JP6098438B2 - 操作装置 - Google Patents

Description

本発明は、操作力が入力される操作装置に関する。

特許文献１には、操作力が入力される操作部としての触覚呈示部材に、アクチュエータから力を加えることで、当該触覚呈示部材を操作している操作者の指等に触覚を呈示する操作装置が開示されている。このアクチュエータは、第１ヨーク板上に保持される磁石と、触覚呈示部材と一体に移動可能なコイル固定部材に保持されたコイルとを有する。磁石により生じた磁力線は、コイルに対して磁石及び第１ヨーク板の反対側に配置された第２ヨーク板によってコイルに導かれ、コイルへの通電に伴い生じる電磁力（ローレンツ力）が触覚呈示部材に作用する。

特許第３９９７８７２号公報

さて、特許文献１に係る操作装置は、磁石を固定的に保持し、コイルを移動可能に保持している。これに対し本発明者は、コイルを保持体に固定的に保持し、磁石を移動可能な移動体に保持した操作装置について検討した。

すると、磁石が移動体と一体に移動可能に保持される一方、コイルに対して磁石の反対側に配設されるヨーク板は、コイルと共に保持体に固定的に保持される。このため、そのヨーク板と磁石との間に作用する磁気吸引力が、保持体と移動体とに跨って作用することとなり、前記磁気吸引力により移動体が保持体に押し付けられた状態となる。そのため、移動体が保持体に接触しながら相対移動する際に、移動体と保持体との間で生じる摩擦力が大きくなるので、その摩擦力による摺動抵抗によって、移動体に設けられた操作部を操作する際の操作性が悪くなる。

そこで、本発明は、コイルを保持体に保持し、操作部と一体に移動可能な移動体に磁石を保持して、コイルへの通電によって生じるローレンツ力を操作部に作用させる操作装置において、操作部の操作性を向上させることを目的としてなされた。

前記目的を達するためになされた本発明の操作装置では、移動体（７１）は、操作力が入力される操作部（７０）と磁石（６１〜６４）とを一体に保持して移動可能に設けられている。この移動体の移動による前記磁石の移動経路に対して間隙を開けて配置されたコイル（４１〜４４）と、そのコイルに対して前記磁石の反対側に配置され、前記磁石により生じた磁力線を前記コイルへ導くヨーク（５６）とは、保持体（５０，５２，５３）に保持されている。また、この保持体は、前記移動体を前記コイル及び前記ヨークの側から接触して支持する。

このため、コイルへの通電によって生じるローレンツ力を操作部に作用させることができる。ここで、磁石とヨークとの間には、移動体と保持体とに跨って磁気吸引力が作用するので、そのままでは前述のように保持体と移動体との接触部に大きな摩擦力が作用する。そこで、本発明では、斥力発生部（７８，５８）が前記移動体と前記保持体との間に斥力を発生させる。このため、保持体と移動体との接触圧力が軽減され、前記摩擦力も軽減され、操作部の操作性も向上させることができる。

なお、前記斥力発生部としては、種々の構成を採用することができるが、例えば、前記移動体と前記保持体とにそれぞれ設けられた磁石であってもよい。そして、その場合更に、前記磁石の少なくとも一方（５８）は、電磁石であってもよい。その場合、電磁石への通電を制御することにより、前記斥力の大きさを調整することができる。このため、移動体に作用する摺動抵抗も適切な値に調整することができ、操作部の操作性を一層良好に向上させることができる。

本発明の実施形態の操作装置の、車室内での配置を表す説明図である。 その操作装置を含む制御系の構成を表すブロック図である。 その操作装置の構成を表す断面図である。 その操作装置における反力発生に係る機構をＺ方向から見た模式図である。 その操作装置における斥力発生に係る機構を拡大して表す模式図である。 その操作装置において組磁石を前方向に移動させた場合の電磁力の変化を説明する模式図である。 前記反力及び斥力の制御処理を表すフローチャートである。 その処理に用いられる画面の例を表す説明図である。 その処理に用いられる画面の他の例を効果と共に表す説明図である。

［実施形態の全体構成］
次に、本発明の実施形態を図面と共に説明する。本実施形態による操作装置１００は、車両に搭載され、図１に示すように、ナビゲーション装置２０等と共に表示システム１０を構成している。操作装置１００は、車両のセンターコンソールにてアームレスト１９と隣接する位置に設置され、操作者の手Ｈの届き易い範囲に操作ノブ７０を露出させている。この操作ノブ７０は、操作者の手Ｈ等によって操作力が入力されると、入力された操作力の方向に変位する。ナビゲーション装置２０は、車両のインストルメントパネル内に設置されたディスプレイ２１を備え、そのディスプレイ２１の表示画面２２を運転席に向けて露出させている。表示画面２２には、所定の機能が関連付けられた複数のボタン（いわゆるアイコン）、及び任意のボタンを選択するためのカーソル８０（本例ではいわゆるマウスポインタ状に構成）等が表示されている。操作ノブ７０に水平方向の操作力が入力されると、カーソル８０は、操作力の入力方向に対応した方向に、表示画面２２上を移動する。

