(57)【要約】【課題】抵抗感触の付与に関して汚れや埃等の影響を受けにくく、メンテナンスの手間を省略することができる入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１００は、中空構造の操作体１２を有しており、この操作体１２は、下方向への移動を規制された状態で支持部材１６及びベース部材１４により回転可能に支持されている。また、操作体１２の内部には内部磁性体２６が収容されており、これと対向して操作体１２の外側には外部磁石２８が配置されている。内部磁性体２６が外部磁石２８に引き寄せられることで操作体１２の内面１２ｂにて摩擦抵抗が発生するため、外面に付着した汚れや埃の影響を受けることがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外面を介して操作される中空の操作体と、
前記操作体の所定方向への移動を規制した状態で前記操作体を動作可能に支持する支持手段と、
前記操作体の内部にてその内面に沿って相対的に移動可能に収容された内部磁性体と、
前記操作体の外部に配置され、その外部から前記内部磁性体を前記所定方向へ引き寄せる磁界を発生させて前記操作体の内面に前記内部磁性体を圧着させる磁界発生手段と
を備えた入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の入力装置において、
前記操作体は、
内面に分布して形成された複数の係合部を有しており、
前記内部磁性体は、
前記係合部に係合可能な磁性係合体であることを特徴とする入力装置。
【請求項３】
請求項２に記載の入力装置において、
前記磁性係合体は、Ｎ極及びＳ極を有した永久磁石からなり、
前記操作体の内部に収容され、前記磁性係合体の一方の磁極を前記磁界発生手段に対向させた状態で前記磁性係合体を前記所定方向にて往復移動可能に支持する磁石ガイドをさらに有することを特徴とする入力装置。
【請求項４】
請求項３に記載の入力装置において、
前記磁界発生手段は、
前記操作体の外部にて前記磁性係合体の一方の磁極に対向させる磁極をＮ極又はＳ極のいずれかに入れ替え可能であることを特徴とする入力装置。
【請求項５】
請求項４に記載の入力装置において、
前記磁界発生手段は、
Ｎ極及びＳ極を有した永久磁石と、
前記永久磁石をその両極の中心にて任意の角度に回転させるモータと
を有することを特徴とする入力装置。
【請求項６】
請求項１に記載の入力装置において、
前記内部磁性体は、
個々に粒状をなす複数の粉状磁性体の集合物であることを特徴とする入力装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の入力装置において、
前記操作体の内部に充填された状態で、前記内部磁性体を浸らせる流体をさらに含むことを特徴とする入力装置。
【請求項８】
請求項７に記載の入力装置において、
前記流体が磁性流体であることを特徴とする入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の電子機器や車載電装品等の入力デバイスとして利用することができる入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えばコンピュータ機器等の入力装置に関して、磁性材料を含む球体（トラックボール）を３つの支持部材によって回転自在に三点で支持しておき、操作時の球体の回転方向と回転量を回転検出部で検出してカーソルの位置を制御する先行技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。特にこの先行技術では、電磁石の磁力によって球体と支持部材との間に摩擦力を発生させ、球体の操作時に力干渉による抵抗感触を付与し、また、画面上でのカーソルの位置によって摩擦力の大きさを変化させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２７２３００号公報（段落００４０〜００４９、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記の先行技術（特許文献１）では、たとえ電磁石の磁力そのものに劣化がないとしても、その使用を続けるうちに球体（操作体）の外面に付着した手垢や汚れ、埃等の影響によって摩擦力が低下し、所望の抵抗感触が得られなくなってしまう。このため、安定して所望の抵抗感触を得るには頻繁なメンテナンス（分解や清掃作業）が必要であり、それだけ利便性に劣るという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、抵抗感触の付与に関して汚れや埃等の影響を受けにくく、メンテナンスの手間を省略することができる技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明の以下の解決手段を採用する。
