JP2006278165A - 入力装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 小型で安定した推力を得ることができる触覚刺激機能付きの入力装置を提供する。
【解決手段】 外力を与えて操作を行う操作部１２と、この操作部の動きに応じた信号を生成する信号生成部１５，２１，２３と、前記外力を与えるものに対して触覚刺激を与える触覚刺激部とを備えた入力装置１Ａであり、前記触覚刺激部が、Ｎ磁極とＳ磁極とを間隔をもって対向配置した第１の磁界発生手段３〜６と、このＮ磁極とＳ磁極との間に位置すると共に、Ｎ磁極とＳ磁極とを結ぶ方向と直行するＺ方向へ相対移動可能に配置した第２の磁界発生手段７と、前記第１の磁界発生手段または前記第２の磁界発生手段のいずれか一方に固定した触覚刺激部材８ＰＲを含んでいる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、パーソナルコンピュータ、ＰＤＡ、携帯電話、カーナビゲーション装置、テレビ等の電子機器に対して、指示入力を行うときに使用するリモコン装置、マウス等の操作装置に組込まれる入力装置に関する。より詳細には、操作者が所定の操作を行ったことを確認できるように形成した入力装置に関する。

例えばマウスはパーソナルコンピュータ等に接続され、位置情報或いは方向を示す情報を出力し、ディスプレイ上に表示されるポインタ、カーソルを所定の位置まで動かすのに使用される。このようなマウス等の操作装置で指示信号を生成するための入力装置が組込まれている。入力装置は操作者の指等によって移動される操作部、この操作部の動きに応じた信号を生成する信号生成部などを含んで構成されている。

例えば、入力装置は傾斜可能なキートップ、このキートップに固定した永久磁石、及びこの磁石の磁界が及ぶ位置に配置したホール素子等の磁電変換素子を含んでいる。磁電変換素子は永久磁石の位置変化に応じた電気信号を出力するのでこれを利用してポインタを移動させることができる。一般に、操作者はディスプレイ上のポンタの動きを視覚で確認する。また、ポインタがディスプレイ上のある領域から別の領域に移ったときにリズム音を発して、操作者の聴覚に刺激を与えて操作の確認を図るようにした入力装置もある。

ところが、長い時間に亘って画面操作を行って疲れてくると視覚或いは聴覚の刺激が弱くなり、操作の確認性が低下してしまう場合がある。そこで、特許文献１は、操作を行っている指に刺激を与える触覚刺激装置を備えた入力装置を提案する。触覚刺激装置が刺激を与える指は操作を行っている指であり、操作者の注意が集中しているので敏感に感じて操作を確認できる。また、特許文献１の入力装置は指示信号の出力に用いる永久磁石を触覚刺激にも併用して小型化も図っている。

特開２００５−４３６５号公報

図１は、特許文献１の入力装置における基本的な構成を示した模式図である。この入力装置１００は、永久磁石１０１と駆動コイル１０２とを備えている。駆動コイル１０２はリング状に巻回された状態で永久磁石１０１の上側に配置されている。この駆動コイル１０２に通電して磁界を生じさせると永久磁石１０１との間で上向きの推力Ｆが発生する。駆動コイル１０２の上側には指を刺激する突起部１０３ＰＲを備えた触覚刺激部材１０３が固定されている。よって、駆動コイル１０２と共に触覚刺激部材１０３が上に移動するので、操作者の指を突起部１０３ＰＲで刺激できる。

しかしながら、図１で示す構成は、コイル１０２の移動方向Ｚで永久磁石１０１とコイル１０２が直列的に配置される。そのため、コイル１０２が移動した位置によって永久磁石１０１からの磁界ＭＦが及ぶ範囲が異なる。具体的には、コイル１０２の位置が永久磁石１０１から遠くなるほど推力Ｆが低下してしまう。よって、最も離れる最上位置で所望の推力Ｆ（指を押圧する力）を得るためには永久磁石とコイルを大きめに設計することが必要となるので、装置が大型化してしまう。また、図１のように、永久磁石１０１とコイル１０２とを直列に配置すると上下方向でのスペースを確保することが必要となるので、この点でも装置が大型化してしまう。