図２に示すように、ディスプレイ（ＤＩＳＰＬＹ）２１は、オーディオ（ＡＵＤＩＯ）２５，エアコン（Ａ／Ｃ）２７等と共にマルチメディアデバイス（ＭＭデバイス）２９を介して操作装置１００に接続されている。なお、ディスプレイ２１及びエアコン２７とマルチメディアデバイス２９との接続には、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を介したＣＡＮ通信が利用され、オーディオ２５とマルチメディアデバイス２９との接続にはＭＯＳＴ通信が利用される。そして、マルチメディアデバイス２９からディスプレイ２１へは図面描画指令が送信され、マルチメディアデバイス２９からオーディオ２５やエアコン２７へも各種制御信号が送信される。また、マルチメディアデバイス２９から操作装置１００へは、ディスプレイ２１が表示している図面に係る図面情報が送信され、操作装置１００からマルチメディアデバイス２９へは、操作ノブ７０の位置に応じたカーソル位置情報が送信されている。

操作装置１００は、ＥＣＵ３１，位置検出センサ３３，Ｘ反力調整部３５，Ｙ反力調整部３７，斥力調整部３９等によって電気的に構成され、これらの各構成の作動に必要な電力は図示省略したバッテリから供給される。位置検出センサ３３は、操作ノブ７０の位置を検出し、その位置及び前記図面情報に基づいて、ＥＣＵ３１はＸ反力調整部３５，Ｙ反力調整部３７，斥力調整部３９等を制御する。詳細な機構は後述するが、Ｘ反力調整部３５は、操作ノブ７０に加わるｘ軸方向（左右方向）の反力を調整する。Ｙ反力調整部３７は、操作ノブ７０に加わるｙ軸方向（前後方向）の反力を調整する。斥力調整部３９は、操作ノブ７０が設けられたノブベース７１と、それを支持する操作装置１００のハウジング５０（図３参照）と間に作用する斥力を調整する。

［操作装置の詳細構成及び動作］
次に操作装置１００の構成を詳細に説明する。なお、以下の説明において、便宜上、操作ノブ７０が設けられた側を上方とし、操作ノブ７０が移動可能なｘ軸方向，ｙ軸方向のうち前者を左右方向、後者を前後方向とするが、操作装置１００の配置形態はこれに限定されるものではない。

操作装置１００は、図３に示すように、上述した操作ノブ７０及びハウジング５０等によって機械的に構成されている。操作ノブ７０は、ハウジング５０に対し、仮想の操作平面ＯＰに沿うｘ軸方向及びｙ軸方向に、相対移動可能に設けられている。操作ノブ７０は、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに移動可能な範囲を、ハウジング５０によって予め規定されている。

ハウジング５０は、操作ノブ７０を相対移動可能に支持しつつ、回路基板５１，５２等の各構成を収容する筐体である。回路基板５１，５２は、ハウジング５０の下面に固定された底蓋５３から伸びるスタッド５３ａにより、その板面方向を操作平面ＯＰに沿わせ、上下に平行に並んだ姿勢にてハウジング５０内に固定されている。下側の回路基板５１には、ＥＣＵ３１等のマイクロコンピュータを中心とした制御回路が実装されている。

上側の回路基板５２には、図３，図４に示すように、４つのコイル４１〜４４が位置決めして設けられており、操作ノブ７０には、４つの磁石６１〜６４がその操作ノブ７０と一体に移動可能に設けられている。各コイル４１〜４４は、銅等の非磁性材料よりなる線材を巻線４９としてボビン４９ａに巻回することにより、形成されている。各巻線４９に通電される電流は、Ｘ反力調整部３５又はＹ反力調整部３７によって巻線４９毎に個別に制御される。

各コイル４１〜４４は、巻線４９の巻回軸方向を、操作平面ＯＰと直交するｚ軸に沿わせた姿勢にて、回路基板５２に実装されている。各コイル４１〜４４は、ｘ軸方向及びｙ軸方向のそれぞれに沿って巻線４９が延伸するようなｚ軸視略正方形となる向きにて、回路基板５２に保持されている。

以上の４つのコイル４１〜４４は、『＋』字型に配置されている。すなわち、図４に示すように、一組のコイル４１、４３が、ｘ軸方向に間隔を開けて並んでいる。また、一組のコイル４２、４４が、ｙ軸方向に間隔を開けて並んでいる。こうした配置により、４つのコイル４１〜４４によって四方を囲まれた中央領域４５が、形成されている。

各磁石６１〜６４は、ネオジウム磁石等であって、板状に形成されている。各磁石６１〜６４は、各辺６９（図４参照）の長さが互いに等しい四辺形状であり、本実施形態では、実質的に正方形状に形成されている。各磁石６１〜６４は、各辺６９の向きをｘ軸又はｙ軸に沿わせた姿勢にて、ノブベース７１に保持されている。

４つの磁石６１〜６４は、ｘ軸方向及びｙ軸方向にそれぞれ２つずつ配列されている。換言すれば、４つの磁石６１〜６４は、第１〜第４象限に１つずつ配設されている。４つの磁石６１〜６４は、ノブベース７１に保持された状態で回路基板５２側を向く対向面６８（図３参照）を、それぞれ有している。４つの磁石６１〜６４の各対向面６８は、実質的に正方形状であって、平滑な平面とされている。各対向面６８は、ハウジング５０に形成された開口部５０ｄを介して、４つのコイル４１〜４４のうちの２つと、ｚ軸方向において対向している。

