(57)【要約】【課題】磁気センサ及び磁石の数を削減した複数の操作の検出が可能な非接触型操作検出装置を提供する。【解決手段】本発明の非接触型操作検出装置１は、回転方向及び傾斜方向に操作可能な操作軸１１と、操作軸１１の一端側に設けられ、操作軸１１の操作を行う操作部１２と、操作軸１１の他端側に設けられた磁石４０と、磁石４０の磁力による磁束密度に応じた出力値を出力し、磁石４０と離間して設けられた３軸検出型の磁気センサ４５と、磁気センサ４５と電気的に接続された制御部４７と、を備え、磁石４０は、操作部１２が操作中立位置に位置するときに、磁石４０の磁化方向が磁気センサ４５に対して傾斜するように、操作軸１１に設けられており、制御部４７が、操作部１２の操作による磁束密度の極座標上での変化に基づいて、操作軸１１の回転方向及び傾斜方向への操作状態を検出する。【選択図】図１
2018087706.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向及び傾斜方向に操作可能な操作軸と、
前記操作軸の一端側に設けられ、前記操作軸の操作を行う操作部と、
前記操作軸の他端側に設けられた磁石と、
前記磁石の磁力による磁束密度に応じた出力値を出力し、前記磁石と離間して設けられた３軸検出型の磁気センサと、
前記磁気センサと電気的に接続された制御部と、を備え、
前記磁石は、前記操作部が操作中立位置に位置するときに、前記磁石の磁化方向が前記磁気センサに対して傾斜するように、前記操作軸に設けられており、
前記制御部が、前記操作部の操作による前記磁束密度の極座標上での変化に基づいて、前記操作軸の前記回転方向及び前記傾斜方向への操作状態を検出することを特徴とする非接触型操作検出装置。
【請求項２】
前記操作軸の前記回転方向への回転中心を通る前記操作軸に沿った軸を基準軸とすると、前記磁気センサは、前記操作部が操作中立位置に位置するときに、前記基準軸上に位置するように配置されており、
前記磁石は、前記磁石の中心を通る前記磁化方向に沿った磁石中心軸が前記基準軸に対して所定の角度δ傾斜するように、前記操作軸に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非接触型操作検出装置。
【請求項３】
前記磁気センサの中央を通り、前記操作部が操作中立位置に位置するときの前記基準軸に沿った軸を第１軸として、前記第１軸に対する前記磁束密度の偏角を前記磁束密度の前記極座標での極角とし、前記第１軸に直交する平面での偏角を求める基準となる第２軸に対する前記磁束密度の偏角を前記磁束密度の前記極座標での方位角とすると、前記操作部の操作に伴う前記磁束密度の前記極角の変化が所定の範囲内の場合、前記制御部は、前記操作部のよる操作が前記操作軸を回転方向に操作する操作であると判定し、前記方位角に基づき、前記操作部の操作による前記操作軸の回転量を算出することを特徴とする請求項２に記載の非接触型操作検出装置。
【請求項４】
前記磁気センサの中央を通り、前記操作部が操作中立位置に位置するときの前記基準軸に沿った軸を第１軸として、前記第１軸に対する前記磁束密度の偏角を前記磁束密度の前記極座標での極角とし、前記第１軸に直交する平面での偏角を求める基準となる第２軸に対する前記磁束密度の偏角を前記磁束密度の前記極座標での方位角とすると、前記操作部の操作に伴う前記磁束密度の前記極角の変化が所定の範囲外の場合、前記制御部は、前記操作部のよる操作が前記操作軸を傾斜方向に操作する操作であると判定することを特徴とする請求項２に記載の非接触型操作検出装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記操作部による操作が前記操作軸を傾斜方向に操作する操作であると判定すると、所定の前記角度δ、前記磁束密度及び前記方位角に基づき、前記操作部の操作による前記操作軸の傾斜量を算出することを特徴とする請求項４に記載の非接触型操作検出装置。
【請求項６】
前記制御部は、所定の前記角度δ、前記磁束密度、前記方位角及び前記操作軸の傾斜量に基づき、前記操作軸の傾斜方向を算出することを特徴とする請求項５に記載の非接触型操作検出装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記方位角を、前記磁束密度の前記第２軸方向の成分と前記第２軸及び前記第１軸に直交する前記磁束密度の第３軸方向の成分とに基づいて算出し、
前記制御部は、前記極角を、前記磁束密度の前記第２軸方向の成分、前記第３軸方向の成分及び前記第１軸方向の成分に基づいて算出することを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の非接触型操作検出装置。
【請求項８】
前記操作軸は、押圧方向への操作が可能であり、
前記磁気センサの中央を通り、前記操作部が操作中立位置に位置するときの前記基準軸に沿った軸を第１軸とし、前記操作部の操作による前記磁束密度の第１軸方向の成分の変化が所定の範囲外である場合、前記制御部は、前記操作部による操作が前記操作軸を押圧方向に操作する操作であると判定することを特徴とする請求項２から請求項７のいずれか１項に記載の非接触型操作検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は非接触型操作検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両には、カーナビ等の操作部として回転操作、傾斜操作及び押圧操作といった複数の操作の検出が可能な操作検出装置が設けられるようになっている。
そして、特許文献１には、操作部による回転方向、傾斜方向及び押圧方向への操作状態を検出することができる非接触型操作検出装置が開示されており、その操作状態を検出するために、複数の磁気センサと複数の磁石が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−３２２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数の磁気センサと複数の磁石を用いる構成の場合、部品点数が多くなるため、部品コストが高くなるとともに、組み立て時の手間も増えるという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、磁気センサ及び磁石の数を削減した複数の操作の検出が可能な非接触型操作検出装置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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために以下の構成によって把握される。
（１）本発明の非接触型操作検出装置は、回転方向及び傾斜方向に操作可能な操作軸と、前記操作軸の一端側に設けられ、前記操作軸の操作を行う操作部と、前記操作軸の他端側に設けられた磁石と、前記磁石の磁力による磁束密度に応じた出力値を出力し、前記磁石と離間して設けられた３軸検出型の磁気センサと、前記磁気センサと電気的に接続された制御部と、を備え、前記磁石は、前記操作部が操作中立位置に位置するときに、前記磁石の磁化方向が前記磁気センサに対して傾斜するように、前記操作軸に設けられており、前記制御部が、前記操作部の操作による前記磁束密度の極座標上での変化に基づいて、前記操作軸の前記回転方向及び前記傾斜方向への操作状態を検出する。
