(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に変位可能な操作部と、
前記操作部に対して、前記軸方向に沿った軸まわりの回転が拘束される第１ヨークと、
前記第１ヨークの周囲に配置され、前記軸まわりの前記第１ヨークの回転に起因してギャップ長が変化するギャップを、前記第１ヨークとの間に形成する第２ヨークと、
前記ギャップを通る磁束を形成する磁石とを含み、
ｍ（ｍは４以上の偶数）個の前記ギャップが形成され、
複数の前記ギャップのそれぞれを、前記磁束の流れる方向の上流側からｎ番目（ｎ≦ｍ／２−１）として区別して表すとき、
前記第１ヨークは、２ｎ番目と２ｎ＋１番目の前記ギャップ間、及び、ｍ番目と１番目の前記ギャップ間において、前記軸を通る面で切断したときの断面積が、２ｎ−１番目と２ｎ番目の前記ギャップ間における最小の前記断面積よりも小さい第１部位を有する、入力装置。
【請求項２】
前記第１ヨークは、前記第２ヨークに向かって突出する第１突起部を有し、
前記第２ヨークは、前記第１ヨークに向かって突出する第２突起部を有し、
前記ギャップは、前記第１突起部及び前記第２突起部間に形成される、請求項１に記載の入力装置。
【請求項３】
前記第１突起部及び前記第２突起部は、前記軸方向に垂直な方向で互いに対向する、請求項２に記載の入力装置。
【請求項４】
前記第１突起部及び前記第２突起部は、複数組設けられ、
前記複数組は、前記ｍ組であり、
前記磁束は、前記複数組のそれぞれに係る前記ギャップを通る、請求項２又は３に記載の入力装置。
【請求項５】
前記複数組は、前記軸まわりで対称に配置される、請求項４に記載の入力装置。
【請求項６】
複数の前記ギャップのそれぞれを、前記磁束の流れる方向の上流側からｊ番目（ｊ≦ｍ
／２−１）として区別して表すとき、
前記第２ヨークは、２ｊ−１番目と２ｊ番目の前記ギャップ間、及び、ｍ−１番目とｍ番目の前記ギャップ間において、前記軸を通る面で切断したときの断面積が、２ｊ番目と２ｊ＋１番目の前記ギャップ間における最小の前記断面積よりも小さい第２部位を有する、請求項４又は５に記載の入力装置。
【請求項７】
前記第１ヨークは、前記軸上に重心が位置し、前記軸方向に垂直な方向に長手方向を有し、前記長手方向の両端部に、前記第１突起部を有する、請求項４〜６のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項８】
前記ギャップ長は、前記操作部が正規角度にあるときに、最小値を取る、請求項１〜７のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
【請求項９】
前記軸を形成し、前記軸方向に前記操作部と共に変位可能である軸部と、
前記軸部の前記軸方向の変位に応じて信号を発生する信号発生部とを更に含み、
前記第１ヨークは、前記軸部まわりに設けられる、請求項１〜８のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁石の磁力を作用させて操作部の位置を規制する入力装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2007‐305492号公報
【特許文献２】特開平8‐315670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、上記のような従来技術では、操作部の回転を規制することが難しい。操作部が正規の角度から回転すると、周辺部位への操作部の引っ掛かりによる操作性の悪化や見栄えの悪化などの不都合が生じる虞がある。
【０００５】
そこで、１つの側面では、本発明は、操作部の回転を規制できる入力装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一局面によれば、軸方向に変位可能な操作部と、
前記操作部に対して、前記軸方向に沿った軸まわりの回転が拘束される第１ヨークと、
前記第１ヨークの周囲に配置され、前記軸まわりの前記第１ヨークの回転に起因してギャップ長が変化するギャップを、前記第１ヨークとの間に形成する第２ヨークと、
前記ギャップを通る磁束を形成する磁石とを含む、入力装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
操作部の回転を規制できる入力装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施例による電子機器の外観を示す斜視図である。
【図２】電子機器のＸ１部の側面図である。
【図３】電子機器のＸ１部の斜視図である。
【図４】入力装置の分解斜視図である。
【図５】入力装置の組み立て状態を示す斜視図である。
【図６】入力装置が組み付けられた状態の電子機器の内部を示す斜視図である。
【図７】入力装置を内側から見た斜視図である。
【図８】入力装置の断面構造を示す斜視図である。
【図９】磁気バネ機能の説明図である。
【図１０】磁気バネ機能の原理の説明図である。
【図１１Ａ】磁気バネ機能の原理の説明図である。
【図１１Ｂ】磁気バネ機能の原理の説明図である。
【図１２】サイドキーが正規角度から回転した状態を示す図である。
【図１３】サイドキーの軸方向の戻り特性の説明図である。
【図１４】実施例２による入力装置の説明図である。
【図１５】実施例２による磁気バネ機能の説明図である。
【図１６】実施例３による入力装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００１０】