磁石６１〜６４の各々は、ｚ軸方向に着磁されており、一つの磁石における対向面６８とその反対側の面とでは極性が異なる。そして、各磁石６１〜６４の対向面６８の極性、すなわち、Ｎ極とＳ極という２つの磁極は、ｘ軸方向及びｙ軸方向の隣り合う磁石に対し互い違いとなっている。

操作装置１００は、各磁石６１〜６４により生じた磁力線を、その磁石とｚ軸方向に対向するコイル４１〜４４に導くコイル側ヨーク５６及び磁石側ヨーク７２を有している。磁石側ヨーク７２及びコイル側ヨーク５６は、磁性材料によって、矩形の板状に形成されている。詳細には、これらのヨーク７２、５６は、凹凸を有していない平板形状である。磁石側ヨーク７２は、磁石６１〜６４に対して操作ノブ７０の側に配置され、コイル側ヨーク５６は、コイル４１〜４４に対して操作ノブ７０の反対側に配置されている。つまり、両ヨーク７２、５６の間に磁石６１〜６４及びコイル４１〜４４が位置している。

磁石側ヨーク７２及びコイル側ヨーク５６は、磁石６１〜６４により生じた磁力線の経路となる磁気回路の一部を形成する。これにより、磁気回路の外部へ漏れ出る磁力線の軽減が図られる。換言すれば、両ヨーク７２、５６間における磁力線の通過位置にコイル４１〜４４は配置されており、これにより、磁力線がコイル４１〜４４に集中することが図られている。

コイル側ヨーク５６及び磁石側ヨーク７２のうち互いに対向する対向面５６ａ、７２ａは、４つの磁石６１〜６４からなる一体物を組磁石６５（図４参照）と呼ぶ場合において、ｚ軸方向から見て、組磁石６５が対向面５６ａ、７２ａからはみ出ることのないように、対向面５６ａ、７２ａの大きさは設定されている。つまり、矩形形状である対向面５６ａ、７２ａの一辺の長さは、組磁石６５の外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙ（図４参照）以上に設定されている。図３に示す例では、対向面７２ａの一辺の長さは、組磁石６５の外縁間長さＬｍｘ、Ｌｍｙと同一である。

ハウジング５０は、４つのコイル４１〜４４、コイル側ヨーク５６及び回路基板５１，５２を内部に収容する本体部５０ａと、ノブベース７１を支持する支持部５０ｂとを有する。本体部５０ａはｚ軸方向に延びる筒形状であり、支持部５０ｂは、本体部５０ａのうち操作ノブ７０側の筒端部から筒の内側に延出する板形状である。本体部５０ａ及び支持部５０ｂは樹脂により一体に形成されている。

回路基板５２は、本体部５０ａのうち操作ノブ７０の反対側の筒端部に取り付けられた底蓋５３を介して本体部５０ａに固定されており、コイル４１〜４４は回路基板５２に実装されている。また、コイル側ヨーク５６は、回路基板５２のコイル４１〜４４が実装された側とは反対側の面に装着されている。すなわち、コイル４１〜４４及びコイル側ヨーク５６は、回路基板５２及び底蓋５３を介して本体部５０ａに保持されている。つまり、ハウジング５０及び回路基板５２及び底蓋５３は、コイル４１〜４４及びコイル側ヨーク５６を保持する「保持体」として機能する。

本体部５０ａのうち操作ノブ７０の側の筒端部には、ノブベース７１を覆うカバー５７が取り付けられている。したがって、ハウジング５０、底蓋５３、カバー５７及び回路基板５１，５２は、インストルメントパネル内の所定位置に、変位不能の状態で固定されている。

これに対しノブベース７１は、カバー５７の内部にて移動可能な状態で、ハウジング５０に保持されている。ノブベース７１は、４つの磁石６１〜６４及び磁石側ヨーク７２を保持する。さらにノブベース７１には、操作ノブ７０が取り付けられている。したがって、ノブベース７１、磁石６１〜６４及び磁石側ヨーク７２は、操作ノブ７０に操作力が入力されると、操作ノブ７０と一体となって移動する。つまり、ノブベース７１は、磁石６１〜６４等を保持しつつ、ハウジング５０に接触しながらハウジング５０に対して相対移動する「移動体」として機能する。なお、操作ノブ７０は、操作者の操作力が入力される「操作部」として機能する。

ノブベース７１は、以下に説明する保持部７１ａ、延出部７１ｂ、当接部７１ｃ及びブラケット７１ｄを有する。保持部７１ａは、磁石側ヨーク７２及び磁石６１〜６４を内部に保持する筒形状である。延出部７１ｂは、保持部７１ａの筒端部（下端）から、操作平面ＯＰに対して平行に延びる板形状である。当接部７１ｃは、延出部７１ｂの延出端部からハウジング５０に向けて突出するピン形状である。当接部７１ｃは、延出部７１ｂの３箇所以上に設けられている。図３に示す例では、矩形形状である延出部７１ｂの４隅の各々に当接部７１ｃは設けられている。

