JP6120673B2 - 情報入力装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、回転操作により情報入力を行うための情報入力装置と、この情報入力装置を備える電子機器に関する。

デジタルカメラ等の電子機器には、回転操作により情報入力を行う入力装置を備えたものがあり、この入力装置の回転操作により、デジタルカメラ本体の背面に設けられた液晶パネル等に表示される各種項目や設定値を変更することができるようになっている。このような回転操作型の入力装置の構造としては、凹凸部に対して弾性バネを付勢し、回転操作部の回転に連動して凹凸部又は弾性バネの一方が回転し、凹凸部に応じて弾性バネの付勢力が変化することでクリック感を発生させるものが一般的である。弾性バネの付勢力は、回転操作部の非操作時の誤動作、具体的には、不用意に回転してしまうことの防止に効果を発揮する。

しかしながら、このように機械的にクリック感を発生させる構造では、クリック感が生じると同時にクリック音が発生する。つまり、一定角度の回転毎に、弾性バネと凹凸部との接触変動に起因して、カチカチと動作音が発生してしまい、この動作音が問題になる場合も多い。例えば、動画撮影中に設定値の変更を行った場合にこの動作音が録音されてしまうと、再生時に動作音が雑音として聞こえてしまう。この問題に対して、動作音を小さくするために弾性バネの付勢力を弱める又は凹凸部の段差を小さくする方法が考えられるが、この方法では、クリック感が弱まってしまうという問題がある。

そこで、回転操作型の入力装置として、回転感触と回転信号出力の同期性能向上や回転感触の耐久性向上を目的として、クリック感を磁気的に発生させるものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、複数極に着磁されたリング状磁石を回転操作体に取り付け、この回転操作体の回転を支持する基台にクリック感を発生するための磁石を配置する。そして、回転操作体の回転を非接触で磁気的に検出する検出素子を、リング状磁石に対して上下方向で対向するように配置する構造が提案されている。このような磁気的にクリック感を発生させる構成では、クリック音は発生しない。

特許第４１７５００７号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された技術は、クリック感を発生させるための磁石をリング状磁石とは別に設ける必要があり、このような磁石は安価なものではなく、よって、高コストになるという問題がある。また、リング状磁石とクリック感発生用磁石との距離（ギャップ）を維持したままでクリック感を強めるためには、より大きな形状の磁石を用いる、磁石を複数設ける、或いは表面磁束密度の高い磁石を使用するしかなく、コストが更に高くなるという問題がある。

なお、特許文献１には、クリック感発生のために磁性体を用いる記述もあるが、磁性体を用いる構造について具体的な説明はなされておらず、リング状磁石を単極にして磁石を磁性体に置き換えるとしか説明がない。そのため、リング状磁石を単極にすると、そもそもクリック感は発生せず、回転検出も不可能である。

本発明は、クリック音を静音化させると共に強いクリック感を得ることができる低コストの回転操作型の情報入力装置を提供することを目的とする。

本発明に係る情報入力装置は、回転操作される操作部材と、リング状の形状を有し、径方向に異なる磁極が形成され、前記操作部材に固定される第１の磁石と、リング状の形状を有し、前記径方向と直交する軸方向に異なる磁極が形成され、前記第１の磁石と同心となるように前記操作部材に固定される第２の磁石と、前記第１の磁石の磁極と前記径方向において対向する磁極歯を有するステータと、前記軸方向において前記第２の磁石と対向する回転検出素子と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、クリック音を静音化させると共に強いクリック感を得ることができる回転操作型の情報入力装置を低コストで実現することができる。