本発明の入力装置は、操作体の外面にて摩擦力を発生させるのではなく、中空構造とした操作体の内面にて摩擦力を発生させることにより、上記の課題を解決する。すなわち本発明の入力装置は、外面を介して操作される中空の操作体と、この操作体の所定方向への移動を規制した状態で操作体を動作可能に支持する支持手段と、操作体の内部にてその内面に沿って相対的に移動可能に収容された内部磁性体と、操作体の外部に配置され、その外部から内部磁性体を所定方向へ引き寄せる磁界を発生させて操作体の内面に内部磁性体を圧着させる磁界発生手段とを備えた構成である。
【０００７】
本発明の入力装置によれば、操作体が外面を介して操作されると、その内面と内部磁性体との間に摩擦力が生じるため、それによって操作に対する抵抗感触を発生させることができる。例えば入力装置が長期間にわたって使用されても、その外面に付着した汚れや手垢、埃等は摩擦力の発生に何ら影響を及ぼさない。このため、長期間にわたって抵抗感触を劣化させることなく、メンテナンスフリーで入力装置を使用することができる。
【０００８】
本発明の入力装置は、上記の操作体が内面に分布して形成された複数の係合部を有していてもよい。この場合、内部磁性体は、係合部に係合可能な磁性係合体であることが好ましい。
【０００９】
上記の構成であれば、操作体への操作に対して係合部と内部磁性体とが引っ掛かり（係合関係）を生じることで、操作体の連続的な操作を通じて係合部と内部磁性体との係合とその解除が繰り返し発生する。これにより、操作体の操作に対して明確なクリック感触を発生させることができる。
【００１０】
上記の磁性係合体は、Ｎ極及びＳ極を有した永久磁石であってもよい。この場合、入力装置は、操作体の内部に収容された磁石ガイドをさらに有することが好ましい。なお磁石ガイドは、磁性係合体の一方の磁極を磁界発生手段に対向させた状態で磁性係合体を所定方向にて往復移動可能に支持することができる。
【００１１】
上記の構成であれば、より強力に磁性係合体を係合部に対して圧着させることができるため、さらに切れ味のよい明確なクリック感触を発生させることができる。
【００１２】
また磁界発生手段は、操作体の外部にて磁性係合体の一方の磁極に対向させる磁極をＮ極又はＳ極のいずれかに入れ替え可能であってもよい。
【００１３】
この場合、互いに対向する磁極の関係から、磁界発生手段により磁性係合体を引き付けた場合は上記のクリック感触を良好に発生させるクリック動作モードを実現ことができ、逆に磁性係合体を反発させた場合はクリック感触の発生を解除して操作体をフリーに動作させるフリー動作モードを実現ことができる。これにより、単に１通りの操作感触だけを安定して発生させるだけでなく、様々な動作モードを実現して利便性のよい入力装置を得ることができる。
【００１４】
あるいは磁界発生手段として、Ｎ極及びＳ極を有した永久磁石と、この永久磁石をその両極の中心にて任意の角度に回転させるモータとを有していてもよい。
【００１５】
上記の構成であれば、永久磁石の反転（１８０°回転）により上記の動作モードを得られることに加え、例えばモータにより永久磁石を連続的に回転させることで、操作体の内部で永久磁石を周期的に往復移動させることができる。この場合、永久磁石が操作体の内面を周期的に叩くことから、それによって操作体に振動感触を発生させることができる。また、モータの回転角度を細かく変化させることで、永久磁石が磁性係合体を引き付ける力を変化させ、それによってクリック感触の強弱を変化させることができる。
【００１６】
なお、本発明において内部磁性体は、個々に粒状をなす複数の粉状磁性体の集合物であってもよい。この場合、全体として一体の形態に比較して、滑らかな摩擦力を発生させることができるため、それだけ抵抗感触を向上することができる。
【００１７】
また本発明の入力装置は、操作体の内部に充填された状態で内部磁性体を浸らせる流体をさらに含んでもよい。この場合、操作体の内部で内部磁性体（磁性係合体）の動作をより滑らかにすることにより、操作感触をさらに向上することができる。また、摩擦による音（ノイズ）の発生を抑えることで、より高品位な操作感触を発生させることができる。
【００１８】
なお、操作体の内部に充填される流体は、磁性流体であってもよい。この場合、操作体の内部に単一の内部磁性体を配置した場合に比較して、より滑らかで高品位な操作感触を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明の入力装置は、長期間にわたる使用を通じ、安定して良好な操作感触を発生させることができる。これにより、メンテナンスフリーで利便性のよい入力装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施形態の入力装置の構成を概略的に示す図である。
【図２】第２実施形態の入力装置の構成を概略的に示した図である。
【図３】第２実施形態の入力装置による操作感触の発生過程を示す連続図である。
【図４】第３実施形態の入力装置の構成を概略的に示した図である。
【図５】第３実施形態の入力装置による動作モードの変更形態を示す図である。
【図６】第４実施形態の入力装置の構成を概略的に示した図である。
【図７】トラックボール型入力装置の斜視図である。
【図８】図７中のＶIII−ＶIII線に沿う断面図である。
【図９】図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図である。