したがって、本発明の目的は、小型で安定した推力を得ることができる触覚刺激機能付きの入力装置を提供することである。

上記目的は、外力を与えて操作を行う操作部と、該操作部の動きに応じた信号を生成する信号生成部と、前記外力を与えるものに対して触覚刺激を与える触覚刺激部とを備えた入力装置において、前記触覚刺激部が、Ｎ磁極とＳ磁極とを間隔をもって対向配置した第１の磁界発生手段と、前記Ｎ磁極と前記Ｓ磁極との間に位置すると共に、該Ｎ磁極と該Ｓ磁極とを結ぶ方向と直行する方向へ相対移動可能に配置した第２の磁界発生手段と、前記第１の磁界発生手段または前記第２の磁界発生手段のいずれか一方に固定した触覚刺激部材とを含む入力装置によって達成される。

本発明によると、第１の磁界発生手段のＮ磁極と前記Ｓ磁極との間に第２の磁界発生手段が配置されるので入力装置を小型化とすることができる。また、第１の磁界発生手段のＮ磁極とＳ磁極とは対向しているので、この間に生じる磁界ＭＦは一様となる。このように一様な磁界を垂直に横切るように第２の磁界発生手段が配置されているので、これに基づいて触覚刺激部材に従来よいも強い推力を与えることができる。

そして、前記第１の磁界発生手段及び前記第２の磁界発生手段の少なくとも一方の磁界を変化させる磁界制御手段をさらに含む構造を採用してもよい。

また、前記第２の磁界発生手段が通電されたときに磁界を発生させるコイルであり、該コイルに前記触覚刺激部材が固定されて移動側とされ、前記第１の磁界発生手段に対する前記第２の磁界発生手段の可動範囲に対応して、前記コイルが移動方向へ長く設定してた構造としてもよい。

そして、前記コイルは螺旋状に巻回したコイルを含み、前記第１の磁界発生手段の前記Ｎ磁極と前記Ｓ磁極とは該コイルを間にして配置した構造とすることもできる。また、前記コイルは螺旋状に巻回したコイルを含み、前記第１の磁界発生手段が前記コイルに沿って複数配置されている構造としてもよい。また、前記コイルは螺旋状に巻回した複数のコイルを含み、前記第１の磁界発生手段が各コイルに配置されている構造としてもよい。

さらに、前記触覚刺激部材が突出した突起部を含み、前記第１の磁界発生手段が前記突起部を中心として点対称に複数配置されている構造としてもよい。また、前記前記第２の磁界発生手段の可動範囲が、前記第１の磁界発生手段の長さと同等に設定されている構造としてもよい。また、前記コイルにバネ状の端子が接続されており、該端子が摺接する回路基板をさらに含む構造を採用してもよい。

そして、前記第１の磁界発生手段が前記Ｎ磁極と前記Ｓ磁極とを対向するように配置した組を成す永久磁石とすることができる。

また、前記第１の磁界発生手段が前記Ｎ磁極と前記Ｓ磁極とを対向するように配置した組を成す永久磁石であり、該永久磁石に前記触覚刺激部材が固定されて移動側とされ、前記第２の磁界発生手段に対する前記第１の磁界発生手段の可動範囲に対応して、前記Ｎ磁極及び前記Ｓ磁極が移動方向へ長く設定してある構造としてもよい。また、前記第２の磁界発生手段が通電されたときに磁界を発生させるコイルとしてもよい。

上記入力装置については、第１の磁界発生手段の前記Ｎ、Ｓ磁極の周部に磁気を誘導するヨークをさらに備える構造を採用してもよい。また、周部を覆う筐体をさらに備え、前記筐体と前記触覚刺激部材との間に、前記触覚刺激部材を所定方向へ案内するガイド構造を備える構造を採用してもよい。また、周部を覆う筐体をさらに備え、該筐体と前記触覚刺激部材との間に弾性変形部材をさらに配置した構造を採用してもよい。

上記入力装置を備えた操作装置であれば、小型化を促進でき、また操作者に操作を確認する刺激を安定して与えることができる。

本発明によると、小型で安定した推力を得ることができる触覚刺激機能付きの入力装置を提供できる。

以下、図面に基づいて本発明に係る入力装置について実施例を説明する。

図２は、実施例１の入力装置１Ａについて示した図である。図２（Ａ）は入力装置１Ａの主要部構成を模式的に示した図である。図２（Ｂ）は（Ａ）においてＡ−Ａ矢視方向へ見た駆動コイルと永久磁石との位置関係を示した図である。