ここで、ハウジング５０の支持部５０ｂは、操作平面ＯＰに対して平行に拡がるスライド接触面５０ｃを形成している。そして、前述の複数の当接部７１ｃは、スライド接触面５０ｃに当接する。この当接により、ノブベース７１は、操作平面ＯＰ方向に移動可能な状態でコイル４１〜４４及びコイル側ヨーク５６の側からハウジング５０に支持される。

ブラケット７１ｄは、組磁石６５の外縁に沿ってｚ軸方向に延びる形状であり、図４の例では組磁石６５の４隅の各々に設けられている。なお、保持部７１ａ、延出部７１ｂ及び当接部７１ｃは、一体に形成されるように樹脂成形されている。ブラケット７１ｄは、樹脂等の非磁性材料で形成されており、延出部７１ｂに取り付けられている。さらに、各当接部７１ｃの内部には、図５に示すように、永久磁石７８が配設され、その永久磁石７８と対向するハウジング５０の支持部５０ｂには、電磁石５８が、スライド接触面５０ｃの平坦性を阻害しないように埋設されている。各永久磁石７８はｚ軸方向に着磁されている。なお、図５には、便宜的にＮ，Ｓの極性を図示したが、永久磁石７８の極性はこれに限定されるものではない。また、電磁石５８は、ｚ軸方向に軸を有するボビン５８ａにコイル５８ｂを巻回することによって構成されている。

斥力調整部３９（図２参照）は、このコイル５８ｂに、電磁石５８が永久磁石７８と反発し合うように電流を通電することにより、支持部５０ｂと当接部７１ｃとの間に斥力を発生させる。また、斥力調整部３９は、ＥＣＵ３１からの制御信号に基づいて前記電流の大きさを調整することにより、前記斥力の大きさを調整する。

次に、Ｘ反力調整部３５及びＹ反力調整部３７の動作原理について説明する。まず、図４に示すように、組磁石６５の中心が中央領域４５の中心とｚ軸方向に重なる基準位置において、ｘ軸方向の操作反力を発生させる場合の例について説明する。この場合、ｙ軸方向に並ぶ各コイル４２、４４に、Ｘ反力調整部３５によって次のような電流が通電される。コイル４４には、コイル側ヨーク５６から磁石側ヨーク７２に向かう方向の上面視において、時計回りの電流が通電される。それに対して、コイル４２には、コイル４４とは逆回りとなる反時計回りの電流が通電される。

以上の電流により、コイル４４の巻線４９において、ｘ軸方向に延伸し、かつ、ｚ軸方向において磁石６１と重なる部分には、ｙ軸に沿ってコイル４４からコイル４２へと向かう方向（以下、「後方向」という）のローレンツ力（以下、電磁力という）Ｆｙ１が発生する。また、コイル４４の巻線４９において、ｘ軸方向に延伸し、かつ、ｚ軸方向において磁石６４と重なる部分には、ｙ軸に沿ってコイル４２からコイル４４へと向かう方向（以下、「前方向」という）の電磁力Ｆｙ２が発生する。同様に、コイル４２の巻線４９において、ｘ軸方向に延伸し、かつ、各磁石６２、６３とｚ軸方向において重なる部分には、後方向及び前方向の電磁力Ｆｙ３、Ｆｙ４がそれぞれ発生する。これらｙ軸方向の電磁力Ｆｙ１、Ｆｙ３及び電磁力Ｆｙ２、Ｆｙ４は、互いに打ち消しあう。

一方で、コイル４４の巻線４９において、ｙ軸方向に延伸し、かつ、ｚ軸方向において各磁石６１、６４と重なる部分には、ｘ軸に沿ってコイル４１からコイル４３へと向かう方向（以下、「左方向」という）の電磁力Ｆｘ１、Ｆｘ２が発生する。同様に、コイル４２の巻線４９において、ｙ軸方向に延伸し、かつ、各磁石６２、６３とｚ軸方向において重なる部分には、左方向の電磁力Ｆｘ３、Ｆｘ４が発生する。Ｘ反力調整部３５は、これらの電磁力Ｆｘ１〜Ｆｘ４を、ｘ軸方向の操作反力として、操作ノブ７０に作用させることができる。

同様の技術思想に基づき、ｙ軸方向の操作反力を発生させる場合には、コイル４１には反時計回りの電流を通電し、コイル４３には時計回りの電流を通電するよう、Ｙ反力調整部３７が電流制御すればよい。また、以上のＸ反力調整部３５及びＹ反力調整部３７から各コイル４１〜４４に通電される電流の大きさが制御されることにより、各軸方向における操作反力の大きさが調整される。加えて、各コイル４１〜４４に通電される電流の向きが変更されることにより、組磁石６５に作用する操作反力の方向が入れ替わる。