【図１０】図８中のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図１１】図８中のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図である。
【図１２】図９中のＸII−ＸII線に沿う断面図である。
【図１３】図１２中のＸIII−ＸIII線に沿う断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の入力装置は、例えば各種の電子機器（コンピュータ機器、オーディオ機器、ビデオ機器）をはじめ、カーナビゲーション装置等の車載電装品用の入力デバイス（ユーザインタフェース）として利用することができる。
【００２２】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態の入力装置１００の構成を概略的に示す図である。この入力装置１００は、例えば球形状をなす樹脂製の操作体１２を備えており、操作体１２をその中心（立体の中心）周りに回転させてユーザによる操作入力を受け付けるトラックボール型の入力デバイスである。なお、ここでは球形状の操作体１２を例に挙げているが、ドラム形状やシリンダ形状の操作体を用いることもできる。
【００２３】
操作体１２を支持及び保護するため、入力装置１００はベース部材１４、複数の支持部材１６及びカバー部材１８を備えている。このうちベース部材１４及びカバー部材１８は、それぞれ厚みを有した板状の部材である。入力装置１００をコンピュータ機器の入力デバイスとして利用する場合、ベース部材１４及びカバー部材１８は例えば筐体に連結された形態となる。あるいは、入力装置１００を車載電装品として利用する場合、ベース部材１４及びカバー部材１８は、例えばインストルメントパネルやセンタコンソール、ステアリングホイール等に固定された形態となる。
【００２４】
図１には断面形状のみが示されているが、ベース部材１４には平面視で例えば円形状の貫通穴１４ａが形成されており、ベース部材１４の上面には貫通穴１４ａに通じるテーパー形状（すり鉢状）の窪み１４ｂが形成されている。またカバー部材１８にも、厚み方向に貫通する円形状の貫通穴１８ａが形成されており、この貫通穴１８ａを通じて操作体１２の表面の一部（上部の約４分の１）が上面側へ露出している。このためユーザは、上面側の露出部分にて操作体１２を操作することができる。
【００２５】
〔支持部材〕
支持部材１６は、例えば樹脂製又は金属製の球形体であり、その直径は操作体１２よりも遙かに小さい。支持部材１６は、ベース部材１４に対して部分的（直径の３分の２程度）に埋め込まれた状態で固定されており、支持部材１６は、窪み１４ｂの周方向に等間隔をおいて複数個（例えば３〜４個）配置されている。なお支持部材１６は、ベース部材１４に対して回転自在に支持されていてもよい。いずれにしても、操作体１２はその外面を支持部材１６に接触させた状態で下方からベース部材１４に支持され、その上方がカバー部材１８に覆われた状態で保護されている。
【００２６】
ベース部材１４とカバー部材１８との間には、例えば操作体１２の側方位置に光学式のセンサ２４が設置されている。このセンサ２４は検出光を操作体１２の表面に照射し、その反射光を受光して表面を撮像する撮像素子を有している。センサ２４により撮像して得られた画像信号は、例えば図１中にブロック要素として示されている制御部３０に入力されている。制御部３０は、センサ２４から受信した画像信号に基づいて画像処理を行い、操作体１２の表面の移動（移動方向及び移動量）をリアルタイムに検出することができる。
【００２７】
〔内部磁性体〕
上記のように操作体１２は中空構造（シェル構造）をなしており、その内部に収容空間１２ａが形成されている。収容空間１２ａ内には内部磁性体２６が収容されており、この内部磁性体２６は例えば磁性金属（鉄、珪素鋼、ニッケル、パーマロイ等）で成型されている。図１には断面形状のみが示されているが、この内部磁性体２６は、例えば低背な円柱の下端を球面形状に加工した外形をなしており、その下端における球面が操作体１２の内面１２ｂに合致している。
【００２８】
〔外部磁石による磁界発生〕
一方、操作体１２の外部には、例えばベース部材１４の貫通穴１４ａ内に外部磁石２８が設置されている。この外部磁石２８は例えば永久磁石からなり、その一方の磁極（例えばＮ極）を操作体１２の外面に対向させた状態でベース部材１４に固定されている。このため外部磁石２８は、操作体１２の外殻を介して内部磁性体２６を下方向に引き寄せ、その下端における球面を操作体１２の内面１２ｂに対して圧着させることができる。
【００２９】
〔操作抵抗の発生〕
第１実施形態の入力装置１００は、上記のように内部磁性体２６を操作体１２の内面１２ｂに圧着させることで、操作体１２の回転操作に対する抵抗を発生させることができる。操作体１２は、複数の支持部材１６とベース部材１４によって下方向への移動を規制されているが、複数の支持部材１６とは外面で点接触しているため、この状態でユーザが操作体１２の外面を通じて操作を行うと、操作体１２はその中心周りに回転することができる。
【００３０】