この入力装置１Ａは、４個の永久磁石３，４，５，６、駆動コイル７及び触覚刺激部材８を含んでいる。触覚刺激部材８は大略が円筒形状であり、上端が閉鎖されている。この上端の中央部に上方へ突出するように突起部８ＰＲが設けられている。触覚刺激部材８は下端側が開放しており内部には空間が形成されている。

触覚刺激部材８の胴部８ＢＤの外周面には第２の磁界発生手段となる駆動コイル７が螺旋状に巻回されている。よって、駆動コイル７が推力を受けて移動するときに触覚刺激部材８も一体に移動する。図２（Ａ）では上下方向が触覚刺激部材８の移動方向Ｚとなる。

図示するように、駆動コイル７を間にして永久磁石３，４が組を成している、また永久磁石５，６が組を成している。互いに組を成す永久磁石は、それぞれ所定間隔をもって対向して配置されている。永久磁石３はＮ磁極を対向面とし、永久磁石４はＳ磁極を対向面としている。同様に永久磁石５はＮ磁極を対向面とし、永久磁石６はＳ磁極を対向面としている。ここでは永久磁石３，４、また永久磁石５，６の対それぞれが第１の磁界発生手段として機能する。上記移動方向Ｚは、永久磁石３のＮ磁極と永久磁石４のＳ磁極とを結ぶ方向と直行する方向と直交している。同様に永久磁石５のＮ磁極と永久磁石６のＳ磁極とを結ぶ方向と直行する方向と直交する。

触覚刺激部材８は移動方向Ｚで可動範囲ＰＡ内を移動するように設計されている。これに対応して移動方向Ｚにおける駆動コイル７の寸法（長さ）が可動範囲ＰＡと同等或いは少し長めとなるように胴部８ＢＤの外側に巻回されている。

以上のように、入力装置１Ａは第１の磁界発生手段となる永久磁石３，４の間並びに永久磁石５，６の間に、第２の磁界発生手段となる駆動コイル７が配置した構造となる。入力装置１Ａは、永久磁石と駆動コイルを直列的に配置した場合と比較して、移動方向Ｚでの長さが低減される。よって、この入力装置１Ａは小型化を促進した構造となっている。

また、永久磁石３のＮ磁極と永久磁石４のＳ磁極とは対向しているので、この間に生じる磁界ＭＦは一様となる。入力装置１Ａは、このように一様な磁界を垂直に横切るように駆動コイル７が配置されている。よって、駆動コイル７に通電して磁界を生じさせたときにはより強い推力を得ることができる。なお、これは良く知られたフレミングの左手法則に基づくもので、図２（Ａ）で示している磁界ＭＦの向き及び電流ＥＣの向きのときには、駆動コイル７に上向きの推力Ｆが作用する。入力装置１Ａは、この推力Ｆを利用して触覚刺激部材８を押し上げている。なお、駆動コイル７に通電したときには触覚刺激部材８が押上げられるが、通電を遮断すると駆動コイル７及び触覚刺激部材８は自重で元の位置に復帰する。

さらに、前述のように駆動コイル７は移動方向Ｚにおける寸法が可動範囲ＰＡと同等或いは少し長めに巻きつけられている。このように駆動コイルを長めに設定しておくことで、触覚刺激部材８が最も上方へ移動したときにも同じ推力Ｆが得られるので、突起部８ＰＲで操作者の指等を確実に刺激できる。従来装置にあっては触覚刺激部材が移動したときに推力が減衰するのを防止するため、永久磁石や駆動コイルを大きめに設定することが必要であったが、図２で示す構造を採用すると永久磁石及び駆動コイルをコンパクト化できる。よって、入力装置１Ａはこの点でも小型化が図られている。