本発明の第１実施形態に係る情報入力装置の分解斜視図である。 第１実施形態に係る情報入力装置の断面図である。 第１実施形態に係る情報入力装置を構成する磁石ユニットの磁極形成状態を模式的に示す斜視図である。 第１実施形態に係る情報入力装置を構成する磁石ユニットとステータと回転検出素子の位置関係を示す裏面平面図である。 第１実施形態に係る情報入力装置での回転検出方法の説明図である。 第２実施形態に係る情報入力装置を構成する磁石ユニットの磁極形成状態を模式的に示す斜視図である。 第２実施形態に係る情報入力装置を構成するリング状磁石とステータと回転検出素子の位置関係を説明する図である。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。本発明に係る情報入力装置は、例えば、デジタルカメラやデジタルビデオカメラ等の撮像装置において、撮影モードや撮影条件等を変更するための回転操作部材（回転式ダイヤル）に適用することができる。但し、本発明に係る情報入力装置は、撮像装置に限定されることなく、各種の電子機器（例えば、複写機やプリンタ、スキャナ等の画像処理装置、通信装置、電子文具、医療機器等）が備える情報入力のための回転操作部材に適用することができる。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る情報入力装置１０の分解斜視図である。情報入力装置１０は、概略、操作部材１、磁石ユニット２、ステータ３、支持体４、カバープレート５、中央ボタン６、非導電性シート７及び基板８により構成される。図２は、情報入力装置１０の断面図であり、図２（ａ）は基板８に実装されたドームスイッチ８ｂ，８ｃを通る断面図であり、図２（ｂ）は基板８に実装された回転検出素子９を通る断面図である。

情報入力装置１０において、操作部材１、磁石ユニット２、ステータ３、支持体４、カバープレート５、中央ボタン６及び非導電性シート７は、同軸に配置される。リング状に形成された操作部材１は、操作者により回転操作される部材であり、操作部材１は支持体４に設けられた回転支持部４ａにより回転自在に支持される。

磁石ユニット２は、二重リング状形状を有し、同心に配置される第１のリング状磁石２ａ及び第２のリング状磁石２ｂと、これらを結ぶ連結部とによって断面形状が凹形状となるように一体で（継ぎ目なく）形成されている。磁石ユニット２は、操作部材１の裏面に接着により固定され、又は、操作部材１とインサート成形等により一体成形される。なお、後に図３を参照して詳述するように、第１のリング状磁石２ａは、周方向にＳ極とＮ極とが交互に等間隔で形成され、径方向に異なる磁極が形成されるように着磁されている。また、第２のリング状磁石２ｂは、周方向にＳ極とＮ極とが交互に等間隔で形成され、軸方向（径方向と直交する方向）に異なる磁極が形成されるように着磁されている。

ステータ３は、第１のリング状磁石２ａに対向する複数の磁極歯を備える。より詳しくは、ステータ３は、軸方向に延出して第１のリング状磁石２ａの外周面に対向する外側磁極歯３ａと、軸方向に延出して第１のリング状磁石２ａの内周面に対向する内側磁極歯３ｂと、それらを結ぶ連結部３ｃとによって構成される。外側磁極歯３ａの磁極歯の数は、第１のリング状磁石２ａの着磁極数（第１実施形態では、図３に示すように１２極とする）と同じ数（１２歯）に設定されている。また、内側磁極歯３ｂの磁極歯の数は、第１のリング状磁石２ａの磁極数よりも１歯少ない数（１１歯）に設定されている。

なお、外側磁極歯３ａよりも内側磁極歯３ｂの磁極歯が１歯少ないのは、回転検出素子９の回転検出に影響を及ぼさないように、回転検出素子９近傍の磁極歯を１歯だけ間引いたことによる。そのため、外側磁極歯３ａと内側磁極歯３ｂの円周方向位相は同一に設定されている。ステータ３は、外側磁極歯３ａと内側磁極歯３ｂとが、それらの間に連結部３ｃを挟んで共に軸方向に延出した構造となっているため、プレスによる一体成型が可能であり、これにより低コストでの製造が可能となっている。

支持体４は、中央に設けられた円形状開口部と、操作部材１の回転を支持する回転支持部４ａとを有する。支持体４にはステータ３が接着又は熱カシメ等により固定される。カバープレート５は、中央に円形状の開口部を有し、支持体４との間に操作部材１を挟んだ状態で、所謂パッチン止め（弾性を有する係合部材の嵌合）等により支持体４に固定される。こうしてカバープレート５が支持体４に固定されることにより、操作部材１の軸方向への抜け止めがなされる。カバープレート５が支持体４に固定された状態において、カバープレート５と操作部材１との間には軸方向に僅かな隙間が形成されており、これにより、操作部材１は支持体４に支持された状態で安定的に回転可能となっている。