【０００７】
（２）上記（１）の構成において、前記操作軸の前記回転方向への回転中心を通る前記操作軸に沿った軸を基準軸とすると、前記磁気センサは、前記操作部が操作中立位置に位置するときに、前記基準軸上に位置するように配置されており、前記磁石は、前記磁石の中心を通る前記磁化方向に沿った磁石中心軸が前記基準軸に対して所定の角度δ傾斜するように、前記操作軸に設けられている。
【０００８】
（３）上記（２）の構成において、前記磁気センサの中央を通り、前記操作部が操作中立位置に位置するときの前記基準軸に沿った軸を第１軸として、前記第１軸に対する前記磁束密度の偏角を前記磁束密度の前記極座標での極角とし、前記第１軸に直交する平面での偏角を求める基準となる第２軸に対する前記磁束密度の偏角を前記磁束密度の前記極座標での方位角とすると、前記操作部の操作に伴う前記磁束密度の前記極角の変化が所定の範囲内の場合、前記制御部は、前記操作部のよる操作が前記操作軸を回転方向に操作する操作であると判定し、前記方位角に基づき、前記操作部の操作による前記操作軸の回転量を算出する。
【０００９】
（４）上記（２）の構成において、前記磁気センサの中央を通り、前記操作部が操作中立位置に位置するときの前記基準軸に沿った軸を第１軸として、前記第１軸に対する前記磁束密度の偏角を前記磁束密度の前記極座標での極角とし、前記第１軸に直交する平面での偏角を求める基準となる第２軸に対する前記磁束密度の偏角を前記磁束密度の前記極座標での方位角とすると、前記操作部の操作に伴う前記磁束密度の前記極角の変化が所定の範囲外の場合、前記制御部は、前記操作部のよる操作が前記操作軸を傾斜方向に操作する操作であると判定する。
【００１０】
（５）上記（４）の構成において、前記制御部は、前記操作部による操作が前記操作軸を傾斜方向に操作する操作であると判定すると、所定の前記角度δ、前記磁束密度及び前記方位角に基づき、前記操作部の操作による前記操作軸の傾斜量を算出する。
【００１１】
（６）上記（５）の構成において、前記制御部は、所定の前記角度δ、前記磁束密度、前記方位角及び前記操作軸の傾斜量に基づき、前記操作軸の傾斜方向を算出する。
【００１２】
（７）上記（３）から（６）のいずれか１つの構成において、前記制御部は、前記方位角を、前記磁束密度の前記第２軸方向の成分と前記第２軸及び前記第１軸に直交する前記磁束密度の第３軸方向の成分とに基づいて算出し、前記制御部は、前記極角を、前記磁束密度の前記第２軸方向の成分、前記第３軸方向の成分及び前記第１軸方向の成分に基づいて算出する。
【００１３】
（８）上記（２）から（７）のいずれか１つの構成において、前記操作軸は、押圧方向への操作が可能であり、前記磁気センサの中央を通り、前記操作部が操作中立位置に位置するときの前記基準軸に沿った軸を第１軸とし、前記操作部の操作による前記磁束密度の第１軸方向の成分の変化が所定の範囲外である場合、前記制御部は、前記操作部による操作が前記操作軸を押圧方向に操作する操作であると判定する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、磁気センサ及び磁石の数を削減した複数の操作の検出が可能な非接触型操作検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る第１実施形態の非接触型操作検出装置の断面図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の磁気センサを基準とした座標軸等の定義を説明する図である。
【図３】本発明に係る第１実施形態の操作軸の操作状態を検出するための手順を示したフローチャートである。
【図４】図１に示す磁気センサと磁石との位置関係を模式的に示すとともに３軸検出型の磁気センサの座標軸（第１軸（Ｚ軸）と第２軸（Ｘ軸））を加えた図である。
【図５】本発明に係る第１実施形態の操作軸をホームポジションの状態から磁気センサの第３軸（Ｙ軸）側に傾斜させた場合を示す図である。
【図６】本発明に係る第１実施形態の操作軸を押圧方向に操作したときの磁束密度の変化を示すグラフである。
【図７】本発明に係る第１実施形態の操作軸を回転方向に操作したときの磁束密度から回転量を求めた結果を示すグラフである。
【図８】本発明に係る第１実施形態の操作軸をホームポジションの状態から傾斜方向に操作したときの磁束密度から傾斜方向を求めた結果を示すグラフである。
【図９】本発明に係る第１実施形態の操作軸をホームポジションでない状態（ホームポジションから回転方向に４５度回転させられた状態）から傾斜方向に操作したときの磁束密度から傾斜方向を求めた結果を示すグラフである。
【図１０】図８で示した傾斜方向への操作を行ったときの磁束密度から傾斜量を求めた結果を示すグラフである。
【図１１】図９で示した傾斜方向への操作を行ったときの磁束密度から傾斜量を求めた結果を示すグラフである。
【図１２】本発明に係る第２実施形態の操作軸の操作状態を検出するための手順を示したフローチャートである。
【図１３】本発明に係る第２実施形態の磁石が操作前の状態から操作軸の押圧方向への移動に伴って磁気センサ側に移動した状態を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する）について詳細に説明する。
なお、実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。
【００１７】
（第１実施形態）
図１は本発明に係る第１実施形態の非接触型操作検出装置１の断面図である。
なお、図１は、ユーザが操作部１２を操作していないときに、操作部１２が位置する操作中立位置に、操作部１２が位置している状態を示している。
図１に示すように、非接触型操作検出装置１は、操作部材１０と、操作部材１０を受ける傾動部材２０と、傾動部材２０を傾動可能に受けるベース部材３０と、を備えている。
【００１８】
（操作部材１０）
操作部材１０は、操作軸１１と、操作軸１１の一端側（図１の上側）に取り付けられるようにして設けられた操作部１２と、を備えており、傾動部材２０に対して押圧方向（図１の下側）及び回転方向に操作可能に設けられている。
したがって、ユーザが操作部１２を回転方向及び押圧方向に操作すると、その操作部１２の操作によって、操作軸１１が押圧方向及び回転方向に操作される。
なお、本実施形態では、操作軸１１の一端側に操作部１２を取り付けるようにしているが、操作部１２は、操作軸１１の一端側に設けられるように一体成形されていてもよい。
【００１９】
また、操作軸１１の他端側には、磁石４０を固定する磁石固定部１１Ａが形成されており、その磁石固定部１１Ａには磁石４０が固定されている。
具体的には、操作軸１１の回転方向への回転中心を通る操作軸１１に沿った軸を基準軸（Ｐ軸参照）とすると、磁石固定部１１Ａは、磁石４０の磁化方向（Ｍ軸参照）が基準軸（Ｐ軸参照）に対して傾斜するように、磁石４０が固定できるようになっている。
したがって、磁石４０は、磁化方向が基準軸（Ｐ軸参照）に対して傾斜するように、操作軸１１の他端側に設けられている。
【００２０】
（傾動部材２０）