図３は、周辺の構成部品を組付けて製品化した状態での入力装置１Ａを示した図である。入力装置１Ａは所定の配線パターンが形成されたプリント回路基板２上に複数の部品が組付けられた構造体となっている。プリント回路基板２上には、図４で示すように４個のホール素子２１〜２４が互いに直角を成すように配置されている。なお、図３及び図４で示すように、３軸Ｘ，Ｙ，Ｚを仮想的に設定して説明に利用する。なお、Ｚ軸は前述した触覚刺激部材８の移動方向Ｚと一致する。

入力装置１Ａは、プリント回路基板２上にハウジング１１が配置され、この上に操作部となるキートップ１２が配設されている。これらの間にはコイルばね１３とホルダ１４とが配置されている。ホルダ１４の内部には図２で示した主要部構成が保持されている。キートップ１２の中央部には開口１２ＨＬが形成されている。触覚刺激部材８が上へ移動したときに、この開口１２ＨＬから突起部８ＰＲが上へ突出することで操作者の指等に刺激を与える。

ホルダ１４の下部には位置検出用の永久磁石１５が固定されている。この永久磁石１５は支点１６を中心に傾斜自在に配置されている。一方、図４で示すように、永久磁石１５の下側の所定位置には４個のホール素子２１〜２４が配備されている。外部からの力が作用しない状態では、コイルばね１３がホルダ１４の底面に所定の押圧力を付与することで、ホルダ１４の水平が維持されるように設計されている。よって、永久磁石１５と各ホール素子２１〜２４との距離が一定であるので、ホール素子２１〜２４から信号は出力されない。なお、永久磁石１５とホール素子２１〜２４により信号生成部が構成されている。

一方、操作者が指等でキートップ１２を傾斜させるように操作すると、永久磁石１５の位置がキートップ１２の動きに応じて変化するので、この動きに応じた信号が各ホール素子２１〜２４から生成される。よって、操作者が指等でキートップ１２を操作することにより指示入力を行える。このように入力装置１Ａは所謂ポインティングデバイスとして機能し、指等をキートップ１２に当てて任意のＸ−Ｙ方向に傾斜させることによって、座標情報を出力してディスプレイ上の所望位置にポインタを移動させることができる。

入力装置１Ａは、例えば図５に示すように、操作装置としてのリモコン装置５０に組込んで使用される。入力装置１Ａはリモコン装置５０の中央部に組込まれている。組込まれた状態となった入力装置１Ａは、操作部となるキートップ１２が外側に突出した状態となる。キートップ１２に設けた開口１２ＨＬの下側に触覚刺激部材８の突起部８ＰＲが位置している。入力装置１Ａの近くにはリモコンの実行キー５１等が配置してある。

図６はリモコン装置５０のうち入力装置１Ａに関連する部分の構成を示したブロック図である。このリモコン装置５０の入力装置１Ａは、図示しないコンピュータのディスプレイ上でポインタを移動させるときに操作される。ホール素子２１〜２４はブリッジ状に接続され、ブリッジ回路２５を形成する。ブリッジ回路２５はＡ／Ｄ変換回路２６を介してＣＰＵ２７に接続されている。ＣＰＵ２７は、ホール素子２１〜２４の出力を演算してディスプレイ上でのポインタを移動させる信号を生成する。また、ＣＰＵ２７はディスプレイ画面上のポインタの位置を監視して所定の領域に移動したことを確認できるように構成してある。また、ＣＰＵ２７には、ポインタ移動回路２８、ポインタ位置情報発生回路２９に接続されている。これらの回路を介して操作される側のコンピュータ等と接続される。また、ＣＰＵ２７には駆動コイル７を動作させるための駆動回路３０に接続されている。この駆動回路３０は、駆動コイル７と昇圧回路３１とに接続されている。

リモコン装置５０による操作について簡単に説明する。操作者がリモコン装置５０の入力装置１Ａを操作していない状態では、永久磁石１５が基板２に対して平行でありホール素子２１〜２４の中央の上に位置している。永久磁石１５からの磁界は各ホール素子２１〜２４に均一に作用する。よって、ブリッジ回路２５からの出力は零であり、Ａ／Ｄ変換回路２６からの出力も零でありディスプレイ上のポインタは動かない。

よって、ブリッジ回路２５にはキートップ１２の傾斜方向及び傾斜角度に対応した電圧が出力され、これに基づいてＣＰＵ２７がディスプレイ上のポンタを移動させる指令を出力するのでキートップ１２の操作に応じた方向へ移動させることができる。