このとき操作体１２の内部では、外部磁石２８によって内部磁性体２６が常に下方向へ引き寄せられているため、操作体１２を回転操作すると（図１中の実線矢印）、その内面１２ｂとの間の摩擦により回転操作に対する抵抗が生じる（図１中の破線矢印）。この抵抗に逆らってユーザが操作体１２を回転操作すると、内部磁性体２６は外部磁石２８に引き寄せられたまま内面１２ｂに沿って相対的に移動（あるいは、内部磁性体２６に対して内面１２ｂが相対的に移動）する。これにより、操作体１２の連続的な回転操作を通じて安定した操作抵抗を発生させることができる。
【００３１】
このように、第１実施形態の入力装置１００によれば、操作体１２の内面１２ｂと内部磁性体２６との摩擦によって操作抵抗を得ることができるため、操作体１２の外面に手垢や汚れ、埃等が付着しても、得られる摩擦力（操作抵抗）が低下することはない。また操作体１２が密閉されていることから、その内面１２ｂに手垢や汚れが付着することはないし、埃が進入することもないため、長期間にわたりメンテナンスフリーで使用することができる。
【００３２】
〔第２実施形態〕
次に第２実施形態について説明する。以下の説明では、図示も含めて第１実施形態と共通する事項については同じ符号を付し、その重複した説明を省略するものとする。
【００３３】
図２は、第２実施形態の入力装置２００の構成を概略的に示した図である。以下、特に第１実施形態との違いを中心に説明する。
【００３４】
〔係合部〕
第２実施形態の入力装置２００は、操作体１２の内部に複数の凹部１２ｃが形成されており、内部磁性体２２６が個々の凹部１２ｃと係合する点が第１実施形態と異なっている。すなわち操作体１２の内部には、その内面１２ｂに多数の凹部１２ｃが形成されている。図２には断面形状のみ示されているが、個々の凹部１２ｃは、例えば半球形状又は部分球形状の窪み（ディンプル）であり、これらが等間隔をおいて内面１２ｂの全体に分布して形成されている。なお、凹部１２ｃの配置は等間隔でなくてもよい。
【００３５】
〔磁性係合体〕
一方の内部磁性体２２６は、その外形が個々の凹部１２ｃに合致する球形状をなしている。このため内部磁性体２２６は、凹部１２ｃ内に填り込んだ状態で外部磁石２８により下方向へ引き寄せられると、操作体１２の回転方向に関して凹部１２ｃに引っ掛かりを生じる（いわゆる「係合」の関係）。なお、ここでは凹部１２ｃを例に挙げているが、操作体１２の内面に多数の凸部を分布して形成することにより、凸部同士の間にて内部磁性体２２６に引っ掛かりを生じる形態であってもよい。
【００３６】
〔クリック感触の発生〕
図３は、第２実施形態の入力装置２００による操作感触の発生過程を示す連続図である。なお図３中、特に説明に関係しない部位については図示を省略している。また支持部材１６については、その断面ではなく外面にて図示している。
【００３７】
図３中（Ａ）：例えば、それまで図３に示されるように外部磁石２８に対して最も近接する位置（引き寄せ力が最大となる位置）で凹部１２ｃ内に内部磁性体２２６が填り込んでいたところ、ユーザによる操作体１２の回転操作に伴い、その最近接位置から凹部１２ｃが変位していく場合を想定する。このとき、内部磁性体２２６は引き続き外部磁石２８に引き寄せられることから、内部磁性体２２６は操作体１２の回転に抗して凹部１２ｃから抜け出そうとする。このときの内部磁性体２２６の動きは、ちょうど凹部１２ｃの斜面を上るような動きに相当し、それによって操作体１２の回転に負荷を与えるため、ユーザにとっては一時的に操作抵抗がピークを迎えるかのような感触が得られる。
【００３８】
図３中（Ｂ）：そのままユーザが操作体１２をさらに回転操作すると、次に外部磁石２８に最も近接する凹部１２ｃ（図３中（Ａ）の隣）に向かって内部磁性体２２６が急激に移動し、そのまま凹部１２ｃに填り込んだ状態となる。このときの内部磁性体２２６の動きは、逆に凹部１２ｃの斜面を下るような動きに相当し、それによって操作体１２の回転を軽く（加速）するため、ユーザにとっては一時的に操作抵抗が軽くなったかのような感触が得られる。
【００３９】
このように、第２実施形態の入力装置２００によれば、上記図３中（Ａ）から図３中（Ｂ）への変化を通して、ユーザにとっては操作体１２の回転操作に対する抵抗力に起伏が感じられるため、それによって明確なクリック感触を発生させることができる。なお、ユーザが操作体１２を連続的に回転させた場合、その回転に伴ってクリック感触も連続的に発生する。また、凹部１２ｃが内面１２ｂに分布して形成されているため、ユーザが操作体１２をどの方向に回転させた場合でも同等のクリック感触を発生させることができる。
【００４０】
〔第３実施形態〕
次に第３実施形態について説明する。ここでも同様に、図示も含めて第１又は第２実施形態と共通する事項については同じ符号を付し、その重複した説明を省略するものとする。
【００４１】
図４は、第３実施形態の入力装置３００の構成を概略的に示した図である。第３実施形態の入力装置３００は、第２実施形態と以下の点で相違する。
【００４２】
