特許 6387655 操作入力装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6387655

(24)【登録日】2018年8月24日

(45)【発行日】2018年9月12日

(54)【発明の名称】操作入力装置

(51)【国際特許分類】

   H01H 25/06 20060101AFI20180903BHJP

   H01H 25/00 20060101ALI20180903BHJP

   G01L 5/16 20060101ALI20180903BHJP

【ＦＩ】

   H01H25/06 A

   H01H25/00 A

   H01H25/00 B

   H01H25/06 B

   G01L5/16

【請求項の数】2

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-75692(P2014-75692)

(22)【出願日】2014年4月1日

(65)【公開番号】特開2015-198027(P2015-198027A)

(43)【公開日】2015年11月9日

【審査請求日】2017年3月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004695

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＫＥＮ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】柴田 俊輔

(72)【発明者】

【氏名】三摩 紀雄

(72)【発明者】

【氏名】伊口 整

【審査官】 関 信之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１８１３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９６０１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１７０３４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−１７０５７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／００８０４９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００４−１７１５８５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｈ ２５／０６

Ｇ０１Ｌ ５／１６

Ｈ０１Ｈ ２５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作用の操作面（１２１ａ）を有する操作部（１２０）と、
前記操作部（１２０）に加えられた力により弾性変形する起歪体（１４０）と、
前記操作部（１２０）と前記起歪体（１４０）とを連結し、前記操作部（１２０）に加えられた力により、少なくとも一部が変形する連結体（１３０、１３０Ａ）と、
前記起歪体（１４０）の変形を検出する少なくとも４つの歪検出部（１５０）と、
前記歪検出部（１５０）のそれぞれの歪検出結果に基づいて、前記操作部（１２０）に加えられた力を操作力として算出する操作力算出部（１７０）と、
前記操作部（１２０）を固定する固定部（１６０）と、を備える操作入力装置において、
前記操作部（１２０）の前記操作面（１２１ａ）側の周囲には、前記操作面（１２１ａ）の拡がる方向に突出する突部（１２２ａ）が設けられ、
前記操作部（１２０）の前記操作面（１２１ａ）とは反対側の端部（１２２ｂ）が、前記固定部（１６０）に固定されており、
前記操作部（１２０）の側面は、前記操作面（１２１ａ）側から前記端部（１２２ｂ）側に向けて負の勾配が設けられており、
前記負の勾配によって、前記操作面（１２１ａ）側の周囲に前記突部（１２２ａ）が形成されていることを特徴とする操作入力装置。

【請求項2】

前記連結体（１３０Ａ）は、板バネによって形成されていることを特徴とする請求項１に記載の操作入力装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば、車両用ナビゲーション装置、空調装置、あるいはオーディオ機器等に対する作動用の入力操作を行うための操作入力装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来の操作入力装置として、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の操作入力装置（作用力検出装置）では、軸を有する操作部と、この操作部に作用する作用力に応じて弾性変形する平板状の起歪体と、起歪体の変形を検出する少なくとも４つの歪検出素子とを備えている。また、歪検出素子は、起歪体の１つの配置面にすべて配置されており、起歪体と操作部の軸とが連結体によって一体に連結されている。

【0003】

特許文献１の操作入力装置では、操作部に力が作用すると、作用力は連結体を介して起歪体の素子配置面に伝達され、歪検出素子の検出信号に基づいて操作部に作用する作用力が検出されるようになっている。具体的には、操作部の操作面方向に沿うｘ軸方向の操作力、ｙ軸方向の操作力、操作部の操作面に直交するｚ軸方向の操作力、およびｚ軸周りのモーメント等の検出が可能となっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１８１３９８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１では、操作者の操作部に対する操作の要領によっては、操作力が複数の軸方向に同時にかかるような場合がある。すなわち、複数方向の操作力が混合されたような操作の場合、例えば、操作面に沿う方向の操作力とｚ軸方向の操作力とが混合されるような操作の場合であると、正確な操作力の位置検出ができない。

【0006】

本発明の目的は、上記問題に鑑み、操作力の位置検出の精度を向上することができる操作入力装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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。

