(57)【要約】【課題】磁場応答ゲルの変形量を検出するとともに、従来の入力装置に比べてコイルの発熱による磁場応答ゲルの劣化を抑制する入力装置を提供する。【解決手段】入力装置１は、磁束に応じて弾性率を変化する、上面を操作面１２０とする平板状の磁場応答ゲル１２と、通電することで磁束を発生させる、磁場応答ゲル１２の下面側に設けられる複数のコイル１１と、複数のコイル１１の下面側に設けられる平板であって、当該平板上に複数のコイル１１のコア部分にそれぞれ挿入される凸部１００を備えた軟磁性体１０と、複数のコイル１１のそれぞれに通電して磁束を発生させる電源１５と、複数のコイル１１のそれぞれの電流値を測定する電流センサ１４とを有する。【選択図】図１
2015076834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束に応じて弾性率を変化する、上面を操作面とする平板状の磁場応答ゲルと、
通電することで磁束を発生させる、前記磁場応答ゲルの下面側に設けられる複数のコイルと、
前記複数のコイルの下面側に設けられる平板であって、当該平板上に前記複数のコイルのコア部分にそれぞれ挿入される凸部を備えた軟磁性体とを有する入力装置。
【請求項２】
前記複数のコイルのそれぞれに通電して磁束を発生させる電源と、
前記複数のコイルのそれぞれの電流値を測定する電流センサとをさらに備え、
前記電源は、前記複数のコイルのうち一部のコイルを通電し、
前記電流センサは、前記磁場応答ゲルの変形に伴い前記複数のコイルのいずれかに生じた誘導起電力を測定して、前記磁場応答ゲルの前記操作面に対する接触を検出する請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記複数のコイルは、平面視において規則性をもって配置される請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記複数のコイルは、平面視において隣接するコイル間の距離が等しくなるように配置される請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項５】
前記複数のコイルは、平面視において最密に充填されるよう配置される請求項１又は２に記載の入力装置。
【請求項６】
表示装置に接続された場合、
前記電源は、前記表示装置の表示内容のうち予め定めた画像について、当該画像の形状及び／又は位置に対応する前記磁場応答ゲルの形状及び／又は位置の弾性率が変化するように、前記複数のコイルのうち対応するコイルに通電する請求項２−５のいずれか１項に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の技術として、磁場応答ゲルに埋入したコイルに発生する電流を測定することで、磁場応答ゲルの変形量を検出する入力装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この入力装置は、粉体状の強磁性体材料又は高透磁率材料をエラストマーに混合して円筒状に形成した磁場応答ゲルの一例としての磁性エラストマーと、当該円筒状の磁性エラストマーに埋入されたコイルとを有し、磁性エラストマーが円筒の軸方向に圧縮又は伸長するとコイルを通過する磁場が変化することで電磁誘導によってコイルに起電力が生じて電流が流れる。当該電流を測定することで磁性エラストマーの変形量が検出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１６５２１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に示す入力装置は、コイルに通電する場合にコイルが発熱することで磁性エラストマーを劣化させるという問題があった。
【０００６】
従って、本発明の目的は、磁場応答ゲルの変形量を検出するとともに、従来の入力装置に比べてコイルの発熱による磁場応答ゲルの劣化を抑制する入力装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、磁束に応じて弾性率を変化する、上面を操作面とする平板状の磁場応答ゲルと、
通電することで磁束を発生させる、前記磁場応答ゲルの下面側に設けられる複数のコイルと、
前記複数のコイルの下面側に設けられる平板であって、当該平板上に前記複数のコイルのコア部分にそれぞれ挿入される凸部を備えた軟磁性体とを有する入力装置。
【０００８】
上記入力装置の複数のコイルのそれぞれに通電して磁束を発生させる電源と、