中央ボタン６は、カバープレート５の中央開口部に配置され、軸方向に移動（押下）可能に支持されると共に、カバープレート５により中央ボタン６の軸方向への抜け止めがなされる。中央ボタン６の裏面中央には円柱部６ａが設けられており、円柱部６ａの下側に、非導電性シート７の突起部７ａと基板８のドームスイッチ８ａが配置される。

非導電性シート７は、基板８に実装された５つのドームスイッチ８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ，８ｅ全体を覆う円形形状を有する。図２（ａ）に示すように、非導電性シート７の裏面には、基板８のドームスイッチ８ａ〜８ｅのそれぞれに対応する位置に、突起部７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ，７ｅ（但し、７ｄ，７ｅは不図示）が設けられている。また、非導電性シート７には、基板８に実装された回転検出素子９を第２のリング状磁石２ｂと対向させるための穴部７ｆが設けられている。

基板８には５つのドームスイッチ８ａ〜８ｅが実装されており、これらのドームスイッチ８ａ〜８ｅは、基板８の表面から半球状に盛り上がっており、表面が押し下げられることでスイッチがＯＮし、同時に弾性クリック感が発生する構造となっている。ドームスイッチ８ａ〜８ｅは、本実施形態では、ドームスイッチ８ａを中心として、ドームスイッチ８ｂ〜８ｅを互いに９０度位相となるように十字状に配置している。ドームスイッチ８ａは非導電性シート７の突起部７ａの下に、ドームスイッチ８ｂは突起部７ｂの下に、ドームスイッチ８ｃは突起部７ｃの下に、ドームスイッチ８ｄは突起部７ｄ（不図示）の下に、ドームスイッチ８ｅは突起部７ｅ（不図示）の下にそれぞれ配置される。

回転検出素子９は、第２のリング状磁石２ｂに対向するように基板８に実装されている。回転検出素子９の構成については、図４等を参照して後述する。

情報入力装置１０では、中央ボタン６が軸方向に押下されると、円柱部６ａが非導電性シート７の突起部７ａを押し下げ、突起部７ａが基板８に設けられたドームスイッチ８ａを押し下げる。これにより、ドームスイッチ８ａが弾性変形してクリック感が発生すると同時にスイッチがＯＮされる。中央ボタン６の押下を止めると、ドームスイッチ８ａのクリック力によりドームスイッチ８ａは初期状態の形状（ドーム状に盛り上がった状態）に復帰し、これにより突起部７ａと円柱部６ａも押し上げられて、中央ボタン６は元の位置に戻る。

操作部材１の円周端部であってドームスイッチ８ｂの軸方向上部近傍が軸方向に押下されると、操作部材１は支持体４と共に傾き、その際、操作部材１に固定されている磁石ユニット２と支持体４に固定されているステータ３も一緒に傾く。すると、支持体４とステータ３とが非導電性シート７の突起部７ｂを押下げ、突起部７ｂが基板８に設けられたドームスイッチ８ｂを押し下げ、これにより、ドームスイッチ８ｂが弾性変形してクリック感が発生すると同時にスイッチがＯＮされる。操作部材１の押下を止めると、ドームスイッチ８ｂのクリック力によりドームスイッチ８ｂの形状が初期状態に復帰し、これにより突起部７ｂと支持体４とステータ３も押し上げられて、操作部材１は元の位置（傾きのない状態）に戻る。ドームスイッチ８ｃ〜８ｅは、ドームスイッチ８ｂと同様の構造を有し、同様に動作するため、その説明を省略する。

