操作入力装置
【課題】操作部を所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量を容易に小さくできる、操作入力装置の提供。
【解決手段】操作入力の作用により傾倒するキー１０と、キー１０の中心軸Ｃ１とキー１０の外縁部１１との距離ｄ２よりも中心軸Ｃ１との距離ｄ１が短い位置に内縁２１ａを有する開口部２１が設けられたケース２０と、ケース２０の内側に配置され、キー１０の傾倒を検出する上ヨーク３０及びコイル６１，６３と、キー１０が開口部２１の上ヨーク３０側の開口周囲部２４を支点に傾倒できるように、キー１０を開口部２１から突き出る方向に付勢するリターンバネ４０とを備える、操作入力装置。
【解決手段】操作入力の作用により傾倒するキー１０と、キー１０の中心軸Ｃ１とキー１０の外縁部１１との距離ｄ２よりも中心軸Ｃ１との距離ｄ１が短い位置に内縁２１ａを有する開口部２１が設けられたケース２０と、ケース２０の内側に配置され、キー１０の傾倒を検出する上ヨーク３０及びコイル６１，６３と、キー１０が開口部２１の上ヨーク３０側の開口周囲部２４を支点に傾倒できるように、キー１０を開口部２１から突き出る方向に付勢するリターンバネ４０とを備える、操作入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作入力の作用により傾倒（チルト）する操作部を備える、操作入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Ａは、特許文献１に開示された操作入力装置１の断面図である。図１Ａは、操作入力が付与されていない初期状態を示している。操作入力装置１は、コイル２７１，２７２，２７３の上側に上ヨーク２６０を備え、コイル２７１，２７２，２７３の下側に下ヨーク２８０を備える。上ヨーク２６０は、コイル２７１に対向するコア２６１を有し、コイル２７３に対向するコア２６３を有する。下ヨーク２８０は、基板２９０に設置される。
【０００３】
キー２４０は、ケース２３０の開口部２３１との嵌合により、Ｘ方向及びＹ方向で保持され、Ｚ方向に移動可能に支持された操作部である。キー２４０は、コイル状のリターンバネ２５０によりＺ方向へ初期荷重が与えられた状態で、ケース２３０の上側内面２３２に当接している。リターンバネ２５０は、その一方の端がキー２４０の下面中央部に当接し、もう一方の端が下ヨーク２８０の上面中央部に当接する。リターンバネ２５０は、キー２４０の下面に設置される上ヨーク２６０の中央部に設けられた孔を貫通している。上ヨーク２６０は、磁性体（例えば、鋼板、フェライト）によって成形され、キー２４０と同一の動きを伴う。
【０００４】
図１Ｂは、キー２４０をＸＹ平面に対してコイル２７１側に傾ける操作入力が付与された傾倒状態での操作入力装置１の正面視断面図である。このような操作入力が付与されると、カバー２３０の上側内面２３２（図上、左側の上側内面２３２）を傾倒支点として、上ヨーク２６０及びコア２６１がコイル２７１に近接する。上ヨーク２６０及びコア２６１がコイル２７１に近接することによって、コイル２７１を取り巻く周辺の透磁率が上昇し、コイル２７１の自己インダクタンスが増加する。キー２４０が他の方向に傾いた場合も同様に考えることができる。したがって、各コイルのインダクタンスを評価することによって、キー２４０の傾倒方向とその傾倒量が検出できる。
【０００５】
また、キー２４０がカバー２３０の上側内面２３２を支点として傾倒する場合、その傾倒動作は、キー２４０の下面中央部に形成された突起部が止め具２８１に接触することで止まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−３５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の場合、操作部（上述の操作入力装置１の場合、キー２４０）の傾倒支点が操作入力の作用点よりも操作部の中心軸から離れている。そのため、操作部をＸＹ平面に対して所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量（すなわち、操作入力の作用点における操作部のＺ方向のストローク長）が長くなる。このことは、例えば、操作入力の作用点における操作部のＺ方向のストローク長を精度良く検出するためには好適な特徴である。
【０００８】
しかしながら、例えば操作部の傾倒方向のみを検出対象としたい場合など、操作部がＺ方向にストロークできる最大長を必ずしも長くする必要がない場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、操作部を所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量を容易に小さくできる、操作入力装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力装置は、
操作入力の作用により傾倒する操作部と、
前記操作部の中心軸と前記操作部の外縁との距離よりも前記中心軸との距離が短い位置に内縁を有する開口部が設けられたハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置され、前記操作部の傾倒を検出する検出部と、
前記操作部が前記開口部の前記検出部側の周囲を支点に傾倒できるように、前記操作部を前記開口部から突き出る方向に付勢する弾性部材とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、操作部を所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量を容易に小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】キー２４０が傾倒していない状態での従来の操作入力装置１の正面視断面図である。
【図１Ｂ】キー２４０が傾倒した状態での従来の操作入力装置１の正面視断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である操作入力装置２の斜視全体図である。
【図３】操作入力装置２の斜視分解図である。
【図４Ａ】操作入力がキー１０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４Ｂ】操作入力の作用によりキー１０が片側に傾いた状態での操作入力装置２の正面視断面図である。
【図５Ａ】キー１０と回転止め５０との組み付け方向を示した図である。
【図５Ｂ】キー１０と回転止め５０とが組み付けられた状態を示した部分拡大図である。
【図６Ａ】キー１０と上ヨーク３０との組み付け方向を示した図である。
【図６Ｂ】キー１０と上ヨーク３０とが組み付けられた状態を示した図である。
【図７Ａ】操作入力がキー１１０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７Ｂ】操作入力の作用により方向キー１１０がＺ方向に平行に押し込まれた状態での操作入力装置３の正面視断面図である。
【図７Ｃ】操作入力の作用により方向キー１１０が片側に傾いた状態での操作入力装置３の正面視断面図である。
【図８Ａ】キー１１０と回転止め１５０と上ヨーク１３０とが組み付けられた状態を示した正面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの正面視断面図である。
【図９Ａ】フランジ部１１５が上ヨーク１３０の十字孔１３１に挿入された状態を示した図である。
【図９Ｂ】図９Ａの状態から、キー１１０と上ヨーク１３０が相対的にＸＹ平面内で回転させた状態を示した図である。
【図１０】図９Ａにおける上ヨーク１３０の挿入方向ａと図９Ｂにおける上ヨーク１３０の回転方向ｂを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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２は、本発明の第１の実施形態である操作入力装置２の斜視全体図である。操作入力装置２は、操作入力の作用により傾倒する操作部として、キー１０を備えている。
【００１４】
操作入力装置２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入力をキー１０で受ける操作インターフェイスである。操作入力は、操作者（ユーザ）の手指等によって直接又は間接的にキー１０に作用する。操作入力装置２は、キー１０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。
【００１５】
操作入力装置２は、例えば、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２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２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。