複数のコイルのそれぞれの電流値を測定する電流センサとをさらに備え、
電源は、複数のコイルのうち一部のコイルを通電し、
電流センサは、磁場応答ゲルの変形に伴い複数のコイルのいずれかに生じた誘導起電力を測定して、磁場応答ゲルの操作面に対する接触を検出するものであってもよい。
【０００９】
上記入力装置の複数のコイルは、平面視において規則性をもって配置されるものであってもよい。
【００１０】
上記入力装置の複数のコイルは、平面視において隣接するコイル間の距離が等しくなるように配置されるものであってもよい。
【００１１】
上記入力装置の複数のコイルは、平面視において最密に充填されるよう配置されるものであってもよい。
【００１２】
上記入力装置は、表示装置に接続された場合、
上記入力装置の電源は、表示装置の表示内容のうち予め定めた画像について、当該画像の形状及び／又は位置に対応する磁場応答ゲルの形状及び／又は位置の弾性率が変化するように、複数のコイルのうち対応するコイルに通電するものであってもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、磁場応答ゲルの変形量を検出するとともに、従来の入力装置に比べてコイルの発熱による磁場応答ゲルの劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す平面図及びＡ−Ａ断面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は入力装置の動作例を説明するための断面図である。
【図３】図３は、第２の実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す平面図である。
【図４】図４は、第３の実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す平面図である。
【図５】図５は、第４の実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
［第１の実施の形態］
（入力装置の構成）
図１（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す平面図及びＡ−Ａ断面図である。
【００１６】
この入力装置１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、平板状の軟磁性体１０と、軟磁性体１０上に設けられた複数のコイル１１ｃｃ、１１ｕｌ、１１ｌｒ…（以下、これらを総称して「コイル１１」という。）と、平板状に形成されてコイル１１上に設けられ磁束方向に収縮する性質を有する磁場応答ゲル１２とを有する。軟磁性体１０は、平板上に一体形成された円柱状の凸部１００ｃｃ、１００ｕｌ、１００ｌｒ…（以下、これらを総称して「凸部１００」という。）を有し、凸部１００の外径及び高さはコイル１１の内径及び高さに一致させて形成され、コイル１１のコア部分にそれぞれ挿入される。
【００１７】
また、入力装置１は、軟磁性体１０と磁場応答ゲル１２との間の空間であって、コイル１１及び凸部１００以外の空間に満たされる非磁性体１３を有する。
【００１８】
また、入力装置１は、コイル１１に流れる電流を測定する電流センサ１４ｃｌ、１４ｃｃ、１４ｃｒ…（以下、これらを総称して「電流センサ１４」という。）と、コイル１１に通電するための電源１５ｃｌ、１５ｃｃ、１５ｃｒ…（以下、これらを総称して「電源１５」という。）とを有する。
【００１９】
軟磁性体１０は、コイル１１の下面側に設けられ、一例として、純鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、ソフトフェライト、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金等の保磁力が小さく透磁率が大きい軟磁性材料を用いることができる。
【００２０】
コイル１１は、磁場応答ゲル１２の下面側に設けられて、マグネットワイヤを巻回して作成され、一例として、ポリエステル線、ポリエステルイミド線、ポリアミドイミド線等の耐熱性のあるマグネットワイヤを用いることができる。
【００２１】
磁場応答ゲル１２は、フェライト、鉄、アルニコ、ＯＰ、ＭｎＢｉ、バリウムフェライト、スーパーマロイ、サマリウムコバルト、ネオジム鉄ボロン、サマリウム鉄窒素等の強磁性材料を用いた磁性粒子を樹脂、エラストマー、ウレタン、天然ゴム等のゲルに分散させて混合調製した材料を用いることができる。なお、強磁性材料の磁化を一方向に配向させた異方性の磁性エラストマーを使用することが好ましい。