【0008】

本発明では、操作用の操作面（１２１ａ）を有する操作部（１２０）と、
操作部（１２０）に加えられた力により弾性変形する起歪体（１４０）と、
操作部（１２０）と起歪体（１４０）とを連結し、操作部（１２０）に加えられた力により、少なくとも一部が変形する連結体（１３０、１３０Ａ）と、
起歪体（１４０）の変形を検出する少なくとも４つの歪検出部（１５０）と、
歪検出部（１５０）のそれぞれの歪検出結果に基づいて、操作部（１２０）に加えられた力を操作力として算出する操作力算出部（１７０）と、
操作部（１２０）を固定する固定部（１６０）と、を備える操作入力装置において、
操作部（１２０）の操作面（１２１ａ）側の周囲には、操作面（１２１ａ）の拡がる方向に突出する突部（１２２ａ）が設けられ、
操作部（１２０）の操作面（１２１ａ）とは反対側の端部（１２２ｂ）が、固定部（１６０）に固定されており、
操作部（１２０）の側面は、操作面（１２１ａ）側から端部（１２２ｂ）側に向けて負の勾配が設けられており、
負の勾配によって、操作面（１２１ａ）側の周囲に突部（１２２ａ）が形成されていることを特徴としている。

【0009】

この発明によれば、操作部（１２０）を操作面（１２１ａ）に沿う方向に操作する場合、操作部（１２０）に突部（１２２ａ）を設けていることから、突出する突部（１２２ａ）に操作力が加えられる形となる。このとき、操作部（１２０）の端部（１２２ｂ）は固定部（１６０）に固定されていることから、操作面（１２１ａ）から端部（１２２ｂ）側に向かう力は作用しないものとなる。また、操作面（１２１ａ）から端部（１２２ｂ）とは反対側に向かう力も作用しないものとなる。よって、操作面（１２１ａ）に沿う方向の操作力に対して、操作面（１２１ａ）および端部（１２２ｂ）間を繋ぐ方向の操作力が混合されるような操作が行われないものとなる。したがって、混合力の作用によって正確な操作力の位置検出ができなくなることを防止できる。

【0010】

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】第１実施形態におけるナビゲーション装置と操作入力装置とを示すブロック図である。

【図2】第１実施形態における（ａ）は操作入力装置を示す断面図、（ｂ）は連結体、起歪体、および歪検出部を示す平面図である。

【図3】起歪体にｚ軸方向の力が作用した場合の荷重のかかり方を示すモデル図である。

【図4】起歪体にｙ軸方向の力が作用した場合の荷重のかかり方を示すモデル図である。

【図5】（ａ）は図３の各歪検出素子における抵抗値の変化の一例を示す表、（ｂ）は各歪検出素子によって形成されるブリッジ回路を示す回路図である。

【図6】操作板に垂直方向の力が作用した場合の座標位置を求めるための説明図である。

【図7】操作部の各軸方向に力が作用した場合、およびｚ軸周りにモーメントが作用した場合をそれぞれ検出するための説明図である。

【図8】第２実施形態における操作入力装置を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士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実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

【0013】

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態における操作入力装置１００の構成ついて、図１〜図５を用いて説明する。図１に示すように、操作入力装置１００は、例えば、車両用のナビゲーション装置１０に対する操作用の入力を行う装置となっている。操作入力装置１００の対象機器としては、上記ナビゲーション装置１０の他にも、空調装置、オーディオ機器等、種々の機器に対応することが可能である。

【0014】

図２に示すように、操作入力装置１００は、操作部１２０、連結体１３０、起歪体１４０、歪検出部１５０、固定台１６０、および信号処理部１７０等を備えている。そして、連結体１３０、起歪体１４０、および歪検出部１５０は、操作部１２０の内部に配置されている。

【0015】

操作部１２０は、操作板１２１、ダイアル部１２２、および軸部１２３を有している。操作板１２１は、円形の板状部材となっている。操作板１２１の外側の面（図２（ａ）の上側の面）は、操作面１２１ａとなっている。操作板１２１は、操作者が、指操作（タッチ、ドラッグ等）するための、いわゆるタッチパッドとなっている。

【0016】

操作板１２１には、操作板１２１の中心を原点として操作板１２１の板面方向に沿うｘ軸とｙ軸、および原点を通り操作板１２１に垂直方向となるｚ軸とが定義されている。本実施形態では、例えば、車両において、ｘ軸方向は左右方向、ｙ軸方向は前後方向、ｚ軸方向は上下方向にそれぞれ対応するようになっている。操作板１２１は、操作者が主に指先でタッチ（あるいは、ドラッグ）等をすることでｘ、ｙ座標上のｚ軸方向への入力が可能となっている。