【００１６】
操作入力装置２は、例えば、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もよいし、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。
【００１７】
図３は、操作入力装置２の斜視分解図である。図４Ａは、操作入力がキー１０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４Ｂは、操作入力の作用によりキー１０が片側に傾いた状態での操作入力装置２の正面視断面図である。図４Ｂの矢印は、キー１０の外縁部１１に作用する操作入力の向きを示している。操作入力装置２は、キー１０と、ケース２０と、上ヨーク３０と、センサ６０と、リターンバネ４０とを備える。
【００１８】
キー１０は、操作入力の作用により傾倒する操作部である。キー１０は、例えば、キー１０の上側の操作面に直接又は間接的に作用する操作入力により押し込まれることによって、ＸＹ平面に対して任意の方向に傾倒する方向キーである。キー１０は、キー１０の中央部を通る中心軸Ｃ１に対して傾倒する。操作入力がキー１０に作用していない状態では、中心軸Ｃ１は、Ｚ軸に平行である。外縁部１１は、キー１０の操作面の周縁部である。キー１０の操作面は、図示のような円盤部形状でもよいし、楕円形状、十字形状、多角形などの他の形状でもよい。
【００１９】
ケース２０は、開口部２１が形成された上面を有するハウジングである。キー１０の操作面は、中心軸Ｃ１が開口部２１の軸線に一致するように、開口部２１に対して操作入力が入力されてくる側（図上、上側）に配置されているとよい。また、中心軸Ｃ１と開口部２１の内縁２１ａとの距離ｄ２が、中心軸Ｃ１と外縁部１１との距離ｄ１よりも短くなるように、キー１０は開口部２１に対して配置されているとよい。開口部２１は、例えば、ケース２０の上面に筒状に形成されている。開口部２１の形状は、円筒状でもよいし、角筒状でもよい。
【００２０】
上ヨーク３０及びセンサ６０は、ケース２０の内側空間に配置され、キー１０の傾倒を検出する検出部である。上ヨーク３０は、キー１０の傾倒に連動して傾倒する第１の傾倒検出部である。センサ６０は、上ヨーク３０に対向して配置された第２の傾倒検出部である。センサ６０は、複数のコイル（操作入力装置２の場合、４個のコイル６１，６２，６３，６４）を有している。
【００２１】
リターンバネ４０は、キー１０が開口部２１の上ヨーク３０側の開口周囲部２４を支点に傾倒できるように、キー１０を開口部２１からケース２０に対して突き出る方向に付勢する弾性部材である。開口周囲部２４は、ケース２０の内側上面における環状部位である。また、開口部２１からケース２０に対して突き出る方向とは、図示の場合、操作入力に抗う上向きのＺ方向に相当する。リターンバネ４０は、例えば、キー１０に操作入力が作用していない状態での初期位置に、キー１０を復帰させる弾性力を、キー１０に常時付与するコイルバネである。
【００２２】
したがって、このような構成を有する操作入力装置２によれば、キー１０の傾倒支点が外縁部１１よりも中心軸Ｃ１寄りに位置するので、操作部の傾倒支点が操作部の外側に位置する上述の特許文献１のような構成に比べて、キー１０を所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量を容易に小さくできる。これにより、例えば、キー１０の傾倒方向の検出を確定するのに必要なストローク長は、キー１０の正確なストローク長自体の検出も必要な場合に比べて短くてよいため、従来の構成に比べて、キー１０の傾倒方向の検出を確定するのに余分なＺ方向のストローク長を容易に小さくできる。
【００２３】
その結果、例えば、キー１０を傾倒させる際の操作性が向上し、操作入力装置のＺ方向の高さを低くできる。
【００２４】
次に、操作入力装置２の構成について更に詳細に説明する。
【００２５】
キー１０は、開口部２１を通るように延びる軸部として、操作軸１２を有する。操作軸１２は、操作軸１２の軸線が中心軸Ｃ１に一致するように、キー１０の操作面の下側中央部から延びる支柱部であるとよい。操作軸１２は、キー１０の動きに一体となって連動し、キー１０の傾倒方向と同じ方向に傾倒する。操作軸１２は、図示のようにキー１０の一部位でもよいし、キー１０とは別部品でもよい。操作軸１２はキー１０の傾倒に連動して傾倒するので、操作軸１２の側面とケース２０の内縁２１ａとの間には予めクリアランスがあることが好ましい。操作軸１２の形状は、円筒状でもよいし、角筒状でもよい。
【００２６】
上ヨーク３０は、操作軸１２にフランジ状に取り付けられ、キー１０の傾倒の検出に使用される板状部材である。上ヨーク３０は、操作軸１２に直接取り付けられてもよいし、操作軸１２に所定の部材を介して取り付けられてもよい。上ヨーク３０は、操作軸１２の先端部１３に取り付けられてもよいし、キー１０の下側中央部と先端部１３との間の中間部に取り付けられてもよい。上ヨーク３０は、操作軸１２の動きに一体となって連動し、操作軸１２の傾倒方向（すなわち、キー１０の傾倒方向）と同じ方向に傾倒する。上ヨーク３０の外形は、図示のような四角形などの多角形でもよいし、円形でもよい。
【００２７】
センサ６０は、キー１０の傾倒の検出に使用される。センサ６０は、例えば、キー１０のＺ方向の押し込み量を測定対象とする素子であって、キー１０のＺ方向の押し込み量に応じて変化するアナログ信号波形を検出回路９７に対して出力するものである。検出回路９７は、例えば、センサ６０から出力されたアナログ信号波形を検出するＡＤコンバータを有し、ＡＤコンバータによってアナログ信号波形から取得されたデータを、キー１０の押し込み量に対応する検出データとして、制御回路９８に対して供給する。検出回路９７及び／又は制御回路９８は、センサ６０が実装される基板８０に実装されてもよいし、基板８０に接続される別の基板に実装されてもよい。基板８０は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）でもよいし、ＦＲ−４基板でもよいし、セラミック基板でもよいし、他の形態の基板でもよい。
【００２８】
センサ６０は、例えば、センサ６０と上ヨーク３０との位置関係に応じて変化するアナログ信号波形を出力する素子であるとよい。センサ６０がこのような素子であれば、センサ６０と上ヨーク３０との距離がキー１０の押し込み量に応じて変化するようにセンサ６０を配置することによって、キー１０の押し込み量を非接触で測定できる。
【００２９】
センサ６０は、キー１０の押し込み量を非接触で測定できるように、例えば、キー１０の押し込み量に応じて自己インダクタンスが変化するコイルを備えるとよい。この場合、センサ６０は、コイルの自己インダクタンスの変化をキー１０の押し込み量の変化として感知する。例えば、上ヨーク３０に対向する位置にコイルを固定することで、キー１０の押し込みによりコイル周囲の透磁率が変化するため、コイルの自己インダクタンスを容易に変化させることができる。
【００３０】
検出回路９７は、センサ６０から出力されたアナログ信号波形から、センサ６０のコイルの自己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で、その物理量の検出値をキー１０の押し込み量に対応する検出データとして制御回路９８に対して供給する。検出回路９７は、例えば、センサ６０のコイルにパルス信号を供給することによって、センサ６０から出力されたアナログ信号波形に、コイルの自己インダクタンスの変化に等価的に変化する物理量を発生させる。
【００３１】
操作入力装置２の場合、４個のコイル６１，６２，６３，６４が、原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に等間隔に並べられている。原点Ｏは、三次元の直交座標系の基準点である。このように、操作部１１の押し込み量を互いに異なる位置に配置された複数のコイルで測定することで、操作入力によるキー１０の押し込みの位置（言い換えれば、キー１０の傾倒方向）を検出できる。図示の場合、各コイルは、Ｘ軸とＹ軸に挟まれるＸＹ平面内の斜め４５°の４方向に、円周方向に９０°毎に配置されている。なお、各コイルは、Ｘ，Ｙ軸上に９０°毎に配置されてもよい。
【００３２】
制御回路９８は、センサ６０及び検出回路９７によって検出されたキー１０の押し込みの位置に対応する方向に、ディスプレイの画面上のオブジェクトを移動させるための制御信号をホストに送信する制御部である。制御回路９８は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータを有する。
【００３３】