ここまで説明したＸ反力調整部３５及びＹ反力調整部３７において、所定の操作反力を発生させるためには、各コイル４１〜４４の各巻線４９は、予め規定された長さ以上、ｚ軸方向において組磁石６５と重なっている必要がある。具体的に、所定のｘ軸方向の電磁力Ｆｘ１〜Ｆｘ４を発生させるためには、各コイル４２、４４の各巻線４９においてｙ軸方向に延伸する部分は、予め規定された長さ以上、組磁石６５と重なっている必要がある。そのため、組磁石６５が基準位置にある状態にて、これら巻線４９のｙ軸方向に延伸する部分につき、組磁石６５と重なる範囲の長さ（以下、「ｙ軸方向の有効長さ」という）Ｌｅｙが、予め規定されている。同様に、所定のｙ軸方向の電磁力Ｆｙ１〜Ｆｙ４を発生させるためには、ｘ軸方向の有効長さＬｅｘが予め規定されている。

以上の各軸方向の各有効長さＬｅｘ、Ｌｅｙは、操作ノブ７０の移動によって組磁石６５が基準位置から移動した場合でも、維持され得る。こうした各有効長さＬｅｘ、Ｌｅｙを維持するための構成について、以下説明する。

組磁石６５において、並列された各対向面６８（図３参照）にて隣接する各辺６９同士は、隙間を開けることなく、互いに接している。この組磁石６５において、ｘ軸方向の外縁間の長さＬｍｘは、ｘ軸方向に並ぶ一組のコイル４１、４３における外縁４６ａ間の長さＬｃｘよりも、短くされている。加えて、組磁石６５におけるｙ軸方向の外縁間の長さＬｍｙは、ｙ軸方向に並ぶ一組のコイル４２、４４におけるｙ軸方向の外縁４７ａ間の長さＬｃｙよりも、短くされている。こうした構成により、組磁石６５は、操作ノブ７０に保持されて、４つのコイル４１〜４４の各外縁４６ａ、４７ａによって囲まれた範囲内を、移動することができる。

図６に示すように、組磁石６５が前方向に移動した場合、移動方向の後側（後方向）に位置する各磁石６２、６３の各対向面６８と、移動方向の後側に位置するコイル４２とが重なる範囲は、小さくなる。故に、コイル４２におけるｙ軸方向の有効長さＬｅｙは、減少する。しかし、移動方向の前側（前方向）に位置する各磁石６４、６１の各対向面６８と、移動方向の前側に位置するコイル４４との重なる範囲は、大きくなる。このため、コイル４４におけるｙ軸方向の有効長さＬｅｙは、増加する。以上のように、各コイル４２、４４におけるｙ軸方向の有効長さＬｅｙの総和は、ｙ軸方向に組磁石６５が移動した場合でも、維持される。このため、発生可能なｘ軸方向の電磁力Ｆｘ１〜Ｆｘ４は、維持され得る。

ここまで説明した本実施形態では、ノブベース７１側に固定された組磁石６５が、ハウジング５０側に固定された各コイル４１〜４４に対して相対移動する。このような本実施形態の構造に反して、ノブベース７１側にコイル４１〜４４を固定し、ハウジング５０側に組磁石６５を固定した場合には、次の問題が生じる。すなわち、コイル４１〜４４の移動範囲全体に亘って組磁石６５を配置する必要が生じるため、組磁石６５のｘ軸及びｙ軸方向の面積を大きくする必要が生じ、操作装置１００の大型化を招く。これに対し本実施形態では、組磁石６５を移動させる構造であるため、組磁石６５の小型化を図ることができる。

しかも、前述のように、組磁石６５の移動位置に拘わらず、各有効長さＬｅｘ、Ｌｅｙが維持されるように構成されている。そのため、組磁石６５を移動させる構造を採用しつつも、組磁石６５の移動位置に拘わらず発生可能な電磁力Ｆｙ１〜Ｆｙ４、Ｆｘ１〜Ｆｘ４の強さを確保できる。したがって、個々の磁石６１〜６４を小型化したうえで、発生可能な電磁力を確保した操作装置１００が、実現される。

また、前述のように本実施形態に反してコイル４１〜４４を移動させる構造にすると、コイル４１〜４４と回路基板５２とを接続する配線は、コイル４１〜４４が移動する度に曲げ変形することとなる。よって、配線の耐久性が懸念されるようになる。これに対し本実施形態では、配線が不要な組磁石６５を移動させる構造を採用しているので、コイル４１〜４４の移動に伴い生じる配線の曲げ変形がなくなる。よって、上述した配線の耐久性の懸念を解消できる。

そして、本実施形態では、このように組磁石６５を移動させる構造を採用しつつ、斥力調整部３９を介して支持部５０ｂと当接部７１ｃとの間に斥力を発生させることのできる構造を採用している。そのため、コイル側ヨーク５６と磁石６１〜６４の間に作用する磁気吸引力が、操作ノブ７０の摺動抵抗となるのを抑制することができる。つまり、前記磁気吸引力により、当接部７１ｃがスライド接触面５０ｃに押し付けられることを、両者の間に斥力を発生させることで回避できる。そのため、スライド接触面５０ｃに当接部７１ｃが接触しながら相対移動する際に、スライド接触面５０ｃと当接部７１ｃとの間で生じる摩擦力が大きくなることを回避できる。よって、操作ノブ７０を操作する際の操作フィーリングが悪くなることを回避でき、操作フィーリングの向上を図ることができる。