第３実施形態の入力装置３００は、内部磁性体３２６が永久磁石で構成されており、かつ、操作体１２の内部に磁石ガイド３２が収容されている。また第３実施形態では外部磁石２８が固定されておらず、モータ３６の出力軸３６ａに取り付けられている。以下、それぞれについて、より具体的に説明する。
【００４３】
〔磁石ガイド〕
上記の磁石ガイド３２は、その外形が略球形をなしており、その直径は操作体１２の内径より小さい。このため磁石ガイド３２の外面（参照符号なし）と操作体１２の内面１２ｂとの間には、ある程度（例えば数百μｍ〜数ｍｍ）の隙間が確保されている。
【００４４】
磁石ガイド３２もまた中空構造（シェル構造）をなしているが、その内部には軸線に沿ってガイド通路３２ａが形成されている。図４には断面形状のみが示されているが、ガイド通路３２ａは例えば円形のトンネル状をなしており、磁石ガイド３２の内部を縦坑（あるいは芯）のように上下方向に貫通して延びている。なおガイド通路３２ａの周囲には、その全周にわたって内部空間３２ｂが形成されている。
【００４５】
〔磁性係合体〕
上記のように内部磁性体３２６は永久磁石であり、その磁極の一方（ここではＳ極）を外部磁石２８に対向させた（下向きにした）状態でガイド通路３２ａ内に収容されている。内部磁性体３２６は長細い円柱形状をなしており、その両端が球面形状に加工されている。なお、内部磁性体３２６の両端における球面は、操作体１２の内面１２ｂにおける凹部１２ｃに合致する。またガイド通路３２ａの内径は、内部磁性体３２６の外径より僅か（外径の１００分の１程度）に大きい。このため磁石ガイド３２は、内部磁性体３２６（永久磁石）をガイド通路３２ａ内に収容した状態で、内部磁性体３２６を上下方向に往復移動可能に支持することができる。ただし、ガイド通路３２ａ内で内部磁性体３２６の磁極（Ｎ極とＳ極）を反転させることはできない。
【００４６】
〔外部磁石〕
外部磁石２８は例えば円盤形状をなしており、その中心線（図４中で水平方向）上にモータ３６の出力軸３６ａが位置している。この状態で外部磁石２８は、出力軸３６ａを中心として上下に磁極（Ｎ極及びＳ極）が分かれるように磁化されている。
【００４７】
モータ３６は、例えばその一部をベース部材１４に埋め込むようにして固定されている。このモータ３６にステッピングモータ等を用いることで、外部磁石２８の回転角度や回転速度を上記の制御部３０により任意に制御することができる。すなわち、制御部３０はモータ３６に対する駆動パルスを出力し、例えば０°〜３６０°の範囲内で任意に外部磁石２８の回転角度を制御したり、あるいは外部磁石２８を連続的に回転させつつ、その回転速度や回転方向を任意に制御したりすることができる。
【００４８】
〔流体／磁性流体〕
第３実施形態では、操作体１２の内部に磁性流体３４が充填されている。なお磁性流体３４は、例えば粒径がナノメートルレベルの磁性粉末をオイルに混合した液状体である。また磁性流体３４の液面は、例えば操作体１２の内部にて内部磁性体３２６を浸らせる（水没させる）程度の高さに設定されている。磁性流体３４は磁石ガイド３２の外面と操作体１２の内面１２ｂとの間の抵抗をある程度滑らかにするほか、ガイド通路３２ａ内にて内部磁性体３２６の上下移動をも滑らかにすることができる。また、磁性流体３４によって内部磁性体３２６の移動に伴う摩擦音（ノイズ）の発生を抑制し、より高品位な操作感触を得ることができる。
【００４９】
〔クリック感触の発生〕
第３実施形態の入力装置３００においても、第２実施形態と同様に回転操作に対するクリック感触を発生させることができる。すなわち図４に示されているように、内部磁性体３２６のＳ極に対して外部磁石２８のＮ極を対向させることにより、内部磁性体３２６を下方向へ引き寄せて凹部１２ｃに圧着させることができる。この状態でユーザが操作体１２を回転操作すると、第２実施形態と同様に内部磁性体３２６が凹部１２ｃとの引っ掛かりを生じることで、回転操作に対してクリック感触を発生させることができる。なお、このとき磁石ガイド３２は操作体１２と一緒に回転（連れ回り）することなく、ガイド通路３２ａを鉛直にした姿勢を保持する。
【００５０】
〔動作モードの変更〕
次に図５は、第３実施形態の入力装置３００による動作モードの変更形態を示す図である。第３実施形態の入力装置３００は、外部磁石２８の磁極の向きを入れ替えることで上記のクリック感触を発生したり、クリック感触を解除してフリー動作モードを実現したりすることができる。
【００５１】
〔フリー動作モード〕
図５中（Ａ）：例えば、モータ３６を１８０°回転させて外部磁石２８のＳ極を内部磁性体３２６のＳ極に対向させると、その反発力で内部磁性体３２６が浮き上がり、凹部１２ｃとの接触（いわゆる「係合関係」）が解除される。この状態では、内部磁性体３２６を用いたクリック感触が発生しないため、操作体１２をフリーな状態で回転させることができる（フリー動作モード）。なお、このとき内部磁性体３２６が浮き上がっていても、磁性流体３４が外部磁石２８に引き寄せられるため、操作体１２全体が支持部材１６から浮いてしまうことはない。
【００５２】
〔クリック動作モード〕
図５中（Ｂ）：先のフリー動作モードからモータ３６をさらに１８０°回転させ、外部磁石２８のＮ極を内部磁性体３２６のＳ極に対向させると、今度は内部磁性体３２６が引き寄せられて凹部１２ｃに圧着する。これにより、再び操作体１２の回転操作に対してクリック感触を発生させることができる（クリック動作モード）。