リターンバネ４０は、中心軸Ｃ１と外縁部１１との距離よりも中心軸Ｃ１との距離が短い位置にある開口周囲部２４を傾倒支点として、キー１０及び上ヨーク３０を傾倒可能に支持する。キー１０に操作入力が作用していない状態では、操作軸１２に対してフランジ状に突き出た上ヨーク３０が開口周囲部２４に接触するように、キー１０及び上ヨーク３０はリターンバネ４０によって支持されている。リターンバネ４０の上端部は、上ヨーク３０の下面中央部に接触し、リターンバネ４０の下端部は、基板８０の中央部の孔を通って、下ヨーク７０の上面中央部に接触する。
【００３４】
下ヨーク７０は、コイル６１，６２，６３，６４の自己インダクタンスの絶対値を上げる板状部材である。ラベル９０は、下ヨーク７０の下面に設置され、操作入力装置２を被取り付け面に接着させるシートである。
【００３５】
また、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）の軟磁性体が挙げられる。鉄の比透磁率は５０００である。ヨークは、例えば、鋼板から成形されるとよい。
【００３６】
また、ケース２０は、上ヨーク３０の上面と対向する位置に、上ヨーク３０が傾倒する際の逃げ部２３を有する。逃げ部２３によって、傾倒した上ヨーク３０がケース２０の内側上面にぶつからないようにできる。逃げ部２３は、例えば、ケース２０の内側上面のうち開口周囲部２４の外側部位を肉抜きして形成されている。
【００３７】
また、操作入力装置２は、キー１０の可動範囲を制限するストッパーとして、ハードストップ部２２を備えている。
【００３８】
ハードストップ部２２は、外縁部１１に対向する位置に配置された、キー１０の傾倒を制限する傾倒止めである。ハードストップ部２２は、ケース２０の上面に形成された凸状の環状部位である。ハードストップ部２２は、キー１０が外縁部１１の直下でハードストップ部２２に接触してから、その接触位置よりもキー１０が下方に変位しないように規制することで、キー１０の傾倒動作の終点を決める。ハードストップ部２２によって、キー１０のフルストローク時におけるキー１０やケース２０などの撓みが抑制されるため、操作入力装置を構成する各部品に作用する応力を軽減できる。その結果、操作入力装置の強度を向上でき、部品変形によるストロークの誤差を軽減できる。また、３６０°方向のストローク長のばらつきを軽減できる。
【００３９】
また、操作入力装置２は、キー１０の可動範囲を制限するストッパーとして、回転止め５０を備えている。
【００４０】
回転止め５０は、キー１０及び上ヨーク３０が中心軸Ｃ１周りに回転することを制限する部材である。回転止め５０は、操作軸１２の先端部１３に対向する位置に固定されている。回転止め５０は、図示のように下ヨーク７０に固定されてもよいが、基板８０に固定されてもよい。回転止め５０と操作軸１２の先端部１３との間には、キー１０及び上ヨーク３０が開口周囲部２４を支点に傾倒しやすいように、クリアランスがＸ，Ｙ，Ｚの各方向に予め設けられている。回転止め５０が、ハードストップ部２２のように、キー１０の傾倒動作の終点を決めるハードストップ部として機能してもよい。
【００４１】
回転止め５０は、キー１０及び上ヨーク３０が中心軸Ｃ１周りに回転することを制限するため、操作軸１２の先端部１３と嵌め合わせ可能な受け部５１を有している。キー１０及び上ヨーク３０の回転が受け部５１によって制限されていない状態で、受け部５１と先端部１３との間には、キー１０及び上ヨーク３０が開口周囲部２４を支点に傾倒しやすいように、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向にクリアランスがあるとよい。
【００４２】
図５Ａは、キー１０と回転止め５０との組み付け方向を示した図である。図５Ｂは、キー１０と回転止め５０とが組み付けられた状態を示した部分拡大図である。図５Ａ，５Ｂには、上ヨーク３０が省略されている。
【００４３】
操作軸１２の先端部１３には、凸部１４が形成されている。凸部１４は、十字状の突起部である。一方、回転止め５０の受け部５１には、キー１０及び上ヨーク３０の回転が制限されるように、凸部１４と嵌め合わせが可能な十字状の溝部として、凹部５２が形成されている。キー１０及び上ヨーク３０の回転が凹部５２によって制限されていない状態で、凹部５２と凸部１４との間には、キー１０及び上ヨーク３０が開口周囲部２４を支点に傾倒しやすいように、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向にクリアランスがあるとよい。
【００４４】
図６Ａは、キー１０と上ヨーク３０との組み付け方向を示した図である。図６Ｂは、キー１０と上ヨーク３０とが組み付けられた状態を示した図である。図６Ａ，６Ｂには、回転止め５０が省略されている。
【００４５】
上ヨーク３０は、凸部１４と嵌め合わせ可能な嵌合部として、十字孔３１を有している。十字孔３１の形状は、凸部１４とほぼ同じである。十字孔３１と凸部１４とが嵌め合うことによって、上ヨーク３０を操作軸１２にＸ，Ｙ方向で位置決めできるため、上ヨーク３０が中心軸Ｃ１周りに回転することを制限できる。
【００４６】
また、操作軸１２の先端部には、複数のボス１５が形成され、上ヨーク３０には、ボス１５と嵌め合わせ可能な複数の円孔３２が形成されてもよい。ボス１５と円孔３２とが嵌め合うことによって、上ヨーク３０を操作軸１２にＸ，Ｙ方向で位置決めできるため、上ヨーク３０が中心軸Ｃ１周りに回転することを制限できる。また、ボス１５を上ヨーク３０に溶着することで、上ヨーク３０を操作軸１２にＺ方向で位置決めできる。
【００４７】
このように、キー１０及び上ヨーク３０の回転止め機能を同一の部位で構成しているため、回転止め角度の精度が向上する。また、回転止め５０と上ヨーク３０と操作軸１２とが、操作軸１２の径内で組み立てられているため、その組み立て性が向上する。
【００４８】
図７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、本発明の第２の実施形態である操作入力装置３の正面視断面図である。図７Ａは、操作入力がキー１１０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７Ｂは、操作入力の作用により方向キー１１０がＺ方向に平行に押し込まれた状態での操作入力装置３の正面視断面図である。図７Ｃは、操作入力の作用により方向キー１１０が片側に傾いた状態での操作入力装置３の正面視断面図である。上述の実施形態と同様の構成や効果については、その説明を省略する。操作入力装置３は、キー１１０と、ケース１２０と、上ヨーク１３０とを備える。
【００４９】
キー１１０は、操作入力の作用により傾倒する操作部である。外縁部１１１は、キー１１０の操作面の周縁部である。ケース１２０は、開口部１２１が形成された上面を有するハウジングである。キー１１０は、開口部１２１を通るように延びる軸部として、操作軸１１２を有する。キー１１０の中心軸Ｃ２と開口部１２１の内縁１２１ａとの距離ｄ４が、中心軸Ｃ２と外縁部１１１との距離ｄ３よりも短くなるように、キー１１０は開口部１２１に対して配置されているとよい。また、キー１１０及び上ヨーク１３０は、開口部１２１の上ヨーク１３０側の開口周囲部１２４を支点に傾倒する。開口周囲部１２４は、ケース１２０の内側上面のおける環状部位である。
【００５０】
したがって、このような構成を有する操作入力装置３によれば、キー１１０の傾倒支点が外縁部１１１よりも中心軸Ｃ２寄りに位置するので、操作部の傾倒支点が操作部の外側に位置する上述の特許文献１のような構成に比べて、キー１１０を所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量を容易に小さくできる。
【００５１】
また、ケース１２０は、上ヨーク１３０の上面と対向する位置に、上ヨーク１３０が傾倒する際の逃げ部１２３を有する。逃げ部１２３によって、傾倒した上ヨーク１３０がケース１２０の内側上面にぶつからないようにできる。逃げ部１２３は、例えば、ケース１２０の内側上面のうち開口周囲部１２４の外側部位を肉抜きして形成されている。
【００５２】
また、操作入力装置３は、キー１１０の可動範囲を制限するストッパーとして、ハードストップ部１２２を備えている。
【００５３】
ハードストップ部１２２は、外縁部１１１に対向する位置に配置された、キー１１０の傾倒を制限する傾倒止めである。ハードストップ部１２２は、ケース１２０の上面に形成された凸状の環状部位である。ハードストップ部１２２は、キー１１０が外縁部１１１の直下でハードストップ部１２２に接触してから、その接触位置よりもキー１１０が下方に変位しないように規制することで、キー１１０の傾倒動作の終点を決める。
【００５４】
また、操作入力装置３は、キー１１０の可動範囲を制限するストッパーとして、回転止め１５０を備えている。
【００５５】