［本実施形態における制御］
また、本実施形態では、ＥＣＵ３１が次のような処理を実行することで、操作装置１００の操作性を一層向上させている。図７のフローチャートは、表示画面２２に何らかの表示がなされている間、ＥＣＵ３１により繰り返し実行される処理を表している。

図７に示すように、この処理では、先ず、Ｓ１（Ｓはステップを表す：以下同様）にて、マルチメディアデバイス２９を介してディスプレイ２１の表示画面２２に表示されている画像の画面情報が取得される。続くＳ２では、その画面が地図画面であるか否か判断され、地図画面の場合は（Ｓ２：Ｙ）、処理はＳ３へ移行する。

Ｓ３では、位置検出センサ３３を介して操作ノブ７０の位置が検出されることによって、カーソル８０の表示画面２２上の位置が検出される。続くＳ４では、前記画面情報と前記カーソル位置とを比較することにより、カーソル８０の位置がボタン上にあるか否かが判断され、ボタン上にない場合は（Ｓ４：Ｎ）、処理はＳ５へ移行する。Ｓ５では、操作ノブ７０を操作する際に適度な摺動抵抗が作用するように、すなわち支持部５０ｂと当接部７１ｃとの間に適度な摩擦力が作用するように調整するため、斥力調整用のコイル５８ｂに電流が流されて、処理は前述のＳ１へ移行する。

ここで、表示画面２２にカーナビゲーション用の地図画面が表示される場合、例えば図８に示すように、表示画面２２には、地図２２ａと、その地図２２ａを拡大したり縮小したりその他のコマンドを入力するための各種ボタン２２ｂとが表示される。カーソル８０は、地図２２ａ上で目的地を指定したり、ボタン２２ｂを押下したりするため、操作ノブ７０の操作に応じて移動される。

地図２２ａ上をカーソル８０が移動されるときは（Ｓ４：Ｎ）、操作ノブ７０にはある程度の摺動抵抗があった方が、地図２２ａ上の地点を指定する操作が容易になる。そこで、Ｓ５では、コイル５８ｂへの通電によってハウジング５０の支持部５０ｂとノブベース７１の当接部７１ｃとの間に作用する斥力を調整することにより、操作ノブ７０に適度な摺動抵抗が作用するように制御するのである。

また、カーソル８０がボタン２２ｂ上にある場合などのように、図７のＳ４にてカーソル８０がボタン上にあると判断された場合は（Ｓ４：Ｙ）、処理はＳ８へ移行する。同様に、例えば図９（Ａ），（Ｂ）に示す目的地検索方法選択画面のように、表示画面２２には主にボタン２２ｍ〜２２ｒのみが表示されてその画面が地図画面でない場合は（Ｓ２：Ｎ）、Ｓ７にてＳ３と同様にカーソル位置が検出されて処理はＳ８へ移行する。

Ｓ８では、画面ボタンの位置に合わせて画面ボタンに引き込み力を与えるために、ｘ軸方向，ｙ軸方向の操作反力発生用のコイル４１〜４４に電流が流される。より具体的には、Ｘ反力調整部３５，Ｙ反力調整部３７を介してコイル４１〜４４に通電される電流を調整することで、外力が加わっていない状態の操作ノブ７０をその移動範囲の任意の位置に移動させることができる。このような処理を実行する際のコイル４１〜４４に対する通電制御は、例えば、特開２００５−１４１６７５号公報等に開示されているので、ここでは詳述しない。

そこで、Ｓ８では、カーソル８０がボタン２２ｂ等のいずれかに少しでも掛かっていたら（Ｓ４：Ｙ）、そのボタンの中心に対応する位置に操作ノブ７０を移動させるような電流が、コイル４１〜４４に流されるのである。この処理により、操作者はカーソル８０を所望のボタン２２ｂ等の中心に容易に移動させることができる。なお、Ｓ７にて位置を検出されたカーソル８０がいずれのボタンにも掛かっていない場合は、このＳ８の処理は実質的に何もなされずに通過する。

続くＳ９では、画面ボタンの位置に合わせて摩擦力を調整するため、斥力調整用のコイル５８ｂに電流が流されて、処理は前述のＳ１へ移行する。より具体的には、操作ノブ７０の位置がボタン２２ｂ等の中心に対応する位置に配設されたとき、コイル５８ｂに流れる電流を減少させて前記斥力を低下させて、支持部５０ｂと当接部７１ｃとの間に作用する摩擦力を大きくする処理がなされる。この処理によって、操作者はカーソル８０を所望のボタン２２ｂ等の中心を通過させてしまうことが抑制され、その中心にカーソル８０を容易に移動させることができる。なお、前記中心とは、１点でなくてもよく、ある程度の面積を有する範囲であってもよい。

