特許 6661011 操作装置及び該操作装置の制御方法

(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】6661011

(24)【登録日】2020年2月13日

(45)【発行日】2020年3月11日

(54)【発明の名称】操作装置及び該操作装置の制御方法

(51)【国際特許分類】

   G05G 5/03 20080401AFI20200227BHJP

   G05G 1/08 20060101ALI20200227BHJP

   F16D 37/02 20060101ALI20200227BHJP

   H01H 9/16 20060101ALN20200227BHJP

【ＦＩ】

   G05G5/03 Z

   G05G1/08 B

   F16D37/02 Z

   F16D37/02 D

   !H01H9/16 G

【請求項の数】9

【全頁数】25

(21)【出願番号】特願2018-524880(P2018-524880)

(86)(22)【出願日】2017年3月1日

(86)【国際出願番号】JP2017008060

(87)【国際公開番号】WO2018003177

(87)【国際公開日】20180104

【審査請求日】2019年1月8日

(31)【優先権主張番号】特願2016-126476(P2016-126476)

(32)【優先日】2016年6月27日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000010098

【氏名又は名称】アルプスアルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(74)【代理人】

【識別番号】100120204

【弁理士】

【氏名又は名称】平山 巌

(74)【代理人】

【識別番号】100108006

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 昌弘

(74)【代理人】

【識別番号】100135183

【弁理士】

【氏名又は名称】大窪 克之

(72)【発明者】

【氏名】後藤 厚志

(72)【発明者】

【氏名】高橋 一成

【審査官】 前田 浩

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１１−５１９０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−６７０１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１３４７２８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０５Ｇ ５／００

Ｆ１６Ｄ ３７／００

Ｇ０５Ｇ １／０８

Ｈ０１Ｈ ９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

操作者の操作により動作する操作体を有した操作ユニットと、
前記操作体の位置する操作の位置を検出する位置検出手段と、
前記操作体の操作位置を表示する表示ユニットと、を備えた操作装置であって、
前記操作ユニットは、前記操作者が操作する前記操作体を有した操作部材と、
前記操作体の動作を自在に支持する支持体と、
前記操作体に対して負荷を付与する可動負荷付与機構と、を備え、
前記操作体は、前記動作を可能にする可動軸を有し、
前記可動負荷付与機構は、該可動軸と係合して動作する可動部材と、
該可動部材と隙間を挟んで対向する磁気発生機構と、
該隙間の少なくとも一部に存在し磁界の強さに応じて粘性が変化する磁気粘性流体と、
前記磁気発生機構を制御する操作制御部と、を有し、
前記磁気発生機構は、該操作制御部による通電で磁界を発生させるコイルと、
該コイルを囲むように設けられ前記可動部材の一方側に配設された第１ヨークと、を有し、前記操作制御部による前記コイルへの電流値の強弱により、前記負荷のピーク値とボトム値を複数有する負荷カーブが形成され、
前記表示ユニットは、前記操作位置を表示する表示部と、
該表示部への表示を制御する表示制御部と、を備え、
前記操作制御部と前記表示制御部とを制御する制御部を有し、
前記ピーク値及び前記ボトム値の内、第１ピーク値から第１ボトム値、該第１ボトム値から次の第２ピーク値に移行する際に、前記制御部が前記表示制御部を制御して、前記操作位置の移動状態を前記表示部に表示させることを特徴とする操作装置。

【請求項2】

前記制御部は、前記負荷カーブの前記ボトム値を挟んだ所定の範囲に前記操作体があるとき、前記操作位置を前記表示部の所望の位置に表示させることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。

【請求項3】

電子音を発生する音発生部材と、該音発生部材を制御する音声制御部と、を備え、
該音声制御部が前記制御部に制御されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の操作装置。

【請求項4】

前記可動部材が軟磁性体からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の操作装置。

【請求項5】

前記磁気発生機構は、前記可動部材の他方側に前記可動部材と対向して配設された第２ヨークを有し、
前記可動部材と前記第２ヨークとの前記隙間に前記磁気粘性流体が充填されていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の操作装置。

【請求項6】

操作者の操作により動作する操作体を有した操作ユニットと、
前記操作体の位置する操作の位置を検出する位置検出手段と、
前記操作体の操作位置を表示する表示ユニットと、
前記操作ユニット及び前記表示ユニットを制御する制御部と、を備えた操作装置の制御方法であって、
前記操作ユニットは、前記操作者が操作する前記操作体を有した操作部材と、
前記操作体の可動を自在に支持する支持体と、
前記操作体に対して負荷を付与する可動負荷付与機構と、を備え、
前記操作体は、動作を可能にする可動軸を有し、
前記可動負荷付与機構は、該可動軸と係合して動作する可動部材と、
該可動部材と隙間を挟んで対向する磁気発生機構と、
該隙間の少なくとも一部に存在し磁界の強さに応じて粘性が変化する磁気粘性流体と、を有し、
前記磁気発生機構は、通電により磁界を発生させるコイルと、
該コイルを囲むように設けられ前記可動部材の一方側に配設された第１ヨークと、
前記コイルへの通電を制御する操作制御部と、を有し、
前記表示ユニットは、前記操作位置を表示する表示部と、
該表示部への表示を制御する表示制御部と、を備え、
前記操作制御部による前記コイルへの電流値の強弱により、前記負荷のピーク値とボトム値を複数有する負荷カーブを形成し、
前記制御部は、前記ピーク値及び前記ボトム値の内、第１ピーク値から第１ボトム値、該第１ボトム値から次の第２ピーク値に移行する際に、前記表示制御部を制御して、前記操作位置の移動状態を前記表示部に表示させることを特徴とする操作装置の制御方法。

【請求項7】

前記制御部は、前記負荷カーブの前記ボトム値を挟んだ所定の範囲に前記操作体があるとき、前記操作位置を前記表示部の所望の位置に表示させることを特徴とする請求項６に記載の操作装置の制御方法。

【請求項8】

電子音を発生する音発生部材と、該音発生部材を制御する音声制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ピーク値から前記ボトム値、該ボトム値から次の前記ピーク値に移行する際に、前記音声制御部を制御して、前記電子音を発生させることを特徴とする請求項６または請求項７に記載の操作装置の制御方法。

【請求項9】

前記制御部は、前記ボトム値を挟んだ所定の範囲に前記操作体があるときに、前記電子音を発生させることを特徴とする請求項８に記載の操作装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、操作者が操作した際に、操作者に対して操作感触を与えることができる操作装置及び該操作装置の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、操作者が操作部材を操作した際に、この操作部材の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与することにより、操作フィーリングを良好にして所望の操作が確実に行えるようにしたフォースフィードバック機能付きの入力装置が種々提案されている。特に、エアコンやオーディオあるいはナビゲーション等の車載用制御機器の操作においては、視認しながら操作するのではなく、ブラインド操作する場合が多く、操作部材（操作ノブ）に対して力覚を付与することは、安全性の面からも有効であった。

【0003】

このような入力装置を用いた自動車用の手動入力装置８００が特許文献１（従来例１）に提案されている。図１６は、従来例１の手動入力装置８００を説明する図であって、その基本構成の要部を示す縦断面図である。

【0004】

図１６に示す手動入力装置８００は、運転者（操作者）により手動操作され回転するノブ８８０（操作部材）と、ノブ８８０と一体的に設けられたキャリア軸８５１を有する遊星歯車機構と、遊星歯車機構のリングギア８６２を常に固定する円筒状のリングギアケース８６０（固定部材）と、遊星歯車機構のサンギア８３２と係合した出力軸８１１を有するモータ８１０と、モータ８１０の出力軸８１１の回転を検出するエンコーダ８３０（検出手段）と、エンコーダ８３０の検出結果に応じてモータ８１０の回転を制御する制御手段と、を備えて構成されている。そして、手動入力装置８００は、所定のタイミングでモータ８１０を回転させ、この回転力を遊星歯車機構を介してノブ８８０に伝達し、所定の操作感触を操作者に与えるようにしている。

【0005】

しかしながら、この手動入力装置８００は、良好な操作感触を与えることができるが、モータ８１０を用いているので、更なる小型化の要望に対して対応が難しいものであった。そこで、モータ８１０を用いないで、操作部材の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与する方法が模索されてきた。

【0006】

特許文献２（従来例２）では、自身の流動性が磁場発生手段により影響を受ける磁界応答材料（磁気粘性流体）を用いた手動ブレーキ９１１が提案されている。図１７は、従来例２の手動ブレーキ９１１を説明する図であって、長手方向断面図である。