回転止め１５０は、キー１１０及び上ヨーク１３０が中心軸Ｃ２周りに回転することを制限する部材である。回転止め１５０は、操作軸１１２の先端部１１３に対向する位置に固定されている。回転止め１５０は、図示のように下ヨーク１７０に固定されてもよいが、基板１８０に固定されてもよい。回転止め１５０と操作軸１１２の先端部１１３との間には、キー１１０及び上ヨーク１３０が開口周囲部１２４を支点に傾倒しやすいように、クリアランスがＸ，Ｙ，Ｚの各方向に予め設けられている。回転止め１５０が、ハードストップ部１２２のように、キー１１０の傾倒動作の終点を決めるハードストップ部として機能してもよい。
【００５６】
回転止め１５０は、キー１１０及び上ヨーク１３０が中心軸Ｃ２周りに回転することを制限するため、操作軸１１２の先端部１１２と嵌め合わせ可能な受け部１５１を有している。キー１１０及び上ヨーク１３０の回転が受け部１５１によって制限されていない状態で、受け部１５１と先端部１１３との間には、キー１１０及び上ヨーク１３０が開口周囲部１２４を支点に傾倒しやすいように、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向にクリアランスがあるとよい。
【００５７】
図８Ａは、キー１１０と回転止め１５０と上ヨーク１３０とが組み付けられた状態を示した正面図である。図８Ｂは、図８Ａの正面視断面図である。
【００５８】
操作軸１１２の先端部１１３には、凹部１１４が形成されている。凹部１１４は、十字状の溝部である。一方、回転止め１５０の受け部１５１には、キー１１０及び上ヨーク１３０の回転が制限されるように、凹部１１４と嵌め合わせが可能な十字状の突起部として、凸部１５２が形成されている。キー１１０及び上ヨーク１３０の回転が凸部１５２によって制限されていない状態で、凸部１５２と凹部１１４との間には、キー１１０及び上ヨーク１３０が開口周囲部１２４を支点に傾倒しやすいように、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向にクリアランスがあるとよい。
【００５９】
また、凸部１５２と凹部１１４は、図８Ｂに示されるように、互いに同じ曲率の表面を有してもよい。これにより、凸部１５２と凹部１１４とが互いに接触したときの接触面積を最大限に増やすことができる。その結果、キー１１０のＺ方向の押し込み操作に対して、回転止め１５０の強度が向上する。また、受け部１５１は凸形状であるため、凹形状である場合に比べて、回転止め１５０のＺ方向の最低肉厚を厚くできる。その結果、キー１１０のＺ方向の押し込み操作に対して、回転止め１５０の強度が向上する。
【００６０】
また、操作軸１１２の先端部１１３には、中心軸Ｃ２に対して直角な方向に延在するフランジ部１１５が形成されている。フランジ部１１５は、上ヨーク１３０との嵌め合わせによって、上ヨーク１３０を操作軸１１２に固定する。
【００６１】
図９Ａは、フランジ部１１５が上ヨーク１３０の十字孔１３１に挿入された状態を示した図である。図９Ｂは、図９Ａの状態から、キー１１０と上ヨーク１３０が相対的にＸＹ平面内で回転させた状態を示した図である。図１０は、図９Ａにおける上ヨーク１３０の挿入方向ａと図９Ｂにおける上ヨーク１３０の回転方向ｂを示した図である。
【００６２】
操作軸１１２の側面にＬ字状の溝１１６を４箇所形成することによって、操作軸１１２は、４つのフランジ部１１５を有する十字状の先端部１１３を有している。一方、上ヨーク１３０の中央部には、十字状の孔１３１が形成されている。操作軸１１２のフランジ部１１５を孔１３１に挿入後、相対的に上ヨーク１３０とキー１１０とを回転させるだけで、上ヨーク１３０を操作軸１１２に固定できる。これにより、上ヨーク１３０の組み立て性が向上する。
【００６３】
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。
【００６４】
例えば、上述の実施例では、操作部の傾倒を検出する検出部が、コイルの自己インダクタンスの変化を操作部の押し込み量の変化として感知する素子を有する場合を例示した。しかしながら、そのような検出部は、静電容量の変化を操作部の押し込み量の変化として感知する素子を有するものでもよいし、抵抗値の変化を操作部の押し込み量の変化として感知する素子を有するものでもよいし、その他の物理量の変化を操作部の押し込み量の変化として感知する素子を有するものでもよい。
【００６５】
また、上述の実施例では、操作部の傾倒を検出する検出部として、キーと一体となって傾倒する上ヨークと、上ヨークに対向する位置に固定されたコイルとを例示した。しかしながら、このような検出部は、キーと一体となって傾倒するコイルと、そのコイルに対向する位置に固定されたヨークとから構成されてもよい。また、傾きセンサなど、これら以外の検出手段によって、操作部の傾倒を検出してもよい。
【００６６】
また、上述の実施例では、操作部を開口部から突き出る方向に付勢する弾性部材として、リターンバネを例示した。しかしながら、このような弾性部材は、例えば、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。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１〜３ 操作入力装置
１０ キー
１１ 外縁部
１２ 操作軸
１３ 先端部
１４ 十字状凸部
１５ ボス
２０ ケース
２１ 開口部
２１ａ 内縁
２２ ハードストップ部
２３ 逃げ部
２４ 開口周囲部
３０ 上ヨーク
３１ 十字孔
３２ 円孔
４０ リターンバネ
５０ 回転止め
５１ 受け部
５２ 十字状凹部
６０ センサ
６１〜６４ コイル
７０ 下ヨーク
８０ 基板
９０ ラベル
９７ 検出回路
９８ 制御回路
１１０ キー
１１１ 外縁部
１１２ 操作軸
１１３ 先端部
１１４ 十字状凹部
１１５ フランジ部
１１６ Ｌ字溝
１２０ ケース
１２１ａ 内縁
１２２ ハードストップ部
１２３ 逃げ部
１２４ 周囲部
１３０ 上ヨーク
１３１ 十字孔
１５０ 回転止め
１５１ 受け部
１５２ 十字状凸部
１６３ コイル
１７０ 下ヨーク
１８０ 基板
２３０ ケース
２３１ 開口部
２３２ 上側内面
２４０ キー
２５０ リターンバネ
２７１，２７２，２７３ コイル
２６０ 上ヨーク
２６１，２６３ コア
２８０ 下ヨーク
２８１ 止め具
２９０ 基板
Ｃ１，Ｃ２ 中心軸
【技術分野】
【０００１】
本発明は、操作入力の作用により傾倒（チルト）する操作部を備える、操作入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１Ａは、特許文献１に開示された操作入力装置１の断面図である。図１Ａは、操作入力が付与されていない初期状態を示している。操作入力装置１は、コイル２７１，２７２，２７３の上側に上ヨーク２６０を備え、コイル２７１，２７２，２７３の下側に下ヨーク２８０を備える。上ヨーク２６０は、コイル２７１に対向するコア２６１を有し、コイル２７３に対向するコア２６３を有する。下ヨーク２８０は、基板２９０に設置される。
【０００３】
キー２４０は、ケース２３０の開口部２３１との嵌合により、Ｘ方向及びＹ方向で保持され、Ｚ方向に移動可能に支持された操作部である。キー２４０は、コイル状のリターンバネ２５０によりＺ方向へ初期荷重が与えられた状態で、ケース２３０の上側内面２３２に当接している。リターンバネ２５０は、その一方の端がキー２４０の下面中央部に当接し、もう一方の端が下ヨーク２８０の上面中央部に当接する。リターンバネ２５０は、キー２４０の下面に設置される上ヨーク２６０の中央部に設けられた孔を貫通している。上ヨーク２６０は、磁性体（例えば、鋼板、フェライト）によって成形され、キー２４０と同一の動きを伴う。
【０００４】
図１Ｂは、キー２４０をＸＹ平面に対してコイル２７１側に傾ける操作入力が付与された傾倒状態での操作入力装置１の正面視断面図である。このような操作入力が付与されると、カバー２３０の上側内面２３２（図上、左側の上側内面２３２）を傾倒支点として、上ヨーク２６０及びコア２６１がコイル２７１に近接する。上ヨーク２６０及びコア２６１がコイル２７１に近接することによって、コイル２７１を取り巻く周辺の透磁率が上昇し、コイル２７１の自己インダクタンスが増加する。キー２４０が他の方向に傾いた場合も同様に考えることができる。したがって、各コイルのインダクタンスを評価することによって、キー２４０の傾倒方向とその傾倒量が検出できる。
【０００５】
また、キー２４０がカバー２３０の上側内面２３２を支点として傾倒する場合、その傾倒動作は、キー２４０の下面中央部に形成された突起部が止め具２８１に接触することで止まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−３５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の場合、操作部（上述の操作入力装置１の場合、キー２４０）の傾倒支点が操作入力の作用点よりも操作部の中心軸から離れている。そのため、操作部をＸＹ平面に対して所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量（すなわち、操作入力の作用点における操作部のＺ方向のストローク長）が長くなる。このことは、例えば、操作入力の作用点における操作部のＺ方向のストローク長を精度良く検出するためには好適な特徴である。