【0017】

ダイアル部１２２は、扁平な円筒状部材であり、操作板１２１の操作面１２１ａとは反対側の面に対向するように配置されている。ダイアル部１２２（操作部１２０）は、操作者が主に外周部を指で摘まんで操作することで、ｘ、ｙ、ｚ軸方向への移動による入力、およびｚ軸周りの回転による入力が可能となる入力用の部材となっている。ダイアル部１２２の操作板１２１側は円筒状開口を閉塞する閉塞面１２２ｃとなっており、閉塞面１２２ｃの中央には、軸用孔１２２ｄが穿設されている。また、ダイアル部１２２の閉塞面１２２ｃとは軸方向に反対側となる端部１２２ｂは、開口されている。開口された端部１２２ｂの周囲は、後述する固定台１６０に固定されている。

【0018】

ダイアル部１２２の側面１２２ｅには、閉塞面１２２ｃ側から端部１２２ｂ側に向けて、負の勾配が設けられている。つまり、ダイアル部１２２は、閉塞面１２２ｃ側から端部１２２ｂ側に向けて、図２（ａ）に示すように、直径が小さくなるような逆台形状に形成されている。よって、ダイアル部１２２の閉塞面１２２ｃ側の角部は鋭角に形成されて、この角部は、周方向にわたって操作面１２１ａの拡がる方向に突出する突部１２２ａとなっている。

【0019】

軸部１２３は、断面円形の棒状の部材であり、一端側が操作板１２１のダイアル部１２２側となる面の中心部に接合されている。また軸部１２３は、ダイアル部１２２の軸用孔１２２ｄに挿通され、軸部１２３は軸用孔１２２ｄの内周面に接合されている。つまり、操作板１２１、ダイアル部１２２、および軸部１２３は、一体的に接合されて操作部１２０を形成している。軸部１２３の他端側は、ダイアル部１２２の内部の中間位置近傍に延設されている。

【0020】

連結体１３０は、操作部１２０と、後述する起歪体１４０とを連結すると共に、操作部１２０に加えられた力により、少なくとも一部が変形する連結部材となっている。連結体１３０は、図２（ａ）に示すように、断面が逆Ｕ字状（門型状）に形成されて、軸部１２３の他端側と、ダイアル部１２２の端部１２２ｂとの間に位置するように配置されている。連結体１３０のＵ字状の底部側中央が軸部１２３に接合されている。また、連結体１３０のＵ字状の開口側が、それぞれ、起歪体１４０に接合されている。

【0021】

起歪体１４０は、連結体１３０に接続されて、操作部１２０に加えられた操作力によって、弾性変形するＩ字状の板状部材となっている。起歪体１４０は２つ設けられている。１つは第１起歪体１４０ａであり、もう一つは第２起歪体１４０ｂとなっている。各起歪体１４０ａ、１４０ｂは、同一の構成となっており、長手方向が互いに平行となるように、且つ、連結体１３０のＵ字状の開口側の２点を結ぶ仮想線に対して直交するように配置されている。各起歪体１４０ａ、１４０ｂは、中央固定部１４１、端部側固定部１４２、１４３、素子設定部１４４を有している。

【0022】

中央固定部１４１は、Ｉ字状の長手方向の中央部に対応する部位であり、また、端部側固定部１４２、１４３は、Ｉ字状の長手方向の両端部に対応する部位となっている。そして、各起歪体１４０ａ、１４０ｂの中央固定部１４１は、連結体１３０の逆Ｕ字状の開口側にそれぞれ固定されている。また、各起歪体１４０ａ、１４０ｂの端部側固定部１４２、１４３は、後述する固定台１６０に固定されている。

【0023】

素子設定部１４４は、中央固定部１４１と端部側固定部１４２、１４３との間に形成されて、後述する歪検出部１５０が配置される領域となっている。素子設定部１４４は、第１、第２起歪体１４０ａ、１４０ｂにおいて、それぞれ２箇所ずつ、合計４箇所設けられている。図２（ｂ）に示すように、第１起歪体１４０ａの２つの素子設定部１４４に対応する領域を、以下、第１領域１４０１および第４領域１４０４と呼ぶことにする。同様に、第２起歪体１４０ｂの２つの素子設定部１４４に対応する領域を、以下、第２領域１４０２および第３領域１４０３と呼ぶことにする。