【0007】

図１７に示す手動ブレーキ９１１は、第１のハウジング室９１５及び第２のハウジング室９１７を有するハウジング９１３と、ハウジング９１３の開放端側を塞ぐ閉じ板９１９と、第２のハウジング室９１７を貫通して第１のハウジング室９１５に延設しているシャフト９２３と、シャフト９２３の端部に一体に設けられ第１のハウジング室内に並設されたロータ９２１と、第１のハウジング室９１５内に設けられロータ９２１の外周辺部のすぐそばにある磁界発生器９２９と、第１のハウジング室９１５に設けられロータ９２１を取り囲むように充填された磁界応答材料９４１と、第２のハウジング室９１７に設けられブレーキ動作を制御及び監視する制御手段９２５と、を備えて構成されている。また、磁界発生器９２９は、コイル９３１と、コイル９３１の三方を囲むようにして配設された極片９３３と、を備えている。

【0008】

このように構成された手動ブレーキ９１１では、コイル９３１に通電を行うと、図１７に破線で示す磁束Ｊ３７が発生し、この磁束Ｊ３７の発生に伴って、磁界応答材料９４１中の軟磁性または磁化可能な粒子が磁束Ｊ３７に沿って配列するようになる。このため、この配列を切断する方向、つまり回転動作するロータ９２１の回転方向に対して、磁界応答材料９４１によりロータ９２１に与える抵抗が増大するようになる。従って、手動ブレーキ９１１は、この磁界応答材料９４１とロータ９２１とを用いて、シャフト９２３の回転動作を止めるブレーキ作用を有することとなる。

【0009】

そして、上述した磁界応答材料９４１（磁気粘性流体）の作用を操作装置に利用する場合が考えられ、例えば、シャフト９２３（回転軸）に操作者が操作する操作体（操作部材）を係合し、制御手段９２５でコイル９３１に流す電流を制御するようにして、操作体（操作部材）に負荷を与える。これにより、モータを用いないで、操作部材の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００３−５０６３９号公報

【特許文献2】特表２００５−５０７０６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

上述した磁界応答材料９４１（磁気粘性流体）の作用を利用することにより、モータを用いないで、操作部材の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与することができる。そして、この外力（力覚）を付与する方法を従来例１のような入力装置に応用することが考えられる。

【0012】

しかしながら、従来例２の構成では、操作部材の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与するのみで、入力のタイミングと操作感触とがズレる場合があった。特に、操作部材の操作位置を表示する表示部を有した操作装置においては、操作部材の実際に位置する操作の位置が表示部に表示される表示位置となり、操作者が所望する操作の位置と表示位置が一致せずに、操作者に対して違和感を与えてしまうという課題があった。

【0013】

本発明は、上述した課題を解決するもので、操作者が操作した際に、操作者に対して磁気粘性流体を用いて良好な操作感触を与えることができる操作装置及び該操作装置の制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

この課題を解決するために、本発明の操作装置は、操作者の操作により動作する操作体を有した操作ユニットと、前記操作体の位置する操作の位置を検出する位置検出手段と、前記操作体の操作位置を表示する表示ユニットと、を備えた操作装置であって、前記操作ユニットが、前記操作者が操作する前記操作体を有した操作部材と、前記操作体の動作を自在に支持する支持体と、前記操作体に対して負荷を付与する可動負荷付与機構と、を備え、前記操作体は、前記動作を可能にする可動軸を有し、前記可動負荷付与機構が、該可動軸と係合して前記動作する可動部材と、該可動部材と隙間を挟んで対向する磁気発生機構と、該隙間の少なくとも一部に存在し磁界の強さに応じて粘性が変化する磁気粘性流体と、前記磁気発生機構を制御する操作制御部と、を有し、前記磁気発生機構が、該操作制御部による通電で磁界を発生させるコイルと、該コイルを囲むように設けられ前記可動部材の一方側に配設された第１ヨークと、を有し、前記操作制御部による前記コイルへの電流値の強弱により、前記負荷のピーク値とボトム値を複数有する負荷カーブが形成され、前記表示ユニットが、前記操作位置を表示する表示部と、該表示部への表示を制御する表示制御部と、を備え、前記操作制御部と前記表示制御部とを制御する制御部を有し、前記ピーク値及び前記ボトム値の内、第１ピーク値から第１ボトム値、該第１ボトム値から次の第２ピーク値に移行する際に、前記制御部が前記表示制御部を制御して、前記操作位置の移動状態を前記表示部に表示させることを特徴としている。

【0015】

これによれば、本発明の操作装置は、コイルへの通電により磁界が発生し、第１ヨークから磁路が広がって形成されて、磁気粘性流体における磁性粒子が磁束に沿って揃うこととなる。このため、第１ヨークと可動部材及び可動部材と第１ヨークにかけて形成された磁束を横切る方向に動作する可動部材に対して、磁気粘性流体により負荷がかかるようになり、可動部材及び可動軸を介して操作体に負荷がかかるようになる。また、操作者が操作体の操作を行った際に、操作ユニットの操作体の操作された位置と操作者が所望する位置（操作位置）とがズレていたとしても、操作者が所望する操作位置と表示ユニットの表示部に表示された表示位置とを一致させることができる。これらのことにより、操作者に対して良好な操作感（操作感触）を与えることができる。

【0016】

また、本発明の操作装置は、電子音を発生する音発生部材と、該音発生部材を制御する音声制御部と、を備え、該音声制御部が前記制御部に制御されることを特徴としている。

【0017】

これによれば、操作体の実際の操作された位置と操作体への負荷とに応じて、任意の電子音を発生させることができる。このことにより、より良好な操作感（操作感触）を操作者に対して与えることができる。

【0018】

また、本発明の操作装置は、前記可動部材が軟磁性体からなることを特徴としている。

【0019】

これによれば、第１ヨークから可動部材に、可動部材から第１ヨークにかけて磁路が確実に形成されて、磁気粘性流体における磁性粒子が互いに対向する対向面方向に揃うこととなる。このため、磁性粒子が揃った対向面方向を横切る方向に動作する可動部材に対して、より強い負荷がかかるようになる。このことにより、可動部材及び可動軸を介して操作体により強い負荷がかかるようになり、良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

【0020】

また、本発明の操作装置は、前記磁気発生機構は、前記可動部材の他方側に前記可動部材と対向して配設された第２ヨークを有し、前記可動部材と前記第２ヨークとの前記隙間に前記磁気粘性流体が充填されていることを特徴としている。

【0021】

これによれば、可動部材の動作する方向と垂直な方向に磁性粒子を揃えることができ、より強い負荷をかけることができる。更に、磁束を横切る方向に動作する可動部材に対して、更なる負荷を付与することができる。このことにより、同等の磁界であっても、更に大きな操作感触を操作者に対して与えることができる。

【0022】

また、本発明の操作装置の制御方法は、操作者の操作により動作する操作体を有した操作ユニットと、前記操作体の位置する操作の位置を検出する位置検出手段と、前記操作体の操作位置を表示する表示ユニットと、前記操作ユニット及び前記表示ユニットを制御する制御部と、を備えた操作装置の制御方法であって、前記操作ユニットが、操作者が操作する前記操作体を有した操作部材と、前記操作体の可動を自在に支持する支持体と、前記操作体に対して負荷を付与する可動負荷付与機構と、を備え、前記操作体は、前記動作を可能にする可動軸を有し、前記可動負荷付与機構が、該可動軸と係合して前記動作する可動部材と、該可動部材と隙間を挟んで対向する磁気発生機構と、該隙間の少なくとも一部に存在し磁界の強さに応じて粘性が変化する磁気粘性流体と、を有し、前記磁気発生機構が、通電により磁界を発生させるコイルと、該コイルを囲むように設けられ前記可動部材の一方側に配設された第１ヨークと、前記コイルへの通電を制御する操作制御部と、を有し、前記表示ユニットが、前記操作位置を表示する表示部と、該表示部への表示を制御する表示制御部と、を備え、前記操作制御部による前記コイルへの電流値の強弱により、前記負荷のピーク値とボトム値を複数有する負荷カーブを形成し、前記制御部が、前記ピーク値及び前記ボトム値の内、第１ピーク値から第１ボトム値、該第１ボトム値から次の第２ピーク値に移行する際に、前記表示制御部を制御して、前記操作位置の移動状態を前記表示部に表示させることを特徴としている。