［実施例１］
図１は、実施例１による電子機器１の外観を示す斜視図である。以下では、説明上、電子機器１の長手方向を、Ｙ方向と定義する。
【００１１】
電子機器１は、携帯型であるが、固定型であってもよい。携帯型の電子機器１は、携帯電話、ＰＤＡ(personal digital assistant)、タブレットのような携帯型情報端末、携帯ゲーム機、携帯音楽プレーヤ等であってもよい。
【００１２】
電子機器１は、各種機能を実現する処理装置４（図１にて点線で模式的に図示）を内部に含む。処理装置４は、例えば基板（図示せず）上に実装されるＬＳＩ（Large-Scale Integration）などのＩＣ（Integrated Circuit）パッケージにより実現されてもよい。
【００１３】
電子機器１は、側面にサイドキー１０を備える。サイドキー１０は、ユーザにより操作される機械的なスイッチの操作部の一例である。サイドキー１０は、押し込む操作（押圧操作）が可能である。サイドキー１０の操作により実現される機能は、任意であるが、以下の実施例１では、一例として、電子機器１の電源のオン／オフ機能である。サイドキー１０の操作により実現される機能は、その他、音量の増加機能、音量の低減機能等であってもよい。また、複数のサイドキー１０が、１つの電子機器１に設けられてもよい。
【００１４】
図２は、電子機器１のＸ１部（図１参照）の側面図であり、図３は、電子機器１のＸ１部の斜視図である。
【００１５】
電子機器１は、サイドキー１０と、ケース２０とを含む。実施例1では、一例として、ケース２０は、裏側の下ケース（リアケース）２１と、表側の上ケース（フロントケース）２２とを含む。ケース２０には、サイドキー１０を露出させるための開口部２４が形成される。開口部２４の形状（開口形状）は、サイドキー１０の露出部１２（後述）の形状と略同じである。即ち、サイドキー１０は、開口部２４の開口形状に対応した形状を有する。但し、サイドキー１０の操作性や組み付け性、部品公差等の観点から、開口部２４とサイドキー１０との間には僅かな隙間（クリアランス）が設定される。
【００１６】
次に、図４乃至図８を参照して、電子機器１に組み込まれる入力装置１００の構成について説明する。尚、以下の図４等においては、電子機器１のケース２０の一部が併せて図示されている。また、以下において、外側とは、電子機器１の外部側を指し、内側とは、電子機器１の内部側を指す。
【００１７】
図４は、入力装置１００の分解斜視図であり、図５は、入力装置１００の組み立て状態を示す斜視図である。図６は、入力装置１００が組み付けられた状態の電子機器１の内部を示す斜視図であり、図７は、入力装置１００を内側から見た斜視図である。図８は、入力装置１００の断面構造を示す斜視図である。
【００１８】
入力装置１００は、サイドキー１０（操作部の一例）と、シャフト４０（軸部の一例）と、タクトスイッチ５０（信号発生部の一例）と、第１ヨーク６０と、第２ヨーク７０と、磁石８０とを含む。入力装置１００は、サイドキー１０の一部（露出部１２）を除き、ケース２０の表面よりも内側に配置される。
【００１９】
以下では、シャフト４０の中心軸Ｉ（図８参照）を基準として、軸方向、径方向、及び周方向を定義する。軸方向とは、中心軸Ｉの延在方向であり、径方向は、中心軸Ｉに垂直な方向である。軸方向外側とは、軸方向で相対的に外側（電子機器１の外部側）を指し、軸方向内側とは、軸方向で相対的に内側（電子機器１の内部側）を指す。また、径方向外側とは、中心軸Ｉから相対的に遠い側を指し、径方向内側とは、中心軸Ｉに相対的に近い側を指す。
【００２０】
サイドキー１０は、露出部１２と、土台部１４とを含む。サイドキー１０は、例えば樹脂により形成される。露出部１２及び土台部１４は、一体に形成されてよい。露出部１２は、上述及び図８に示すように、ケース２０の開口部２４を介して露出する。従って、露出部１２は、開口部２４よりも僅かに小さい外形を有する。土台部１４は、図８に示すように、開口部２４よりも外形が大きく、ケース２０の内側表面に当接することで、サイドキー１０の軸方向外側の変位を拘束する（即ちケース２０からのサイドキー１０の離脱を防止する）。サイドキー１０は、上述のように、ユーザにより押圧操作されると、軸方向内側に変位する。
【００２１】
シャフト４０は、中心軸Ｉを有し、軸方向に延在する。シャフト４０は、サイドキー１０の内側に設けられる。シャフト４０は、外側の端部がサイドキー１０の内側の表面の所定位置（例えば軸方向に視たときのサイドキー１０の中心又は図心）に対して軸方向に当接される。従って、シャフト４０は、サイドキー１０と共に軸方向に変位可能である。具体的には、シャフト４０は、サイドキー１０の軸方向の操作ストローク（タクトスイッチ５０の軸方向のストロークに相当）分、軸方向に変位可能である。シャフト４０は、サイドキー１０に直接固定されてもよいし、他の部材（後述の第１ヨーク６０）を介してサイドキー１０に固定されてもよい。或いは、シャフト４０は、サイドキー１０に対して中心軸Ｉまわりの回転が許容される態様で支持されてもよい。
【００２２】