【0024】

歪検出部１５０は、起歪体１４０の素子設定部１４４に固定されて、操作部１２０に加えられる操作力による連結体１３０の変形に伴う起歪体１４０の変形を検出する検出部となっている。歪検出部１５０は、各起歪体１４０ａ、１４０ｂの４箇所の素子設定部１４４に対応するように、４つ設けられている。４つの歪検出部１５０は、第１歪検出部１５１、第２歪検出部１５２、第３歪検出部１５３、および第４歪検出部１５４である。

【0025】

第１歪検出部１５１は、第１起歪体１４０ａの第１領域１４０１に配置されている。また、第２歪検出部１５２は、第２起歪体１４０ｂの第２領域１４０２に配置されている。また、第３歪検出部１５３は、第２起歪体１４０ｂの第３領域１４０３に配置されている。また、第４歪検出部１５４は、第１起歪体１４０ａの第４領域１４０４に配置されている。

【0026】

更に、各歪検出部１５１〜１５４は、図２（ｂ）に示すように、それぞれ４つの歪検出素子を有している。つまり、第１歪検出部１５１は、歪検出素子１５１ａ、１５１ｂ、１５１ｃ、１５１ｄを有している。同様に、第２歪検出部１５２は、歪検出素子１５２ａ、１５２ｂ、１５２ｃ、１５２ｄを有している。同様に、第３歪検出部１５３は、歪検出素子１５３ａ、１５３ｂ、１５３ｃ、１５３ｄを有している。同様に、第４歪検出部１５４は、歪検出素子１５４ａ、１５４ｂ、１５４ｃ、１５４ｄを有している。

【0027】

本実施形態では、各歪検出部１５１〜１５４の歪検出素子１５１ａ〜１５１ｄ、１５２ａ〜１５２ｄ、１５３ａ〜１５３ｄ、１５４ａ〜１５４ｄとしては、例えば、起歪体１４０（第１、第２起歪体１４０ａ、１４０ｂ）の変形に伴って自身の電気抵抗値が変化する歪検出素子（歪ゲージ）が使用されている。

【0028】

各歪検出部１５１〜１５４においては、ぞれぞれ、４つの歪検出素子１５１ａ〜１５１ｄ、１５２ａ〜１５２ｄ、１５３ａ〜１５３ｄ、１５４ａ〜１５４ｄによって、図５（ｂ）に示すような、ブリッジ回路が形成されている。そして、各ブリッジ回路の中点の電圧（Ｖｏｕｔ）がそれぞれ後述する信号処理部１７０に出力されるようになっている。

【0029】

固定台１６０は、操作部１２０の端部１２２ｂ、および各起歪体１４０ａ、１４０ｂを固定する固定部であり、例えば、板状部材から形成されている。固定台１６０の各起歪体１４０ａ、１４０ｂ側の面（以下、上面）には、各起歪体１４０ａ、１４０ｂの長手方向に沿う２つの溝部１６１が形成されている。各溝部１６１の長手方向端部側となる固定台１６０の上面には、各起歪体１４０ａ、１４０ｂの端部側固定部１４２、１４３が固定されている。よって、各起歪体１４０ａ、１４０ｂの端部側固定部１４２、１４３以外の部位は、固定台１６０に接触しないようになっている。

【0030】

信号処理部１７０は、固定台１６０に設けられた操作力算出部である。信号処理部１７０は、各歪検出部１５１〜１５４から出力される出力電圧を基に、操作板１２１に作用された操作力の大きさ、操作力の位置（操作位置）を算出する。また、信号処理部１７０は、ダイアル部１２２に作用された操作力の方向（ｘ、ｙ、ｚ軸方向）、大きさ、更にはｚ軸周りのモーメントの方向および大きさを算出する。そして、算出された結果に基づいて、ナビゲーション装置１０の表示作動が制御されるようになっている。例えば、メニューアイコンの選択、決定、地図上における自車位置の表示や目的地案内表示等の画面切替え、更には地図のスクロール表示等を可能とする。