【0023】

これによれば、操作者が操作体の操作を行った際に、操作ユニットの操作体の操作された位置と操作者が所望する操作位置とがズレていたとしても、操作者が所望する操作位置と表示ユニットの表示部に表示された表示位置とを一致させることができる。このことにより、操作者に対して良好な操作感（操作感触）を与えることができる。

【0024】

また、本発明の操作装置の制御方法は、前記制御部が、前記負荷カーブの前記ボトム値を挟んだ所定の範囲に前記操作体があるとき、前記操作位置を前記表示部の所望の位置に表示させることを特徴としている。

【0025】

これによれば、操作者が操作体から受ける負荷が小さい範囲において、操作体の操作された位置と操作者が所望する操作位置とがズレていたとしても、操作者が所望する操作位置と表示位置とが一致した表示を視認することができる。このことにより、操作者に対してより良好な操作感（操作感触）を与えることができる。

【0026】

また、本発明の操作装置の制御方法は、電子音を発生する音発生部材と、該音発生部材を制御する音声制御部と、を備え、前記制御部が、前記ピーク値から前記ボトム値、該ボトム値から次の前記ピーク値に移行する際に、前記音声制御部を制御して、前記電子音を発生させることを特徴としている。

【0027】

これによれば、操作者が操作体の操作を行った際に、操作者が所望する操作位置が表示部に表示されると同時に、任意の電子音を発生させることができる。このことにより、操作者が操作した操作感（操作感触）を実感することができる。

【0028】

また、本発明の操作装置の制御方法は、前記制御部が、前記ボトム値を挟んだ所定の範囲に前記操作体があるときに、前記電子音を発生させることを特徴としている。

【0029】

これによれば、操作者が操作体から受ける負荷が小さい範囲において、任意の電子音を聞くことができる。このことにより、操作者が操作した操作感（操作感触）をより実感することができる。

【発明の効果】

【0030】

本発明の操作装置は、コイルへの通電により磁界が発生し、第１ヨークから磁路が広がって形成されて、磁気粘性流体における磁性粒子が磁束に沿って揃うこととなる。このため、第１ヨークと可動部材及び可動部材と第１ヨークにかけて形成された磁束を横切る方向に動作する可動部材に対して、磁気粘性流体により負荷がかかるようになり、可動部材及び可動軸を介して操作体に負荷がかかるようになる。また、操作者が操作体の操作を行った際に、操作ユニットの操作体の操作された位置と操作者が所望する位置（操作位置）とがズレていたとしても、操作者が所望する操作位置と表示ユニットの表示部に表示された表示位置とを一致させることができる。これらのことにより、操作者に対して良好な操作感（操作感触）を与えることができる。

【0031】

また、本発明の操作装置の制御方法は、操作者が操作体の操作を行った際に、操作ユニットの操作体の操作された位置と操作者が所望する操作位置とがズレていたとしても、操作者が所望する操作位置と表示ユニットの表示部に表示された表示位置とを一致させることができる。このことにより、操作者に対して良好な操作感（操作感触）を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の第１実施形態に係わる操作装置を説明する図であって、操作装置の構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係わる操作装置を説明する図であって、操作ユニットの上方斜視図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係わる操作装置を説明する図であって、図３（ａ）は、図２に示すＺ１側から見た操作ユニットの上面図であり、図３（ｂ）は、図２に示すＹ２側から見た操作ユニットの正面図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係わる操作装置を説明する図であって、図３（ａ）に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。

【図5】本発明の第１実施形態に係わる操作装置の操作ユニットを説明する図であって、図２に示す操作部材の操作部を省略した上方斜視図である。

【図6】本発明の第１実施形態に係わる操作装置の操作ユニットを説明する図であって、図５に示す操作ユニットの分解斜視図である。

【図7】本発明の第１実施形態に係わる操作装置の可動負荷付与機構を説明する図であって、図４に示すＰ部分の拡大断面図である。

【図8】本発明の第１実施形態に係わる操作装置の可動負荷付与機構を説明する図であって、図８（ａ）は、可動負荷付与機構の上方斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＹ２側から見た正面図である。

【図9】本発明の第１実施形態に係わる操作装置の可動負荷付与機構を説明する図であって、図９（ａ）は、図８に示す第２ヨークを省略した下方斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す可動部材を更に省略した下方斜視図である。

【図10】本発明の第１実施形態に係わる操作装置の磁気粘性流体について説明する模式図であって、図１０（ａ）は、磁界が印加されていない状態の磁気粘性流体の図であり、図１０（ｂ）は、磁界が印加されている状態の磁気粘性流体の図である。

【図11】本発明の第１実施形態に係わる操作装置の可動負荷付与機構を説明する図であって、磁気発生機構に流す電流と操作体にかかるトルクとの関係の一例を表したグラフである。

【図12】本発明の第１実施形態に係わる操作装置の位置検出手段を説明する図であって、図２に示す操作部材の操作部を省略した上方斜視図である。

【図13】本発明の第１実施形態に係わる操作装置の位置検出手段を説明する図であって、位置検出手段の分解斜視図である。

【図14】本発明の第１実施形態に係わる操作装置の表示ユニットを説明する模式図であって、表示ユニットの上面図の一部である。

【図15】第１実施形態の操作装置における制御方法について説明する模式図であって、操作体に付与される負荷の負荷カーブの一例を示したグラフである。

【図16】従来例１の手動入力装置を説明する図であって、その基本構成の要部を示す縦断面図である。

【図17】従来例２の手動ブレーキを説明する図であって、長手方向断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【0034】

［第１実施形態］

【0035】

図１は、本発明の第１実施形態に係わる操作装置１００の構成を示すブロック図である。

【0036】

本発明の第１実施形態の操作装置１００は、図１に示すように、操作者の操作により動作する操作体１１を有した操作ユニットＵ１と、操作体１１の位置を検出する位置検出手段Ｍ２と、操作者が視認する操作位置ＰＰ（後述する図１４を参照）を表示する表示ユニットＵ４と、電子音を発生する音発生部材（他の図では図示していないが、図１のブロック図では１６で示している）を有した音声発生手段（他の図では図示していないが、図１ではＨ６で示している）と、操作ユニットＵ１と位置検出手段Ｍ２と表示ユニットＵ４と音声発生手段（Ｈ６）のそれぞれと電気的に接続されている制御部（他の図では図示していないが、図１ではＣ８で示している）と、を備えて構成されている。そして、本発明の第１実施形態では、操作装置１００は、操作者が操作する操作ユニットＵ１の近傍に位置検出手段Ｍ２を配設し、位置検出手段Ｍ２と表示ユニットＵ４とを接続して、操作ユニットＵ１とは離れた位置にある表示ユニットＵ４に、操作体１１が操作された位置を表示するようにしている。

【0037】

次に、操作装置１００のそれぞれの構成要件について詳細に説明する。

【0038】

先ず、操作装置１００の操作ユニットＵ１について説明する。図２は、操作ユニットＵ１の上方斜視図である。図３（ａ）は、図２に示すＺ１側から見た操作ユニットＵ１の上面図であり、図３（ｂ）は、図２に示すＹ２側から見た操作ユニットＵ１の正面図である。図４は、図３（ａ）に示すＩＶ−ＩＶ線における断面図である。図５は、図２に示す操作部材１の操作部５１を省略した上方斜視図である。図６は、図５に示す操作ユニットＵ１の分解斜視図である。

【0039】

操作装置１００の操作ユニットＵ１は、図２、図３及び図５に示すような外観を呈し、図６に示すように、操作者の操作により操作方向へ動作する操作体１１を有した操作部材１と、操作体１１の動作を自在に支持する支持体３と、操作体１１に対して負荷を付与する可動負荷付与機構Ｆ５と、を備えて主に構成されている。なお、本発明の第１実施形態の操作装置１００では、操作ユニットＵ１の操作体１１の可動軸１１ｊ（後述するが、図４を参照）を回転中心とした回動方向（回転方向）への操作が可能な回転型の装置となっている。

【0040】

また、第１実施形態の操作ユニットＵ１では、上述の構成要素に加え、図４及び図６に示すように、本体の側壁の一部を構成する側壁スペーサＳ１７と（図４を参照）、可動負荷付与機構Ｆ５の中に配設されるスリットスペーサＳ５７と（図１３を参照）、を有している。そして、この回転型の操作ユニットＵ１は、図２及び図３に示す操作部材１の操作部５１が操作体１１の一端側に係合され、操作者により操作部５１が把持されて操作され、操作体１１が両方向に回転動作するようになっている。