シャフト４０は、中空の円筒状のシャフトスリーブ４２を通って軸受部２１０で支持される。軸受部２１０は、ケース２０に固定される。軸受部２１０は、例えば、図４に示すように、下ケース２１と一体に形成されてもよい。シャフトスリーブ４２は、ゴム等のような弾性体により形成される。シャフトスリーブ４２は、シャフト４０の外径に対応した内径を有し、シャフト４０が通される。シャフトスリーブ４２は、軸受部２１０の軸方向の穴２１２に嵌め込まれる。シャフトスリーブ４２は、フランジ部（鍔部）４２１を有し、軸受部２１０の軸方向外側の表面２１１に軸方向で当接する。このようにして軸受部２１０は、シャフトスリーブ４２を介してシャフト４０の径方向及び軸方向を支持する。シャフトスリーブ４２は、軸受部２１０の穴２１２を介して水等が軸方向内側に侵入することを抑制する機能を持つ。尚、実施例１では、一例として、シャフトスリーブ４２が設けられるが、シャフトスリーブ４２は省略されてもよい。この場合、シャフト４０は、直接的に軸受部２１０で支持される。
【００２３】
タクトスイッチ５０は、スイッチ支持部２２０で支持される。スイッチ支持部２２０は、ケース２０に固定される。スイッチ支持部２２０は、例えば図４に示すように、下ケース２１と一体に形成されてもよい。スイッチ支持部２２０は、軸受部２１０よりも内側に形成され、穴２１２と連通する。タクトスイッチ５０は、穴２１２を通るシャフト４０の軸方向端部（内側の端部）に対して軸方向で対向する。タクトスイッチ５０は、サイドキー１０の軸方向の変位に伴うシャフト４０の軸方向の変位に応じて信号を発生する。タクトスイッチ５０は、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit）５１及びコネクタ５２を介して、電子機器１の処理装置４（図１参照）に電気的に接続される。タクトスイッチ５０からの信号は、処理装置４（図１参照）で処理される。
【００２４】
外力（例えばユーザの操作力）に起因してサイドキー１０が軸方向内側に変位すると、サイドキー１０と一体のシャフト４０が軸方向内側に変位する。シャフト４０が軸方向内側に変位すると、シャフト４０の軸方向内側の端部がシャフトスリーブ４２を介してタクトスイッチ５０を軸方向内側に押し、タクトスイッチ５０の状態を変化させる。例えば、タクトスイッチ５０がオンし、オン信号が処理装置４（図１参照）に与えられる。尚、この際、シャフトスリーブ４２は弾性変形し、シャフト４０の軸方向内側への変位を可能とする。ユーザの操作力が無くなると、サイドキー１０が軸方向外側に変位し（戻り）、シャフト４０の軸方向内側の端部がタクトスイッチ５０から離れ、タクトスイッチ５０の状態を変化させる（例えばタクトスイッチ５０がオフする）。
【００２５】
第１ヨーク６０は、軟磁性体により形成される。第１ヨーク６０は、シャフト４０まわりに設けられる。第１ヨーク６０は、サイドキー１０に対する中心軸Ｉまわりの回転が拘束される。従って、第１ヨーク６０は、サイドキー１０と一体に中心軸Ｉまわりに回転される。第１ヨーク６０は、サイドキー１０に直接固定されてもよい。或いは、第１ヨーク６０は、サイドキー１０に間接的に固定されてもよい。例えば、第１ヨーク６０は、サイドキー１０と一体であるシャフト４０に固定されることでサイドキー１０に間接的に固定されてもよい。実施例１では、一例として、第１ヨーク６０は、シャフト４０と一体に形成され、サイドキー１０の内側の表面に、テープや接着剤等により固定される。例えば、第１ヨーク６０は、ステンレス鋼によりシャフト４０と一体に形成されてもよい。
【００２６】
実施例１では、一例として、第１ヨーク６０は、Ｙ方向（図１）を長手方向とする略矩形の形状であって、軸方向に視たときに中心軸Ｉを中心として点対称な形状であり、重心が中心軸Ｉ上に位置する。第１ヨーク６０は、重心に、シャフト４０が通る中心穴６１を有する。
【００２７】
第２ヨーク７０は、軟磁性体により形成される。第２ヨーク７０は、ケース２０に対する中心軸Ｉまわりの回転が拘束される。例えば、第２ヨーク７０は、ケース２０に固定される。例えば、第２ヨーク７０は、下ケース２１の内側の表面にテープや接着剤等により固定されてもよい。或いは、第２ヨーク７０は、ケース２０に対して回転不能な態様でケース２０に支持されてもよい。即ち、第２ヨーク７０は、軸方向にガタを有する態様で、ケース２０の被嵌合部（図示せず）に嵌合されてもよい。
【００２８】
第２ヨーク７０は、第１ヨーク６０の周囲に配置される。即ち、第２ヨーク７０は、第１ヨーク６０の径方向外側に配置される。第２ヨーク７０は、軸方向で第１ヨーク６０に対してオフセットして配置されてもよいし、軸方向で第１ヨーク６０に対してオフセットせずに配置されてもよい。実施例１では、図８に示すように、第２ヨーク７０は、第１ヨーク６０に対して軸方向外側にオフセットして配置される。尚、第１ヨーク６０と第２ヨーク７０の軸方向のオフセット量ｄ（図８参照）は、後述の磁気バネ機能が実現される範囲内で任意である。
【００２９】
また、第２ヨーク７０は、中心軸Ｉまわりの第１ヨーク６０の回転に起因してギャップ長が変化するギャップＧ１〜Ｇ４（図９参照）を、第１ヨーク６０との間に形成する。これに関する構成については、磁気バネ機能に関連し、後述する。尚、中心軸Ｉまわりの第１ヨーク６０の回転は、開口部２４とサイドキー１０との間の隙間（クリアランス）に起因して生じる（図１２参照）。
【００３０】
磁石８０は、永久磁石である。磁石８０は、後述の磁気バネ機能を実現するための磁束（図９の閉磁路Ｍ参照）を形成する。磁石８０の機能（閉磁路）については、後に詳説する。磁石８０は、ケース２０に支持される。例えば、磁石８０は、下ケース２１の内側の表面にテープや接着剤等により固定されてもよい。或いは、磁石８０は、ケース２０の被嵌合部（図示せず）に嵌合されてもよい。実施例１では、一例として、磁石８０は、図７や図８に示すように、第２ヨーク７０に接する態様（ギャップなしで隣り合う態様）で設けられる。
【００３１】