【0031】

次に、上記のように構成される操作入力装置１００の作動について、詳細に説明する。

【0032】

図３、図４に示すように、操作者によって操作板１２１、あるいはダイアル部１２２が操作されると、操作力（ｆｚ、ｆｙ等）が連結体１３０を介して、起歪体１４０（１４０ａ、１４０ｂ）に伝達される。すると、加えられた力に応じて、起歪体１４０には、引張り、あるいは圧縮等の変形が発生する。図５（ａ）に示すように、引張り変形が発生する領域の歪検出素子（図３の１５１ａ、１５１ｂ）における抵抗値は、増加するように変化する。逆に、圧縮変形が発生する領域の歪検出素子（図３の１５１ｃ、１５１ｄ、図４の１５１ａ〜１５１ｄ）における抵抗値は、減少するように変化する。そして、ブリッジ回路において、各歪検出素子１５１ａ〜１５１ｄの抵抗値の変化によって、出力電圧値が変化する。

【0033】

操作板１２１、あるいはダイアル部１２２へ加えられる操作力の位置、向き、および大きさに応じて、各歪検出部１５１〜１５４における出力電圧値がそれぞれ異なる。よって、信号処理部１７０は、各歪検出部１５１〜１５４における出力電圧値を確認することで、操作板１２１、あるいはダイアル部１２２へ加えられる操作力の位置、向き、および大きさを把握することができる。

【0034】

以下、具体的な操作の違いに対する操作力の把握方法について、図６、図７を加えて説明する。

【0035】

１．操作板１２１に対してｚ軸方向に操作力が加えられる場合
図６に示すように、操作者の操作板１２１に対するタッチ操作（タップ）によって、座標位置ｘ１、ｙ１にｚ軸方向の操作力Ｆｚが加えられたとする。各歪検出部１５１〜１５４に伝達されるｚ軸方向の力は、ｆｚ１、ｆｚ２、ｆｚ３、ｆｚ４であり、
（数１）
Ｆｚ＝ｆｚ１＋ｆｚ２＋ｆｚ３＋ｆｚ４
である。

【0036】

また、原点から歪検出部１５１、１５４までのｘ軸方向の距離、および原点から歪検出部１５２、１５３までのｘ軸方向の距離をそれぞれｗとすると、操作力Ｆｘによるｙ軸周りのモーメントＦｘ・ｘ１は、
（数２）
Ｆｘ・ｘ１＝（ｆｚ１＋ｆｚ４）・ｗ−（ｆｚ２＋ｆｚ３）・ｗ
である。

【0037】

また、力ｆｚ１と力ｆｚ４との差によってｘ軸周りに発生するモーメントをｍｚ１とし、力ｆｚ２と力ｆｚ３との差によってｘ軸周りに発生するモーメントをｍｚ２とすると、操作力Ｆｘによるｘ軸周りのモーメントＦｘ・ｙ１は、
（数３）
Ｆｘ・ｙ１＝ｍｚ１＋ｍｚ２
である。

【0038】

よって、数式１と数式２より、
（数４）
ｘ１＝｛（ｆｚ１＋ｆｚ４）−（ｆｚ２＋ｆｚ３）｝・ｗ／（ｆｚ１＋ｆｚ２＋ｆｚ３＋ｆｚ４）
と、算出することができる。

【0039】

また、数式１と数式３より、
（数５）
ｙ１＝（ｍｚ１＋ｍｚ２）／（ｆｚ１＋ｆｚ２＋ｆｚ３＋ｆｚ４）
と、算出することができる。

【0040】

つまり、各歪検出部１５１〜１５４から得られる力ｆｚ１〜ｆｚ４、およびモーメントｍｚ１、ｍｚ２から、加えられた操作力の位置（ｘ、ｙ座標位置）を把握することができる。

【0041】

２．操作部１２０に対して、各軸方向、およびｚ軸周りに操作力が加えられる場合
（１）ｘ軸方向に力が加えられる場合
図７（ａ）に示すように、操作部１２０に対してｘ軸方向の操作力Ｆｘが加えられた場合、第１起歪体１４０ａの中央部（中央固定部１４１）には、ｚ軸のマイナス方向に力Ｆｘ１が作用する。これにより、第１歪検出部１５１および第４歪検出部１５４には、ｚ軸のマイナス方向にそれぞれ力ｆｚ１、ｆｚ４が作用する。