図３は、情報入力装置１０を構成する第１のリング状磁石２ａ及び第２のリング状磁石２ｂの着磁（磁極形成）状態を模式的に示す斜視図である。なお、図３には、図１に示す第１のリング状磁石２ａ及び第２のリング状磁石２ｂをその下側（裏側）から見た状態が示されている。第１のリング状磁石２ａは、周方向に１２等分され、Ｓ極とＮ極とが交互に着磁されている。第１のリング状磁石２ａは、径方向に異なる磁極が形成されるように着磁されている。つまり、第１のリング状磁石２ａは、径方向着磁によって、第１のリング状磁石２ａの外周側と内周側とで反対の極に着磁される。また、第２のリング状磁石２ｂは、周方向に１２等分され、Ｓ極とＮ極とが交互に着磁されている。第２のリング状磁石２ｂは、軸方向に異なる磁極が形成されるように着磁されている。つまり、第２のリング状磁石２ｂは、平面着磁によって、第２のリング状磁石２ｂの表面と裏面とで反対の極に着磁される。なお、第１のリング状磁石２ａの磁極形成位相と第２のリング状磁石２ｂの磁極形成位相とを一致させている。

図４は、情報入力装置１０における磁石ユニット２とステータ３と回転検出素子９の位置関係を示す裏面平面図であり、図３と同様に、図１に示す磁石ユニット２等を下側（裏側）から見た状態が示されている。回転検出素子９は、内部に２つのセンサ９ａ，９ｂを備えている。センサ９ａ，９ｂは、具体的にはホール素子であり、第２のリング状磁石２ｂの着磁位相において半ピッチだけずれた位置で対向している。つまり、センサ９ａが磁極中心に対向するときには、センサ９ｂは磁極境界に対向し、センサ９ａが磁極境界に対向するときには、センサ９ｂは磁極中心に対向する。こうして、センサ９ａ，９ｂが第２のリング状磁石２ｂの磁束を検出することにより、操作部材１の回転量と回転方向を検知することができる。

磁石ユニット２は、第１のリング状磁石２ａの磁極中心とステータ３の外側磁極歯３ａ及び内側磁極歯３ｂの歯幅中心とが一致する位置で、磁気吸引力により安定的に静止する。即ち、この静止位置がコギング安定位置となり、磁石ユニット２が固定される操作部材１はこの位置で静止する。このとき、回転検出素子９は、センサ９ａが第２のリング状磁石２ｂの磁極中心と一致し、センサ９ｂが第２のリング状磁石２ｂの磁極境界と一致した状態となる。

なお、第１のリング状磁石２ａの外周面から出た磁束は、外側磁極歯３ａに向かった後、内側磁極歯３ｂへとステータ３内を移動し、その後、第１のリング状磁石２ａの内周面へと向かう。一方、第１のリング状磁石２ａの内周面から出た磁束は、内側磁極歯３ｂに向かった後、外側磁極歯３ａへとステータ３内を移動し、その後、第１のリング状磁石２ａの外周面へと向かう。第１のリング状磁石２ａの磁極中心と外側磁極歯３ａ及び内側磁極歯３ｂの歯幅中心とが一致する位置では、これらの磁気回路の磁気抵抗が小さくなるため、コギング安定位置となる。

第１実施形態では、内側磁極歯３ｂの磁極歯は、回転検出素子９による第２のリング状磁石２ｂの磁束検出に影響を及ぼさないように、回転検出素子９の近傍では間引かれている。但し、このような磁極歯の間引きは、第１のリング状磁石２ａと第２のリング状磁石２ｂとの距離が十分離れている場合には必要ではない。

操作部材１を回転操作させると、磁石ユニット２も操作部材１の回転角度と同じ角度だけ回転し、第１のリング状磁石２ａの磁極中心と外側磁極歯３ａ及び内側磁極歯３ｂとの歯幅中心とがずれる。このとき、操作部材１を機械角で１５度回転させたときの位置である第１のリング状磁石２ａの磁極境界と外側磁極歯３ａ及び内側磁極歯３ｂの歯幅中心が一致する位置までは、第１のリング状磁石２ａ（磁石ユニット２）に元に戻ろうとする力が働く。そして、第１のリング状磁石２ａの磁極境界と外側磁極歯３ａ及び内側磁極歯３ｂの歯幅中心が一致する状態を超えると、第１のリング状磁石２ａ（磁石ユニット２）に先に進む方向に力が働く。