その後、ディスプレイ上のポインタが所定の領域内に入ったことを、ＣＰＵ２７が確認すると駆動回路３０に信号を出力する。このとき駆動回路３０が昇圧回路３１と共に動作して、駆動電流を駆動コイル７に一時的に或いは繰り返して供給する。駆動コイル７は電磁力によってＺ方向での上向きの推力を受けるので突起部８ＰＲがキートップ１２の開口１２ＨＬから突出して、操作者の指を刺激する。

以上で説明した入力装置１Ａは、駆動コイル７がＮ磁極とＳ磁極とが所定間隔をもって配置した永久磁石３，４及び永久磁石５，６の間に配置されるので小型に形成できる。よって、この入力装置１Ａを組込むリモコン装置５０等の操作装置の小型化を促進できる。また、駆動コイル７は可動範囲ＰＡに応じて長く形成され、また組を成す永久磁石の間に生じた一様な磁界を横切るように移動する。よって、駆動コイル７が受ける推力は従来のように永久磁石の外側に配置した場合よりも強力であり、その推力は安定に維持される。よって、操作者の指を確実に刺激できる。

なお、一般にリモコン等の操作装置は操作者が指で操作するように設計されているものが多い。よって、上記例ではキートップ１２を指で操作する場合を説明したが、指が不自由な操作者の場合には手の平、腕、或いは足により入力操作を行ってもよい。要するにキートップ１２に外力を与えて操作を行うものは、操作者の指だけでなく、手のひら、足などでもよい。

また、上記で説明した例では、リモコン装置５０に入力装置１Ａを組込み、ディスプレイ上のポインタが所定領域に入ったときに駆動コイル７に通電して操作者に刺激を与える場合を説明した。しかし、入力装置１Ａの使用形態はこれに限らない。キートップ１２を傾斜させたとき、すなわち操作を開始したときに操作確認の刺激を与えるようにしてもよい。また、操作開始時に１回の刺激、終了時に２回の刺激を与えるように設定してもよい。

また、図６ではリモコン装置５０のＣＰＵ２７が磁界制御手段となり駆動コイル７への通電を制御しているが、このような構成に限らない。入力装置１Ａ側に
駆動コイル７の通電を制御する制御回路を配備し、これを磁界制御手段としてもよい。また、上記リモコン装置５０は操作装置の一例である。入力装置１Ａは、カーナビゲーション装置、ＰＤＡ、携帯電話などの電子機器本体に組込んで使用してもよいし、マウスやジョイスティックなどの指示装置に組込んで使用してもよい。

以下、さらに本発明に係る実施例の入力装置を図を参照して説明する。以下の実施例では上記実施例１の入力装置１Ａと同一の部位に同じ符号を付して重複する説明を省略する。図７は、実施例２の入力装置１Ｂについて示した図である。図７（Ａ）は入力装置１Ｂの主要部構成を模式的に示した図であり、同（Ｂ）は（Ａ）においてＢ−Ｂ矢視方向へ見た駆動コイルと永久磁石との位置関係を示した図である。

この入力装置１Ｂは、実施例１の入力装置１Ａと比較して大きな推力を得るように改善されている。入力装置１Ｂには２個の駆動コイル７−１、７−２が触覚刺激部材８の左右に配備されている。また、各駆動コイル７―１、７−２の巻回数は実施例１の駆動コイル７よりも増加してある。よって、この入力装置１Ｂはより大きな推力を得ることができる。なお、各駆動コイル７―１、７−２は、触覚刺激部材８の胴部８ＢＤの一部に切欠を設けることで図示のように配置できる。この入力装置１Ｂも触覚刺激部材８の可動範囲ＰＡに対応して、各駆動コイル７―１、７−２が長めに設定されているので安定した推力が得られ、必要時には突起部８ＰＲで指等を強めに刺激できる。特にこの構造では、駆動コイル７―１、７−２へ供給する電流を調整することで推力に強弱をつけることができるので指等に与える刺激に変化を加えることが可能である。

なお、入力装置１Ｂは、複数の駆動コイル７を配置した構造としたこと、また、駆動コイル７の巻回数を増加させた構造としたことのそれぞれによって推力が増加されている。いずれか一方を採用して推力を増加させてもよい。