次に、図９乃至図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して、第１ヨーク６０、第２ヨーク７０、及び磁石８０により実現される磁気バネ機能について説明する。
【００３２】
図９及び図１０は、磁気バネ機能の説明図であり、第１ヨーク６０、第２ヨーク７０、及び磁石８０を軸方向に視た図である。図９は、平衡（ノミナル）状態を示し、図１０は、戻りトルクが発生している状態を示す。図９及び図１０には、磁石８０により形成される閉磁路（磁束の流れ）Ｍが、点線で模式的に示される。また、図９には、磁気バネ機能に係る仮想的なバネＳが示されている。
【００３３】
第１ヨーク６０は、第２ヨーク７０に向かって突出する第１突起部６２を有する。実施例１では、一例として、第１ヨーク６０は、４つの第１突起部６２を含む。尚、実施例１では、第１突起部６２は、軸方向に視たとき、先端が鋭角の三角状の形状であるが、台形形状や、矩形形状、半円状のような他の形状であってもよい。
【００３４】
第２ヨーク７０は、第１ヨーク６０に向かって突出する第２突起部７２を有する。実施例１では、一例として、第２ヨーク７０は、４つの第１突起部６２のそれぞれと組をなす態様で、４つの第２突起部７２を含む。尚、実施例１では、第２突起部７２は、軸方向に視たとき、先端が鋭角の三角状の形状であるが、台形形状や、矩形形状、半円状のような他の形状であってもよい。
【００３５】
第２ヨーク７０の第２突起部７２は、図９に示すように、第１ヨーク６０の第１突起部６２に径方向で対向する。即ち、平衡状態において、各組の第１突起部６２及第２突起部７２は、中心軸Ｉまわりの同一の角度に配置される。平衡状態において、軸方向に視たとき、第２ヨーク７０と第１ヨーク６０との間の径方向の距離（中心軸Ｉを通る方向での径方向の距離）は、第１突起部６２と第２突起部７２との間で最小となる。従って、閉磁路Ｍは、各組の第１突起部６２及び第２突起部７２間のギャップＧ１〜Ｇ４を通る。以下では、説明上、４組の第１突起部６２及び第２突起部７２間の４つのギャップＧ１〜Ｇ４を区別するとき、閉磁路Ｍの上流から下流に向かう方向で「ｋ番目（ｋ＝１、２、３、４）のギャップ」と称する。
【００３６】
実施例１では、一例として、第１突起部６２及び第２突起部７２の各組は、中心軸Ｉまわりで対称に配置される。この場合、各ギャップで発生する径方向の吸引力Ｆｒ（後述）が打ち消し合う関係となり、第１ヨーク６０の、シャフト４０に対する並進方向の位置ずれを低減できる。
【００３７】
第１ヨーク６０は、２番目と３番目のギャップＧ２、Ｇ３間、及び、４番目と１番目のギャップＧ４、Ｇ１間において、中心軸Ｉを通る面で切断したときの断面積が所定面積Ｓ１よりも小さい低断面積部６５（第１部位の一例）を含む。第１ヨーク６０において、低断面積部６５は、１番目と２番目のギャップＧ１、Ｇ２間や、３番目と４番目のギャップＧ３、Ｇ４間においては、形成されない。所定面積Ｓ１は、他の範囲（例えば１番目と２番目のギャップＧ１、Ｇ２間、及び３番目と４番目のギャップＧ３、Ｇ４間）における同断面積の最小値よりも小さく、第１ヨーク６０の必要な剛性を確保できる最小限の面積であってよい。低断面積部６５は、断面積が小さいが故に、磁束が通過できる磁束量が小さい。低断面積部６５は、その上流側のギャップを通る磁束量を増加し、閉磁路Ｍを通る磁束量を増加させる機能を果たす。即ち、低断面積部６５は、自身を通る磁束量を減らすことで、閉磁路Ｍを通る磁束量を増加させる機能を果たす。例えば、２番目と３番目のギャップＧ２、Ｇ３間の低断面積部６５は、２番目のギャップＧ２を介した第１ヨーク６０から第２ヨーク７０への磁束量を増加させる。これにより、磁石８０の磁力（起磁力）が同じであるときは、低断面積部６５が形成されない場合に比べて、閉磁路Ｍを通る磁束量を増加させることができる。
【００３８】
実施例１では、一例として、図９に示すように、低断面積部６５は、第１ヨーク６０の磁路幅Ｌ１（軸方向及び磁束Ｍの流れる方向の双方に垂直な方向の長さ）を、２番目と３番目のギャップＧ２、Ｇ３間、及び、４番目と１番目のギャップＧ４、Ｇ１間において局所的に小さくすることで形成される。尚、磁路幅Ｌ１（後述の磁路幅Ｌ２も同様）は、中心軸Ｉを通る方向での径方向の距離である。この場合、第１ヨーク６０の厚みを一定としつつ、低断面積部６５を形成できる。但し、低断面積部６５は、第１ヨーク６０の厚み（軸方向の寸法）を、２番目と３番目のギャップＧ２、Ｇ３間、及び、４番目と１番目のギャップＧ４、Ｇ１間において、局所的に小さくすることで形成されてもよい。
【００３９】
第２ヨーク７０は、１番目と２番目のギャップ間Ｇ１、Ｇ２、及び、３番目と４番目のギャップＧ３、Ｇ４間において、中心軸Ｉを通る面で切断したときの断面積が所定面積Ｓ２よりも小さい低断面積部７５（第２部位の一例）を含む。第２ヨーク７０において、低断面積部７５は、２番目と３番目のギャップＧ２、Ｇ３間、及び、４番目のギャップＧ４と磁石８０のＳ極間には形成されない。所定面積Ｓ２は、他の範囲（例えば２番目と３番目のギャップＧ２、Ｇ３間）における同断面積の最小値よりも小さく、第２ヨーク７０の必要な剛性を確保できる最小限の面積であってよい。低断面積部７５は、断面積が小さいが故に、磁束が通過できる磁束量が小さい。低断面積部７５は、自身を通る磁束量を減らすことで、閉磁路Ｍを通る磁束量を増加させる機能を果たす。例えば、１番目と２番目のギャップＧ１、Ｇ２間の低断面積部７５は、１番目のギャップＧ１を介した第２ヨーク７０から第１ヨーク６０への磁束量を増加させる。これにより、磁石８０の磁力（起磁力）が同じであるときは、低断面積部７５が形成されない場合に比べて、閉磁路Ｍを通る磁束量を増加させることができる。