その後、操作部材１を機械角で更に１５度回転させたときの位置、即ち、第１のリング状磁石２ａの磁極中心と外側磁極歯３ａ及び内側磁極歯３ｂの歯幅中心とが再び一致する位置において、第１のリング状磁石２ａ（磁石ユニット２）は再び安定的に静止する。つまり、静止状態にある第１のリング状磁石２ａ（磁石ユニット２）は、操作部材１を第１のリング状磁石２ａの着磁１位相分の角度だけ回転させることで再び静止状態となる。よって、外側磁極歯３ａと内側磁極歯３ｂのうちの１つの磁極歯が第１のリング状磁石２ａの回転前に第１のリング状磁石２ａのＳ極に対向していたならば、次に安定的に静止するのは、その１つの磁極歯が第１のリング状磁石２ａのＮ極に対向したときとなる。

このように、着磁された磁極毎にコギング安定位置が生じるため、第１実施形態のように磁石ユニット２を周方向１２極に着磁した場合、操作部材１を１回転させたときの安定位置は１２箇所となる。これに対して、従来技術として先に説明した特許文献１に記載のリング状磁石とクリック感発生用磁石とでクリック感を発生させる技術では、磁石同士のコギングは同一極対向時では反発するため、１回転の安定停止位置は磁極数の半分になってしまう。したがって、特許文献１に記載された技術において、１回転での安定位置を１２箇所に設けようとすると、第１のリング状磁石を２４極に着磁する必要が生じる。しかしながら、このような着磁は径の小さな磁石では難しく、着磁後の表面磁束密度を高められないという問題が発生し、よって、所望するクリック感を得ることが難しい。これに対して、第１実施形態では、周方向の着磁数が従来技術と比べて半分で済むため、着磁による表面磁束密度を高めることが容易となり、逆に、従来と同じ着磁分割数とした場合には、停止位置を倍に増やすことができる。

図５は、情報入力装置１０での回転検出方法の説明図である。図５（ａ）には、磁石ユニット２の回転方向が図中右方向（図４における時計回り）である場合の回転検出方法が示されており、図５（ｂ）は、磁石ユニット２の回転方向が図中左方向（図４における反時計回り）の場合の回転検出方法が示されている。

図４を参照して説明した通り、回転検出素子９は、第２のリング状磁石２ｂに対向するように配置されている。回転検出素子９は２つのセンサ９ａ，９ｂを１パッケージ内に内蔵しており、第２のリング状磁石２ｂから出ている磁束をセンサ９ａ，９ｂで検出する。センサ９ａとセンサ９ｂは、第２のリング状磁石２ｂの着磁位相において常に半ピッチずれた位置にて対向するように配置されているため、センサ９ａが磁極中心に対向するときにはセンサ９ｂは磁極境界に対向し、センサ９ａが磁極境界に対向するときにはセンサ９ｂは磁極中心に対向する。

図５中の『（i）Ａ出力』は、センサ９ａが検出する磁束密度であり、第２のリング状磁石２ｂの磁極中心位置にセンサ９ａが対向しているときにピークとなるサインカーブを描く。『（ii）Ｂ出力』は、センサ９ｂが検出する磁束密度である。センサ９ａと同様に、センサ９ｂが検出する磁束密度は、第２のリング状磁石２ｂの磁極中心位置にセンサ９ｂが対向しているときにピークとなる。ここで、センサ９ａ，９ｂの配置に起因して、Ｂ出力は、Ａ出力がピークとなるときに０（ゼロ）となり、Ａ出力が０となるときにピークとなるようなサインカーブを描く。つまり、センサ９ａ，９ｂが検出する磁束密度は、互いに１／４位相だけずれたサインカーブを描く。

図５中の『（iii）Ａ信号』は、（i）のＡ出力を所定の閾値（０から所定の閾値だけ上がった位置と下がった位置）で２値化したデジタル信号である。同様に、『（iv）Ｂ信号』は、（ii）のＢ出力を所定の閾値（（iii）Ａ信号の所定の閾値と同じ）で２値化したデジタル信号である。『（v）パルス信号』は、（iii）のＡ信号がＨｉｇｈで（iv）のＢ信号もＨｉｇｈのときとＡ信号がＬｏｗでＢ信号もＬｏｗのときにＨｉｇｈを出力し、Ａ信号がＨｉｇｈでＢ信号がＬｏｗのときとＡ信号がＬｏｗでＢ信号がＨｉｇｈのときにＬｏｗを出力する排他的論理和によって得られるパルス信号である。図５中の『（vi）回転方向信号』は、（iii）のＡ信号と（iv）のＢ信号の出力変化点（Ｈｉｇｈ→Ｌｏｗ又はＬｏｗ→Ｈｉｇｈ）で、一方の出力状態（Ａ信号変化点でのＢ信号の状態、Ｂ信号の変化点でのＡ信号の状態）を見ることで、回転方向を判別する。