【００２２】
また、磁場応答ゲル１２は、当該材料を平板状に整形して作成され、上面を操作面１２０とする。
【００２３】
なお、磁場応答ゲル１２の磁性粒子には、フェライト、鉄、ソフトフェライト、アルニコ、ＯＰ、ＭｎＢｉ、バリウムフェライト、パーマロイ、スーパーマロイ、ケイ素鋼、センダスト、パーメンジュール、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金等の高等磁性材料を用いてもよい。
【００２４】
非磁性体１３は、銅、アルミニウム等の非磁性の金属やエポキシ樹脂等の合成樹脂を用いることができ、非磁性の一般的な気体を充填するものであってもよい。
【００２５】
電流センサ１４及び電源１５は、図示しない制御部によって制御される。また、電流センサ１４によって測定された電流値は制御部に送信されて、制御部で処理される。
【００２６】
また、軟磁性体１０の凸部１００、コイル１１の組の配置は、説明のための単純な例として、平面視において３行３列とする。なお、行と列の数は任意に設定可能であり、コイルの内径及び外径、高さ、コイル１１間の間隔及び配置は発生させる磁場の大きさに応じて適宜変更可能である。また、コイル１１及び凸部１００の径は、すべて同一のものを示しているが、異なる径のものを組み合わせて構成して配置してもよい。
【００２７】
また、入力装置１は、説明のため平板状のものを示すが、任意の曲面に沿って形成してもよいし、任意の立体形状の単一又は複数の面の表面に沿って形成してもよい。
【００２８】
（動作）
以下に、入力装置１の動作を図１−図２を参照しつつ説明する。
【００２９】
図２（ａ）及び（ｂ）は入力装置１の動作例を説明するための断面図である。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、図示しない制御部によって電源１５ｃｌ及び１５ｃｒをＯＦＦ状態としてコイル１１ｃｌ及び１１ｃｒに通電せず、電源１５ｃｃをＯＮ状態としてコイル１１ｃｃに通電することで、コイル１１ｃｃは磁束Ｂ１、Ｂ２を発生する。
【００３１】
磁束Ｂ１、Ｂ２はコイル１１ｃｃから発生して、隣り合うコイル１１ｃｌの中心を通過する閉磁路、コイル１１ｃｒの中心を通過する閉磁路となる（なお、図示しないコイル１１ｕｃ、１１ｌｃの中心を通過する閉磁路を形成する磁束も発生し、これらより小さい磁束密度の図示しないコイル１１ｕｒ、１１ｕｌ、１１ｌｒ、１１ｌｌの中心を通過する閉磁路を形成する磁束も発生する）。
【００３２】
磁束Ｂ１、Ｂ２が磁場応答ゲル１２を通過することで、磁場応答ゲル１２内に分散された磁性粒子が互いに引かれ合って磁場応答ゲル１２を収縮させ、収縮した領域は弾性率増大領域Ａとなる。つまり、当該入力装置１の操作面１２０に利用者の指３が触れた場合、触感により弾性率増大領域Ａの固さとその他の領域の固さとを判別することになる。
【００３３】
次に、図２（ｂ）に示すように、利用者の指３により弾性率増大領域Ａが押し込まれると、磁束Ｂ１の通過できる弾性率増大領域Ａ中の体積が減少するため、磁束Ｂ１が減少して磁束Ｂ１’に変化する。すると、コイル１１ｃｌの中心を通過する磁束が時間変化するためにコイル１１ｃｌの両端に誘導起電力が生じ、当該起電力によってコイル１１ｃｌに流れる電流は電流センサ１４ｃｌによって測定される。
【００３４】
電流センサ１４ｃｌによって測定された電流値及びその変化は、図示しない制御部によって解析されて指３が操作面１２０を押し込んだことが検出される。なお、指３により操作面１２０を引き上げたことを検出してもよい。
【００３５】
（第１の実施の形態の効果）
上記した第１の実施の形態によると、コイル１１を磁場応答ゲル１２中に埋入せず、かつコイル１１の中心に軟磁性体１０の凸部１００を設けたため、通電によるコイル１１の発熱を軟磁性体１０側へ誘導することができ、磁場応答ゲル１２への熱伝達を抑制することができ、従来の入力装置に比べてコイル１１の発熱による磁場応答ゲル１２の劣化を抑制することができる。
【００３６】
また、入力装置１の磁場応答ゲル１２に弾性率増大領域Ａを発生させることで、操作面１２０を触れた利用者の指３に、触感により弾性率増大領域Ａの固さとその他の領域の固さとを判別させることができる。
【００３７】