傾動部材２０は、他端側（図１の下側）に配置される傾動部２１と、一端側に設けられた操作部材受部２２と、を備えている。
傾動部２１は、後述するベース部材３０の傾動受部３２に対向する面が、ベース部材３０の傾動受部３２の半球面状の外形に応じた曲面に形成された半ドーム状の摺動部２１Ａと、摺動部２１Ａの他端側の周縁部から外側に延在するように設けられたフランジ部２１Ｂと、を備えており、操作部１２の傾斜方向の操作に応じて、傾動部２１がベース部材３０の傾動受部３２に対して摺動することで、傾動部材２０が傾動できるようになっている。
したがって、ユーザが操作部１２を傾斜方向に操作すると、その操作部１２の操作によって、傾動部材２０とともに操作軸１１も傾斜方向に操作される。
【００２１】
なお、フランジ部２１Ｂのベース部材３０の傾動受部３２側の面には、周方向に複数の弾性部材２３（本例では、コイルばね）を受ける凹部２１ＢＢが形成されている。
そして、ベース部材３０の傾動受部３２とフランジ部２１Ｂとの間には、凹部２１ＢＢに一端側（図１の上側）の端部が挿入され、他端側（図１の下側）の端部がベース部材３０の傾動受部３２に当接するように配置された複数の弾性部材２３が設けられており、この弾性部材２３によって、傾動部材２０が所定の位置に位置するように付勢されている。
このため、ユーザが操作部１２を操作していないときには、この弾性部材２３の付勢力によって、図１に示す操作中立位置に、操作部１２が位置するようになっている。
【００２２】
また、操作部材受部２２には、中央に操作軸１１の他端側をベース部材３０側に通す開口部２２Ａが形成されているとともに、その開口部２２Ａの外周に弾性部材２４（本例ではコイルばね）を収容する弾性部材収容部２２Ｂが設けられている。
そして、弾性部材２４が、操作部材１０の操作部１２を一端側（図１の上側）に付勢するように、弾性部材収容部２２Ｂに配置されており、操作部材１０が常に一端側に付勢されている。
このため、ユーザが、操作部１２を押圧方向に押圧する操作を止めると、押圧前の位置に操作部材１０が戻るようになっている。
【００２３】
なお、操作部材１０が抜けるのを防止するために、弾性部材２４の他端側（図１の下側）を操作部材受部２２に係止するとともに、弾性部材２４一端側（図１の上側）を操作部１２に係止するようにしてもよい。
また、本実施形態では、傾動部材２０を傾動部２１と操作部材受部２２を一体形成したものを示しているが、傾動部材２０は、傾動部２１と操作部材受部２２を別体として、傾動部２１に操作部材受部２２を取り付けるようにしてもよい。
【００２４】
（ベース部材３０）
ベース部材３０は、最も他端側（図１の下側）に配置される基部３１と、基部３１上に配置され、基部３１に取り付けられた傾動受部３２と、傾動受部３２上に配置され、傾動受部３２に取り付けられた蓋部３３と、を備えている。
【００２５】
傾動受部３２は、中央に操作軸１１の他端側（図１の下側）を受け入れる開口部３２Ａが形成された傾動部材２０の摺動部２１Ａを受ける摺動受部３２Ｂと、摺動受部３２Ｂの周縁部から延在して基部３１に固定されるフランジ部３２Ｃと、を備えている。
なお、摺動受部３２Ｂは、外形が半球面状であるとともに、操作軸１１の他端側が傾動方向に傾動できる円柱状の内部空間３２Ｓを有するものになっている。
【００２６】
蓋部３３は、摺動受部３２Ｂ上に配置された傾動部材２０の傾動部２１がベース部材３０側から離れるのを規制する部材であり、中央に開口３３ａを有するとともに傾動部２１の摺動部２１Ａの外面を摺動可能にベース部材３０側に抑える押え部３３Ａと、押え部３３Ａの周縁部から他端側（図１の下側）に向かって延在する外壁部３３Ｂと、を備えており、外壁部３３Ｂが傾動受部３２のフランジ部３２Ｃ上に取り付けられるようになっている。
なお、外壁部３３Ｂは、傾動部材２０の傾動部２１の動きと干渉しない程度の内部空間３３Ｓを形成する内径を有する円筒状になっている。
【００２７】
そして、ベース部材３０の傾動受部３２のドーム状の摺動受部３２Ｂの内側の位置となるベース部材３０の基部３１上には、磁石４０の磁力による磁束密度に応じた出力値を出力する３軸検出型の磁気センサ４５（本例では、３軸検出型のホールＩＣ）が、磁石４０から離間して設けられている。
なお、本実施形態では、基部３１が回路基板である場合を示しているが、磁気センナ４５、後述する制御部４７及び記憶部４８を設ける部分だけを回路基板として、その回路基板が基部３１上に取り付けられている構成としてもよい。
【００２８】
具体的には、磁気センサ４５は、図１に示すように、操作部１２が操作中立位置に位置するときに、磁気センサ４５の中央Ｏが基準軸（Ｐ軸参照）上に位置するように配置されている。
なお、磁気センサ４５は、３軸のうちの１つの軸である第１軸が、磁気センサ４５の中央Ｏを通り、操作部１２が操作中立位置に位置するときの基準軸（Ｐ軸参照）に沿った軸となるように配置されており、本実施形態では、磁気センサ４５は、この第１軸（Ｐ軸参照）と操作部１２が操作中立位置に位置するときの基準軸（Ｐ軸参照）とがほぼ一致するように配置されている。
【００２９】
したがって、磁石４０は、磁気センサ４５の第１軸（Ｐ軸参照）に対して、磁石４０の中心を通る磁化方向（Ｍ軸参照）に沿った磁石中心軸（Ｍ軸参照）が、所定の角度δだけ傾斜するとともに、磁石中心軸（Ｍ軸参照）が磁気センサ４５の中央Ｏを通るように配置されている。
また、磁気センサ４５は、操作軸１１が傾斜方向に動くときの回動中心に磁気センサ４５の中央Ｏが位置するように基部３１上に配置されている。
なお、この所定の角度δを磁石４０の取り付け角度δと言う場合がある。  
【００３０】
後ほど、具体的な方法については説明するが、非接触型操作検出装置１は、磁気センサ４５に電気的に接続された制御部４７（例えば、ＣＰＵ）を有しており、この制御部４７が、磁気センサ４５の磁石の磁力による磁束密度に応じた出力値に基づいて、ユーザが操作部１２を操作したときの操作軸１１の押圧方向、回転方向及び傾斜方向への操作状態を検出する演算を行うことになるが、そのためには、操作軸１１の押圧方向、回転方向及び傾斜方向への操作に伴って、磁気センサ４５で検出できる程度の磁束密度の変化が必要となる。
なお、本実施形態では、制御部４７は、磁気センサ４５と同様に、ベース部材３０の基部３１上に設けているが、制御部４７は、必ずしも、基部３１上に設けられる必要はなく、本実施形態では、制御部４７の演算結果等を記憶する記憶部４８（例えば、ＲＡＭ等）も基部３１上に設けているが、記憶部４８も、基部３１上に設けることに限定されるものではない。
【００３１】
ところで、一般的には、操作軸１１の傾斜方向の動きに応じた磁束密度の変化を検出するためには、磁石４０は、磁化方向（Ｍ軸参照）が磁気センサ４５の第１軸（Ｐ軸参照）に合わせるように配置されるが、そのように配置すると、操作軸１１を回転方向に操作したときに、磁束密度の変化がほとんどないため、回転方向の検出を行うことが難しい。
したがって、通常、この回転方向の検出を行うために、さらに、磁石と磁気センサを設けることになる。
なお、押圧方向に関しては、磁化方向（Ｍ軸参照）が磁気センサ４５の第１軸（Ｐ軸参照）に合わせるように、磁石４０が配置されていたとしても検出することが可能である。
【００３２】