【０００８】
しかしながら、例えば操作部の傾倒方向のみを検出対象としたい場合など、操作部がＺ方向にストロークできる最大長を必ずしも長くする必要がない場合がある。
【０００９】
そこで、本発明は、操作部を所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量を容易に小さくできる、操作入力装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る操作入力装置は、
操作入力の作用により傾倒する操作部と、
前記操作部の中心軸と前記操作部の外縁との距離よりも前記中心軸との距離が短い位置に内縁を有する開口部が設けられたハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置され、前記操作部の傾倒を検出する検出部と、
前記操作部が前記開口部の前記検出部側の周囲を支点に傾倒できるように、前記操作部を前記開口部から突き出る方向に付勢する弾性部材とを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、操作部を所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量を容易に小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】キー２４０が傾倒していない状態での従来の操作入力装置１の正面視断面図である。
【図１Ｂ】キー２４０が傾倒した状態での従来の操作入力装置１の正面視断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である操作入力装置２の斜視全体図である。
【図３】操作入力装置２の斜視分解図である。
【図４Ａ】操作入力がキー１０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４Ｂ】操作入力の作用によりキー１０が片側に傾いた状態での操作入力装置２の正面視断面図である。
【図５Ａ】キー１０と回転止め５０との組み付け方向を示した図である。
【図５Ｂ】キー１０と回転止め５０とが組み付けられた状態を示した部分拡大図である。
【図６Ａ】キー１０と上ヨーク３０との組み付け方向を示した図である。
【図６Ｂ】キー１０と上ヨーク３０とが組み付けられた状態を示した図である。
【図７Ａ】操作入力がキー１１０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７Ｂ】操作入力の作用により方向キー１１０がＺ方向に平行に押し込まれた状態での操作入力装置３の正面視断面図である。
【図７Ｃ】操作入力の作用により方向キー１１０が片側に傾いた状態での操作入力装置３の正面視断面図である。
【図８Ａ】キー１１０と回転止め１５０と上ヨーク１３０とが組み付けられた状態を示した正面図である。
【図８Ｂ】図８Ａの正面視断面図である。
【図９Ａ】フランジ部１１５が上ヨーク１３０の十字孔１３１に挿入された状態を示した図である。
【図９Ｂ】図９Ａの状態から、キー１１０と上ヨーク１３０が相対的にＸＹ平面内で回転させた状態を示した図である。
【図１０】図９Ａにおける上ヨーク１３０の挿入方向ａと図９Ｂにおける上ヨーク１３０の回転方向ｂを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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２は、本発明の第１の実施形態である操作入力装置２の斜視全体図である。操作入力装置２は、操作入力の作用により傾倒する操作部として、キー１０を備えている。
【００１４】
操作入力装置２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入力をキー１０で受ける操作インターフェイスである。操作入力は、操作者（ユーザ）の手指等によって直接又は間接的にキー１０に作用する。操作入力装置２は、キー１０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。
【００１５】
操作入力装置２は、例えば、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２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２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。
【００１６】
操作入力装置２は、例えば、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もよいし、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。
【００１７】
図３は、操作入力装置２の斜視分解図である。図４Ａは、操作入力がキー１０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４Ｂは、操作入力の作用によりキー１０が片側に傾いた状態での操作入力装置２の正面視断面図である。図４Ｂの矢印は、キー１０の外縁部１１に作用する操作入力の向きを示している。操作入力装置２は、キー１０と、ケース２０と、上ヨーク３０と、センサ６０と、リターンバネ４０とを備える。
【００１８】
キー１０は、操作入力の作用により傾倒する操作部である。キー１０は、例えば、キー１０の上側の操作面に直接又は間接的に作用する操作入力により押し込まれることによって、ＸＹ平面に対して任意の方向に傾倒する方向キーである。キー１０は、キー１０の中央部を通る中心軸Ｃ１に対して傾倒する。操作入力がキー１０に作用していない状態では、中心軸Ｃ１は、Ｚ軸に平行である。外縁部１１は、キー１０の操作面の周縁部である。キー１０の操作面は、図示のような円盤部形状でもよいし、楕円形状、十字形状、多角形などの他の形状でもよい。
【００１９】
ケース２０は、開口部２１が形成された上面を有するハウジングである。キー１０の操作面は、中心軸Ｃ１が開口部２１の軸線に一致するように、開口部２１に対して操作入力が入力されてくる側（図上、上側）に配置されているとよい。また、中心軸Ｃ１と開口部２１の内縁２１ａとの距離ｄ２が、中心軸Ｃ１と外縁部１１との距離ｄ１よりも短くなるように、キー１０は開口部２１に対して配置されているとよい。開口部２１は、例えば、ケース２０の上面に筒状に形成されている。開口部２１の形状は、円筒状でもよいし、角筒状でもよい。
【００２０】
上ヨーク３０及びセンサ６０は、ケース２０の内側空間に配置され、キー１０の傾倒を検出する検出部である。上ヨーク３０は、キー１０の傾倒に連動して傾倒する第１の傾倒検出部である。センサ６０は、上ヨーク３０に対向して配置された第２の傾倒検出部である。センサ６０は、複数のコイル（操作入力装置２の場合、４個のコイル６１，６２，６３，６４）を有している。
【００２１】
リターンバネ４０は、キー１０が開口部２１の上ヨーク３０側の開口周囲部２４を支点に傾倒できるように、キー１０を開口部２１からケース２０に対して突き出る方向に付勢する弾性部材である。開口周囲部２４は、ケース２０の内側上面における環状部位である。また、開口部２１からケース２０に対して突き出る方向とは、図示の場合、操作入力に抗う上向きのＺ方向に相当する。リターンバネ４０は、例えば、キー１０に操作入力が作用していない状態での初期位置に、キー１０を復帰させる弾性力を、キー１０に常時付与するコイルバネである。
【００２２】
したがって、このような構成を有する操作入力装置２によれば、キー１０の傾倒支点が外縁部１１よりも中心軸Ｃ１寄りに位置するので、操作部の傾倒支点が操作部の外側に位置する上述の特許文献１のような構成に比べて、キー１０を所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量を容易に小さくできる。これにより、例えば、キー１０の傾倒方向の検出を確定するのに必要なストローク長は、キー１０の正確なストローク長自体の検出も必要な場合に比べて短くてよいため、従来の構成に比べて、キー１０の傾倒方向の検出を確定するのに余分なＺ方向のストローク長を容易に小さくできる。
【００２３】
その結果、例えば、キー１０を傾倒させる際の操作性が向上し、操作入力装置のＺ方向の高さを低くできる。
【００２４】
次に、操作入力装置２の構成について更に詳細に説明する。
【００２５】