（変形例）
入力装置１Ｂの変形例について説明する。図７で示した入力装置１Ｂは２駆動コイルを２個配置する場合を示しているが、さらに駆動コイルを増加させてもよい。図８は、入力装置１Ｂの変形例について駆動コイルと永久磁石との位置関係を示した図である。この変形例は駆動コイルが２個増えて４個配置されている。よって、さらに、推力を増加させることができる。また、触覚刺激部材８の突起部８ＰＲを中心として４個のコイル７−１〜７−４が点対称に、９０度間隔で配置されている。この構造によると、触覚刺激部材８を面で支持して押し上げる状態となるので安定的に移動できる。なお、この変形例では駆動コイル７−３、７−４が増加するので永久磁石も２組増えるが、元の２組と同様に永久磁石３〜６を配置すればよい。図８では駆動コイル７を４個とした場合を例示するが、１２０度間隔で駆動コイル７を３個配置してもよいし、５個以上配置する構造としてもよい。

図９は、実施例３の入力装置１Ｃについて示した図である。この入力装置１Ｃは触覚刺激部材８の可動範囲ＰＡを永久磁石３〜６のＺ方向（移動方向）での長さに対応させている。この入力装置１Ｃは、駆動コイルを巻回できる範囲（長さ）が短くなるが、コイルを多重に巻回することで必要な磁界が得られるようにしている。この入力装置１Ｃは高さ寸法を永久磁石３〜６とほぼ同等とできるので小型化でき、所望の推力を得ることができる入力装置となる。もちろん、永久磁石３〜６の寸法を長く設定すれば、触覚刺激部材８の可動範囲ＰＡを任意に長くすることもできる。

図１０は、実施例４の入力装置１Ｄについて示した図である。この入力装置１Ｄは、幅方向での小型化を図っている。そのために永久磁石は３、４の１組となっている。駆動コイル７を突起部８ＰＲの下に配置して推力を、触覚刺激部材８に確実に伝達できるようにしている。駆動コイル７を多重に巻回することで必要な磁界を得るようにしている。この入力装置１Ｄはスリムに形成できるので幅の狭いスペースにも配置できる。

図１１は、実施例５の入力装置１Ｅについて示した図である。この入力装置１Ｅは、上記で説明した入力装置１Ａ〜１Ｄと異なり駆動コイル７が固定位置にあり、永久磁石の側が移動するように設計されている。よって、この入力装置１Ｅの場合は永久磁石３〜６が、触覚刺激部材８の可動範囲ＰＡに応じて長く設定されている。ここでは図示を省略しているが、駆動コイル７には外部から電流を供給するための配線を接続する必要があるので駆動コイル７側を固定する構造を採用することで配線の切断を予防できる。よって、この入力装置１Ｅは耐久性を向上させた入力装置となる。なお、駆動コイル７はホルダ１４等に固定して定位置に保持すればよい（図３参照）。

この入力装置１Ｅは永久磁石３，４並びに永久磁石５，６の間に生じている一様な磁界を駆動コイル７が横切る状態を維持して、永久磁石３〜６が移動する。よって駆動コイル７へ作用する推力を高め、この推力を一定に維持できる。また、駆動コイル７が永久磁石３，４及び永久磁石５，６の間に配置された構造も、上記実施例と同様であるので小型化できる。

以下、さらに上記入力装置に採用することが好ましい複数の形態例を図を参照して説明する。先ず図１２は、触覚刺激部材８の回転を防止しながら移動方向Ｚへ移動させるためのガイド構造について示している。図１２（Ａ）は触覚刺激部材８の外観を示した斜視図、図１２（Ｂ）は筐体９内に触覚刺激部材８を収納した状態を示した平面構成図である。

この触覚刺激部材８は外向に突出したガイド突起８ＧＤを一対備えている。図１２（Ａ）では手前側のみを確認できる。一方、図１２（Ｂ）で示すように、筐体９の内面には触覚刺激部材８のガイド突起８ＧＤを受ける溝部９ＲＥが形成されている。よって、触覚刺激部材８はＺ方向への移動だけが許容されるので、移動中に位置がズレたり、回転することがない。このように筐体９と触覚刺激部材８との間にガイド構造を設けると、触覚刺激部材８を安定に動作できるので好ましい。なお、図１２では筐体９に触覚刺激部材８を収納する形態を示しているが、この筐体９を図２におけるホルダ１４とすれば実施例の入力装置に適用できる。