回転検出素子９のセンサ９ａが第２のリング状磁石２ｂのＮ極中心に対向している図５（ａ）の状態から、磁石ユニット２を図中右方向に回転させると、直ぐに（v）のパルス信号が切り替わる。そして、磁石ユニット２の回転がコギング安定位置から隣のコギング安定位置までの中間位置を過ぎたところ（センサ９ｂが第２のリング状磁石２ｂのＮ極中心に対向した位置を過ぎたところ）で、再び（v）のパルス信号が切り替わる。このとき、（iii）のＡ信号はＨｉｇｈからＬｏｗへ変化し、そのときの（iv）のＢ信号はＨｉｇｈである。このように、（iii）のＡ信号の出力が変化したときの（iv）Ｂ信号の出力がＡ信号とは反対の状態になる場合、回転方向は正回転（図５（ａ）中右方向）であると判断する。回転方向が正回転と判断された場合、（v）のパルス信号の立ち下がり時にパルス信号がカウントされる。

なお、回転検出素子９のセンサ９ａが第２のリング状磁石２ｂのＳ極中心に対向している状態から磁石ユニット２が図５（ａ）中右方向に回転した場合も同様である。つまり、回転開始後、直ぐに（v）のパルス信号が切り替わり、磁石ユニット２の回転がコギング安定位置から隣のコギング安定位置までの中間位置を過ぎたところ（センサ９ｂが第２のリング状磁石２ｂのＳ極中心に対向した位置を過ぎたところ）で、再び（v）のパルス信号が切り替わる。このとき、（iii）のＡ信号はＬｏｗからＨｉｇｈへ変化し、そのときの（iv）のＢ信号はＬｏｗである。このように、（iii）のＡ信号の出力が変化したときの（iv）のＢ信号の出力がＡ信号とは反対の状態になる場合、回転方向は正回転（図５（ａ）中右方向）であると判断する。回転方向が正回転と判断された場合、（v）のパルス信号の立ち下がり時にパルス信号がカウントされる。

回転検出素子９のセンサ９ａが第２のリング状磁石２ｂのＮ極中心に対向している図５（ｂ）の状態から磁石ユニット２を図中左方向に回転させると、直ぐに（v）のパルス信号が切り替わる。そして、磁石ユニット２の回転がコギング安定位置から隣のコギング安定位置までの中間位置を過ぎたところで（センサ９ｂが第２のリング状磁石２ｂのＳ極中心に対向した位置を過ぎたところ）、再び（v）のパルス信号が切り替わる。このとき、（iii）のＡ信号がＨｉｇｈからＬｏｗへ変化し、そのときの（iv）のＢ信号はＬｏｗである。このように、（iii）のＡ信号が変化したときの（iv）のＢ信号がＡ信号と同じ状態になる場合、回転方向は逆回転（図５（ｂ）中左方向）であると判断する。回転方向が逆回転と判断された場合には、（v）のパルス信号の立ち上がり時にパルス信号がカウントされる。

回転検出素子９のセンサ９ａが第２のリング状磁石２ｂのＳ極中心に対向している状態から磁石ユニット２を図５（ｂ）中左方向に回転した場合も同様であり、直ぐに（v）のパルス信号が切り替わる。磁石ユニット２の回転がコギング安定位置から隣のコギング安定位置までの中間位置を過ぎたところで（センサ９ｂが第２のリング状磁石２ｂのＮ極中心に対向した位置を過ぎたところ）、再び（v）のパルス信号が切り替わる。このとき、（iii）のＡ信号がＬｏｗからＨｉｇｈへ変化し、そのときの（iv）のＢ信号はＨｉｇｈである。このように、（iii）のＡ信号が変化したときの（iv）のＢ信号はＡ信号と同じ状態になる場合、回転方向が逆回転（図５（ｂ）中左方向）である判断する。回転方向が逆回転と判断された場合には、（v）のパルス信号の立ち上がり時にパルス信号がカウントされる。