キー１０は、開口部２１を通るように延びる軸部として、操作軸１２を有する。操作軸１２は、操作軸１２の軸線が中心軸Ｃ１に一致するように、キー１０の操作面の下側中央部から延びる支柱部であるとよい。操作軸１２は、キー１０の動きに一体となって連動し、キー１０の傾倒方向と同じ方向に傾倒する。操作軸１２は、図示のようにキー１０の一部位でもよいし、キー１０とは別部品でもよい。操作軸１２はキー１０の傾倒に連動して傾倒するので、操作軸１２の側面とケース２０の内縁２１ａとの間には予めクリアランスがあることが好ましい。操作軸１２の形状は、円筒状でもよいし、角筒状でもよい。
【００２６】
上ヨーク３０は、操作軸１２にフランジ状に取り付けられ、キー１０の傾倒の検出に使用される板状部材である。上ヨーク３０は、操作軸１２に直接取り付けられてもよいし、操作軸１２に所定の部材を介して取り付けられてもよい。上ヨーク３０は、操作軸１２の先端部１３に取り付けられてもよいし、キー１０の下側中央部と先端部１３との間の中間部に取り付けられてもよい。上ヨーク３０は、操作軸１２の動きに一体となって連動し、操作軸１２の傾倒方向（すなわち、キー１０の傾倒方向）と同じ方向に傾倒する。上ヨーク３０の外形は、図示のような四角形などの多角形でもよいし、円形でもよい。
【００２７】
センサ６０は、キー１０の傾倒の検出に使用される。センサ６０は、例えば、キー１０のＺ方向の押し込み量を測定対象とする素子であって、キー１０のＺ方向の押し込み量に応じて変化するアナログ信号波形を検出回路９７に対して出力するものである。検出回路９７は、例えば、センサ６０から出力されたアナログ信号波形を検出するＡＤコンバータを有し、ＡＤコンバータによってアナログ信号波形から取得されたデータを、キー１０の押し込み量に対応する検出データとして、制御回路９８に対して供給する。検出回路９７及び／又は制御回路９８は、センサ６０が実装される基板８０に実装されてもよいし、基板８０に接続される別の基板に実装されてもよい。基板８０は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）でもよいし、ＦＲ−４基板でもよいし、セラミック基板でもよいし、他の形態の基板でもよい。
【００２８】
センサ６０は、例えば、センサ６０と上ヨーク３０との位置関係に応じて変化するアナログ信号波形を出力する素子であるとよい。センサ６０がこのような素子であれば、センサ６０と上ヨーク３０との距離がキー１０の押し込み量に応じて変化するようにセンサ６０を配置することによって、キー１０の押し込み量を非接触で測定できる。
【００２９】
センサ６０は、キー１０の押し込み量を非接触で測定できるように、例えば、キー１０の押し込み量に応じて自己インダクタンスが変化するコイルを備えるとよい。この場合、センサ６０は、コイルの自己インダクタンスの変化をキー１０の押し込み量の変化として感知する。例えば、上ヨーク３０に対向する位置にコイルを固定することで、キー１０の押し込みによりコイル周囲の透磁率が変化するため、コイルの自己インダクタンスを容易に変化させることができる。
【００３０】
検出回路９７は、センサ６０から出力されたアナログ信号波形から、センサ６０のコイルの自己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で、その物理量の検出値をキー１０の押し込み量に対応する検出データとして制御回路９８に対して供給する。検出回路９７は、例えば、センサ６０のコイルにパルス信号を供給することによって、センサ６０から出力されたアナログ信号波形に、コイルの自己インダクタンスの変化に等価的に変化する物理量を発生させる。
【００３１】
操作入力装置２の場合、４個のコイル６１，６２，６３，６４が、原点Ｏとの距離が等しい点を結んでできる仮想的な円の円周方向に等間隔に並べられている。原点Ｏは、三次元の直交座標系の基準点である。このように、操作部１１の押し込み量を互いに異なる位置に配置された複数のコイルで測定することで、操作入力によるキー１０の押し込みの位置（言い換えれば、キー１０の傾倒方向）を検出できる。図示の場合、各コイルは、Ｘ軸とＹ軸に挟まれるＸＹ平面内の斜め４５°の４方向に、円周方向に９０°毎に配置されている。なお、各コイルは、Ｘ，Ｙ軸上に９０°毎に配置されてもよい。
【００３２】
制御回路９８は、センサ６０及び検出回路９７によって検出されたキー１０の押し込みの位置に対応する方向に、ディスプレイの画面上のオブジェクトを移動させるための制御信号をホストに送信する制御部である。制御回路９８は、例えば、中央演算処理装置（ＣＰＵ）を備えるマイクロコンピュータを有する。
【００３３】
リターンバネ４０は、中心軸Ｃ１と外縁部１１との距離よりも中心軸Ｃ１との距離が短い位置にある開口周囲部２４を傾倒支点として、キー１０及び上ヨーク３０を傾倒可能に支持する。キー１０に操作入力が作用していない状態では、操作軸１２に対してフランジ状に突き出た上ヨーク３０が開口周囲部２４に接触するように、キー１０及び上ヨーク３０はリターンバネ４０によって支持されている。リターンバネ４０の上端部は、上ヨーク３０の下面中央部に接触し、リターンバネ４０の下端部は、基板８０の中央部の孔を通って、下ヨーク７０の上面中央部に接触する。
【００３４】
下ヨーク７０は、コイル６１，６２，６３，６４の自己インダクタンスの絶対値を上げる板状部材である。ラベル９０は、下ヨーク７０の下面に設置され、操作入力装置２を被取り付け面に接着させるシートである。
【００３５】
また、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）の軟磁性体が挙げられる。鉄の比透磁率は５０００である。ヨークは、例えば、鋼板から成形されるとよい。
【００３６】
また、ケース２０は、上ヨーク３０の上面と対向する位置に、上ヨーク３０が傾倒する際の逃げ部２３を有する。逃げ部２３によって、傾倒した上ヨーク３０がケース２０の内側上面にぶつからないようにできる。逃げ部２３は、例えば、ケース２０の内側上面のうち開口周囲部２４の外側部位を肉抜きして形成されている。
【００３７】
また、操作入力装置２は、キー１０の可動範囲を制限するストッパーとして、ハードストップ部２２を備えている。
【００３８】
ハードストップ部２２は、外縁部１１に対向する位置に配置された、キー１０の傾倒を制限する傾倒止めである。ハードストップ部２２は、ケース２０の上面に形成された凸状の環状部位である。ハードストップ部２２は、キー１０が外縁部１１の直下でハードストップ部２２に接触してから、その接触位置よりもキー１０が下方に変位しないように規制することで、キー１０の傾倒動作の終点を決める。ハードストップ部２２によって、キー１０のフルストローク時におけるキー１０やケース２０などの撓みが抑制されるため、操作入力装置を構成する各部品に作用する応力を軽減できる。その結果、操作入力装置の強度を向上でき、部品変形によるストロークの誤差を軽減できる。また、３６０°方向のストローク長のばらつきを軽減できる。
【００３９】
また、操作入力装置２は、キー１０の可動範囲を制限するストッパーとして、回転止め５０を備えている。
【００４０】
回転止め５０は、キー１０及び上ヨーク３０が中心軸Ｃ１周りに回転することを制限する部材である。回転止め５０は、操作軸１２の先端部１３に対向する位置に固定されている。回転止め５０は、図示のように下ヨーク７０に固定されてもよいが、基板８０に固定されてもよい。回転止め５０と操作軸１２の先端部１３との間には、キー１０及び上ヨーク３０が開口周囲部２４を支点に傾倒しやすいように、クリアランスがＸ，Ｙ，Ｚの各方向に予め設けられている。回転止め５０が、ハードストップ部２２のように、キー１０の傾倒動作の終点を決めるハードストップ部として機能してもよい。
【００４１】
回転止め５０は、キー１０及び上ヨーク３０が中心軸Ｃ１周りに回転することを制限するため、操作軸１２の先端部１３と嵌め合わせ可能な受け部５１を有している。キー１０及び上ヨーク３０の回転が受け部５１によって制限されていない状態で、受け部５１と先端部１３との間には、キー１０及び上ヨーク３０が開口周囲部２４を支点に傾倒しやすいように、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向にクリアランスがあるとよい。
【００４２】
図５Ａは、キー１０と回転止め５０との組み付け方向を示した図である。図５Ｂは、キー１０と回転止め５０とが組み付けられた状態を示した部分拡大図である。図５Ａ，５Ｂには、上ヨーク３０が省略されている。
【００４３】
操作軸１２の先端部１３には、凸部１４が形成されている。凸部１４は、十字状の突起部である。一方、回転止め５０の受け部５１には、キー１０及び上ヨーク３０の回転が制限されるように、凸部１４と嵌め合わせが可能な十字状の溝部として、凹部５２が形成されている。キー１０及び上ヨーク３０の回転が凹部５２によって制限されていない状態で、凹部５２と凸部１４との間には、キー１０及び上ヨーク３０が開口周囲部２４を支点に傾倒しやすいように、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向にクリアランスがあるとよい。