【００４０】
実施例１では、一例として、図９に示すように、低断面積部７５は、第２ヨーク７０の磁路幅Ｌ２を、１番目と２番目のギャップＧ１、Ｇ２間、及び、３番目と４番目のギャップＧ３、Ｇ４間において局所的に小さくすることで形成される。この場合、第２ヨーク７０の厚みを一定としつつ、低断面積部７５を形成できる。但し、低断面積部７５は、第２ヨーク７０の厚み（軸方向の寸法）を、１番目と２番目のギャップＧ１、Ｇ２間、及び、３番目と４番目のギャップＧ３、Ｇ４間において、局所的に小さくすることで形成されてもよい。
【００４１】
第２ヨーク７０は、磁石８０のＳ極に接する部位とＮ極に接する部位との間において、中心軸Ｉを通る面で切断したときの断面積が所定面積Ｓ２よりも小さい低断面積部７６を含む。低断面積部７６は、自身を通る磁束量を減らすことで、閉磁路Ｍを通る磁束量を増加させる機能を果たす。尚、低断面積部７６に代えて、切欠き部（図１４の切欠き部７７Ａ）が設けられてもよい。
【００４２】
第１ヨーク６０は、上述のように、サイドキー１０と一体に回転する。図９に示す平衡状態は、第１ヨーク６０の角度が正規角度である状態であり、サイドキー１０の角度が正規角度である状態に対応する。平衡状態では、サイドキー１０の長手方向はＹ方向に平行である。尚、各ギャップＧ１〜Ｇ４でのギャップ長は、上述のように、中心軸Ｉまわりの第１ヨーク６０の回転に起因して変化するが、平衡状態では、各ギャップＧ１〜Ｇ４でのギャップ長は、第１ヨーク６０が実質的に回転できる範囲内で、それぞれ最小値となる。尚、第１ヨーク６０が実質的に回転できる範囲は、開口部２４とサイドキー１０との間の隙間の大きさによって決まる。このような平衡状態から、図１２に示すようにサイドキー１０が回転する場合を想定する。図１２は、サイドキー１０が正規角度から時計回りに回転した状態を示す図である。サイドキー１０が正規角度から回転すると、図１２に示すように、サイドキー１０の長手方向がＹ方向に対して平行でない状態となる。尚、このような回転は、開口部２４とサイドキー１０との間の隙間に起因して生じる。かかるサイドキー１０の回転が生じると、第１ヨーク６０が、図１０に示すように、内側から視て反時計回りに回転する。第１ヨーク６０が反時計回りに回転すると、磁気バネ機能により戻りトルクが発生する。具体的には、図１０に示すように、各ギャップＧ１〜Ｇ４でのギャップ長が大きくなるため、ギャップ長が小さくなる方向（磁気抵抗が低くなる方向）に吸引力Ｆｍが発生する。吸引力Ｆｍは、中心軸Ｉまわりのトルクを生み、該トルクは、第１ヨーク６０を平衡状態に戻そうとする方向（時計回り）に発生する。この結果、サイドキー１０が正規角度から回転しても、第１ヨーク６０が平衡状態に戻り、サイドキー１０も平衡状態に戻ることができる。これは、サイドキー１０が正規角度から反時計回りに回転した場合も同様である。このようにして、サイドキー１０に、サイドキー１０を回転させるような外力が付与されて、サイドキー１０が正規角度から回転されても、磁気バネ機能により元の正規角度に戻すことができる。
【００４３】
ここで、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して、磁気バネ機能の原理をより詳細に説明する。図１１Ａ及び図１１Ｂは、磁気バネ機能の原理の説明図である。
【００４４】
図１１Ａは、磁気バネ機能が利用する基本原理の説明図であり、吸引磁気回路モデルを示す。図１１Ａでは、２つの対向するヨークＡ，Ｂには、ギャップＧを介して磁石から磁束が流れている。このとき、ヨークＡ，Ｂ間に発生する磁気吸引力|Ｆｍ|は、以下のとおりである。
|Ｆｍ|=Kg/(G+G0)2∝1/G2
ここで、Kg、G0は形状依存の定数である。従って、平衡状態において、吸引力Ｆｍは、ヨークＡ，Ｂ間のギャップＧの長さの二乗に反比例して大きくなる。
【００４５】
図１１Ｂは、実施例１における磁気バネ機能の説明図である。図１１Ｂにおいて、Ｐ１は、第１ヨーク６０の第１突起部６２の頂部とし、Ｐ２は、第２ヨーク７０の第２突起部７２の頂部とする。頂部Ｐ１の径方向の距離を「ｒ」とする。このとき、戻りトルク|Ｔｍ|の基本式は、以下のとおりである。
|Ｔｍ|=ｒ・|Ｆｍ|
平衡状態から角度θ（θ＞０）だけ反時計回りに回転した状態では、回転方向の吸引力Ｆｍが発生する。即ち、頂部Ｐ１と頂部Ｐ２との間の周方向のギャップＧが発生し、ギャップに応じた吸引力Ｆｍが発生する。このとき、頂部Ｐ１と頂部Ｐ２との間の周方向の距離を、「ｒ・θ」と近似すると、回転方向の吸引力Ｆｍは、例えば、以下の通りで表すことができる。
|Ｆｍ|∝1/(r・θ)2（但し、θ＞０）
従って、回転方向の吸引力Ｆｍは、頂部Ｐ１と頂部Ｐ２との間の周方向の距離の二乗に反比例して大きくなる。上述の戻りトルクは、回転方向の吸引力Ｆｍに起因して発生する。吸引力Ｆｍは、1/θ2に比例するので、θが０になる方向に1/θ2の急峻な戻りトルクが得られることが分かる。
【００４６】
このようにして、実施例１によれば、第１ヨーク６０と第２ヨーク７０との間には、中心軸Ｉまわりの第１ヨーク６０の回転（サイドキー１０の回転）に起因してギャップ長が変化するギャップＧ１〜Ｇ４が形成される（磁気バネ機能が実現される）。これにより、サイドキー１０が正規角度から角度θだけ回転されても、磁気バネ機能により角度θが０になる方向に戻りトルクが発生するので、サイドキー１０が回転された状態のままとなってしまう可能性を低減できる。サイドキー１０が回転された状態のまま正規角度に戻らない場合は、開口部２４でのサイドキー１０の引っ掛かりによるサイドキー１０の操作性の悪化や、開口部２４とサイドキー１０の間の隙間の不均一に起因した見栄えの悪化などの不都合が生じる虞がある。実施例１によれば、かかる不都合が生じる可能性を低減できる。