【００５３】
〔バイブレーション動作モード〕
特に図示していないが、第３実施形態の入力装置３００では、例えばモータ３６を連続的に回転させることで、外部磁石２８の磁極（Ｓ極とＮ極）を周期的に入れ替えることもできる。この場合、図５中（Ａ），（Ｂ）の各状態が交互に入れ替わるように発生することで、内部磁性体３２６が周期的に上下方向へ往復移動する。このような内部磁性体３２６の往復移動により、操作体１２が内側から周期的に叩かれる（連打される）ため、それによって操作体１２を細かく振動させることができる。なお、ここでは図示していないが、例えばガイド通路３２ａの高さ方向でみた中間位置に突き当たり用の壁を形成しておけば、内部磁性体３２６の下降時だけでなく、その上昇時にも壁との接触による振動を発生させることができるため、モータ３６の回転速度（Ｎ／ｓ）に対して振動周波数を逓倍（Ｎ×２倍）することができる。
【００５４】
〔第４実施形態〕
次に第４実施形態について説明する。ここでも同様に、図示も含めて第１〜第３実施形態と共通する事項については同じ符号を付し、その重複した説明を省略するものとする。
【００５５】
図６は、第４実施形態の入力装置４００の構成を概略的に示した図である。第４実施形態の入力装置４００は、内部磁性体４２６が粉状の磁性体で構成されている点で第１実施形態と相違している。また第４実施形態の入力装置４００は、上記の外部磁石２８に代えて電磁石４２８を用いている。以下、それぞれについて具体的に説明する。
【００５６】
〔内部磁性体〕
上記のように操作体１２の内部（収容空間１２ａ）には、粉状の内部磁性体４２６が収容されている。この内部磁性体４２６は、個々に粉状をなす磁性体（例えば砂鉄、ビーズ状鋼等）の集合物である。
【００５７】
〔電磁石〕
一方、操作体１２の外部には、第１〜第３実施形態までの外部磁石２８に代えて電磁石４２８が配置されている。電磁石４２８は上記の制御部３０によって通電（駆動）され、その通電時に磁界を発生させて内部磁性体４２６を引き寄せることができる。
【００５８】
第４実施形態の入力装置４００においても、電磁石４２８によって内部磁性体４２６が下方向へ引き寄せられることにより、操作体１２の回転操作時にその内面１２ｂとの間に摩擦が発生する。これにより、第１実施形態の入力装置１００と同様に回転操作に対する抵抗感触を発生させることができる。特に内部磁性体４２６が全体として一体の固体ではなく、粉状体の集合物であることから、得られる摩擦力が比較的に滑らかとなり、それによって抵抗感触（いわゆる操作フィーリング）を向上することができる。
【００５９】
〔電磁石の利用例〕
なお、第４実施形態で挙げた電磁石４２８は、第１〜第３実施形態にも適用することができる。特に第３実施形態については、制御部３０により電磁石４２８に供給する電流の方向を変換するだけで磁極の入れ替えを実現できることから、モータ３６を省略して部品点数を削減することができる。
【００６０】
〔流体／磁性流体の利用例〕
第３実施形態で挙げた磁性流体３４の充填は、第１，第２，第４実施形態にも適用することができる。特に第１，第４実施形態については、磁性流体３４によって操作体１２の内面１２ｂと内部磁性体２６，４２６との摩擦をある程度まで滑らかにし（摩擦を解消するわけではない）、操作感触の向上を図ることができる。また、第１〜第４実施形態の全てにおいて磁性流体３４を純粋な流体（磁性粉末を混合しないもの）とし、これを操作体１２の内部に充填してもよい。
【００６１】
〔応用例〕
次に、上述した第１〜第４実施形態のうち、例えば第３実施形態の好適な応用例について説明する。
【００６２】
〔全体構成〕
先ず図７は、トラックボール型入力装置５００の斜視図である。このトラックボール型入力装置５００は、例えばケーシングを兼ねたカバー部材１８に上記の操作体１２を収容した構造である。すなわち、カバー部材１８は全体として薄型の略直方体形状をなしており、その内部に操作体１２をはじめ、その他の電子部品や機械部品（図７には示されていない）を収容している。なお、カバー部材１８の上面には第１実施形態と同様の貫通穴１８ａが形成されており、この貫通穴１８ａを通じて操作体１２の一部が上面側に露出している。
【００６３】
〔内部構造〕
次に図８は、トラックボール型入力装置５００の内部構造を示す水平断面図（図７中のＶIII−ＶIII線に沿う断面図）である。また図９は、トラックボール型入力装置５００の内部構造を示す垂直断面図（図８中のＩＸ−ＩＸ線に沿う断面図）である。これら図８，図９に示されているように、この応用例では、操作体１２の下方ではなく側方位置に外部磁石２８が配置されている。また、これに合わせて操作体１２の内面１２ｂでは、下方向ではなく水平方向に内部磁性体２６が圧着されている。
【００６４】
〔操作体の支持〕