【００４４】
図６Ａは、キー１０と上ヨーク３０との組み付け方向を示した図である。図６Ｂは、キー１０と上ヨーク３０とが組み付けられた状態を示した図である。図６Ａ，６Ｂには、回転止め５０が省略されている。
【００４５】
上ヨーク３０は、凸部１４と嵌め合わせ可能な嵌合部として、十字孔３１を有している。十字孔３１の形状は、凸部１４とほぼ同じである。十字孔３１と凸部１４とが嵌め合うことによって、上ヨーク３０を操作軸１２にＸ，Ｙ方向で位置決めできるため、上ヨーク３０が中心軸Ｃ１周りに回転することを制限できる。
【００４６】
また、操作軸１２の先端部には、複数のボス１５が形成され、上ヨーク３０には、ボス１５と嵌め合わせ可能な複数の円孔３２が形成されてもよい。ボス１５と円孔３２とが嵌め合うことによって、上ヨーク３０を操作軸１２にＸ，Ｙ方向で位置決めできるため、上ヨーク３０が中心軸Ｃ１周りに回転することを制限できる。また、ボス１５を上ヨーク３０に溶着することで、上ヨーク３０を操作軸１２にＺ方向で位置決めできる。
【００４７】
このように、キー１０及び上ヨーク３０の回転止め機能を同一の部位で構成しているため、回転止め角度の精度が向上する。また、回転止め５０と上ヨーク３０と操作軸１２とが、操作軸１２の径内で組み立てられているため、その組み立て性が向上する。
【００４８】
図７Ａ，７Ｂ，７Ｃは、本発明の第２の実施形態である操作入力装置３の正面視断面図である。図７Ａは、操作入力がキー１１０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７Ｂは、操作入力の作用により方向キー１１０がＺ方向に平行に押し込まれた状態での操作入力装置３の正面視断面図である。図７Ｃは、操作入力の作用により方向キー１１０が片側に傾いた状態での操作入力装置３の正面視断面図である。上述の実施形態と同様の構成や効果については、その説明を省略する。操作入力装置３は、キー１１０と、ケース１２０と、上ヨーク１３０とを備える。
【００４９】
キー１１０は、操作入力の作用により傾倒する操作部である。外縁部１１１は、キー１１０の操作面の周縁部である。ケース１２０は、開口部１２１が形成された上面を有するハウジングである。キー１１０は、開口部１２１を通るように延びる軸部として、操作軸１１２を有する。キー１１０の中心軸Ｃ２と開口部１２１の内縁１２１ａとの距離ｄ４が、中心軸Ｃ２と外縁部１１１との距離ｄ３よりも短くなるように、キー１１０は開口部１２１に対して配置されているとよい。また、キー１１０及び上ヨーク１３０は、開口部１２１の上ヨーク１３０側の開口周囲部１２４を支点に傾倒する。開口周囲部１２４は、ケース１２０の内側上面のおける環状部位である。
【００５０】
したがって、このような構成を有する操作入力装置３によれば、キー１１０の傾倒支点が外縁部１１１よりも中心軸Ｃ２寄りに位置するので、操作部の傾倒支点が操作部の外側に位置する上述の特許文献１のような構成に比べて、キー１１０を所定の角度まで傾倒させるのに必要な押し込み量を容易に小さくできる。
【００５１】
また、ケース１２０は、上ヨーク１３０の上面と対向する位置に、上ヨーク１３０が傾倒する際の逃げ部１２３を有する。逃げ部１２３によって、傾倒した上ヨーク１３０がケース１２０の内側上面にぶつからないようにできる。逃げ部１２３は、例えば、ケース１２０の内側上面のうち開口周囲部１２４の外側部位を肉抜きして形成されている。
【００５２】
また、操作入力装置３は、キー１１０の可動範囲を制限するストッパーとして、ハードストップ部１２２を備えている。
【００５３】
ハードストップ部１２２は、外縁部１１１に対向する位置に配置された、キー１１０の傾倒を制限する傾倒止めである。ハードストップ部１２２は、ケース１２０の上面に形成された凸状の環状部位である。ハードストップ部１２２は、キー１１０が外縁部１１１の直下でハードストップ部１２２に接触してから、その接触位置よりもキー１１０が下方に変位しないように規制することで、キー１１０の傾倒動作の終点を決める。
【００５４】
また、操作入力装置３は、キー１１０の可動範囲を制限するストッパーとして、回転止め１５０を備えている。
【００５５】
回転止め１５０は、キー１１０及び上ヨーク１３０が中心軸Ｃ２周りに回転することを制限する部材である。回転止め１５０は、操作軸１１２の先端部１１３に対向する位置に固定されている。回転止め１５０は、図示のように下ヨーク１７０に固定されてもよいが、基板１８０に固定されてもよい。回転止め１５０と操作軸１１２の先端部１１３との間には、キー１１０及び上ヨーク１３０が開口周囲部１２４を支点に傾倒しやすいように、クリアランスがＸ，Ｙ，Ｚの各方向に予め設けられている。回転止め１５０が、ハードストップ部１２２のように、キー１１０の傾倒動作の終点を決めるハードストップ部として機能してもよい。
【００５６】
回転止め１５０は、キー１１０及び上ヨーク１３０が中心軸Ｃ２周りに回転することを制限するため、操作軸１１２の先端部１１２と嵌め合わせ可能な受け部１５１を有している。キー１１０及び上ヨーク１３０の回転が受け部１５１によって制限されていない状態で、受け部１５１と先端部１１３との間には、キー１１０及び上ヨーク１３０が開口周囲部１２４を支点に傾倒しやすいように、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向にクリアランスがあるとよい。
【００５７】
図８Ａは、キー１１０と回転止め１５０と上ヨーク１３０とが組み付けられた状態を示した正面図である。図８Ｂは、図８Ａの正面視断面図である。
【００５８】
操作軸１１２の先端部１１３には、凹部１１４が形成されている。凹部１１４は、十字状の溝部である。一方、回転止め１５０の受け部１５１には、キー１１０及び上ヨーク１３０の回転が制限されるように、凹部１１４と嵌め合わせが可能な十字状の突起部として、凸部１５２が形成されている。キー１１０及び上ヨーク１３０の回転が凸部１５２によって制限されていない状態で、凸部１５２と凹部１１４との間には、キー１１０及び上ヨーク１３０が開口周囲部１２４を支点に傾倒しやすいように、Ｘ，Ｙ，Ｚの各方向にクリアランスがあるとよい。
【００５９】
また、凸部１５２と凹部１１４は、図８Ｂに示されるように、互いに同じ曲率の表面を有してもよい。これにより、凸部１５２と凹部１１４とが互いに接触したときの接触面積を最大限に増やすことができる。その結果、キー１１０のＺ方向の押し込み操作に対して、回転止め１５０の強度が向上する。また、受け部１５１は凸形状であるため、凹形状である場合に比べて、回転止め１５０のＺ方向の最低肉厚を厚くできる。その結果、キー１１０のＺ方向の押し込み操作に対して、回転止め１５０の強度が向上する。
【００６０】
また、操作軸１１２の先端部１１３には、中心軸Ｃ２に対して直角な方向に延在するフランジ部１１５が形成されている。フランジ部１１５は、上ヨーク１３０との嵌め合わせによって、上ヨーク１３０を操作軸１１２に固定する。
【００６１】
図９Ａは、フランジ部１１５が上ヨーク１３０の十字孔１３１に挿入された状態を示した図である。図９Ｂは、図９Ａの状態から、キー１１０と上ヨーク１３０が相対的にＸＹ平面内で回転させた状態を示した図である。図１０は、図９Ａにおける上ヨーク１３０の挿入方向ａと図９Ｂにおける上ヨーク１３０の回転方向ｂを示した図である。
【００６２】
操作軸１１２の側面にＬ字状の溝１１６を４箇所形成することによって、操作軸１１２は、４つのフランジ部１１５を有する十字状の先端部１１３を有している。一方、上ヨーク１３０の中央部には、十字状の孔１３１が形成されている。操作軸１１２のフランジ部１１５を孔１３１に挿入後、相対的に上ヨーク１３０とキー１１０とを回転させるだけで、上ヨーク１３０を操作軸１１２に固定できる。これにより、上ヨーク１３０の組み立て性が向上する。
【００６３】
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。
【００６４】
例えば、上述の実施例では、操作部の傾倒を検出する検出部が、コイルの自己インダクタンスの変化を操作部の押し込み量の変化として感知する素子を有する場合を例示した。しかしながら、そのような検出部は、静電容量の変化を操作部の押し込み量の変化として感知する素子を有するものでもよいし、抵抗値の変化を操作部の押し込み量の変化として感知する素子を有するものでもよいし、その他の物理量の変化を操作部の押し込み量の変化として感知する素子を有するものでもよい。
【００６５】
また、上述の実施例では、操作部の傾倒を検出する検出部として、キーと一体となって傾倒する上ヨークと、上ヨークに対向する位置に固定されたコイルとを例示した。しかしながら、このような検出部は、キーと一体となって傾倒するコイルと、そのコイルに対向する位置に固定されたヨークとから構成されてもよい。また、傾きセンサなど、これら以外の検出手段によって、操作部の傾倒を検出してもよい。