逆に、操作軸１１の回転方向の動きに応じた磁束密度の変化を検出するためには、磁石４０は、磁化方向（Ｍ軸参照）が磁気センサ４５の第１軸（Ｐ軸参照）に直交するように配置されるが、そのように配置すると、操作軸１１を傾斜方向に操作したときに、磁束密度の変化がほとんどないため、傾斜方向の検出を行うことが難しい。
したがって、通常、この回転方向の検出を行うために、さらに、磁石と磁気センサを設けることになる。
なお、押圧方向に関しては、磁化方向（Ｍ軸参照）が磁気センサ４５の第１軸（Ｐ軸参照）に直交するように、磁石４０が配置されていたとしても検出することが可能である。
【００３３】
このため、従来は、操作軸１１の回転方向と傾斜方向の操作を検出する必要がある場合、少なくとも２つ以上の磁石と２つの以上の磁気センサが用いられてきた。
【００３４】
一方、本実施形態のように、磁気センサ４５の第１軸（Ｐ軸参照）に対して、磁化方向（Ｍ軸参照）が磁気センサ４５の第１軸（Ｐ軸参照）に傾斜するように、磁石４０を配置すると、操作軸１１が回転方向や傾斜方向に操作されても、磁束密度の変化が見られることに気づき、１つの磁石４０と１つの磁気センサ４５を用いて、回転方向及び傾斜方向の検出が行える非接触型操作検出装置１を実現するに至った。
【００３５】
なお、本実施形態のように、磁石４０を傾斜させて配置した場合でも、操作軸１１の押圧方向への検出が可能であり、したがって、本実施形態の非接触型操作検出装置１では、操作軸１１の押圧方向、回転方向及び傾斜方向への操作状態が検出できるものとなっている。
【００３６】
次に、磁気センサ４５の出力値に基づいて、操作軸１１の押圧方向、回転方向及び傾斜方向への操作状態を検出する方法について説明する。
まず、操作状態を検出する方法の説明を行うのに先立って、図２を参照して、簡単に座標軸等の定義について説明する。
【００３７】
図２は、磁気センサ４５を基準とした座標軸等の定義を説明する図である。
図２では、磁気センサ４５の中央Ｏを基準として、先に説明した操作部１２が操作中立位置に位置するときの基準軸（図１のＰ軸参照）に沿った３軸のうちの１つの軸である第１軸（図１のＰ軸参照）をＺ軸として示している。
【００３８】
そして、磁気センサ４５の中央Ｏを含むＺ軸に直交する平面を構成する２軸（磁気センサ４５の残る２軸）をＸ軸とＹ軸としている。
なお、言うまでもないが、Ｘ軸とＹ軸は互いに直交する軸であり、且つ、Ｘ軸及びＹ軸は、それぞれＺ軸にも直交している。
【００３９】
また、Ｘ−Ｚ平面は、図１の断面を表す軸となっており、操作部１２の回転方向への操作を行っていない状態（以下、ホームポジションとも言う）のときに、磁石４０の磁石中心軸（図１のＭ軸参照）を含む平面となっている。
【００４０】
ここで、図２では、磁気センサ４５の中央Ｏを原点とする、Ｘ軸方向の成分、Ｙ軸方向の成分及びＺ軸方向の成分がそれぞれ（ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ）あるベクトルＦを考えたときに、そのベクトルＦをＸ−Ｙ平面上に射影したＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸の成分が（ｆｘ，ｆｙ，０）である射影ベクトルをベクトルＦ１として表している。
なお、以降の説明では、Ｘ軸方向の成分、Ｙ軸方向の成分及びＺ軸方向の成分を、単に、ＸＹＺ成分と記載する場合がある。
【００４１】
そして、ベクトルＦがＺ軸に対して成す偏角θをベクトルＦの極角θとし、ベクトルＦをＸ−Ｙ軸平面上に投射したベクトルＦ１がＸ軸に対して成す偏角ΦをベクトルＦの方位角Φとする。
【００４２】
なお、この極角θと方位角Φとの呼び方は、一般に極座標で表すときに用いられているものであり、Ｘ軸は、Ｚ軸に直交するＸ−Ｙ平面での偏角（方位角Φ）を求める基準となる軸になっており、本実施形態では、このＸ軸をＺ軸に直交し、操作部１２の回転方向への操作を行っていないホームポジションのときに、磁石４０の磁石中心軸（図１のＭ軸参照）を含む平面を構成する軸としている。
【００４３】
ここで、磁気センサ４５の中央Ｏ（以下、原点Ｏともいう）、点（０，０，ｆｚ）及び点（ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ）で規定される三角形は、直角三角形になっており、このことから極角θは式（１）で求めることができる。
なお、点（０，０，ｆｚ）と点（ｆｘ，ｆｙ，ｆｚ）を結ぶ直線の長さは、ベクトルＦ１のノルム｜Ｆ１｜＝√（ｆｘ２＋ｆｙ２）に等しい。
2018087706.tif 000003
【００４４】
また、同様に、原点Ｏ、点（ｆｘ，０，０）及び点（ｆｘ，ｆｙ，０）で規定される三角形が直角三角形になっていることから、方位角Φは式（２）で求めることができる。
2018087706.tif 000004
このように極角θ及び方位角Φが定義されることを踏まえたうえで、以下、具体的に、操作軸１１の操作状態を検出する方法の説明を行う。
【００４５】
図３は操作軸１１の操作状態を検出するための手順を示したフローチャートであり、このフローチャートの流れに従いながら操作軸１１の操作状態を検出する方法について説明する。
また、図４は、図１に示す磁気センサ４５と磁石４０との位置関係を模式的に示すとともに３軸検出型の磁気センサ４５の座標軸（第１軸（Ｚ軸）と第２軸（Ｘ軸））を加えた図である。
【００４６】
なお、以下で説明する処理は、磁気センサ４５に電気的に接続されている制御部４７が行う処理であり、制御部４７が処理を行う上で行った演算等の結果は、必要に応じて、記憶部４８（例えば、ＲＡＭ等）に記憶される。
【００４７】
制御部４７は、磁気センサ４５の出力値を監視しており、磁気センサ４５の出力値が変化すると、図３に示すフローチャートの処理が開始される。
フローチャートの処理が開始されると、制御部４７は、ステップ１０１の処理を実行する。
【００４８】
（ステップ１０１）
制御部４７は、ステップ１０１に進むと、磁石４０の磁力による磁束密度に応じた磁気センサ４５の出力値に基づく磁束密度ＢのＸＹＺ成分（ＢＸ，ＢＺ，ＢＺ）のうちのＺ成分が閾値ｔｈＢＺ以上に変化したかを基準に、ユーザが操作部１２を操作することで操作軸１１を押圧方向に操作する操作を行ったか否かを判定する。
【００４９】
例えば、操作が行われていない状態での磁束密度Ｂ０を（ＢＸ０，ＢＹ０，ＢＺ０）とし、磁気センサ４５の出力値が変化したのちの磁束密度Ｂ１を（ＢＸ１，ＢＹ１，ＢＺ１）とすると、Ｚ成分の変化量ΔＢＺ（＝｜ＢＺ０−ＢＺ１｜）が所定の閾値ｔｈＢＺより大きいか否かに基づいて、変化量ΔＢＺ＞閾値ｔｈＢＺである場合（変化量ΔＢＺが閾値ｔｈＢＺより大きい場合）には、押圧方向の操作が行われたものとしてステップ１０２に進む。
一方、変化量ΔＢＺ＞閾値ｔｈＢＺでない場合（変化量ΔＢＺが閾値ｔｈＢＺより大きくない場合）には、押圧方向の操作がされていないものとしてステップ１０３に進む。
【００５０】
なお、上記では、操作が行われていない状態での磁束密度Ｂ０を（ＢＸ０，ＢＹ０，ＢＺ０）として一般的な記述としているが、これは、以前の操作において、回転方向への操作が行われていた場合にはＹ成分ＢＹ０が０でない場合があるためであり、図１に示したホームポジションの状態からの操作である場合には、図４に示すように、操作前の磁束密度Ｂ０は（ＢＸ０，０，ＢＺ０）である。