例えば、図９（Ａ）に示すカーナビゲーション用の目的地検索方法選択画面のように、表示画面２２にボタン２２ｍ〜２２ｒが表示される場合、カーソル８０が矢印Ａ方向に移動するときには、同じく図９（Ａ）に示すような反力が操作ノブ７０に作用する。すなわち、カーソル８０がボタン２２ｍの上からボタン２２ｎの上へ移行したとき、Ｓ８の処理により、操作ノブ７０にはその操作ノブ７０をボタン２２ｎの中心に対応する位置へ移動させる反力が加わる。このため、当該反力は、カーソル８０がボタン２２ｍの上からボタン２２ｎの上へ移行した直後には矢印Ａと順方向に作用し、カーソル８０がボタン２２ｎの中心を通過しようとすると矢印Ａとは逆方向の抵抗力として作用する。

この場合、各ボタン２２ｍ〜２２ｒのうち所望のボタンの中心にカーソル８０を配設する操作が容易になる。しかしながら、隣接するボタン２２ｎ〜２２ｒの間でカーソル８０を移動させる際には前述のような抵抗力に抗して操作ノブ７０を操作する必要があるため、勢い余って誤操作がなされる可能性がある。例えば、ボタン２２ｎの上にあるカーソル８０をボタン２２ｏの上に移動させるときに、ボタン２２ｏの上を通過してカーソル８０をボタン２２ｐの上まで移動させてしまう可能性がある。

そこで、本実施形態では、Ｓ９の処理により、図９（Ｂ）に例示するように各ボタン２２ｍ〜２２ｒの中心で摩擦力が大きくなるように制御している。このため、カーソル８０を所望のボタン２２ｍ〜２２ｒのうち所望のボタンの中心に配設する操作が一層容易になる。また、一旦所望のボタンの中心に配設されたカーソル８０を移動させる際は、前記摩擦力に抗して操作ノブ７０を移動させる必要があるので、操作者が明らかな意図を持って操作ノブ７０を動かしたときにのみ、カーソル８０を移動させることができる。なお、このＳ９では、ボタン２２ｂ等の中心にカーソル８０がないときは前記斥力が印加され、摩擦力が軽減される。

［実施形態の効果及びその変形例］
このように、本実施形態では、永久磁石７８と電磁石５８との間に作用する斥力によって、支持部５０ｂと当接部７１ｃとの間の接触圧力を軽減し、両者の間に作用する摩擦力も軽減して、操作装置１００の操作性も向上させることができる。しかも、コイル５８ｂへの通電を制御することにより、前記斥力の大きさを調整することができるので、前述のように、所望のボタンの中心にカーソル８０を移動させるなどの操作時における操作装置１００の操作性を一層良好に向上させることができる。

なお、前記実施形態において、操作ノブ７０が操作部に、ノブベース７１が移動体に、コイル側ヨーク５６がヨークに、ハウジング５０、回路基板５２及び底蓋５３が保持体に、永久磁石７８及び電磁石５８が斥力発生部に、ディスプレイ２１が画像表示部に、ボタン２２ｂ及び２２ｍ〜２２ｒが指示領域に、表示画面２２がカーソル移動領域に、Ｘ反力調整部３５及びＹ反力調整部３７がコイル制御部に、それぞれ相当する。

また、本発明は前記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施することができる。例えば、磁石６１〜６４とコイル４１〜４４とで構成されるいわゆるＶＣＭ（ボイス・コイル・モータ）による制御は、前述のように操作反力を加える制御に限定されるものではなく、種々の形態が考えられる。例えば、所定条件が成立したときに操作ノブ７０を振動させるなどの制御であってもよい。また、操作ノブ７０に対して電磁力を加えることのできる方向も、必ずしも前記実施形態のように２軸でなくてもよく、１軸であってもよい、その場合、磁石は２個でコイルは１個でもあってもよい。逆に、操作ノブ７０等の移動体が球面に沿って移動可能に設けられ、磁石及びヨークはその球面に垂直に電磁力を作用させてもよい。

また、前記斥力の大きさを調整する制御としても、種々の形態が考えられる。例えば、前述の地図２２ａ上で一定の摩擦力が加わるようにする制御か、ボタン２２ｂの中心で強い摩擦力が加わるようにするする制御か、いずれか一方のみがなされてもよい。更に、表示された画像に拘わらず、前記斥力によって摩擦力を常時０にする制御がなされてもよい。その場合、支持部５０ｂと当接部７１ｃとの双方に永久磁石を埋設することによって斥力を発生させてもよい。また、斥力は、静電反発力等を使って発生されてもよい。更に、本発明は、操作部の操作に対応して画像の表示が変化する技術分野に限定されず、その場合、前記反力，斥力の制御には一層多様な形態が考えられる。

ただし、前記実施形態に記載されたように、前記移動体の位置を反映した画像を表示する画像表示部（２１）と、前記斥力発生部が発生する斥力の大きさを、前記画像表示部が表示した画面に応じて調整する斥力調整部（３９）と、を備えた場合、より顕著な効果が生じる。その場合、前記画像表示部が、地図（２２ａ）と、その地図上で前記移動体の位置に応じた位置に配設されるカーソル（８０）とを表示した場合、前記斥力調整部は、前記移動体に一定の摺動抵抗が加わるように前記斥力の大きさを調整してもよい。その場合、地図上の地点を指定する操作が容易になる。