【0041】

先ず、操作ユニットＵ１の操作部材１について説明する。操作部材１は、操作者が把持する操作部５１と、操作部５１が係合され操作部５１の回転操作に伴って動作する操作体１１と、を有している。

【0042】

操作部材１の操作部５１は、操作者により把持されて操作される操作ノブや操作つまみ等の部材であり、本発明の第１実施形態では、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ、poly butylene terephtalate）等の合成樹脂を用い、図２及び図３に示すように、円筒形状で箱状に形成されている。そして、操作部５１は、図４に示すように、操作体１１の一端側に係合されている。なお、その形状は、操作し易いような形状等を考慮され、適用される製品によって任意に決められる。

【0043】

操作部材１の操作体１１は、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の合成樹脂を用い、図６に示すように、円柱形状の柱部１１ｃと、柱部１１ｃの中心を貫き回転中心を中心とした可動軸１１ｊと、操作体１１の他端側に設けられ柱部１１ｃより一回り大きいサイズのリング部１１ｒと、を有して、一体に射出成形されて作製されている。そして、図４に示すように、ＯリングＲ７が、柱部１１ｃに挿通されて、柱部１１ｃとリング部１１ｒとの繋ぎ目部分に配設されている。ここに装着されているＯリングＲ７は、後述する可動部材５５が収容される収容空間を閉じる機能も有している。これにより、この収容空間に充填された磁気粘性流体７５が収容空間から漏れ出すのを防止している。

【0044】

次に、操作ユニットＵ１の支持体３について説明する。支持体３は、図４に示すように、操作体１１の可動軸１１ｊの端部が当設される軸受け部３ｊと、操作体１１の柱部１１ｃが挿通されて柱部１１ｃを案内する軸支持部３ｓと、軸支持部３ｓを押さえて安定させるための蓋部３ｕと、から主に構成されている。そして、この支持体３は、操作体１１の可動（回転）が自在になるように操作体１１（操作部材１）を支持している。

【0045】

また、支持体３の軸受け部３ｊは、図４に示すように、操作体１１の可動軸１１ｊと対向する側が凹形状となっている。そして、軸受け部３ｊは、操作ユニットＵ１が組み立てられた際には、この軸受け部３ｊの凹形状部分に可動軸１１ｊの端部が当接されて、操作体１１の動作が容易に行われることを許容している。

【0046】

また、支持体３の軸支持部３ｓは、中央部に貫通穴を有したリング形状をしており（図６を参照）、図４に示すように、可動負荷付与機構Ｆ５（後述する磁気発生機構ＦＭ５の第１ヨーク１５の上ヨーク１５Ａ）の中央の上部に設けられた凹み部１５ｕ（後述する図８（ａ）を参照）に収容されている。そして、操作体１１の柱部１１ｃが軸支持部３ｓの貫通穴に挿通されて、軸支持部３ｓが柱部１１ｃ（操作体１１）を回転可能に支持している。

【0047】

また、支持体３の蓋部３ｕは、平板状で中央部に貫通穴を有した円形形状をしており（図６を参照）、図５に示すように、可動負荷付与機構Ｆ５（上ヨーク１５Ａ）に載置されている。そして、軸支持部３ｓと同様に、操作体１１の柱部１１ｃが蓋部３ｕの貫通穴に挿通されている。なお、軸受け部３ｊ、軸支持部３ｓ及び蓋部３ｕは、操作体１１と同様にして、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の合成樹脂を用い、射出成形されて作製されている。

【0048】

次に、操作ユニットＵ１の可動負荷付与機構Ｆ５について説明する。図７は、図４に示すＰ部分の拡大断面図である。図８（ａ）は、可動負荷付与機構Ｆ５の上方斜視図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示すＹ２側から見た正面図である。図９（ａ）は、図８に示す第２ヨーク２５を省略した下方斜視図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）に示す可動部材５５を更に省略した下方斜視図である。

【0049】

可動負荷付与機構Ｆ５は、図４に示すように、可動軸１１ｊと係合して動作する可動部材５５と、図７に示すように、可動部材５５と隙間５ｇを挟んで一方側に対向する磁気発生機構ＦＭ５と、この隙間５ｇに存在する磁気粘性流体７５と、を備えて構成されている。更に、可動負荷付与機構Ｆ５の磁気発生機構ＦＭ５は、図８（ａ）に示すような円柱形状を呈し、図４に示すように、通電により磁界を発生させるコイル３５と、コイル３５を囲むように設けられた第１ヨーク１５と、可動部材５５と隙間５ｇを挟んで他方側に対向する第２ヨーク２５と、コイル３５への通電を制御する操作制御部（他の図では図示していないが、図１ではＦＳで示している）と、を有して構成されている。そして、可動負荷付与機構Ｆ５は、操作者による回転操作を受けて、操作体１１に可動負荷付与機構Ｆ５からの負荷を与えることにより、操作者に対して操作部材１の操作部５１（操作ノブや操作つまみ等）へ負荷（回転負荷）を付与するように構成されている。

【0050】

先ず、可動負荷付与機構Ｆ５の磁気発生機構ＦＭ５について説明する。磁気発生機構ＦＭ５のコイル３５は、金属線材が環状に巻回されて形成されており、図４に示すように、可動部材５５の一方側（図４に示すＺ１側）に配設されている。そして、このコイル３５に通電することにより、コイル３５の周囲に磁界が発生するようになる。なお、コイル３５は、金属線材が巻回されて束ねられた形状となっているが、図６では、簡略化して、表面を平坦にして示している。

【0051】

次に、磁気発生機構ＦＭ５の第１ヨーク１５は、図４に示すように、コイル３５を囲むようにして設けられ、コイル３５の一方側（図４に示すＺ１側）とコイル３５の内側側壁（環状形状の中心側の側壁）とを覆う上ヨーク１５Ａと、コイル３５の外側側壁とコイル３５の他方側（図４に示すＺ２側）の一部とを覆う横ヨーク１５Ｂと、コイル３５の他方側の一部を覆う下ヨーク１５Ｃと、を有して構成されている。そして、第１ヨーク１５は、図４に示すように、可動部材５５の一方側に配設されて、横ヨーク１５Ｂの一部及び下ヨーク１５Ｃが可動部材５５と隙間５ｇ（第１隙間５ｇａ、図７を参照）を挟んで対向している。この第１ヨーク１５により、コイル３５から発生する磁束が閉じ込められ、効率的に可動部材５５側に磁界が作用することとなる。

【0052】

また、第１ヨーク１５は、図７及び図９（ｂ）に示すように、可動部材５５と対向する側において、横ヨーク１５Ｂと下ヨーク１５Ｃとで形成されたスリット１５ｓ（ヨークスリット）を有しており、第１ヨーク１５の可動部材５５と対向する側が分割された形状となっている。ここで、可動部材５５と対向している横ヨーク１５Ｂの部分を、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＢ５とし、可動部材５５と対向している下ヨーク１５Ｃの部分を、第２対向部ＴＣ５としている。

【0053】

また、図４及び図７に示すように、このスリット１５ｓ幅は、第１ヨーク１５と可動部材５５との隙間５ｇ（第１隙間５ｇａ）より狭くなっている。これにより、コイル３５への通電により磁界が発生し、例えば第１ヨーク１５の第１対向部ＴＢ５から第２対向部ＴＣ５にかけて磁路が可動部材５５側に広がって形成されるようになる。

【0054】

また、本発明の第１実施形態では、第１ヨーク１５のスリット１５ｓの部分には、図９（ｂ）に示すように、リング形状のスリットスペーサＳ５７（図６を参照）が収納されている。このスリットスペーサＳ５７は、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の合成樹脂を用いて形成されており、第１ヨーク１５（横ヨーク１５Ｂ）の第１対向部ＴＢ５と第１ヨーク１５（下ヨーク１５Ｃ）の第２対向部ＴＣ５とを磁気回路においても分割している。なお、本発明の第１実施形態では、第１ヨーク１５が、上ヨーク１５Ａ、横ヨーク１５Ｂ及び下ヨーク１５Ｃの３つの部品で構成されているが、これに限るものではなく、２つの部品或いは４つ以上の部品で構成されていても良い。また、第１ヨーク１５にスリット１５ｓを好適に用いた構成であるが、スリット１５ｓを有さない構成であっても良い。