ただし、押圧方向への操作の判定には、Ｙ成分ＢＹ０は無関係である。
【００５１】
（ステップ１０２）
制御部４７は、ステップ１０２に進むと、ステップ１０２の処理として、ユーザが操作部１２を操作することで操作軸１１を押圧方向への操作をしたものとして押圧方向への操作が行われたことを記憶部４８に記憶させた後に、図３の処理を終了する。
【００５２】
（ステップ１０３）
一方、制御部４７は、ステップ１０３に進むと、ステップ１０３の処理として、ユーザによる操作部１２の操作が操作軸１１を押圧方向に押圧する操作ではないことを記憶部４８に記憶させた後に、ステップ１０４に進む。
【００５３】
（ステップ１０４）
制御部４７は、ステップ１０４に進むと、磁気センサ４５の出力値が変化した後の磁束密度Ｂ１に基づいて、磁束の向きを算出して、ステップ１０５に進む。
【００５４】
具体的には、制御部４７は、以下の式（３）及び式（４）に示すように、先に説明した式（１）及び式（２）に磁束密度Ｂ１の値を代入することで、磁束密度Ｂ１の極角θ１及び方位角Φ１を算出して、算出した磁束密度Ｂ１の極角θ１及び方位角Φ１を記憶部４８に記憶させた後に、ステップ１０５に進む。
2018087706.tif 000005
2018087706.tif 000006
【００５５】
（ステップ１０５）
制御部４７は、ステップ１０５に進むと、ステップ１０５の処理として、ステップ１０４で算出した磁束密度Ｂ１の極角θ１に基づいて、ユーザによる操作部１２の操作が、操作軸１１を回転方向に操作する操作であったのか、傾斜方向に操作する操作であったのかを判定する。
【００５６】
具体的には、磁束密度Ｂ１の極角θ１の変化量Δθ１（＝｜θ１−δ｜）が所定の閾値ｔｈθより小さいか否かに基づいて、変化量Δθ１が変化量Δθ１＜閾値ｔｈθの場合（変化量Δθ１が閾値ｔｈθより小さい場合）には、回転方向への操作が行われたものとしてステップ１０６に進む。
逆に、変化量Δθ１が変化量Δθ１＜閾値ｔｈθでない場合（変化量Δθ１が閾値ｔｈθより小さくない場合）には、傾斜方向への操作が行われたものとしてステップ１０７に進む。
【００５７】
つまり、図１及び図４に示すように、磁石４０が磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸参照）に対して、角度δだけ傾斜するように配置されていることを考慮すると、操作前の磁束密度Ｂ０の極角θ０はほぼ取り付け角度δと同じと考えられるため、傾斜方向への操作が行われていないとすると、極角θの変化はほとんど起きていないことから、磁束密度Ｂ１の極角θ１は、取り付け角度δとほぼ等しい値になっている。
したがって、傾斜方向への操作が行われていない場合、磁束密度Ｂ１の極角θ１の変化量Δθ１（＝｜θ１−δ｜）は、小さい値を示す。
【００５８】
一方、傾斜方向に操作が行われると、磁束密度Ｂ１の極角θ１は角度δと異なる値になるため、磁束密度Ｂ１の極角θ１の変化量Δθ１（＝｜θ１−δ｜）は大きくなる。
このことから、傾斜方向に操作が行われたと判定できる磁束密度Ｂ１の極角θ１の変化量Δθ１（＝｜θ１−δ｜）に対応した閾値ｔｈθを設定し、変化量Δθ１（＝｜θ１−δ｜）と閾値ｔｈθと比較することで、傾斜方向であったのかを判定することができる。
そして、傾斜方向への操作でない場合には、残る操作である回転方向への操作であったと考えることができる。
【００５９】
（ステップ１０６）
制御部４７は、ステップ１０６に進むと、回転方向への操作が行われたものとして、ユーザによる操作部１２の操作によって、操作軸１１が、どの程度、回転させられたのかを求めるために、操作軸１１の回転量の算出を行う。
【００６０】
具体的には、操作部１２を回転方向に操作した場合、その操作部１２の回転方向の動きと同じ動きで操作軸１１も回転し、操作軸１１に固定されている磁石４０が、操作軸１１の回転方向への回転量と同じ量だけ磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸）の周りを、図４に示す矢印Ｒのように回転することになる。
【００６１】
この磁石４０が磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸）の周りを回転する動きは、磁石の磁力による磁束密度に応じた磁気センサ４５の出力値に基づく磁束密度Ｂ＝（ＢＸ，ＢＺ，ＢＺ）が、磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸）の周りを、図４に示す矢印Ｒのように回転しているものとして捉えることができ、図２に示したベクトルＦが第１軸（Ｚ軸）の周りを回転するのと同様の動きであるため、その回転による回転量は方位角Φそのものと考えられる。
したがって、制御部４７は、式（４）で求めた磁束密度Ｂ１の方位角Φ１を操作軸１１の回転量として記憶部４８に記憶させた後、図３に示すフローを終了する。
【００６２】
（ステップ１０７）
一方、制御部４７は、ステップ１０７に進むと、傾斜方向への操作が行われたものとして、ユーザによる操作部１２の操作によって、操作軸１１がどのような傾斜状態とされているのか求める処理を実行する。
具体的には、以下で説明するようにして、操作軸１１の傾斜量を算出するとともに、傾斜方向を算出する。
【００６３】
まず、以前に操作部１２が回転方向に操作されておらず、図１に示すホームポジションの状態から、傾斜方向への操作が行われた場合の操作軸１１の傾斜量及び傾斜方向の求め方について説明する。
その説明の後、以前に操作部１２によって回転方向への操作が行われており、その回転方向の操作の後に、ホームポジションでない状態から傾斜方向への操作が行われた場合の操作軸１１の傾斜量及び傾斜方向の求め方について説明する。
【００６４】
（ホームポジションからの傾斜方向操作の場合）
図５は、ホームポジションの状態から操作軸１１を磁気センサ４５の第３軸（Ｙ軸）側に傾斜させた場合を示す図であり、図４の上側から見た図にあたる。
なお、図５では、図４で図示を省略していた操作軸１１も模式的に示すようにしている。
【００６５】
操作部１２が操作され、操作軸１１が磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸）に位置していた状態から、磁気センサ４５の第３軸（Ｙ軸）側に傾斜させる場合、操作軸１１の傾斜方向を示すベクトルを方向ベクトルＱ（図示せず）とすると、その方向ベクトルＱは、磁気センサ４５の第２軸（Ｘ軸）の周りを傾斜量（傾斜角度）に応じて回転するだけである。
【００６６】
つまり、操作軸１１の傾斜方向への動きは、図５に示すように、方向ベクトルＱをＸ−Ｙ平面に射影した射影ベクトルをベクトルＱ’とし、そのベクトルＱ’の方位角Φを角度Ｔｄとすると、原点Ｏを通り、その角度Ｔｄに直交する方位角Ｔｄ’＝Ｔｄ＋９０度であるＸ−Ｙ平面状の軸（この例ではＸ軸）を中心として、傾斜角度分だけ回転させたものと考えることができる。
なお、角度Ｔｄは、操作軸１１の傾斜方向を示す角度であり、且つ、操作軸１１の方位角そのものであるから、以降では、操作軸１１の方位角Ｔｄ又は操作軸１１の傾斜方向の角度Ｔｄと記載する場合がある。
【００６７】