また、その場合、前記画像表示部が、指示を入力するための指示領域（２２ｂ，２２ｍ〜２２ｒ）と、その指示領域を含みかつ当該指示領域よりも広いカーソル移動領域（２２）と、そのカーソル移動領域上で前記移動体の位置に応じた位置に配設されるカーソル（８０）とを表示した場合、少なくとも前記カーソルが前記指示領域の外に配設されたときに比べて、前記カーソルが前記指示領域の中心に配設されたときの方が大きい摺動抵抗が前記移動体に加わるように、前記斥力調整部が前記斥力の大きさを調整してもよい。その場合、カーソルを所望の指示領域の中心に配設する操作が一層容易になる。

そして、更にその場合、前記実施形態のように、前記カーソルが前記指示領域上に配設されたとき、前記磁石にローレンツ力を作用させることによって前記移動体を移動させて前記カーソルを前記指示領域の中心に移動させる電流を、前記コイルに通電するコイル制御部（３５，３７）を、更に備えてもよい。その場合、カーソルを所望の指示領域の中心に配設する操作が更に一層容易になる。

２１…ディスプレイ ２２…表示画面 ２２ｂ，２２ｍ〜２２ｒ…ボタン
２９…マルチメディアデバイス ３１…ＥＣＵ ３３…位置検出センサ
３５…Ｘ反力調整部 ３７…Ｙ反力調整部 ３９…斥力調整部
４１〜４４，５８ｂ…コイル ５０…ハウジング ５０ｂ…支持部
５０ｃ…スライド接触面 ５３…底蓋 ５３ａ…スタッド
５６…コイル側ヨーク ５８…電磁石 ６１〜６４…磁石
６５…組磁石 ７０…操作ノブ ７１…ノブベース
７１ｃ…当接部 ７２…磁石側ヨーク ７８…永久磁石
８０…カーソル １００…操作装置

Claims (5)

1. 操作力が入力される操作部（７０）と、
   前記操作部と磁石（６１〜６４）とを一体に保持して移動可能に設けられた移動体（７１）と、
   前記移動体の移動による前記磁石の移動経路に対して間隙を開けて配置されたコイル（４１〜４４）と、
   前記コイルに対して前記磁石の反対側に配置され、前記磁石により生じた磁力線を前記コイルへ導くヨーク（５６）と、
   前記コイル及び前記ヨークを保持し、前記移動体を前記コイル及び前記ヨークの側から接触して支持する保持体（５０，５２，５３）と、
   前記移動体と前記保持体との間に斥力を発生させる斥力発生部（７８，５８）と、
   前記移動体の位置を反映した画像を表示する画像表示部（２１）と、
   前記斥力発生部が発生する斥力の大きさを、前記画像表示部が表示した画面に応じて調整する斥力調整部（３９）と、
   を備え、
   前記画像表示部が、地図（２２ａ）と、その地図上で前記移動体の位置に応じた位置に配設されるカーソル（８０）とを表示した場合、
   前記斥力調整部は、前記移動体に一定の摺動抵抗が加わるように前記斥力の大きさを調整することを特徴とする操作装置。
2. 操作力が入力される操作部（７０）と、
   前記操作部と磁石（６１〜６４）とを一体に保持して移動可能に設けられた移動体（７１）と、
   前記移動体の移動による前記磁石の移動経路に対して間隙を開けて配置されたコイル（４１〜４４）と、
   前記コイルに対して前記磁石の反対側に配置され、前記磁石により生じた磁力線を前記コイルへ導くヨーク（５６）と、
   前記コイル及び前記ヨークを保持し、前記移動体を前記コイル及び前記ヨークの側から接触して支持する保持体（５０，５２，５３）と、
   前記移動体と前記保持体との間に斥力を発生させる斥力発生部（７８，５８）と、
   前記移動体の位置を反映した画像を表示する画像表示部（２１）と、
   前記斥力発生部が発生する斥力の大きさを、前記画像表示部が表示した画面に応じて調整する斥力調整部（３９）と、
   を備え、
   前記画像表示部が、指示を入力するための指示領域（２２ｂ，２２ｍ〜２２ｒ）と、その指示領域を含みかつ当該指示領域よりも広いカーソル移動領域（２２）と、そのカーソル移動領域上で前記移動体の位置に応じた位置に配設されるカーソル（８０）とを表示した場合、
   少なくとも前記カーソルが前記指示領域の外に配設されたときに比べて、前記カーソルが前記指示領域の中心に配設されたときの方が大きい摺動抵抗が前記移動体に加わるように、前記斥力調整部が前記斥力の大きさを調整することを特徴とする操作装置。
3. 前記カーソルが前記指示領域上に配設されたとき、前記磁石にローレンツ力を作用させることによって前記移動体を移動させて前記カーソルを前記指示領域の中心に移動させる電流を、前記コイルに通電するコイル制御部（３５，３７）を、
   更に備えたことを特徴とする請求項２に記載の操作装置。
4. 前記斥力発生部は、前記移動体と前記保持体とにそれぞれ設けられた磁石であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の操作装置。
5. 前記磁石の少なくとも一方（５８）は、電磁石であることを特徴とする請求項４に記載の操作装置。

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