【0055】

次に、磁気発生機構ＦＭ５の第２ヨーク２５は、図６に示すような円盤形状で形成されており、図４、図７及び図８（ｂ）に示すように、可動部材５５の他方側に配設され、可動部材５５と隙間５ｇ（第２隙間５ｇｂ、図７を参照）を挟んで対向している。これにより、コイル３５から発生した磁束が、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＢ５から第２ヨーク２５に、第２ヨーク２５から第１ヨーク１５の第２対向部ＴＣ５にかけて確実に貫くこととなる。このため、可動部材５５の動作する方向（図８（ａ）に示すＸ−Ｙ平面を横切る方向）と垂直な方向（図８（ｂ）に示すＸ−Ｙ平面に垂直なＺ方向）に確実に磁路が形成される。

【0056】

また、第１ヨーク１５（横ヨーク１５Ｂ）の外周側と第２ヨーク２５の外周側との間には、本体の側壁の一部を構成する側壁スペーサＳ１７が設けられている。この側壁スペーサＳ１７も、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）等の合成樹脂を用いて形成されており、第１ヨーク１５（横ヨーク１５Ｂ）と第２ヨーク２５とを磁気回路において分割している。

【0057】

また、図４に示すように、第１ヨーク１５と第２ヨーク２５と側壁スペーサＳ１７とで、操作体１１の可動軸１１ｊに沿った方向（図４に示すＺ方向）と直交する方向（Ｘ−Ｙ平面の方向）に狭い収容空間を形成している。この狭い収容空間に、可動負荷付与機構Ｆ５の可動部材５５が配設されている。

【0058】

次に、磁気発生機構ＦＭ５の操作制御部（ＦＳ）は、集積回路（ＩＣ、integrated circuit）を用いており、コイル３５への通電量、通電のタイミング等を制御している。具体的には、例えば、操作者の操作により回転操作がされた際に、操作体１１の位置を検出する位置検出手段Ｍ２からの検出信号を受けて、操作制御部（ＦＳ）は、コイル３５にある一定量の電流を流したり、操作体１１の位置に応じて電流量を変化させたりしている。

【0059】

また、操作制御部（ＦＳ）は、図示していない回路基板に搭載されて、コイル３５と電気的に接続されている。なお、操作制御部（ＦＳ）及び回路基板は、磁気発生機構ＦＭ５の近傍に好適に配設されているが、これに限るものではない。例えば、操作制御部（ＦＳ）は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ、Flexible printed circuits）等でコイル３５と接続され、適用される製品の母基板（マザーボード）に搭載されていても良い。

【0060】

次に、可動負荷付与機構Ｆ５の可動部材５５について説明する。可動部材５５は、図６に示すように、可動軸１１ｊの回転中心を中心とした貫通穴を有した基部５５ｄと、基部５５ｄと一体に形成され回転中心を中心とした円盤形状の円盤部５５ｅと、から構成されている。

【0061】

また、可動部材５５は、鉄等の軟磁性体から形成されている。これにより、第１ヨーク１５から可動部材５５に、可動部材５５から第１ヨーク１５にかけて磁路が確実に形成される。つまり、可動部材５５の動作する方向と垂直な方向に確実に磁路が形成される。

【0062】

可動部材５５の基部５５ｄは、図４に示すように、操作体１１のリング部１１ｒの下部側で操作体１１の可動軸１１ｊと係合している。これにより、操作体１１の両方向への回転動作に伴って、可動部材５５の円盤部５５ｅが両方向へ回転移動することとなる。

【0063】

可動部材５５の円盤部５５ｅは、操作装置１００が組み立てられた際には、図４に示すように、上述した狭い収容空間に収容される。これにより、コイル３５から発生した磁束が、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＢ５から可動部材５５に、可動部材５５から第２ヨーク２５に、第２ヨーク２５から可動部材５５に、可動部材５５から第１ヨーク１５の第２対向部ＴＣ５にかけて、確実に貫くこととなる。このため、可動部材５５の動作する方向と垂直な方向により確実に磁路が形成される。

【0064】

また、円盤部５５ｅには、図６及び図９（ａ）に示すように、可動軸１１ｊの回転中心を中心とした仮想のリング形状を４つに分割した円弧形状の可動部スリット５５ｓが形成されている。この可動部スリット５５ｓは、図４及び図７に示すように、第１ヨーク１５に設けられたスリット１５ｓと対向した位置に設けられている。これにより、コイル３５から発生した磁束が、可動部材５５により閉じ込められることがなく、第１ヨーク１５及び可動部材５５を介して第２ヨーク２５へ、第２ヨーク２５から可動部材５５を介して第１ヨーク１５へと、確実に貫くことができるようになる。このことにより、第１ヨーク１５から第２ヨーク２５まで誘導されず上側の磁気粘性流体７５や可動部材５５だけを通るようにショートカットして第１ヨーク１５へ（横ヨーク１５Ｂから第２ヨーク２５を介さず下ヨーク１５Ｃへ）導かれる磁束を少なくすることができる。

【0065】

しかも、図７に示すように、可動部スリット５５ｓの幅が第１ヨーク１５のスリット１５ｓの幅よりも小さいので、第１ヨーク１５からの磁束の広がりを可動部材５５で捕捉することができ、第２ヨーク２５まで導くことができる。なお、可動部スリット５５ｓの幅の中心位置とスリット１５ｓの幅の中心位置とが一致するようにすると、より好適である。

【0066】

最後に、可動負荷付与機構Ｆ５の磁気粘性流体７５について説明する。図１０は、磁気粘性流体７５について説明する模式図であって、図１０（ａ）は、磁界が印加されていない状態の磁気粘性流体７５の図であり、図１０（ｂ）は、磁界が印加されている状態の磁気粘性流体７５の図である。なお、図１０（ｂ）には、説明を分かり易くするために磁界（磁束）の流れを２点鎖線で示している。

【0067】

磁気粘性流体７５は、図１０（ａ）に示すように、有機溶剤等の溶質ＳＶ中に、鉄やフェライト等の磁性を有した微細な磁性粒子ＪＲが分散した物質であって、一般的にＭＲ流体（Magneto Rheological Fluid）と呼称されている。この磁気粘性流体７５は、磁界の強さに応じて粘性が変化する特性を有しており、同じような磁性流体(Magnetic Fluid)とは区別されている。両者の形態の大きな違いは粉体の粒子径であり、ＭＲ流体の方が１μｍ〜１ｍｍ程度で、磁性流体の方が１０ｎｍ〜１μｍ程度で、ＭＲ流体の方が磁性流体と比べて粒子径が１００〜１０００倍程度、大きくなっている。

【0068】

ここで、この磁気粘性流体７５における“磁界の強さに応じて粘性が変化する”ことについて簡単に説明する。

【0069】

先ず、磁気粘性流体７５に磁界がかかっていない場合、図１０（ａ）に示すように、磁性粒子ＪＲが不規則に溶質ＳＶ中に分散している。この際に、例えば可動部材５５が動作する（図１０（ａ）に示すＺ方向に対して垂直な面（Ｘ−Ｙ平面）での回転）と、比較的低い抵抗力を受けながら可動部材５５が容易に動作する。

【0070】

次に、磁気発生機構ＦＭ５のコイル３５に電流が流されて磁界が発生すると、図１０（ｂ）に示すように、磁気粘性流体７５に対して作用する磁界に沿って（図１０（ｂ）ではＺ方向に沿って）、磁性粒子ＪＲが直鎖状に規則的に揃うようになる。なお、この規則性の度合いは、磁界の強さに応じて変化している。つまり、磁気粘性流体７５に対して作用する磁界が強くなればなる程、規則性の度合いが強くなる。そして、この直鎖状に揃った磁性粒子ＪＲの規則性を崩す方向に対して、より強いせん断力が働き、結果として、この方向に対しての粘性が強くなってくる。特に、作用した磁界に対して直交する方向（図１０（ｂ）ではＸ−Ｙ平面方向）に最も高いせん断力が働いている。

【0071】

そして、このような通電状態（図１０（ｂ）に示す状態）で、可動部材５５が動作すると、可動部材５５に対して抵抗力が生じ、可動部材５５に係合した操作体１１に、この抵抗力（回転負荷）が伝達するようになる。これにより、可動負荷付与機構Ｆ５は、操作者に対して回転操作の回転負荷（回転に対する負荷）を付与することができる。その際に、操作制御部（ＦＳ）によりコイル３５への通電量や通電のタイミング等を制御しているので、操作者に対して任意のタイミングで任意の負荷を自由に与えることができる。