そこで、Ｘ−Ｙ平面上で、且つ、方位角Φが角度Ｔｄ’＝Ｔｄ＋９０度で原点Ｏを通る軸を傾斜方向に操作するときの回転基準軸とすると、その回転基準軸の方向を表す回転基準ベクトルは、（ｃｏｓ（Ｔｄ’），ｓｉｎ（Ｔｄ’），０）として表すことができる。
なお、回転基準ベクトルは、軸の方向を定めるだけでよいので、上記のように、ノルムが１のベクトルとして扱ってよい。
【００６８】
そして、操作軸１１と一体に傾斜方向に回転することになる磁石４０も、この回転基準軸を中心に回転することになる。
したがって、この回転基準軸は、傾斜方向に操作されたときの磁石４０の磁束の傾斜方向への回転の基準となる軸にもなっている。
【００６９】
ここで、図１に示すように、磁石４０の磁石中心軸（Ｍ軸参照）は、操作軸１１の回転方向への回転中心を通る操作軸１１に沿った軸である基準軸（Ｐ軸参照）に対して取り付け角度δで傾斜するように取り付けられているため、傾斜方向への操作を行う前の磁石４０の磁束を、この角度δを用いて単位ベクトルＢＭ０として表すと（ｓｉｎ（δ），０，ｃｏｓ（δ））と記述することができる。
【００７０】
そして、傾斜方向への操作後の磁石４０の磁束を単位ベクトルＢＭ１＝（ＢＭＸ１，ＢＭＹ１，ＢＭＺ１）とすると、単位ベクトルＢＭ１は、磁石４０の動きと同様に、単位ベクトルＢＭ０が回転基準軸を中心として回転したものであるから、単位ベクトルＢＭ０と単位ベクトルＢＭ１の関係は、ロドリゲスの回転公式を用いることで表すことができる。
【００７１】
具体的に説明すると、ロドリゲスの回転公式は、任意の軸ｎを表す回転基準ベクトルを（ｎ１，ｎ２，ｎ３）としたときに、その回転基準ベクトルの周りに、角度θｎだけ回転させる回転行列Ｒを与えるものであり、その回転行列Ｒは式（５）のように記述される。
2018087706.tif 000007
【００７２】
したがって、その回転行列Ｒの回転基準ベクトルに、傾斜方向の操作のときの回転基準ベクトルである（ｃｏｓ（Ｔｄ’），ｓｉｎ（Ｔｄ’），０）を代入するとともに、回転させる角度θｎとして、傾斜させた角度Ｔａ（回転基準軸を中心とする回転の角度）を代入すると、回転基準軸を中心に角度Ｔａだけ回転させる回転行列Ａ（式（６）参照）を得ることができる。
なお、以降では、ｃｏｓ（Ｔｄ’）をｃｏｓＴｄ’と記載し、ｓｉｎ（Ｔｄ’）をｓｉｎＴｄ’と記載するとともに、ｃｏｓ（Ｔａ）及び，ｓｉｎ（Ｔａ）をｃｏｓＴａ及び，ｓｉｎＴａとして角度の部分を示す括弧書きを省略する場合がある。
【００７３】
2018087706.tif 000008
ただし、上述したように、Ｔｄ’＝Ｔｄ＋９０度、つまり、Ｔｄ’は操作軸１１の傾斜方向の角度Ｔｄに９０度を加えたものである。
【００７４】
そして、傾斜方向への操作後の磁石４０の磁束の単位ベクトルＢＭ１＝（ＢＭＸ１，ＢＭＹ１，ＢＭＺ１）は、回転行列Ａによって、傾斜方向への操作前の磁石４０の磁束の単位ベクトルＢＭ０＝（ｓｉｎ（δ），０，ｃｏｓ（δ））が回転させられたものとして表すことができるので、この回転行列Ａを用いると、単位ベクトルＢＭ０と単位ベクトルＢＭ１との関係は、式（７）で示す等式として表すことができる。
2018087706.tif 000009
【００７５】
この式（７）に、式（６）の回転行列Ａ、ＢＭ０＝（ｓｉｎδ，０，ｃｏｓδ）及びＢＭ１＝（ＢＭＸ１，ＢＭＹ１，ＢＭＺ１）を代入して、左辺にｓｉｎＴｄ’だけを残すように、Ｚ成分について解くと式（８）が得られる。
2018087706.tif 000010
【００７６】
また、式（７）に、式（６）の回転行列Ａ、ＢＭ０＝（ｓｉｎδ，０，ｃｏｓδ）及びＢＭ１＝（ＢＭＸ１，ＢＭＹ１，ＢＭＺ１）を代入して、Ｘ成分について解くとともに、その解いた式に表れるｓｉｎＴｄ’に式（８）の右辺を代入して、左辺にｃｏｓＴａだけを残すようにすると式（９）が得られる。
2018087706.tif 000011
【００７７】
したがって、操作軸１１の傾斜方向への傾斜量（傾斜の角度Ｔａ）は、式（１０）のように記述することができる。
2018087706.tif 000012
【００７８】
そして、磁石４０の取り付け角度δ（図１参照）は、図４に示すように、磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸）に対する角度にもなっていることから、磁石４０の磁束の方向と、磁石４０の磁力による磁束密度に応じた磁気センサ４５の出力値に基づく磁束密度Ｂの方向はほぼ一致している。
【００７９】
したがって、式（１０）の右辺に、磁石の取り付け角度δを代入するとともに、操作後の磁石４０の磁束の単位ベクトルＢＭ１＝（ＢＭＸ１，ＢＭＹ１，ＢＭＺ１）として、操作後の磁石４０の磁力による磁束密度に応じた磁気センサ４５の出力値に基づく磁束密度Ｂ１＝（ＢＸ１，ＢＹ１，ＢＺ１）を採用し、ＢＭＸ１にＢＸ１を代入するとともに、ＢＭＺ１にＢＺ１を代入すれば、操作軸１１の傾斜方向への傾斜量（傾斜の角度Ｔａ）を得ることができる。
なお、磁束密度Ｂ１は、ノルムが１となるように正規化しているものとする。
【００８０】
また、式（８）から角度Ｔｄ’は、式（１１）のように記述できるので、式（１０）で傾斜量（傾斜の角度Ｔａ）を求めれば、式（１１）の右辺に、磁石の取り付け角度δ及び求めた傾斜の角度Ｔａを代入するとともに、ＢＭＺ１にＢＺ１を代入すれば角度Ｔｄ’を求めることができる。
2018087706.tif 000013
【００８１】
そして、上述したように、操作軸１１の傾斜方向の角度Ｔｄ（方位角）と、角度Ｔｄ’との間には、Ｔｄ’＝Ｔｄ＋９０度の関係があることから、操作軸１１の傾斜方向の角度Ｔｄ（方位角）は、Ｔｄ＝Ｔｄ’−９０度、つまり、式（１２）で求めることができる。
2018087706.tif 000014
【００８２】
以上のように、図１に示すホームポジションの状態から、傾斜方向への操作が行われた場合、制御部４７は、式（１０）に従って、ステップ１０７の処理として、磁石の取り付け角度δ及び操作後の磁束密度Ｂ１に基づき、操作軸１１の傾斜量（角度Ｔａ）を算出するとともに、さらに、式（１２）に従って、算出した傾斜量（角度Ｔａ）、磁石の取り付け角度δ及び操作後の磁束密度Ｂ１に基づき、操作軸１１の傾斜方向の角度Ｔｄ（方位角）を算出する。
なお、算出した操作軸１１の傾斜量（角度Ｔａ）及び傾斜方向の角度Ｔｄ（方位角）は記憶部４８に記憶される。
【００８３】
（ホームポジション以外のときの傾斜方向操作の場合）
次に、以前に回転方向の操作が行われており、図１に示すホームポジションと異なる回転方向の位置に位置する状態から、操作部１２を操作して操作軸１１を傾斜方向に操作する場合の操作軸１１の傾斜量及び傾斜方向の求め方について説明する。
【００８４】
この場合、以前の回転方向への操作が行われたときに、ステップ１０６の処理が行われ、記憶部４８には回転方向に操作されたときの回転量（方位角Φ１）が記憶されている。
したがって、この回転量（方位角Φ１）に基づいて、今回の操作後の磁束密度Ｂ１を、一旦、ホームポジションから傾斜方向への操作が行われたものと見なせる状態にして、上述した手順で傾斜量（角度Ｔａ）を求めるようにするところから処理を行う。
なお、式（１０）で求めた角度Ｔａとの区別がつくように、ここで求める角度ＴａをＴａ２と記載することとする。
【００８５】