以上の通り、第１実施形態では、磁石ユニット２とステータ３により発生するコギングによりクリック感を得ることができ、しかもクリック音が発生しないため、機械式でクリック感を発生させる構成と比べて大幅な静音化を実現することができる。また、操作部材１の１回転の停止位置数と同じ数で第１のリング状磁石２ａの着磁分割数を設定することができるため、着磁力（表面磁束密度）を高めることが容易となり、これによりコギング力を大きなものにしてクリック感を強めることができる。更に、コギング力の発生に第１のリング状磁石２ａとステータ３を用いているため、磁石と磁石でコギング力を発生させる構成よりも、コストを低く抑えることができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、第１実施形態に係る情報入力装置１０を構成する磁石ユニット２の構造を変更し、この変更に応じて回転検出素子９におけるセンサ９ａ，９ｂ間の距離を変更するが、その他の構成要素の構造は同じである。図６は、第２実施形態に係る情報入力装置を構成する磁石ユニット２０の着磁状態を模式的に示す斜視図であり、図３と同じ視点で描かれている。第２実施形態では第１実施形態の磁石ユニット２だけを異なるものにしたもので、同一部品は同一符号を期して説明を省略する。以下の説明では、第１実施形態と相違する点についてのみ説明を行うこととする。

磁石ユニット２０は、第１実施形態で説明した磁石ユニット２と比較すると、外形形状は同一であるが、着磁状態だけが異なる。即ち、第１のリング状磁石２０ａは、周方向に１２等分してＳ極とＮ極とが交互に形成され、かつ、径方向に異なる磁極が形成されるように着磁されており、この構造は、磁石ユニット２の第１のリング状磁石２ａと同じである。これに対して、第２のリング状磁石２０ｂは、周方向に２４等分してＳ極とＮ極とが交互に形成され、かつ、軸方向に異なる磁極が形成されるように着磁されている。つまり、磁石ユニット２０では、第２のリング状磁石２０ｂに形成される磁極数が、第１のリング状磁石２０ａに形成される磁極数の２倍に設定されている。

図７は、磁石ユニット２０とステータ３と回転検出素子２９の位置関係を説明する図であり、図４と同じ視点で描かれている。回転検出素子２９は、第２のリング状磁石２０ｂの着磁位相において半ピッチだけずれた位置で対向するセンサ２９ａ，２９ｂを有し、センサ２９ａ，２９ｂは、第２のリング状磁石２０ｂの磁束を検出する。

磁石ユニット２０は、第１のリング状磁石２０ａの磁極中心とステータ３の外側磁極歯３ａ及び内側磁極歯３ｂの歯幅中心とが一致する位置で、磁気吸引力により安定的に静止する。即ち、この静止位置がコギング安定位置となり、磁石ユニット２０が固定される操作部材１はこの静止位置で静止する。このとき、回転検出素子２９は、センサ２９ａが第２のリング状磁石２０ｂの磁極中心と一致しており、センサ２９ｂは第２のリング状磁石２０ｂの磁極境界と一致している。

なお、第２実施形態でも第１実施形態と同様に、内側磁極歯３ｂでは、回転検出素子２９の回転検出に影響を及ぼさないように、回転検出素子２９近傍の磁極歯を１歯だけ間引いている。但し、このような磁極歯の間引きは、第１のリング状磁石２０ａと第２のリング状磁石２０ｂとの距離が十分離れている場合には、必要ではない。

第１のリング状磁石２０ａは、第１実施形態の第１のリング状磁石２ａと同一構造であるため、第２実施形態でのクリック感の発生等は第１実施形態に準ずるため、ここでの説明を省略する。