【0072】

この“磁界の強さに応じて抵抗力（回転負荷）が強くなる”ことを検証した結果を図１１に示す。図１１は、磁気発生機構ＦＭ５のコイル３５に流す電流と操作体１１にかかるトルクとの関係の一例を表したグラフである。横軸は電流（Ａ）で縦軸がトルク（Ｎｍ）である。このトルクは、操作体１１にかかる抵抗力（回転負荷）に相当する。

【0073】

図１１に示すように、磁気発生機構ＦＭ５のコイル３５に流す電流を大きくすると、それに伴って発生する磁界が強くなり、この磁界の強さに伴ってトルク、つまり操作体１１にかかる抵抗力（回転負荷）が増大するようになる。このようにして、磁気粘性流体７５における“磁界の強さに応じて、粘性が変化して、抵抗力が強くなる”ことを利用して、操作体１１（操作部材１）に可変の負荷をかけることができる。

【0074】

本発明の第１実施形態では、上述した特性を有した磁気粘性流体７５を好適に用いている。そして、磁気粘性流体７５は、図４に示すように、第１ヨーク１５と可動部材５５との隙間５ｇ（第１隙間５ｇａ、図７を参照）に配設され、特に、図４に示すように、第１ヨーク１５の第１対向部ＴＢ５及び第２対向部ＴＣ５と可動部材５５との隙間５ｇ（第１隙間５ｇａ）に充填されている。これにより、第１ヨーク１５（第１対向部ＴＢ５）と可動部材５５及び可動部材５５と第１ヨーク１５（第２対向部ＴＣ５）にかけて形成された磁束を横切る方向に動作する可動部材５５に対して、磁気粘性流体７５により負荷（回転負荷）がかかるようになる。このことにより、可動部材５５及び可動軸１１ｊを介して操作体１１に負荷（回転負荷）がかかるようになる。従って、良好な操作感触が得られる操作装置１００を提供することができる。

【0075】

しかも、本発明の第１実施形態では、図９（ｂ）に示す第１対向部ＴＢ５における磁気粘性流体７５に臨む第１対向面１５ｒの面積と第２対向部ＴＣ５における磁気粘性流体７５に臨む第２対向面１５ｔの面積とが同じである。これにより、磁束の入口と出口とで磁束密度が同等になり、コイル３５から発生した磁束を磁気粘性流体７５の粘性の制御に効率的に作用させることができる。このことにより、可動部材５５に対して均等に負荷（回転負荷）を付与することができ、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

【0076】

更に、本発明の第１実施形態では、可動部材５５と第２ヨーク２５との隙間５ｇ（第２隙間５ｇｂ）にも磁気粘性流体７５が充填されている。ここに充填された磁気粘性流体７５にも、第１ヨーク１５（第１対向部ＴＢ５）から可動部材５５を介して第２ヨーク２５に、第２ヨーク２５から可動部材５５を介して第１ヨーク１５（第２対向部ＴＣ５）にかけて形成された磁束が作用することとなる。このため、可動部材５５の動作する方向と垂直な方向に磁性粒子ＪＲを揃えることができ、より強い回転負荷をかけることができる。このことにより、更なる回転負荷を付与することができ、同等の磁界であっても、更に大きな操作感触を操作者に対して与えることができる。

【0077】

以上のように構成された本発明の第１実施形態の操作ユニットＵ１は、操作部材１の操作量や操作方向に応じた抵抗力や推力等の外力（力覚）を付与する方法として、従来例１のようにモータ８１０を用いていないので、小型化が図れるとともに、消費電力を低減することができる。しかも、外力（力覚）が付与される際の音も生じることがない。

【0078】

次に、操作装置１００の位置検出手段Ｍ２について説明する。図１２は、位置検出手段Ｍ２を説明する図であって、図２に示す操作部材１の操作部５１を省略した上方斜視図である。図１３は、位置検出手段Ｍ２の分解斜視図である。

【0079】

操作装置１００の位置検出手段Ｍ２は、図１３に示すように、磁気を発生する永久磁石１２と、永久磁石１２の一方側に配設された可動ヨーク３２と、永久磁石１２の他方側に配設された固定ヨーク４２と、可動ヨーク３２と固定ヨーク４２との間に配設され（図１２を参照）磁気を検出する２つの磁気センサ６２と、を備えて構成されている。そして、位置検出手段Ｍ２は、図１２に示すように、操作ユニットＵ１の操作体１１の近傍に配設され、操作体１１の位置を検出している。つまり、本発明の第１実施形態では、位置検出手段Ｍ２は、操作体１１の回転動作を検出、例えば操作体１１の回転角度を検出して、操作体１１の位置を特定している。

【0080】

先ず、位置検出手段Ｍ２の永久磁石１２は、一般的なサマリウムコバルト磁石等を用いており、図１３に示すように、中央に貫通孔１２ｈを有した円形のリング形状で形成されている。この貫通孔１２ｈには、図４に示すように、操作体１１が回転可能に挿通されている。

【0081】

次に、位置検出手段Ｍ２の可動ヨーク３２は、鉄等の軟磁性体材料を用いており、図１３に示すように、円盤形状の盤部３２ｂと、盤部３２ｂの中央に設けられた円形形状の台座部３２ｄと、から構成されている。

【0082】

また、可動ヨーク３２の中央には、盤部３２ｂ及び台座部３２ｄを貫通する貫通孔３２ｈが形成されており、この貫通孔３２ｈには、図４に示すように、操作体１１が挿通されて嵌合されている。また、図４に示すように、台座部３２ｄと操作部５１とが嵌合されている。そして、操作者の操作により、操作部５１が動作（回転動作）するのに伴って、可動ヨーク３２が回転動作するとともに、操作体１１が回転動作するように構成されている。

【0083】

また、盤部３２ｂの永久磁石１２と対向する側は、図１２及び図１３に示すように、永久磁石１２に対する距離が変化するように、凹凸形状に形成されている。これにより、可動ヨーク３２が回転操作した際には、永久磁石１２と可動ヨーク３２との間の磁界が変化することとなる。つまり、凸部では磁界が強まり、凹部では磁界が弱まるようになっている。

【0084】

次に、位置検出手段Ｍ２の固定ヨーク４２は、鉄等の軟磁性体材料を用いており、図１３に示すように、円盤形状の外観を呈し、中央に形成された貫通孔４２ｈと、永久磁石１２が載置され収容されるへこみ部４２ｒと、磁気センサ６２が載置され収容される切欠部４２ｋと、を有して構成されている。そして、永久磁石１２から発生した磁束が可動ヨーク３２から固定ヨーク４２へと磁路を形成することとなる。

【0085】

最後に、位置検出手段Ｍ２の磁気センサ６２は、磁界の変化を検知する磁気検出素子（図示していないが、図１では６２Ｋで示している）と、磁気検出素子からの信号に基づいて角度を算出するセンサ制御部（他の図では図示していないが、図１ではＳＳで示している）と、を備えて構成され、図１２及び図１３に示すように、４つの取り出し端子を有して、磁気検出素子及びセンサ制御部（ＳＳ）を合成樹脂によりパッケージングされている。そして、２つの磁気センサ６２は、図１２示すように、可動ヨーク３２と固定ヨーク４２との間に配設されて、可動ヨーク３２と固定ヨーク４２との間の磁界の変化を検出している。

【0086】

また、磁気検出素子は、ホール効果を用いて磁気を検出するホール素子を用いている。また、センサ制御部（ＳＳ）は、集積回路（ＩＣ）を用いている。なお、２つの磁気センサ６２がそれぞれ検出する磁界が異なるように、２つの磁気センサ６２の配設位置と盤部３２ｂの凹凸形状が設けられる位置とは、適切に対応して構成されている。

【0087】

次に、操作装置１００の表示ユニットＵ４について説明する。図１４は、表示ユニットＵ４を説明する模式図であって、表示ユニットＵ４の上面図の一部である。

【0088】

操作装置１００の表示ユニットＵ４は、一般に広く用いられている液晶ディスプレイ（ＬＣＤ、liquid crystal display）等の表示デバイスを用いており、図１４に示すように、操作体１１（操作部５１）の操作位置ＰＰを表示する表示部１４（液晶パネル）と、この表示部１４へ操作体１１（操作部５１）及び所望の位置（操作位置ＰＰ）を表示するための表示制御部（他の図では図示していないが、図１ではＰＳで示している）と、を備えて構成されている。なお、この表示制御部（ＰＳ）は、液晶パネルの駆動用モジュールに組み込まれている。

