブロック１３のうち、上ブロック１３１、又は下ブロック１３２のみを採用してもよい。

第１実施例、第２実施例では、回転体であるシャフト３２、回転プレート７２に磁石を直接取り付けているが、これに限らず、シャフト３２や回転プレート７２以外の他の部材を介して磁石をシャフト３２や回転プレート７２に取り付けても構わない。

第１実施例、第２実施例に限定されず、モータ３１と、モータ３１の回転力による回転体としての送りネジ、磁石が設けられるとともに送りネジが取り付けられた移動部材を備える駆動装置を採用してもよい。この駆動装置によれば、送りネジの回転軸に沿って移動部材が移動することで、接触部材に設けられた磁石に対して移動部材に設けられた磁石を移動させて、接触部材を移動させることができる。なお、モータ３１の回転方向を時計回り（正転）又は反時計回り(反転)させることで、移動部材に設けられた磁石の移動方向を変更することができる。

上述の各図で示した実施例は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１０ 入力機器
１ 操作入力部
１１ タッチパッド
１２ 触感パッドベース
１３ 可動ブロック
１３１ 上ブロック
１３２ 下ブロック
１３ａ フレーム
１３ｂ ボス部
２ 筐体
２１ａ 開口
２１ 上ケース
２２ 下ケース
２２ｂ フレーム
２２ｃ フォトセンサ
２２１ 第１スプリング
２２２ 第２スプリング
２３ 軸受
３ 駆動装置
３１ モータ
３１ａ ピニオン
３２ シャフト（回転体の一例）
３２ａ 平歯車
３３ 磁石（第１の磁石）
３４ 磁石（第２の磁石）
３５ 磁石（第２の磁石）
Ｌ１ 軸
４ ロータリーエンコーダ
４１ スリット板
４２ フォトセンサ
２０ 入力機器
５ 操作入力部
５１ タッチパッド
５２ 触感パッドベース
５３ 触感下プレート
５２ａ ロッド
５３ａ アーム
６ 筐体
６１ 上ケース
６１ａ 開口
６２ 下ケース
６２ａ スラスト軸受
６２ｂ フォトセンサ
６２１ 第１板バネ
６２２ 第２板バネ
７ 駆動装置
７1 モータ
７１ａ ウォーム歯車
７２ 回転プレート（回転体の一例）
７２ｂ ラック歯車
７３ 磁石（第１の磁石）
７４ 磁石（第２の磁石）
７５ 磁石（第２の磁石）
Ｌ２ 軸
８ ロータリーエンコーダ
８１ スリット板
８２ フォトセンサ
１００ 移動体
Ａ 制御機器
Ｂ 表示機器
１１０ ナビゲーション装置（制御機器）
１２０ ディスプレイ（表示機器）
１３０ ヘッドアップディスプレイ（表示機器）

Claims (12)

1. 接触体が接触する接触部材と、
   前記接触部材を移動可能に支持する筐体と、
   前記接触部材を前記筐体に対して移動させて、当該筐体に対する当該接接触部材の接触面の高さを変える駆動装置と、を備え、
   前記駆動装置は、回転可能な回転体と、当該回転体に設けられた１又は複数の第１の磁石と、前記接触部材に設けられた１又は複数の第２の磁石と、を備え、
   前記第１の磁石と前記第２の磁石は対向可能に配置されていることを特徴とする入力機器。
2. 前記回転体の回転により、前記第２の磁石に対する前記第１の磁石の位置は変化すること を特徴とする請求項１に記載の入力機器。
3. 前記回転体が前記接触部材に対向して配置されるシャフトであり、
   前記シャフトの回転軸回りの側面に前記第１の磁石が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の入力機器。
4. 前記回転体が前記接触部材に対向して配置される回転プレートであり、前記回転プレートの回転軸から所定の距離だけ離れた位置に前記第１の磁石が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の入力機器。
5. 前記複数の第１の磁石が前記シャフトの回転軸に沿って配置され、
   前記複数の第２の磁石が前記第１の磁石に対向可能に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の入力機器。
6. 前記複数の第１の磁石が前記回転プレートに設けられ、
   前記複数の第２の磁石が前記接触部材の前記第１の磁石に対向する面に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の入力機器。
7. 前記回転プレートに設けられた前記複数の第１の磁石が、前記回転プレートの周方向に等間隔で配置されていることを特徴とする請求項６に記載の入力機器。
8. 前記複数の第１の磁石は、前記接触部材の中央より外周部側に配置されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の入力機器。
9. 対向する前記第１の磁石の磁極と前記第２の磁石の磁極は互いに異なることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の入力機器。
10. 前記接触部材は、弾性部材を介して、前記筐体に支持されることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の入力機器。
11. 前記駆動装置は、前記回転体を回転させるモータを備え、前記モータの回転数を計測するセンサ、または、前記回転体の回転数を計測するセンサ、を有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の入力機器。
12. 請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の入力機器と、制御機器と、表示機器と、を備え、
    前記表示機器は前記入力機器と異なる位置に設けられていることを特徴とする移動体。

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