操作体１２の支持については、第３実施形態をはじめ第１，第２，第４実施形態と同様に、支持部材１６を用いた点接触による支持（三点支持）である。ただし、応用例においては各支持部材１６が球体ではなく、例えば半球形状の樹脂材料で成形されており、各支持部材１６は、例えば金属製の支持プレート５６に固定されている。すなわち図９に示されているように、支持プレート５６はケーシング（カバー部材１８）の内部を水平方向に延びており、その上面に支持部材１６の半球面部分が突出する状態で固定されている。図９には１つの支持部材１６のみ示されているが、支持部材１６は操作体１２の周囲に等間隔で３つ配置されている。そして支持プレート５６には、３つの支持部材１６の間に円形状の貫通穴５６ａが形成されており、この貫通穴５６ａ内に操作体１２の下部分が挿入されている。
【００６５】
なお支持プレート５６は、例えばその基端部５６ｂがケーシング（カバー部材１８）内で鉛直上方に屈曲された位置にあり、さらに基端部５６ｂにはヒンジ軸５４が取り付けられている。図８に示されているように、ケーシング内の側壁（参照符号なし）には一対のブラケット１８ｃが形成されており、これら一対のブラケット１８ｃを介して上記のヒンジ軸５４が水平に支持されている。このため支持プレート５６は、ヒンジ軸５４を中心としてケーシング内で上下方向にスイング（揺動）可能となっている。なお、支持プレート５６のスイングを用いた固有動作についてはさらに後述する。
【００６６】
〔磁石ガイドの構成〕
応用例においても、磁石ガイド３２のガイド通路３２ａ内に内部磁性体２６が収容されており、この状態で内部磁性体２６はガイド通路３２ａ内にて水平方向に往復移動可能である。ただし、ガイド通路３２ａの他端（内部磁性体２６の反対側）は閉塞されており、この閉塞されたガイド通路３２ａ内に圧縮コイルばね５１が設置されている。圧縮コイルばね５１はガイド通路３２ａ内にてある程度の初期歪みを与えられた状態で収容されており、その反発力で内部磁性体２６を操作体１２の内面１２ｂに押し付けている（いわゆる「付勢」）。なお、圧縮コイルばね５１は非磁性材料（例えばステンレス鋼）で形成されている。
【００６７】
また応用例においては、磁石ガイド３２の内部空間３２ｂ内に２つのホルダ部３２ｃが形成されている。これらホルダ部３２ｃは、例えば磁石ガイド３２の内面から中心方向に突出しており、それぞれ内部にセンタリング用のコアブロック５０が収容されている。またコアブロック５０は、上記のように閉塞されたガイド通路３２ａの他端（内部磁性体２６と反対側）にも配置されている。これら３つのコアブロック５０は、磁石ガイド３２の内面に沿って等間隔（中心角で１２０°ずつ）に配置されている。またコアブロック５０は、いずれも磁性金属（例えば、鉄、珪素鋼、ニッケル、パーマロイ等）で形成されている。
【００６８】
一方、ケーシング（カバー部材１８）の内部には、操作体１２の周囲に等間隔（中心角で１２０°ずつ）で３つの磁石ホルダ部１８ｂが形成されている。すなわち、これら磁石ホルダ部１８ｂは、例えばカバー部材１８の下面から下方に突出して形成されており、それぞれ内部にセンタリング用の磁石５２が収容されている。
【００６９】
図８に示されているように、操作体１２及び磁石ガイド３２の中心からみて、上記３つのコアブロック５０と３つの磁石５２とは同一線上（放射状）に位置付けられている。そして、３つの磁石５２がそれぞれ対応するコアブロック５０に対して同等の吸着力（磁力）を発生させることにより、操作体１２の内部では磁石ガイド３２全体が常にセンタリング（中心寄せ）された状態にある。これにより、操作体１２の内面１２ｂと磁石ガイド３２の外面との間に一定の隙間を確保しておくことができる。またこれにより、操作体１２の水平方向（外部磁石２８の方向）への移動を規制しつつ、支持部材１６によって操作体１２を回転可能に支持することができる。
【００７０】
〔モータの配置〕
図１０は、モータ３６の取付状態を示すカバー部材１８の垂直断面図（図８中のＸ−Ｘ線に沿う断面図）である。応用例においては、内部磁性体２６に対向させて外部磁石２８が操作体１２の側方に配置されており、これに合わせてモータ３６が操作体１２の側方に配置されている。カバー部材１８には、その底面から上方に立ち上がるブラケット１８ｄが形成されており、このブラケット１８ｃを介してモータ３６が水平な姿勢で固定されている。なお外部磁石２８は、第３実施形態で挙げたように円盤形状をなしており、その中心位置でモータ３６の出力軸３６ａに固定されている。
【００７１】
〔その他の構成〕
図１１は、センサ２４等の配置を示す垂直断面図（図８中のＸＩ−ＸＩ線に沿う断面図）である。応用例においても、センサ２４は操作体１２の側方に配置されており、その構成は第１〜第４実施形態と同じである。なお、センサ２４や上記の制御部３０（図示していない）、モータ３６は、いずれもモジュールの形態で回路基板５８上に実装されている。すなわち、ケーシング（カバー部材１８）内には回路基板５８が収容されており、この回路基板５８は上記の支持プレート５６より下方位置で水平方向に延びている。また制御部３０は、例えば半導体モジュール（ＰＩＣ等）の形態で回路基板５８上に実装されており、回路基板５８上で制御部３０は、例えば図示しない配線パターンを通じてセンサ２４やモータ３６に接続されている。
【００７２】