【００６６】
また、上述の実施例では、操作部を開口部から突き出る方向に付勢する弾性部材として、リターンバネを例示した。しかしながら、このような弾性部材は、例えば、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。
【００６７】
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。
【符号の説明】
【００６８】
１〜３ 操作入力装置
１０ キー
１１ 外縁部
１２ 操作軸
１３ 先端部
１４ 十字状凸部
１５ ボス
２０ ケース
２１ 開口部
２１ａ 内縁
２２ ハードストップ部
２３ 逃げ部
２４ 開口周囲部
３０ 上ヨーク
３１ 十字孔
３２ 円孔
４０ リターンバネ
５０ 回転止め
５１ 受け部
５２ 十字状凹部
６０ センサ
６１〜６４ コイル
７０ 下ヨーク
８０ 基板
９０ ラベル
９７ 検出回路
９８ 制御回路
１１０ キー
１１１ 外縁部
１１２ 操作軸
１１３ 先端部
１１４ 十字状凹部
１１５ フランジ部
１１６ Ｌ字溝
１２０ ケース
１２１ａ 内縁
１２２ ハードストップ部
１２３ 逃げ部
１２４ 周囲部
１３０ 上ヨーク
１３１ 十字孔
１５０ 回転止め
１５１ 受け部
１５２ 十字状凸部
１６３ コイル
１７０ 下ヨーク
１８０ 基板
２３０ ケース
２３１ 開口部
２３２ 上側内面
２４０ キー
２５０ リターンバネ
２７１，２７２，２７３ コイル
２６０ 上ヨーク
２６１，２６３ コア
２８０ 下ヨーク
２８１ 止め具
２９０ 基板
Ｃ１，Ｃ２ 中心軸
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作入力の作用により傾倒する操作部と、
前記操作部の中心軸と前記操作部の外縁との距離よりも前記中心軸との距離が短い位置に内縁を有する開口部が設けられたハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置され、前記操作部の傾倒を検出する検出部と、
前記操作部が前記開口部の前記検出部側の周囲を支点に傾倒できるように、前記操作部を前記開口部から突き出る方向に付勢する弾性部材とを備える、操作入力装置。
【請求項２】
前記操作部の可動範囲を制限するストッパーを備える、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記ストッパーは、前記操作部が前記中心軸周りに回転することを制限する回転止めを有する、請求項２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記操作部は、前記開口部を通るように延びる軸部を有し、
前記回転止めは、前記軸部と嵌め合わせ可能な受け部を有する、請求項３に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記軸部は、凸部を有し、
前記受け部は、前記凸部と嵌め合わせ可能な凹部を有する、請求項４に記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記検出部は、
前記凸部と嵌め合わせ可能な嵌合部を有する第１の傾倒検出部と、
前記第１の傾倒検出部との位置関係に応じて変化する信号を出力する第２の傾倒検出部とを有する、請求項５に記載の操作入力装置。
【請求項７】
前記軸部は、凹部を有し、
前記受け部は、前記凹部と嵌め合わせ可能な凸部を有する、請求項４に記載の操作入力装置。
【請求項８】
前記凹部及び凸部は、互いに同じ曲率の表面を有する、請求項７に記載の操作入力装置。
【請求項９】
前記軸部は、フランジ部を有し、
前記検出部は、
前記フランジ部と嵌め合わせ可能な嵌合部を有する第１の傾倒検出部と、
前記第１の傾倒検出部との位置関係に応じて変化する信号を出力する第２の傾倒検出部とを有する、請求項７又は８に記載の操作入力装置。
【請求項１０】
前記ストッパーは、前記操作部の傾倒を制限する傾倒止めを有する、請求項２から９のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項１１】
前記ハウジングが、前記操作部と対向する位置に、前記傾動止めを有する、請求項１０に記載の操作入力装置。
【請求項１２】
前記検出部は、
前記操作部の傾倒に連動して傾倒する第１の傾倒検出部と、
前記第１の傾倒検出部との位置関係に応じて変化する信号を出力する第２の傾倒検出部とを有し、
前記ハウジングが、前記第１の傾倒検出部と対向する位置に、前記第１の傾倒検出部が傾倒する際の逃げ部を有する、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項１３】
前記第１の傾倒検出部は、ヨークを有し、
前記第２の傾倒検出部は、コイルを有する、請求項６，９，１２のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項１】
操作入力の作用により傾倒する操作部と、
前記操作部の中心軸と前記操作部の外縁との距離よりも前記中心軸との距離が短い位置に内縁を有する開口部が設けられたハウジングと、
前記ハウジングの内側に配置され、前記操作部の傾倒を検出する検出部と、
前記操作部が前記開口部の前記検出部側の周囲を支点に傾倒できるように、前記操作部を前記開口部から突き出る方向に付勢する弾性部材とを備える、操作入力装置。
【請求項２】
前記操作部の可動範囲を制限するストッパーを備える、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項３】
前記ストッパーは、前記操作部が前記中心軸周りに回転することを制限する回転止めを有する、請求項２に記載の操作入力装置。
【請求項４】
前記操作部は、前記開口部を通るように延びる軸部を有し、
前記回転止めは、前記軸部と嵌め合わせ可能な受け部を有する、請求項３に記載の操作入力装置。
【請求項５】
前記軸部は、凸部を有し、
前記受け部は、前記凸部と嵌め合わせ可能な凹部を有する、請求項４に記載の操作入力装置。
【請求項６】
前記検出部は、
前記凸部と嵌め合わせ可能な嵌合部を有する第１の傾倒検出部と、
前記第１の傾倒検出部との位置関係に応じて変化する信号を出力する第２の傾倒検出部とを有する、請求項５に記載の操作入力装置。
【請求項７】
前記軸部は、凹部を有し、
前記受け部は、前記凹部と嵌め合わせ可能な凸部を有する、請求項４に記載の操作入力装置。
【請求項８】
前記凹部及び凸部は、互いに同じ曲率の表面を有する、請求項７に記載の操作入力装置。
【請求項９】
前記軸部は、フランジ部を有し、
前記検出部は、
前記フランジ部と嵌め合わせ可能な嵌合部を有する第１の傾倒検出部と、
前記第１の傾倒検出部との位置関係に応じて変化する信号を出力する第２の傾倒検出部とを有する、請求項７又は８に記載の操作入力装置。
【請求項１０】
前記ストッパーは、前記操作部の傾倒を制限する傾倒止めを有する、請求項２から９のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【請求項１１】
前記ハウジングが、前記操作部と対向する位置に、前記傾動止めを有する、請求項１０に記載の操作入力装置。
【請求項１２】
前記検出部は、
前記操作部の傾倒に連動して傾倒する第１の傾倒検出部と、
前記第１の傾倒検出部との位置関係に応じて変化する信号を出力する第２の傾倒検出部とを有し、
前記ハウジングが、前記第１の傾倒検出部と対向する位置に、前記第１の傾倒検出部が傾倒する際の逃げ部を有する、請求項１に記載の操作入力装置。
【請求項１３】
前記第１の傾倒検出部は、ヨークを有し、
前記第２の傾倒検出部は、コイルを有する、請求項６，９，１２のいずれか一項に記載の操作入力装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【図１Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図７Ｃ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４８０３５（Ｐ２０１３−４８０３５Ａ）
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８５６１５（Ｐ２０１１−１８５６１５）
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月７日（２０１３．３．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２９日（２０１１．８．２９）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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