【0089】

そして、本発明の第１実施形態では、表示制御部（ＰＳ）は、図１４に示すように、ポイント位置ＱＰが明示された操作部５１の画像と、操作体１１の位置する操作位置ＰＰ（操作者が所望する視認の位置）の画像と、を、液晶パネルの表示部１４に表示するようにしている。これにより、操作位置ＰＰは、操作ユニットＵ１の操作体１１の状態に連動して可変して表示できるようになっている。つまり、操作者が操作体１１の操作を行った際に、操作ユニットＵ１の操作体１１の操作された位置と操作者が所望する操作の位置（操作位置ＰＰ）とがズレていたとしても、操作者が所望する操作の位置（操作位置ＰＰ）と表示ユニットＵ４の表示部１４に表示された表示位置（視認される位置で）とを一致させることができる。

【0090】

次に、操作装置１００の音声発生手段（Ｈ６）について説明する。音声発生手段（Ｈ６）は、圧電素子を用いた一般的な電子音を発生する音発生部材（１６）と、音発生部材（１６）を制御する音声制御部（他の図では図示していないが、図１のブロック図ではＨＳで示している）と、を備えて構成されている。そして、音声発生手段（Ｈ６）の音声制御部（ＨＳ）は、操作ユニットＵ１の操作体１１の状態に連動して、音発生部材（１６）を駆動している。つまり、操作体１１の実際の操作された位置と操作体１１への負荷とに応じて、任意の電子音を発生させることができる。

【0091】

最後に、操作装置１００の制御部（Ｃ８）について説明する。制御部（Ｃ８）は、集積回路（ＩＣ）を用いて構成されており、図１に示すように、操作ユニットＵ１の操作制御部（ＦＳ）と、位置検出手段Ｍ２のセンサ制御部（ＳＳ）と、表示ユニットＵ４の表示制御部（ＰＳ）と、音声発生手段（Ｈ６）の音声制御部（ＨＳ）と、それぞれ電気的に接続されている。そして、制御部（Ｃ８）は、操作ユニットＵ１及び位置検出手段Ｍ２からの情報に基づいて、操作制御部（ＦＳ）、センサ制御部（ＳＳ）、表示制御部（ＰＳ）及び音声制御部（ＨＳ）を制御している。

【0092】

ここで、本発明の第１実施形態の操作装置１００における、効果について、以下に纏めて説明する。

【0093】

本発明の第１実施形態の操作装置１００は、可動負荷付与機構Ｆ５が操作体１１（可動軸１１ｊ）と係合して動作する可動部材５５と、可動部材５５の一方側に配設された磁気発生機構ＦＭ５のコイル３５及び第１ヨーク１５と、可動部材５５との隙間５ｇ（第１隙間５ｇａ）の少なくとも一部に存在する磁気粘性流体７５と、を備えた構成とした。これにより、コイル３５への通電により磁界が発生し、第１ヨーク１５から磁路が広がって形成されて、磁気粘性流体７５における磁性粒子ＪＲが磁束に沿って揃うこととなる。このため、第１ヨーク１５と可動部材５５及び可動部材５５と第１ヨーク１５にかけて形成された磁束を横切る方向に動作する可動部材５５に対して、磁気粘性流体７５により負荷がかかるようになり、可動部材５５及び可動軸１１ｊを介して操作体１１に負荷がかかるようになる。また、コイル３５への通電を制御する操作ユニットＵ１の操作制御部（ＦＳ）と表示部１４への表示を制御する表示ユニットＵ４の表示制御部（ＰＳ）とを制御する制御部（Ｃ８）を有しているので、操作者が操作体１１の操作を行った際に、操作ユニットＵ１の操作体１１の操作された位置と操作者が所望する位置（操作位置ＰＰ）とがズレていたとしても、操作者が所望する操作位置ＰＰと表示ユニットＵ４の表示部１４に表示された表示位置（視認される位置）とを一致させることができる。これらのことにより、操作者に対して良好な操作感（操作感触）を与えることができる

【0094】

また、電子音を発生する音発生部材（１６）と音発生部材（１６）を制御する音声制御部（ＨＳ）とを備え、音声制御部（ＨＳ）が制御部（Ｃ８）に制御されるので、操作体１１の実際の操作された位置と操作体１１への負荷とに応じて、任意の電子音を発生させることができる。このことにより、より良好な操作感（操作感触）を操作者に対して与えることができる。

【0095】

また、可動部材５５が軟磁性体からなるので、第１ヨーク１５（第１対向部ＴＢ５）から可動部材５５に、可動部材５５から第１ヨーク１５（第２対向部ＴＣ５）にかけて磁路が確実に形成されて、磁気粘性流体７５における磁性粒子ＪＲが第１ヨーク１５と可動部材５５と互いに対向する対向面方向（図４に示すＺ方向）に揃うこととなる。このため、磁性粒子ＪＲが揃った対向面方向を横切る方向に動作する可動部材５５に対して、より強い負荷（回転負荷）がかかるようになる。このことにより、可動部材５５及び可動軸１１ｊを介して操作体１１により強い負荷がかかるようになり、より良好な操作感触を操作者に対して与えることができる。

【0096】

また、磁気発生機構ＦＭ５が可動部材５５の他方側に対向して配設された第２ヨーク２５を有するので、第１ヨーク１５（第１対向部ＴＢ５）から第２ヨーク２５に、第２ヨーク２５から第１ヨーク１５（第２対向部ＴＣ５）にかけて磁路が確実に形成される。このため、可動部材５５の動作する方向と垂直な方向に磁性粒子ＪＲを揃えることができ、より強い負荷（回転負荷）をかけることができる。更に、可動部材５５と第２ヨーク２５との隙間５ｇ（第２隙間５ｇｂ）に磁気粘性流体７５が充填されているので、磁束を横切る方向に動作する可動部材５５に対して、更なる負荷を付与することができる。これらのことにより、可動部材５５及び可動軸１１ｊを介してより強い負荷（回転負荷）を操作体１１にかけることができるとともに、同等の磁界であっても、更に大きな操作感触を操作者に対して与えることができる。

【0097】

次に、発明の第１実施形態の操作装置１００における制御方法について、図１４及び図１５を用いて簡単に説明する。図１５は、操作装置１００における制御方法について説明する模式図であって、操作体１１に付与される負荷の負荷カーブの一例を示したグラフである。横軸は、操作体１１（操作部５１）の位置を示し、縦軸は、操作体１１に付与される負荷荷重を示している。

【0098】

本発明の第１実施形態の操作装置１００は、可動負荷付与機構Ｆ５（磁気発生機構ＦＭ５）の操作制御部（ＦＳ）によって、コイル３５への電流値を制御して、例えば、図１５に示すような負荷カーブのような負荷を操作体１１（操作部５１）に付与している。具体的には、操作者の操作により回転操作がされた際に、操作装置１００の制御部（Ｃ８）は、位置検出手段Ｍ２からの操作体１１の位置情報（位置の情報信号）に基づいて、磁気発生機構ＦＭ５の操作制御部（ＦＳ）に命令信号を送付する。そして、命令信号を受けた操作制御部（ＦＳ）は、ある一定量の電流をコイル３５にタイミングを図って流すようにし、流す電流量（電流値）も変化させている。このように、コイル３５への電流値の強弱により、図１５に示すように、ピーク値Ｐｖとボトム値Ｂｖを複数有する負荷カーブを形成している。

【0099】

また、制御部（Ｃ８）は、操作者の操作により回転操作がされて、あるピーク値Ｐｖ（第１ピーク値）からボトム値Ｂｖ（第１ボトム値）、第１ボトム値から次のピーク値Ｐｖ（第２ピーク値）に移行する際に、表示ユニットＵ４の表示制御部（ＰＳ）に命令信号を送信する。そして、命令信号を受けた表示制御部（ＰＳ）は、操作部５１を回転させるとともに、操作部５１のポイント位置ＱＰ（図１４を参照）が移動して操作位置ＰＰと一致する状態（移動状態）を、表示ユニットＵ４の表示部１４に表示させるようにしている。このため、操作者が操作体１１の操作を行った際に、操作ユニットＵ１の操作体１１が操作された実際の位置と操作者が所望する操作位置ＰＰとがズレていたとしても、操作者が所望する操作位置ＰＰと表示ユニットＵ４の表示部１４に表示された表示位置とを一致させることができる。