次に、触覚刺激部材８に設ける駆動コイル７への好ましい給電形態について説明する。入力装置１Ａ〜１Ｄでは駆動コイル７が推力を受けて移動方向Ｚへ移動する。駆動コイル７には、磁界を生じさせるために配線することが必要であるが、移動によって断線することがない構造とすることが好ましい。図１３（Ａ）は触覚刺激部材８の周部を示した斜視図、同（Ｂ）は平面構成図、同（Ｃ）は（Ｂ）におけるＣ−Ｃ矢視構成図である。

図１３は、駆動コイル７に接続される端子１７がバネ状であり、触覚刺激部材８の外部に延出している。端子１７は反対側の端部で回路基板１８の配線パターン１９に摺接している。このような給電構造を採用すれば駆動コイル７を移動させる構造としても断線を予防できる。

次に、永久磁石の好ましい形態例について説明する。図１４は実施例１の入力装置１Ａの永久磁石３〜６に磁界を誘導するヨーク２０を設けた構造例を示している。このようにヨーク２０を設けると周辺への漏洩磁界を抑制できる。特に、前述したように位置検出用磁石１５を別に配置して、ホール素子２１〜２２で検出を行う構成では触覚刺激部材８を駆動するために配置した永久磁石３〜６による影響を防止できる。

さらに、触覚刺激部材８を所定位置に復元するための形態例について説明する。この形態は、触覚刺激部材８に付加的に弾性変形部材を設けた構造となる。図１５は入力装置１Ａのキートップ１２と触覚刺激部材８の間にゴムダンパ６０を設けた構造例について示している。このゴムダンパ６０は駆動コイル７に推力が発生していないときには、触覚刺激部材８を所定位置に維持するように作用する。よって、入力装置１Ａの姿勢が傾くような状態で設置されたような場合でも、触覚刺激部材８を定位置に復元させることができる。

図１６は、バネを用いて触覚刺激部材８を所定位置に復元するため構造について示している。入力装置１Ａのキートップ１２と触覚刺激部材８との間に第１のコイルバネ６１を設け、基板２と触覚刺激部材８との間に第２のコイルバネ６２を設け構造例について示している。このコイルバネ６１，６２は駆動コイル７に推力が発生していないときには、両者の付勢力がバランスして触覚刺激部材８を所定位置に維持するように作用する。よって、入力装置１Ａの姿勢が傾くように設置された場合でも触覚刺激部材８を定位置に復元させることができる。

以上説明した実施例では、Ｎ磁極とＳ磁極とを間隔をもって対向配置した第１の磁界発生手段として永久磁石３、４並びに永久磁石５，６を例示している。しかしながら、第１の磁界発生手段は永久磁石に限定するものではなく電磁石でもよい。電磁石とした場合には、コイルに通電する電流により発生させる磁界を調整できるので、触覚刺激部材８の推力Ｆを所望の強さに調整できるようになる。このコイルの通電は駆動コイル７を制御する磁界制御手段で合せて行えばよい。そして、前述した実施例１のように、入力装置１Ａを組込む操作装置（リモコン等）側のＣＰＵを磁界制御手段としてもよいし、入力装置側に磁界制御回路を設けてもよい。

以上本発明の好ましい一実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

従来の入力装置における基本的な構成を示した模式図である。 実施例１の入力装置について示した図である。 周辺の構成部品を組付けて製品化した状態で実施例１の入力装置を示した図である。 図３に示す入力装置のホール素子の配列について示した図である。 実施例１の入力装置を適用したリモコン装置について示した図である。 リモコン装置のうち入力装置に関連する部分の構成を示したブロック図である。 実施例２の入力装置について示した図である。 実施例２の入力装置の変形例について駆動コイルと永久磁石との位置関係を示した図である。 実施例３の入力装置について示した図である。 実施例４の入力装置について示した図である。 実施例５の入力装置について示した図である。 入力装置に採用することが好ましい形態例について示した図である。 採用することが好ましい他の形態例について示した図である。 採用することが好ましい他の形態例について示した図である。 採用することが好ましい他の形態例について示した図である。 採用することが好ましい他の形態例について示した図である。