【００４７】
また、実施例１によれば、上述のように、第１ヨーク６０は、Ｙ方向に長い形状を有するので、電子機器１の厚さを増加させることなく、上述の磁気バネ機能の所望の戻りトルクの発生に必要なモーメント長を確保できる。吸引力Ｆｍの大きさが同じであるとき、モーメント長を長くすれば、戻りトルクが大きくなる。モーメント長は、中心軸Ｉから第１突起部６２までの径方向の距離に相当する。この点、第１ヨーク６０は、Ｙ方向に長い形状を有するので、１番目と３番目のギャップで発生する吸引力Ｆｍに係るモーメント長を効率的に大きくすることができる。中心軸Ｉから１番目又は３番目のギャップに係る第１突起部６２までの径方向の距離は、Ｙ方向の距離であり、電子機器１の厚み方向には直接的に影響しない。従って、実施例１によれば、電子機器１の厚さを増加させることなく、所望の戻りトルクの発生に必要なモーメント長を効率的に確保できる。
【００４８】
ところで、シャフト４０とシャフトスリーブ４２との間、及び／又は、シャフトスリーブ４２と軸受部２１０の穴２１２との間には、部品公差等に起因して径方向のガタが生じうる。これは、シャフトスリーブ４２が省略される構成であっても同様である。また、上述のように、閉磁路Ｍ中の各ギャップでは、回転方向の吸引力Ｆｍのほか、径方向の吸引力Ｆｒが発生する。このような各ギャップで発生する吸引力Ｆｒが釣り合い関係とならない場合は、上述の径方向のガタに起因して、開口部２４に対するサイドキー１０の位置ずれ（正規の位置からの並進方向の位置ずれ）が維持される可能性がある。
【００４９】
この点、実施例１によれば、上述のように、第１突起部６２及び第２突起部７２の各組は、中心軸Ｉまわりで対称に配置される。各ギャップで発生する径方向の吸引力Ｆｒ（後述）が打ち消し合う関係となり、開口部２４に対するサイドキー１０の並進方向の位置ずれを低減できる。
【００５０】
また、実施例１によれば、サイドキー１０の軸方向の戻り特性や操作性が良好となる。図１３は、サイドキー１０の軸方向の戻り特性の説明図である。
【００５１】
ここで、閉磁路Ｍ内の各ギャップにおいては、軸方向の吸引力Ｆａは、第１突起部６２及び第２突起部７２間の軸方向の距離の二乗に反比例して大きくなる。実施例１では、上述のように、サイドキー１０が操作されていない状態（非操作状態）において、第１ヨーク６０と第２ヨーク７０との間には軸方向のオフセットが設定されている（図８のオフセット量ｄ参照）。従って、非操作状態において、図１３に模式的に示すように、第１ヨーク６０には軸方向外側へ吸引力Ｆａが働く。従って、ユーザは、吸引力Ｆａより大きい力Ｒで軸方向にサイドキー１０を押すことで、サイドキー１０を軸方向に押し下げることができる。サイドキー１０が軸方向に押し下げられると、第１突起部６２及び第２突起部７２間の軸方向の距離が増加し、軸方向の吸引力Ｆａが小さくなる（即ち並進方向の吸引力の軸方向成分が小さくなる）。尚、この際、ユーザの指には、依然としてサイドキー１０を押し戻そうとする力が作用する。サイドキー１０からユーザが手を離すと、軸方向の吸引力Ｆでサイドキー１０が軸方向外側に変位して元の軸方向位置（操作前の軸方向位置）に戻る。この軸方向の吸引力Ｆは、サイドキー１０が元の軸方向位置に近づくほど大きくなるので、開口部２４付近でのサイドキー１０の引っ掛かりを抑制できる。
【００５２】
［実施例２］
実施例２による入力装置は、上述した実施例１による入力装置１００に対して、第１ヨーク６０及び第２ヨーク７０が、第１ヨーク６０Ａ及び第２ヨーク７０Ａで置換された点が異なる。以下では、第１ヨーク６０Ａ及び第２ヨーク７０Ａについて主に説明するが、他の構成は、上述した実施例１と同様であってよく、以下の説明では、上述した実施例１の説明で用いた参照符号と同一の参照符号を用いる。また、実施例２による入力装置は、上述した電子機器１の入力装置として同様に使用できる。
【００５３】
図１４は、第１ヨーク６０Ａ、第２ヨーク７０Ａ、及び磁石８０を軸方向に視た概略図である。図１４には、磁石８０により形成される閉磁路（磁束の流れ）Ｍが、点線で模式的に示される。
【００５４】
第１ヨーク６０Ａは、上述した実施例１による第１ヨーク６０と同様、４つの第１突起部６２Ａを含む。同様に、第２ヨーク７０Ａは、４つの第２突起部７２Ａを含む。従って、実施例２では、閉磁路Ｍは、４組の第１突起部６２Ａ及び第２突起部７２Ａ間の各ギャップＧ１〜Ｇ４を通る。以下では、説明上、４組の第１突起部６２及び第２突起部７２間の４つのギャップＧ１〜Ｇ４を区別するとき、閉磁路Ｍの上流から下流に向かう方向で「ｋ番目（ｋ＝１〜４）のギャップ」と称する。
【００５５】
第１ヨーク６０Ａは、２ｎ番目と２ｎ＋１番目のギャップ間、及び、ｍ番目と１番目のギャップ間において、中心軸Ｉを通る面で切断したときの断面積が所定面積Ｓ１よりも小さい低断面積部６５Ａを含む。ここで、ｍは、組数であり、実施例２ではｍ＝４である。また、ｎは、（ｍ／２−１）以下の自然数であり、実施例２では、ｍ＝４であるので、ｎ＝１である。
【００５６】
第２ヨーク７０Ａは、２ｊ−１番目と２ｊ番目のギャップ間において、中心軸Ｉを通る面で切断したときの断面積が所定面積Ｓ２よりも小さい低断面積部７５Ａを含む。ｊは、（ｍ／２）以下の自然数であり、ここでは、ｊ＝１、２である。尚、第２ヨーク７０Ａは、磁石８０のＮ極とＳ極との間（４番目と１番目のギャップ間）において、切欠き部７７Ａを備える。切欠き部７７Ａは、低断面積部７５Ａと実質的に同様の機能を持つ。即ち、切欠き部７７Ａは、１番目のギャップを介した第２ヨーク７０Ａから第１ヨーク６０Ａへの磁束量を増加させる機能を持つ。