一方、第２実施形態では、操作部材１を１回転させたときの安定停止位置は１２箇所となるが、その際に、回転検出素子２９が発生するパルス数は、回転検出素子９が発生するパルス数の２倍の２４パルスとなる。これは、第２のリング状磁石２０ｂの磁極数が第１のリング状磁石２０ａの磁極数の２倍に設定されていることによる。なお、パルス数のカウント方法は、第１実施形態と同様であるため、ここでの説明を省略する。

第１実施形態では、コギング力のピーク（外側磁極歯３ａと内側磁極歯３ｂの歯幅中心が第１のリング状磁石２ａの磁極境界に対向したとき）を越えたときにパルスが発生しなければならない。このように１クリック間に１パルスしか発生しないタイプでは、部品寸法誤差や部品配置誤差等により、コギング力のピーク前にパルスが発生するおそれがあり、その状態で操作部材１の回転操作が中止されてしまうと、磁石ユニット２が元の位置に戻って、誤検出が生じるおそれがある。これに対して、第２実施形態では、１クリック間に２パルスが発生するため、回転検出の分解能を高めることができ、よって、正確な回転検出が可能となる。

なお、第２実施形態では、第２のリング状磁石２０ｂの磁極数を第１のリング状磁石２０ａの磁極数の２倍に設定したが、着磁が可能であれば２倍に限定されず、３倍や４倍等の自然数倍に設定してもよい。こうして磁極数の倍数を多くすることで、回転検出の分解能を更に高めることができ、回転検出の正確性を更に向上させることができる。

以上の説明の通り、第２実施形態では、磁石ユニット２０に第１のリング状磁石２０ａとは別に第２のリング状磁石２０ｂを設けているため、第２のリング状磁石２０ｂの着磁極数を第１のリング状磁石２０ａの着磁極数とは異ならせることができる。これにより、第２のリング状磁石２０ｂの着磁極数を第１のリング状磁石２０ａの着磁極数の自然数倍に設定することで、１クリック間にその倍数分のパルスを発生させることができ、これにより、回転検出の分解能を高めて、回転検出をより正確に行うことができるようになる。

＜その他の実施形態＞
以上、本発明をその好適な実施形態に基づいて詳述してきたが、本発明はこれら特定の実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の様々な形態も本発明に含まれる。

１ 操作部材
２ 磁石ユニット
２ａ 第１のリング状磁石
２ｂ 第２のリング状磁石
３ ステータ
３ａ 外側磁極歯
３ｂ 内側磁極歯
９ 回転検出素子

Claims (7)

1. 回転操作される操作部材と、
   リング状の形状を有し、径方向に異なる磁極が形成され、前記操作部材に固定される第１の磁石と、
   リング状の形状を有し、前記径方向と直交する軸方向に異なる磁極が形成され、前記第１の磁石と同心となるように前記操作部材に固定される第２の磁石と、
   前記第１の磁石の磁極と前記径方向において対向する磁極歯を有するステータと、
   前記軸方向において前記第２の磁石と対向する回転検出素子と、を備えることを特徴とする情報入力装置。
2. 前記第１の磁石における磁極は、前記径方向に２層に形成され、
   前記第２の磁石における磁極は、前記軸方向に２層に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の情報入力装置。
3. 前記第１の磁石では、その周方向にＳ極とＮ極とが交互に形成され、
   前記第２の磁石では、その周方向にＳ極とＮ極とが交互に形成され、
   前記第１の磁石の磁極形成位相と前記第２の磁石の磁極形成位相とが一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載の情報入力装置。
4. 前記第１の磁石及び前記第２の磁石は、連結部によって連結されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の情報入力装置。
5. 前記ステータは、前記磁極歯として、前記第１の磁石の外側に配置される外側磁極歯と、前記第１の磁石の内側において前記外側磁極歯と対向するように配置される内側磁極歯とを有し、
   前記内側磁極歯は、前記回転検出素子の近傍において、前記外側磁極歯よりも１歯だけ少ないことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の情報入力装置。
6. 前記第２の磁石においてその周方向に形成される磁極数は、前記第１の磁石においてその周方向に形成される磁極数の自然数倍であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の情報入力装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の情報入力装置を備えることを特徴とする電子機器。

Images