符号の説明

１（１Ａ〜１Ｅ） 入力装置
２ 基板
３〜６ 永久磁石（第２の磁界発生手段）
７（７−１〜７−４） 駆動コイル（第１の磁界発生手段）
８ 触覚刺激部材
８ＰＲ 突起部
１２ キートップ（操作部）
１５ 位置検出用の永久磁石
２１〜２４ ホール素子
１５、２１〜２４ 信号生成部
２７ ＣＰＵ（磁界制御手段）
ＰＡ 可動範囲
Ｚ 移動方向

Claims (16)

1. 外力を与えて操作を行う操作部と、該操作部の動きに応じた信号を生成する信号生成部と、前記外力を与えるものに対して触覚刺激を与える触覚刺激部とを備えた入力装置において、
   前記触覚刺激部が、Ｎ磁極とＳ磁極とを間隔をもって対向配置した第１の磁界発生手段と、
   前記Ｎ磁極と前記Ｓ磁極との間に位置すると共に、該Ｎ磁極と該Ｓ磁極とを結ぶ方向と直行する方向へ相対移動可能に配置した第２の磁界発生手段と、
   前記第１の磁界発生手段または前記第２の磁界発生手段のいずれか一方に固定した触覚刺激部材とを含むことを特徴とする入力装置。
2. 前記第１の磁界発生手段及び前記第２の磁界発生手段の少なくとも一方の磁界を変化させる磁界制御手段をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の入力装置。
3. 前記第２の磁界発生手段が通電されたときに磁界を発生させるコイルであり、該コイルに前記触覚刺激部材が固定されて移動側とされ、
   前記第１の磁界発生手段に対する前記第２の磁界発生手段の可動範囲に対応して、前記コイルが移動方向へ長く設定してあることを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
4. 前記コイルは螺旋状に巻回したコイルを含み、前記第１の磁界発生手段の前記Ｎ磁極と前記Ｓ磁極とは該コイルを間にして配置されていることを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
5. 前記コイルは螺旋状に巻回したコイルを含み、前記第１の磁界発生手段が前記コイルに沿って複数配置されていることを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
6. 前記コイルは螺旋状に巻回した複数のコイルを含み、前記第１の磁界発生手段が各コイルに配置されていることを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
7. 前記触覚刺激部材が突出した突起部を含み、前記第１の磁界発生手段が前記突起部を中心として点対称に複数配置されていることを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
8. 前記前記第２の磁界発生手段の可動範囲が、前記第１の磁界発生手段の長さと同等に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
9. 前記コイルにバネ状の端子が接続されており、該端子が摺接する回路基板をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載の入力装置。
10. 前記第１の磁界発生手段が前記Ｎ磁極と前記Ｓ磁極とを対向するように配置した組を成す永久磁石であることを特徴とする請求項３から９のいずれに記載の入力装置。
11. 前記第１の磁界発生手段が前記Ｎ磁極と前記Ｓ磁極とを対向するように配置した組を成す永久磁石であり、該永久磁石に前記触覚刺激部材が固定されて移動側とされ、
    前記第２の磁界発生手段に対する前記第１の磁界発生手段の可動範囲に対応して、前記Ｎ磁極及び前記Ｓ磁極が移動方向へ長く設定してあることを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
12. 前記第２の磁界発生手段が通電されたときに磁界を発生させるコイルであることを特徴とする請求項１１に記載の入力装置。
13. 第１の磁界発生手段の前記Ｎ、Ｓ磁極の周部に磁気を誘導するヨークをさらに備えることを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
14. 周部を覆う筐体をさらに備え、前記筐体と前記触覚刺激部材との間に、前記触覚刺激部材を所定方向へ案内するガイド構造を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
15. 周部を覆う筐体をさらに備え、該筐体と前記触覚刺激部材との間に弾性変形部材をさらに配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の入力装置。
16. 請求項１から１５のいずれかに記載の入力装置を備えたことを特徴とする操作装置。
    

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