なお、回路基板５８にもまた例えば円形状の貫通穴５８ａが形成されており、この貫通穴５８ａに操作体１２の下面が部分的に挿入されている。これにより、支持プレート５６や回路基板５８を操作体１２の下方に配置しつつ、ケーシング（カバー部材１８）全体を薄くすることができる。
【００７３】
〔応用例固有の構成〕
図１２は、上述した支持プレート５６の外形を示す水平断面図（図９中のＸII−ＸII線に沿う断面図）である。また図１３は、支持プレート５６によるプッシュスイッチ６０の押下状態を示す垂直断面図（図１２中のＸIII−ＸIII線に沿う断面図）である。
【００７４】
上記のように支持プレート５６は、その上面にて３つの支持部材１６を突出させた状態で固定しており、これら支持部材１６により操作体１２がその下方から三点支持されている。また上記の回路基板５８上には、応用例に固有の構成としてプッシュスイッチ６０が実装されている。このプッシュスイッチ６０は、支持プレート５６の上下方向へのスイング動作を利用して押下することができる。
【００７５】
すなわち支持プレート５６には、例えばその一側縁部に押下部５６ｃが形成されており、この押下部５６ｃは、一側縁からプッシュスイッチ６０の上方にまで延びてプッシュスイッチ６０の上端に接している。図１３に示されているように、例えばユーザが操作体１２を下方に押し込み操作（押下）すると、その押し込み力が支持部材１６を介して支持プレート５６を全体的に押し下げる。このとき支持プレート５６は、上記のヒンジ軸５４を中心として下方にスイング（揺動）し、上記の押下部５６ｃを介してプッシュスイッチ６０を押下（ワンクリック）する。
【００７６】
このとき、プッシュスイッチ６０にはメカニカルなクリック反応があり、そのクリック反応は支持プレート５６から支持部材１６、そして操作体１２を通じてユーザにフィードバックされる。これにより、操作体１２の押し込み操作に対して明確なクリック感触を発生させることができる。なお、ユーザが押し込み操作を解除すると、プッシュスイッチ６０の復元力で支持プレート５６全体が上方へ逆スイングし、その初期位置（水平な姿勢）に復帰する。この場合、逆にクリックを解除する操作感触がユーザにフィードバックされる。
【００７７】
〔抵抗感触モード〕
上述した応用例のトラックボール型入力装置５００によれば、内部磁性体２６が外部磁石２８に引き付けられることで摩擦力を発生するため、操作体１２の回転操作に対する抵抗感触を発生させることができる。
【００７８】
〔フリー動作モード〕
また、モータ３６を１８０°回転させて外部磁石２８の磁極（Ｎ極とＳ極）を反転させれば、内部磁性体２６が反発力で操作体１２の内面１２ｂから離れた状態となる。この場合、操作体１２の回転操作に抵抗感触が発生しなくなり、上記のフリー動作モードを実現することができる。
【００７９】
〔バイブレーション動作モード〕
応用例においても同様に、モータ３６を連続的に回転させて外部磁石２８の磁極（Ｓ極とＮ極）を周期的に入れ替えれば、上述したバイブレーション動作モードを実現することができる。特に応用例の場合、操作体１２の内面を叩く際に、内部磁性体２６と外部磁石２８とが引き合う力に加えて圧縮コイルばね５１の反発力が作用するため、それだけ応答性がよく、かつ明確な振動を発生させることができる。
【００８０】
〔アナログ動作モード〕
また同様に、応用例においてもモータ３６の回転角度を細かく調整することにより、内部磁性体２６を外部磁石２８で引き寄せる力の大きさを変化させて摩擦抵抗の強さを可変制御することができる。
【００８１】
本発明は上述した各実施形態に制約されることなく、種々に変形して実施することができる。例えば、第１実施形態では内部磁性体２６を１つだけ配置しているが、複数個の内部磁性体２６を配置してもよい。
【００８２】
また、第３実施形態では操作体１２の内面に多数の凹部１２ｃが形成されているが、応用例のトラックボール型入力装置５００のように、第３実施形態において操作体１２の内面に凹部１２ｃが形成されていなくてもよい。
【００８３】
その他、図示とともに示した各種部材の形状や配置はいずれも好ましい例であり、本発明の実施に際してこれらを適宜変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００８４】
１２    操作体
１２ａ  収容空間
１２ｂ  内面
１２ｃ  凹部
１４    ベース部材
１６    支持部材
１８    カバー部材
２４    センサ
２６    内部磁性体
２８    外部磁石
３０    制御部
３２    磁石ガイド
３２ａ  ガイド通路
３４    磁性流体
３６    モータ
１００，２００  入力装置
３００，４００，５００  入力装置
２２６，３２６，４２６    内部磁性体
４２８    電磁石
【図１】
2011145724.tif 000003
【図２】
2011145724.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2011145724.tif 000007
【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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