【００５７】
実施例２によっても、第１ヨーク６０Ａと第２ヨーク７０Ａとの間には、中心軸Ｉまわりの第１ヨーク６０Ａの回転に起因してギャップ長が変化するギャップＧ１〜Ｇ４が形成される（磁気バネ機能が実現される）ので、上述した実施例１と同様の効果が得られる。尚、図１５には、サイドキー１０が正規角度から回転した状態において発生する１〜４番目のギャップでの吸引力Ｆｍが模式的に示されている。
【００５８】
［実施例３］
実施例３による入力装置は、上述した実施例１による入力装置１００に対して、第１ヨーク６０及び第２ヨーク７０が、第１ヨーク６０Ｂ及び第２ヨーク７０Ｂで置換された点が異なる。以下では、第１ヨーク６０Ｂ及び第２ヨーク７０Ｂについて主に説明するが、他の構成は、上述した実施例１と同様であってよく、以下の説明では、上述した実施例１の説明で用いた参照符号と同一の参照符号を用いる。また、実施例３による入力装置は、上述した電子機器１の入力装置として同様に使用できる。
【００５９】
図１５は、第１ヨーク６０Ｂ、第２ヨーク７０Ｂ、及び磁石８０を軸方向に視た概略図である。図１５には、磁石８０により形成される閉磁路（磁束の流れ）Ｍが、点線で模式的に示される。
【００６０】
第１ヨーク６０Ｂは、２つの第１突起部６２Ｂを含む点が、上述した実施例１による第１ヨーク６０と異なる。同様に、第２ヨーク７０Ｂは、２つの第２突起部７２Ｂを含む点が、上述した実施例１による第２ヨーク７０Ｂと異なる。従って、実施例３では、閉磁路Ｍは、２組の第１突起部６２Ｂ及び第２突起部７２Ｂ間の各ギャップＧ１〜Ｇ２を通る。
【００６１】
実施例３によっても、第１ヨーク６０Ｂと第２ヨーク７０Ｂとの間には、中心軸Ｉまわりの第１ヨーク６０Ｂの回転に起因してギャップ長が変化するギャップＧ１〜Ｇ２が形成される（磁気バネ機能が実現される）ので、上述した実施例１と同様の効果が得られる。
【００６２】
実施例２や実施例３で示すように、第１突起部及び第２突起部の組数は任意である。また、第１突起部及び第２突起部の組数は偶数である必要はなく、第１突起部及び第２突起部の組数は奇数（１を含む）であってもよい。但し、第１突起部及び第２突起部の組数が偶数である場合は、上述のように対称に配置することで並進方向の位置ずれを低減できる点で有利となる。
【００６３】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。
【００６４】
例えば、上述した実施例１（実施例２及び実施例３についても同様）は、サイドキー１０に関するものであるが、他のキーに関しても適用できる。他のキーとしては、例えば携帯電話のフロント側に設けられる各種キーなどでありうる。
【００６５】
また、上述した実施例１（実施例２及び実施例３についても同様）では、入力装置１００は電子機器１に組み込まれているが、他の装置（例えば車載操作装置）に組み込まれてもよい。この場合、他の装置は、ケース２０に相当する部材としてパネル部材などを備えてもよいし、ケース２０に相当する部材を備えていなくてもよい。後者の場合、第２ヨーク７０が正規角度を規定する基準となる部材となる。
【００６６】
なお、以上の実施例に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
軸方向に変位可能な操作部と、
前記操作部に対して、前記軸方向に沿った軸まわりの回転が拘束される第１ヨークと、
前記第１ヨークの周囲に配置され、前記軸まわりの前記第１ヨークの回転に起因してギャップ長が変化するギャップを、前記第１ヨークとの間に形成する第２ヨークと、
前記ギャップを通る磁束を形成する磁石とを含む、入力装置。
（付記２）
前記第１ヨークは、前記第２ヨークに向かって突出する第１突起部を有し、
前記第２ヨークは、前記第１ヨークに向かって突出する第２突起部を有し、
前記ギャップは、前記第１突起部及び前記第２突起部間に形成される、付記１に記載の入力装置。
（付記３）
前記第１突起部及び前記第２突起部は、前記軸方向に垂直な方向で互いに対向する、付記２に記載の入力装置。
（付記４）
前記第１突起部及び前記第２突起部は、複数組設けられ、
前記磁束は、前記複数組のそれぞれに係る前記ギャップを通る、付記２又は３に記載の入力装置。
（付記５）
前記複数組は、前記軸まわりで対称に配置される、付記４に記載の入力装置。
（付記６）
前記複数組は、ｍ組（ｍは４以上の偶数）であり、
複数の前記ギャップのそれぞれを、前記磁束の流れる方向の上流側からｎ番目（ｎ≦ｍ／２−１）として区別して表すとき、
前記第１ヨークは、２ｎ番目と２ｎ＋１番目の前記ギャップ間、及び、ｍ番目と１番目の前記ギャップ間において、前記軸を通る面で切断したときの断面積が、２ｎ−１番目と２ｎ番目の前記ギャップ間における最小の前記断面積よりも小さい第１部位を有する、付記４又は５に記載の入力装置。
（付記７）
前記第１ヨークは、一定の厚さを有し、
前記第１部位は、前記軸方向及び前記磁束の流れる方向の双方に垂直な方向の長さが、２ｎ−１番目と２ｎ番目の前記ギャップ間における最小の前記長さよりも小さい部位である、付記６に記載の入力装置。
（付記８）
前記複数組は、ｍ組（ｍは４以上の偶数）であり、
複数の前記ギャップのそれぞれを、前記磁束の流れる方向の上流側からｊ番目（ｊ≦ｍ／２−１）として区別して表すとき、