【0100】

特に、本発明の第１実施形態では、制御部（Ｃ８）は、負荷カーブのボトム値Ｂｖを挟んだ所定の範囲（例えば図１５に示す破線の間の範囲）に操作体１１があるとき、操作位置ＰＰを表示部１４の所望の位置に表示させるようにしている。このため、操作者が操作体１１から受ける負荷が小さい範囲において、操作体１１の操作された実際の位置と操作者が所望する操作位置ＰＰとがズレていたとしても、操作者が所望する操作位置ＰＰと表示部１４の表示位置とが一致した表示を視認することができる。これれらのことにより、操作者に対して良好な操作感（操作感触）を与えることができる。

【0101】

また、制御部（Ｃ８）は、操作者の操作により回転操作がされて、あるピーク値Ｐｖ（第１ピーク値）からボトム値Ｂｖ（第１ボトム値）、第１ボトム値から次のピーク値Ｐｖ（第２ピーク値）に移行する際に、音声発生手段（Ｈ６）の音声制御部（ＨＳ）に命令信号を送信する。そして、命令信号を受けた音声制御部（ＨＳ）は、音発生部材（１６）による電子音を発生させるようにしている。このため、操作者が操作体１１の操作を行った際に、操作者が所望する操作位置ＰＰが表示部１４に表示されると同時に、任意の電子音を発生させることができる。このことにより、操作者が操作した操作感（操作感触）を実感することができる。

【0102】

特に、本発明の第１実施形態では、制御部（Ｃ８）が、ボトム値Ｂｖを挟んだ所定の範囲に操作体１１があるときに、電子音を発生させるので、操作者が操作体１１から受ける負荷が小さい範囲において、任意の電子音を聞くことができる。このため、操作の終了時に近い状態のときに電子音を聞くので、操作者が操作した操作感（操作感触）をより実感することができる。

【0103】

最後に、本発明の第１実施形態の操作装置１００の制御方法における、効果について、以下に纏めて説明する。

【0104】

本発明の第１実施形態の操作装置１００の制御方法は、制御部（Ｃ８）が、操作制御部（ＦＳ）により形成された負荷カーブの第１ピーク値から第１ボトム値、第１ボトム値から次の第２ピーク値に移行する際に、表示制御部（ＰＳ）を制御して、操作位置ＰＰ（表示位置）の移動状態を表示部１４に表示させるように構成した。このため、操作者が操作体１１の操作を行った際に、操作ユニットＵ１の操作体１１が操作された位置と操作者が所望する操作位置ＰＰとがズレていたとしても、操作者が所望する操作位置ＰＰと表示ユニットＵ４の表示部１４に表示された表示位置とを一致させることができる。このことにより、操作者に対して良好な操作感（操作感触）を与えることができる。

【0105】

また、負荷カーブのボトム値Ｂｖを挟んだ所定の範囲に操作体１１があるとき、操作位置ＰＰを表示部１４の所望の位置に表示させるので、操作者が操作体１１から受ける負荷が小さい範囲において、操作体１１の操作された位置と操作者が所望する操作位置ＰＰとがズレていたとしても、操作者が所望する操作位置ＰＰと表示部１４の表示位置とが一致した表示を視認することができる。このことにより、操作者に対してより良好な操作感（操作感触）を与えることができる。

【0106】

また、制御部（Ｃ８）が、操作制御部（ＦＳ）により形成された負荷カーブのピーク値Ｐｖからボトム値Ｂｖ、ボトム値Ｂｖから次のピーク値Ｐｖに移行する際に、音声制御部（ＨＳ）を制御して、音発生部材（１６）による電子音を発生するように構成した。このため、操作者が操作体１１の操作を行った際に、操作者が所望する操作位置ＰＰに表示位置が表示されると同時に、任意の電子音を発生させることができる。このことにより、操作者が操作した操作感（操作感触）を実感することができる。

【0107】

また、制御部（Ｃ８）がボトム値Ｂｖを挟んだ所定の範囲に操作体１１があるときに電子音を発生させるので、操作者が操作体１１から受ける負荷が小さい範囲において、任意の電子音を聞くことができる。このことにより、操作者が操作した操作感（操作感触）をより実感することができる。

【0108】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば次のように変形して実施することができ、これらの実施形態も本発明の技術的範囲に属する。

【0109】

＜変形例１＞
上記第１実施形態では、操作ユニットＵ１と表示ユニットＵ４とを離れた位置に配設して構成にしたが、これに限るものではなく、例えば操作ユニットＵ１の近傍に表示ユニットＵ４を配設して、操作者が両方を視認できるようにしても良い。

【0110】

＜変形例２＞
上記第１実施形態では、可動部材５５が収容される収容空間（第１ヨーク１５と第２ヨーク２５と側壁スペーサＳ１７とで形成した収容空間）を満たすように磁気粘性流体７５が充填されていたが、これに限るものではなく、磁気粘性流体７５が隙間５ｇの少なくとも一部に存在していれば良い。

【0111】

＜変形例３＞
上記第１実施形態では、音声発生手段（Ｈ６）として、好適に電子音を発生する音発生部材（１６）を用いた構成としたがこれに限るものではなく、例えば、被打物を打振して音を発生するような機械的な機構を用いても良い。

【0112】

＜変形例４＞
上記第１実施形態では、位置検出手段Ｍ２として、永久磁石１２と可動ヨーク３２と２つの磁気センサ６２とで構成したが、これに限りものではない。例えば、抵抗体パターンが形成された基板と抵抗体パターンを摺接する摺動子とから構成された、所謂、回転型可変抵抗器を用いても良い。

【0113】

＜変形例５＞
上記第１実施形態では、可動部材５５が好適に軟磁性体から形成されていたが、これに限るものではなく、合成樹脂等の非磁性体であっても良い。

【0114】

＜変形例６＞
上記第１実施形態では、第１ヨーク１５の横ヨーク１５Ｂと下ヨーク１５Ｃとで、第１対向部ＴＢ５及び第２対向部ＴＣ５を構成したが、下ヨーク１５Ｃのみが可動部材５５と対向するようにして、第１対向部ＴＢ５及び第２対向部ＴＣ５を設けない構成でも良い。

【0115】

＜変形例７＞
上記第１実施形態では、可動部材５５が円盤形状を有して構成されていたが、これに限るものではなく、例えば矩形状や多角形形状であっても良い。

【0116】

＜変形例８＞
上記第１実施形態では、軟磁性体からなる可動部材５５に可動部スリット５５ｓを設けた構成であったが、可動部スリット５５ｓを設けない構成でも良い。その際には、可動部材５５を非磁性体とするのが好適である。

【0117】

＜変形例９＞＜変形例１０＞
上記第１実施形態では、可動部材５５が回転動作するタイプの回転型の操作装置であったが、この回転動作に限るものではない。例えば、可動部材が支持体の延在方向に対して交差する方向にスライド動作するスライド型の操作装置であっても良い｛変形例９｝。また、例えば、支持体の延在方向にプッシュ動作する押圧型の操作装置であっても良い｛変形例１０｝。この押圧型の操作装置の場合、可動部材と第１ヨーク（及び第２ヨーク）とがプッシュ動作方向に対して交差する方向（好ましくは直交方向）で対向するようにし、可動部材と第１ヨーク（及び第２ヨーク）との隙間に磁気粘性流体を充填するように構成すると適切に負荷を与えることができる。

【0118】

本発明は上記実施の形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて適宜変更することが可能である。

【符号の説明】

【0119】

Ｕ１ 操作ユニット
１ 操作部材
１１ 操作体
１１ｊ 可動軸
ＦＳ 操作制御部
Ｍ２ 位置検出手段
３ 支持体
Ｕ４ 表示ユニット
１４ 表示部
ＰＳ 表示制御部
Ｆ５ 可動負荷付与機構
ＦＭ５ 磁気発生機構
１５ 第１ヨーク
２５ 第２ヨーク
３５ コイル
５５ 可動部材
５ｇ 隙間
７５ 磁気粘性流体
Ｈ６ 音声発生手段
１６ 音発生部材
ＨＳ 音声制御部
Ｃ８ 制御部
Ｂｖ ボトム値
Ｐｖ ピーク値
ＰＰ 操作位置
１００ 操作装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】