具体的には、ステップ１０６で説明したように、回転方向への操作は、図４に示すように、磁束密度が磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸）を中心として回転する動作（矢印Ｒ参照）であるため、式（５）で示したロドリゲスの回転公式から、任意の軸ｎを表す回転基準ベクトル（ｎ１，ｎ２，ｎ３）に、磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸）の方向を表すベクトル（０，０，１）を採用するとともに、回転させる角度θｎに方位角Φ１の逆方向への角度−Φ１を代入すれば、式（１３）に示すホームポジションの位置に磁束密度を位置させるように回転させる回転行列Ｄを得ることができる。
【００８６】
2018087706.tif 000015
【００８７】
そして、今回の操作後の磁束密度Ｂ１を用いて、式（１４）に示すように、この回転行列Ｄで磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸）を中心として回転させた磁束密度Ｂ２を求めると、この磁束密度Ｂ２（ＸＹＺ成分は（ＢＸ２，ＢＹ２，ＢＺ２）である）は、以前に行われた回転方向への回転量（方位角Φ１）分だけ、元に戻すように回転させられているため、ホームポジションの位置から傾斜方向に傾斜させる操作を行ったときの磁束密度と見なすことができるものになっている。
2018087706.tif 000016
【００８８】
したがって、先ほど、式（１０）に代入した磁束密度Ｂ１の値に代えて、磁束密度Ｂ２の値を代入するようにすれば、式（１５）に示すように、傾斜量（角度Ｔａ２）を求めることができる。
2018087706.tif 000017
なお、傾斜量（角度Ｔａ２）は回転方向に依存する物理量ではないため、制御部４７は、この式（１５）で求まる傾斜量（角度Ｔａ２）を記憶部４８に記憶する。
【００８９】
一方、先ほど、式（１２）に代入した磁束密度Ｂ１の値に代えて、磁束密度Ｂ２の値を代入するとともに、式（１５）で求めた傾斜量（角度Ｔａ２）を代入するようにすれば、
式（１６）に示すように、ホームポジションの位置から傾斜方向の操作が行われたと見なしたときの操作軸１１の傾斜方向の角度Ｔｄ（方位角）を求めることができる。
2018087706.tif 000018
【００９０】
しかしながら、この式（１６）で求まる操作軸１１の傾斜方向の角度Ｔｄ（方位角）は、ホームポジションから傾斜方向の操作が行われたと見なしたときのものであり、実際には、以前に行われた回転方向への回転量（方位角Φ１）分だけズレたものになっている。
【００９１】
そこで、式（１７）に示すように、制御部４７は、この式（１６）で求めたＴｄに回転方向の回転量（方位角Φ１）を加えることで、このズレを解消した操作軸１１の傾斜方向の角度Ｔｄ２（方位角）を求め、この傾斜方向の角度Ｔｄ２（方位角）を記憶部４８に記憶させる。
2018087706.tif 000019
【００９２】
以上のように、図１に示すホームポジション以外の状態から傾斜方向への操作が行われた場合、制御部４７は、ステップ１０７の処理として、磁石４０の取り付け角度δ、操作後の磁束密度Ｂ１及び方位角Φ１に基づいて、より具体的には、操作後の磁束密度Ｂ１と方位角Φ１とに基づいて求めた磁束密度Ｂ２及び磁石４０の取り付け角度δに基づき、操作軸１１の傾斜量（角度Ｔａ２）を算出する。
【００９３】
また、制御部４７は、ステップ１０７の処理として、算出した傾斜量（角度Ｔａ２）、磁石４０の取り付け角度δ、操作後の磁束密度Ｂ１（より具体的には磁束密度Ｂ２）及び方位角Φ１に基づき、操作軸１１の傾斜方向の角度Ｔｄ２（方位角）を算出し、それら算出した傾斜量（角度Ｔａ２）及び傾斜方向の角度Ｔｄ２（方位角）を記憶部４８に記憶する。
【００９４】
なお、ホームポジションからの傾斜方向の操作であるか否かは、ステップ１０６で記憶される回転方向の回転量（方位角Φ１）を見ればわかるため、上述のようにホームポジションの位置からの傾斜方向への操作とホームポジション以外の位置からの傾斜方向への操作とを区別することが可能である。
【００９５】
ただし、以前に回転方向の操作が行われていないとすれば、記憶部４８に記憶されている回転方向への回転量（方位角Φ１）は０となっており、この値を用いれば、式（１３）の角度−Φ１も０であるため、回転行列Ｄは単位行列の状態となる。
したがって、常に、ホームポジションからの傾斜方向への操作の場合であっても、ホームポジション以外のときの傾斜方向への操作の場合と同様の手順でステップ１０７の処理を実施するようにしてもよい。
【００９６】
[実施例]
次に、以上のような処理によって、押圧方向、回転方向及び傾斜方向の操作状態を求めた実施例について説明する。
なお、本実施例は、上述した磁石４０の取り付け角度δを１５度として行った場合である。
【００９７】
図６は、ホームポジションの状態から操作部１２を押圧方向に操作し、操作軸１１を押圧方向に操作したときの磁束密度の変化を示すグラフであり、横軸を押圧方向の押圧量（単位ｍｍ）とし、縦軸を磁気センサ４５の出力値（Ａ／Ｄ値）としている。
なお、グラフ中の三角のＢＺは、上述した磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸）方向の成分を表しており、同様に、菱形のＢＸ及び四角のＢＹは、それぞれ、磁気センサ４５の第２軸（Ｘ軸）方向の成分及び第３軸（Ｙ軸）方向の成分を表している。
【００９８】
図６に示すように、押圧量が２９ｍｍから３４ｍｍの範囲で磁気センサ４５の第１軸（Ｚ軸）方向の成分（三角のＢＺ参照）に大きな変化が見られ、押圧されたことを十分に判別できる変化が得られることがわかる。
【００９９】
次に、図７は、ホームポジションの状態から操作部１２を回転方向に操作し、操作軸１１を回転方向に操作したときの磁束密度の測定データから操作軸１１の回転量を求めた結果を示すグラフであり、横軸を実際の回転量（単位ｄｅｇ）とし、縦軸を磁束密度の測定データから求めた回転量（単位ｄｅｇ）としている。
【０１００】
したがって、実際の回転量と測定データに基づく回転量（計算値）とが一致している場合、丸印で示す測定データから求めた回転量が実線で示す対角線上に並ぶことになるが、図７に示すように、丸印で示す測定データから求めた回転量は、ほぼ実線で示す対角線上に並んでおり、求めた回転量が十分に実用できるものであることがわかる。
【０１０１】
次に、図８及び図９は、操作部１２を傾斜方向に操作して操作軸１１を傾斜方向に操作したときの磁束密度のデータから操作軸１１の傾斜方向を求めた結果を示すグラフであり、横軸を実際の傾斜方向（単位ｄｅｇ）とし、縦軸を磁束密度の測定データから求めた傾斜方向（単位ｄｅｇ）としている。
【０１０２】
また、図８はホームポジションの位置から傾斜させた場合を示すグラフになっており、図９は回転方向の操作によってホームポジションから４５度回転させた状態から傾斜させた場合を示すグラフになっている。
なお、縦軸及び横軸は、上述した方位角の基準となる磁気センサ４５の第２軸（Ｘ軸）を０度とし、傾斜方向がその基準からどの方向に向いているかを示すものになっている。
【０１０３】