前記第２ヨークは、２ｊ−１番目と２ｊ番目の前記ギャップ間、及び、ｍ−１番目とｍ番目の前記ギャップ間において、前記軸を通る面で切断したときの断面積が、２ｊ番目と２ｊ＋１番目の前記ギャップ間における最小の前記断面積よりも小さい第２部位を有する、付記４〜７のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
（付記９）
前記第２ヨークは、一定の厚さを有し、
前記第２部位は、前記軸方向及び前記磁束の流れる方向の双方に垂直な方向の長さが、２ｊ番目と２ｊ＋１番目の前記ギャップ間における最小の前記長さよりも小さい部位である、付記８に記載の入力装置。
（付記１０）
前記第１ヨークは、前記軸上に重心が位置し、前記軸方向に垂直な方向に長手方向を有し、前記長手方向の両端部に、前記第１突起部を有する、付記４〜９のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
（付記１１）
前記第１ヨーク及び前記第２ヨークは、前記軸方向で互いにオフセットして配置される、付記１〜１０のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
（付記１２）
前記第１ヨークは、前記軸方向に視たとき、前記軸を中心として点対称な形状を有する、付記１〜１１のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
（付記１３）
前記ギャップ長は、前記操作部が正規角度にあるときに、最小値を取る、付記１〜１２のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
（付記１４）
前記操作部が正規角度にあるときの前記第１ヨークの前記軸まわりの角度を、基準角度とした場合に、前記ギャップ長は、前記基準角度からの前記第１ヨークの回転に起因して増加する、付記１〜１２のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
（付記１５）
前記軸を形成し、前記軸方向に前記操作部と共に変位可能である軸部と、
前記軸部の前記軸方向の変位に応じて信号を発生する信号発生部と、
前記第１ヨークは、前記軸部まわりに設けられる、付記１〜１４のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
（付記１６）
前記操作部は、ケースの開口部を介して露出し、
前記第２ヨークは、前記ケースに対する前記軸まわりの回転が拘束される、付記１〜１５のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
（付記１７）
前記磁束は、閉磁路を形成する、付記１〜１６のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
（付記１８）
前記磁石は、前記第２ヨークに隣接して設けられる、付記１〜１７のうちのいずれか１項に記載の入力装置。
（付記１９）
開口部を有するケースと、
前記開口部の開口形状に対応した形状を有し、前記開口部を介して露出する操作部と、
軸を有し、前記軸が延在する軸方向に前記操作部と共に変位可能である軸部と、
前記軸部の前記軸方向の変位に応じて信号を発生する信号発生部と、
前記軸部まわりに設けられ、前記操作部に対する前記軸まわりの回転が拘束される第１ヨークと、
前記ケースに対する前記軸まわりの回転が拘束され、前記第１ヨークの周囲に配置され、前記軸まわりの前記第１ヨークの回転に起因してギャップ長が変化するギャップを、前記第１ヨークとの間に形成する第２ヨークと、
前記ギャップを通る磁束を形成する磁石と、
前記信号発生部からの前記信号に基づいて処理を行う処理装置とを含む、電子機器。
【符号の説明】
【００６７】
１  電子機器
４  処理装置
１０  サイドキー
１２  露出部
１４  土台部
２０  ケース
２１  下ケース
２２  上ケース
２４  開口部
４０  シャフト
４２  シャフトスリーブ
５０  タクトスイッチ
５２  コネクタ
６０、６０Ａ、６０Ｂ  第１ヨーク
６１  中心穴
６２、６２Ａ、６２Ｂ  第１突起部
６５、６５Ａ  低断面積部
７０、７０Ａ、７０Ｂ  第２ヨーク
７２、７２Ａ、７２Ｂ  第２突起部
７５、７５Ａ  低断面積部
７６  低断面積部
８０  磁石
１００  入力装置
２１０  軸受部
２１１  表面
２１２  穴
２２０  スイッチ支持部
４２１  フランジ部
【図１】
0006665670.tif 000002
【図２】
0006665670.tif 000003
【図３】
0006665670.tif 000004
【図４】
0006665670.tif 000005
【図５】
0006665670.tif 000006
【図６】
0006665670.tif 000007
【図７】
0006665670.tif 000008
【図８】
0006665670.tif 000009
【図９】
0006665670.tif 000010
【図１０】
0006665670.tif 000011
【図１１Ａ】
0006665670.tif 000012
【図１１Ｂ】
0006665670.tif 000013
【図１２】
0006665670.tif 000014
【図１３】
0006665670.tif 000015
【図１４】
0006665670.tif 000016
【図１５】
0006665670.tif 000017
【図１６】
0006665670.tif 000018