【0042】

また、第２起歪体１４０ｂの中央部（中央固定部１４１）には、ｚ軸のプラス方向に力Ｆｘ２が作用する。これにより、第２歪検出部１５２および第３歪検出部１５３には、ｚ軸のプラス方向にそれぞれ力ｆｚ２、ｆｚ３が作用する。
（２）ｙ軸方向に力が加えられる場合
図７（ｂ）に示すように、操作部１２０に対してｙ軸方向の操作力Ｆｙが加えられた場合、第１起歪体１４０ａの中央部（中央固定部１４１）には、ｙ軸のマイナス方向に力Ｆｙ１が作用する。そして、力Ｆｙ１に基づくモーメントにより、第１歪検出部１５１にはｚ軸のプラス方向に力ｆｚ１が作用し、第４歪検出部１５４にはｚ軸のマイナス方向に力ｆｚ４が作用する。

【0043】

また、第２起歪体１４０ｂの中央部（中央固定部１４１）には、ｙ軸のマイナス方向に力Ｆｙ２が作用する。そして、力Ｆｙ２に基づくモーメントにより、第２歪検出部１５２にはｚ軸のプラス方向に力ｆｚ２が作用し、第３歪検出部１５３には、ｚ軸のマイナス方向に力ｆｚ３が作用する。
（３）ｚ軸方向に力（引き上げあるいは押し下げ）が加えられる場合
図７（ｃ）に示すように、操作部１２０に対してｚ軸方向の操作力Ｆｚが加えられた場合（ここでは引き上げ方向）、第１起歪体１４０ａの中央部（中央固定部１４１）には、ｚ軸のプラス方向に力Ｆｚ１が作用する。これにより、第１歪検出部１５１および第４歪検出部１５４には、ｚ軸のプラス方向にそれぞれ力ｆｚ１、ｆｚ４が作用する。

【0044】

また、第２起歪体１４０ｂの中央部（中央固定部１４１）には、ｚ軸のプラス方向に力Ｆｘ２が作用する。これにより、第２歪検出部１５２および第３歪検出部１５３には、ｚ軸のプラス方向にそれぞれ力ｆｚ２、ｆｚ３が作用する。
（４）ｙ軸方向に力が加えられる場合
図７（ｄ）に示すように、操作部１２０に対してｚ軸周りの操作力Ｍｚが加えられた場合、第１起歪体１４０ａの中央部（中央固定部１４１）には、ｙ軸のプラス方向に力Ｍｚ１が作用する。そして、力Ｍｚ１に基づくモーメントにより、第１歪検出部１５１にはｚ軸のマイナス方向に力ｆｚ１が作用し、第４歪検出部１５４にはｚ軸のプラス方向に力ｆｚ４が作用する。

【0045】

また、第２起歪体１４０ｂの中央部（中央固定部１４１）には、ｙ軸のマイナス方向に力Ｍｚ２が作用する。そして、力Ｍｚ２に基づくモーメントにより、第２歪検出部１５２にはｚ軸のプラス方向に力ｆｚ２が作用し、第３歪検出部１５３にはｚ軸のマイナス方向に力ｆｚ３が作用する。

【0046】

上記（１）〜（４）より、各操作力Ｆｘ、Ｆｙ、Ｆｚ、Ｍｚに応じて、各歪検出部１５１〜１５４に発生する力ｆｚ１〜ｆｚ４の向きの組み合わせがすべて異なるものとなる。よって、力ｆｚ１〜ｆｚ４の向きの組み合わせの違いから、操作部１２０に対するいずれの軸方向の操作であるか、あるいはｚ軸周りの回転操作であるかを検出することが可能となる。つまり、ｘ、ｙ、ｚ軸の３軸方向の操作力、およびｚ軸周りの回転操作力の検出が可能となる。

【0047】

３．操作部１２０に対して、操作面１２１ａに沿う方向に操作力が加えられる場合
操作面１２１ａに沿う方向、つまり、ｘ軸方向あるいはｙ軸方向（あるいはｘ軸ｙ軸の任意の方向）に操作部１２０（ダイアル部１２２）を操作する場合、操作部１２０に突部１２２ａを設けていることから、突出する突部１２２ａに操作力が加えられる形となる。このとき、操作部１２０の端部１２２ｂは固定台１６０に固定されていることから、操作面１２１ａから端部１２２ｂ側に向かう力（ｚ軸のマイナス方向の力）は作用しないものとなる。また、操作面１２１ａから端部１２２ｂとは反対側に向かう力（ｚ軸のプラス方向の力）も作用しないものとなる。よって、操作面１２１ａに沿う方向の操作力に対して、操作面１２１ａおよび端部１２２ｂ間を繋ぐ方向（ｚ軸方向）の操作力が混合されるような操作が行われないものとなる。したがって、混合力の作用によって正確な操作力の位置検出ができなくなることを防止できる。