図８及び図９においても、図７と同様に、実際の傾斜方向と測定データに基づく傾斜方向（計算値）とが一致している場合、丸印で示す測定データから求めた回転量が実線で示す対角線上に並ぶことになるが、図８及び図９に示すように、丸印で示す測定データから求めた傾斜方向は、ほぼ実線で示す対角線上に並んでおり、求めた傾斜方向が十分に実用できるものであることがわかる。
【０１０４】
さらに、図１０は図８で示した傾斜方向への操作を行ったときの測定データから求めた操作軸１１の傾斜量を示すグラフであり、図１１は図９で示した傾斜方向への操作を行ったときの測定データから求めた操作軸１１の傾斜量を示すグラフである。
なお、図１０及び図１１は、横軸を実際の傾斜方向（単位ｄｅｇ）とし、縦軸を磁束密度の測定データから求めた傾斜量（単位ｄｅｇ）としている。
【０１０５】
なお、本実施例では、傾斜方向への最大傾斜量を５〜６[ｄｅｇ]程度としているので、傾斜させたか否かの判定を行う程度の状態になっているが、操作部１２の操作によって、より大きく操作軸１１を傾斜させることができるようにして、同じ傾斜方向で傾斜量に基づいて操作状態をレベル分けするようにしてもよい。
【０１０６】
つまり、傾斜方向の操作が行われているが１０[ｄｅｇ]以下の操作である場合には、レベル１の傾斜操作であるものとして、１０[ｄｅｇ]を超えるような傾斜である場合には、レベル２の傾斜操作であるものとするように、同じ傾斜方向に傾斜させる操作を複数段の操作として検出するようにしてもよい。
【０１０７】
なお、上記実施例は、取り付け角度δを１５度した場合の結果について示しているが、取り付け角度δが１０度の場合にも同様の結果が得られている。
【０１０８】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態の非接触型操作検出装置１について説明する。
第１実施形態では、図３を見るとわかるように、押圧方向、回転方向及び傾斜方向への操作が個別に行われる場合について説明したが、第２実施形態では、複数の操作が同時に行われる場合について説明する。
【０１０９】
なお、非接触型操作検出装置１自体の構成は、第１実施形態と同様であり、処理フローが異なるだけであるため、以下では、この異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する場合がある。
【０１１０】
図１２は第２実施形態の操作軸１１の操作状態を検出するための手順を示したフローチャートである。
図１２と図３を見比べればわかるように、第１実施形態では、押圧方向の操作が行われ、ステップ１０２に進むと、操作部１２を操作して操作軸１１が押圧される操作が行われたことを記憶部４８に記憶させた後、処理が終了するようになっていたが、第２実施形態では、ステップ１０２の後、処理を終了させるのではなく、ステップ１０４に進み、第１実施形態で、ステップ１０３に進んだときに行われるステップ１０４以降のステップが実施されるようになっている。
【０１１１】
つまり、第２実施形態では、押圧方向への操作と同時に回転方向の操作がなされた場合、及び、押圧方向への操作と同時に傾斜方向への操作がなされた場合という複数の動作が同時に行われる場合を想定した処理フローになっている。
【０１１２】
このように処理フローを変更しても、ステップ１０４以降の内容は、第１実施形態で説明した内容のままでよく、その理由について、以下で説明する。
【０１１３】
操作部１２を操作して押圧方向に操作軸１１が操作されると、それに伴って、磁石４０の磁気センサ４５に対する第１軸（Ｚ軸）方向の距離が変わることになるが、この操作によって磁束密度が回転方向に変化することはほとんどないため、ステップ１０４の方位角Φ１を求める計算に影響はない。
【０１１４】
このことは、押圧方向に加えて回転方向の操作が行われたときだけ、方位角Φ１が変化することを意味するため、押圧方向への操作は、ステップ１０６の処理においても影響はない。
【０１１５】
また、図１３を参照して、以下で説明するように、磁石４０を磁気センサ４５に対して十分な大きさのものとしておけば、ステップ１０４の極角θ１を求める計算にも影響はない。
図１３は、磁石４０が操作前の状態から操作軸１１の押圧方向への移動に伴って磁気センサ４５側に移動した状態を示した図である。
なお、図１３では磁石４０と磁気センサ４５だけを図示し、操作前の磁石４０を点線枠で示し、操作後の磁石４０を実線枠で示している。
【０１１６】
磁石４０の磁力線は、磁石４０の端では、直ぐにＮ極から出てＳ極に曲がるようなＲのきつい状態になっているが、中心側では、大きな円を描くように緩やかなＲを描いてＳ極に向かう。
このため、磁石４０が十分な大きさであるときには、図１３に示すように、磁束密度の方向Ｂ’は、磁石４０の面に対してほぼ垂直の方向に向いているので、押圧方向への操作が行われても、ほとんど変化していないと考えることができる。
したがって、押圧方向の操作が行われても、ステップ１０４の極角θ１を求める計算にはほとんど影響ない。
【０１１７】
また、ステップ１０７の計算は、導出の過程を見ればわかるとおり、取り扱うベクトルが正規化されたノルムが１のベクトルとされており、このことは方向だけを取り扱っていることを意味している。
そして、上述のように、押圧方向への操作によっては、磁束密度の方向への影響はほとんどないといえるため、ステップ１０７の計算においても、この押圧方向の操作は影響しない。
【０１１８】
以上のように、押圧方向の操作は、ステップ１０４以降の処理に影響を与えるものではないので、図１２に示した処理フローとしても問題はなく、押圧方向への操作と同時に回転方向の操作がなされた場合、及び、押圧方向への操作と同時に傾斜方向への操作がなされた場合という複数の動作を検出することが可能である。
【０１１９】
以上、具体的な実施形態を基に本発明の説明を行ってきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
図１に示した非接触型操作検出装置１の構成は、押圧方向、回転方向及び傾斜方向に操作できる構成の一例でしかなく、機械機構自体は、別の構成であってもよい。
【０１２０】
また、上記実施形態では、３方向の操作状態を検出する場合について説明したが、回転方向及び傾斜方向の２方向を検出する非接触型操作検出装置であってもよい。
既に、理由については説明したが、従来、１つの磁石と１つの磁気センサで検出が困難であったのは、回転方向及び傾斜方向であり、この場合には複数の磁石及び複数の磁気センサを要するが、本発明に従えば、１つの磁石と１つの磁気センサで検出が可能となる。
【０１２１】
さらに、本発明の非接触型操作検出装置は、カーナビ等に使用されることに限定されるものではなく、同様の操作が求められるものであれば、好適に用いることができるものである。
【０１２２】
このように、本発明は、具体的な実施形態に限定されるものではなく、技術的思想を逸脱することのない変更や改良を行ったものも発明の技術的範囲に含まれるものであり、そのことは当業者にとって特許請求の範囲の記載から明らかである。
【符号の説明】
【０１２３】
１    非接触型操作検出装置
１１  操作軸
１２  操作部
４０  磁石
４５  磁気センサ
４７  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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