また、入力装置１の磁場応答ゲル１２の弾性率増大領域Ａに利用者の指３が触れて押し込んだ場合に、電流センサ１４によってコイル１１の電流値を測定することで、指３が操作面１２０を押し込んだことを検出することができる。
【００３８】
［第２の実施の形態］
図３は、第２の実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す平面図である。
【００３９】
第２の実施の形態の入力装置１Ａは、第１の実施の形態の入力装置１のコイル１１及び凸部１００の配置を変更したものである。つまり、コイル１１１の中心から周囲のコイル１１２−１１７の中心への距離が等距離となるようにそれぞれを配置した。
【００４０】
（第２の実施の形態の効果）
上記した第２の実施の形態によると、図３に示すコイル１１及び凸部１００の配置により、コイル１１１の中心から周囲のコイル１１２−１１７の中心への距離が等距離となるため、コイル１１１に通電して磁束を発生させた場合に、第１の実施の形態に比べて周囲のコイル１１２−１１７に均一な磁場を生成することができる。
【００４１】
［第３の実施の形態］
図４は、第３の実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す平面図である。
【００４２】
第３の実施の形態の入力装置１Ｂは、第２の実施の形態の入力装置１Ａのコイル１１の外径の形状を六角形に変更し、それぞれが接するように配置したものである。
【００４３】
（第３の実施の形態の効果）
上記した第３の実施の形態によると、図４に示すようにコイル１１の外径を六角形にしたことで、コイル１１間の空間がなくなり、非磁性体で空間を満たしていた第１及び第２の実施の形態に比べて、コイル１１を大きくすることができ、より効率よく磁束を発生することができる。
【００４４】
［第４の実施の形態］
図５は、第４の実施の形態に係る入力装置の構成の一例を示す概略斜視図である。
【００４５】
第４の実施の形態の入力装置１Ｃは、第１−第３の実施の形態の入力装置１、１Ａ、１Ｂを用いることができ、図示しない制御部を介して表示装置２に接続されたものである。
【００４６】
図５に示すように、制御部により表示装置２に表示画像２０が表示されている場合について説明する。表示画像２０は、選択決定をするためのボタン画像２００ｙ及び選択拒否するためのボタン画像２００ｎを有する。
【００４７】
制御部は、表示画像２０のボタン画像２００ｙ及び２００ｎの形状及び／又は位置に対応する入力装置１Ｃの磁場応答ゲル１２の形状及び／又は位置の弾性率が変化するように、弾性率増大領域Ａｙ及びＡｎを形成する。
【００４８】
（第４の実施の形態の効果）
上記した第４の実施の形態によると、当該入力装置１Ｃの弾性率増大領域Ａｙ及びＡｎに利用者の指３が触れた場合、触感により弾性率増大領域Ａｙ及びＡｎの固さとその他の領域の固さとを判別することになり、当該領域に操作対象があることを利用者は入力装置１Ｃを視認することなく判別することができる。
【００４９】
また、利用者の指３が弾性率増大領域Ａｙ及びＡｎのいずれかを押し込むと、弾性率増大領域Ａｙ及びＡｎに対応する電流センサ１４によって電流値及びその変化が測定され、制御部によって指３が弾性率増大領域Ａｙ及びＡｎを押し込んだことが検出されるとともに、ボタン画像２００ｙに対応する選択決定動作又はボタン画像２００ｎに対応する選択拒否動作が実行されるため、利用者は入力装置１Ｃを視認することなく表示装置２に表示された表示画像２０について操作を実行することができる。
【００５０】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されず、本発明の技術思想を逸脱あるいは調整しない範囲内で種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００５１】
１、１Ａ−１Ｃ       入力装置
２     表示装置
３     指
１０   軟磁性体
１１   コイル
１２   磁場応答ゲル
１３   非磁性体
１４   電流センサ
１５   電源
２０   表示画像
１００ 凸部
１２０ 操作面
２００ｎ      ボタン画像
２００ｙ      ボタン画像
Ａ、Ａｙ、Ａｎ       弾性率増大領域
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2015076834.tif 000006
【図２】
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