【0048】

（第２実施形態）
第２実施形態の操作入力装置１００Ａを図８に示す。第２実施形態は、上記第１実施形態に対して、連結体１３０の形状を変更して、連結体１３０Ａとしたものである。

【0049】

連結体１３０Ａは、複数回折り返された単一の板バネによって形成されている。板バネは、例えばプレス加工によって形成される。連結体１３０Ａの一部は、細く形成されている。また、板バネの折り返し回数、板バネのｘ軸方向あるいはｙ軸方向の幅寸法、および、板バネのｚ軸方向の折り返す高さ等が所定の条件で設定されている。

【0050】

連結体１３０Ａには、操作部１２０、および起歪体１４０を固定する以外に、操作部１２０に加えられた操作力を起歪体１４０に伝える働きをする。特に、ｚ軸周りのモーメントに対しては、連結体１３０Ａの一部を細くすることで、より起歪体１４０の変形を大きくする効果が得られる。この連結体１３０Ａに板バネを使用することで、上記連結体１３０Ａとしての作用に加えて、弾性体としての作用も兼ね備えるものとなる。弾性体があることで、操作力に対して操作部１２０が変位し易くなり、操作者が操作力を加えたことが容易に分かるようになる。

【0051】

また、板バネを、何回も折り返した構成とすることで、折り返しの回数や長さ等を調整することで、ｘ軸方向の力とｙ軸方向の力に対する操作部１２０の変位をほぼ等しくし、違和感のない操作フィーリングを実現できる。

【0052】

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、操作部１２０における突部１２２ａを、ダイアル部１２２の側面１２２ｅに負の勾配を持たせることで形成するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、ダイアル部１２２を断面一定の円筒状に形成して、操作板１２１側の端部の周囲において、操作面１２１ａに沿う方向に突出する突部としてもよい。

【0053】

また、起歪体１４０を、Ｉ字状を成す第１起歪体１４０ａ、および第２起歪体１４０ｂとから形成するようにしたが、１枚の平板をＬ字状に折り曲げて１つの起歪体から構成するようにしてもよい。このとき、４つの歪検出部１５１〜１５４を一体的に構成して、１枚の起歪体に配置するようにしてもよい。あるいは、独立した各歪検出部１５１〜１５４をそれぞれ、１枚の起歪体に配置するようにしてもよい。

【0054】

また、操作板１２１の操作面１２１ａに、溝、凹部、凸部等を設けるようにしてもよい。溝は、例えば、ｘ軸方向に延びる溝として、指によるスライド操作を安定化させることができる。また、例えば、操作面１２１ａの中心部に凹部、あるいは凸部を設けることで、操作者は、操作板１２１を直接見ることなく、手の感覚だけで基準位置を確認し、適切な操作を行うことが可能となる。

【0055】

また、歪検出部１５０の各歪検出部１５１〜１５４は、それぞれ４つの歪検出素子１５１ａ〜１５１ｄ、１５２ａ〜１５２ｄ、１５３ａ〜１５３ｄ、１５４ａ〜１５４ｄから形成されるものとした。しかしながら、これに限らず、最小限、それぞれ１つの歪検出素子から形成されるものとしてもよい。つまり、歪検出部１５０は、少なくとも４つあればよい。

【0056】

また、操作入力装置１００、１００Ａにおけるｘ軸の方向を左右方向、ｙ軸の方向を前後方向、ｚ軸の方向を上下方向と定義したが、これに限定されることはない。操作入力装置１００、１００Ａを取り付ける場所によっては、例えば、ｘ軸の方向を左右方向、ｙ軸の方向を上下方向、ｚ軸の方向を前後方向としてもよい。

【0057】

また、操作部１２０（操作板１２１）の形状は、円筒状に限らず、多角形等としてもよい。

【符号の説明】

【0058】

１００、１００Ａ 操作入力装置
１１０ 操作板
１２０ 操作部
１２１ａ 操作面
１２２ａ 突部
１２２ｂ 端部
１３０、１３０Ａ 連結体
１４０ 起歪体
１５０ 歪検出部
１６０ 固定台（固定部）
１７０ 信号処理部（操作力算出部）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】