(57)【要約】  操作装置は、可動部と、振動発生部と、固定部と、検出部と、制御部と、を有する。振動発生部は、可動部に取り付けられた可動ヨークと、固定部に取り付けられ、可動ヨークに対して第１の方向に対向配置された固定ヨークと、可動ヨーク又は固定ヨークの一方に取り付けられ、第１の方向の両端が異なる磁極となるように着磁された永久磁石と、可動ヨーク又は固定ヨークの他方に取り付けられ、通電により磁束を生じさせる励磁コイルと、を有する。励磁コイルに通電されていない初期状態で、永久磁石の磁気吸引力により、第１の方向で可動ヨークが固定ヨークに接近する向きに付勢されると共に、可動部と固定部との間で第１の弾性支持部が圧縮されており、励磁コイルへの通電により、可動ヨークと固定ヨークとの間に斥力が作用する。
2020044632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
押圧操作される操作部材を有する可動部と、
前記可動部に対して前記操作部材の操作面と交差する第１の方向の振動を付与する振動発生部と、
第１の弾性支持部を介して前記可動部を振動可能に支持する固定部と、
前記操作部材が押圧操作されたことを検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に応じて前記振動発生部を駆動する制御部と、
を有し、
前記振動発生部は、
前記可動部に取り付けられた可動ヨークと、
前記固定部に取り付けられ、前記可動ヨークに対して前記第１の方向に対向配置された固定ヨークと、
前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの一方に取り付けられ、前記第１の方向の両端が異なる磁極となるように着磁された永久磁石と、
前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの他方に取り付けられ、通電により磁束を生じさせる励磁コイルと、
を有し、
前記励磁コイルに通電されていない初期状態で、前記永久磁石の磁気吸引力により、前記第１の方向で前記可動ヨークが前記固定ヨークに接近する向きに付勢されると共に、前記可動部と前記固定部との間で前記第１の弾性支持部が圧縮されており、
前記励磁コイルへの通電により、前記可動ヨークと前記固定ヨークとの間に斥力が作用することを特徴とする操作装置。
【請求項２】
前記操作部材が押圧操作されたときに、前記第１の弾性支持部が初期状態から更に圧縮されることを特徴とする請求項１に記載の操作装置。
【請求項３】
前記第１の弾性支持部は、前記可動ヨークと前記固定ヨークとの間に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の操作装置。
【請求項４】
前記可動ヨークと前記固定ヨークとの間に配置された第２の弾性支持部を有し、
前記第２の弾性支持部の一端は前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの一方に固着され、他端は前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの他方から離間可能であり、
前記第１の方向において、前記第１の弾性支持部の自由長が前記第２の弾性支持部の自由長よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項５】
前記初期状態において、前記第２の弾性支持部の前記他端は前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの他方に接触していることを特徴とする請求項４に記載の操作装置。
【請求項６】
前記第１の弾性支持部及び前記第２の弾性支持部が一体化されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の操作装置。
【請求項７】
前記固定ヨークは、
基部と、
前記基部から前記可動ヨークに向けて突出する第１の突出部と、
前記基部から前記可動ヨークに向けて突出し、前記操作面に沿う第２の方向において前記第１の突出部を間に挟む２つの第２の突出部と、
を有し、
前記可動ヨークは前記第１の方向において前記第１の突出部及び前記第２の突出部と重なり合うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の操作装置。
【請求項８】
可動ヨークと、
前記可動ヨークに対して第１の方向に対向配置された固定ヨークと、
前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの一方に取り付けられ、前記第１の方向の両端が異なる磁極となるように着磁された永久磁石と、
前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの他方に取り付けられ、通電により磁束を生じさせる励磁コイルと、
前記可動ヨークと前記固定ヨークとの間に配置され、前記可動ヨークを前記固定ヨークに対して振動可能に保持する第１の弾性支持部と、
を有し、
前記励磁コイルに通電されていない初期状態で、前記永久磁石の磁気吸引力により、前記第１の方向で前記可動ヨークが前記固定ヨークに接近する向きに付勢されると共に、前記可動ヨークと前記固定ヨークとの間で前記第１の弾性支持部が圧縮されており、
前記励磁コイルへの通電により、前記可動ヨークと前記固定ヨークとの間に斥力が作用することを特徴とする振動発生装置。
【請求項９】
前記可動ヨークと前記固定ヨークとの間に配置された第２の弾性支持部を有し、
前記第２の弾性支持部の一端は前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの一方に固着され、他端は前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの他方から離間可能であり、
前記第１の方向において、前記第１の弾性支持部の自由長が前記第２の弾性支持部の自由長よりも大きいことを特徴とする請求項８に記載の振動発生装置。
【請求項１０】
前記初期状態において、前記第２の弾性支持部の前記他端は前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの他方に接触していることを特徴とする請求項９に記載の振動発生装置。
【請求項１１】
前記第１の弾性支持部及び前記第２の弾性支持部が一体化されていることを特徴とする請求項９又は１０に記載の振動発生装置。
【請求項１２】
前記固定ヨークは、
基部と、
前記基部から前記可動ヨークに向けて突出する第１の突出部と、
前記基部から前記可動ヨークに向けて突出し、前記第１の方向と交差する第２の方向において前記第１の突出部を間に挟む２つの第２の突出部と、
を有し、
前記可動ヨークは前記第１の方向において前記第１の突出部及び前記第２の突出部と重なり合うことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の振動発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、操作装置及び振動発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、タッチパッドのように操作面に触れることで入力操作が行うことができる操作装置が普及している。このような操作装置を操作したとき、操作者はスイッチ装置や可変抵抗器などを操作したときのような操作感触が得られない。そこで、操作されたときに操作面に振動を加えることで擬似的な操作感触が感じられるフォースフィードバック付き操作装置が提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、予張力が付与された２つの弾性手段を用いて可動コアを上下から支持するアクチュエータを内蔵したインタフェースモジュールが開示されている。また、特許文献２には、ボイスコイルモータに加えて、自然長の異なる支持部及びダンパを振動パネルと筐体との間に設けた振動呈示装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１３−５４０３２８号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６３８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のインタフェースモジュールでは、可動コアの姿勢が安定せず、振動の大きさが不安定になることがある。特許文献２に記載の振動呈示装置では、ヨークの姿勢が安定せず、振動の大きさが不安定になることがある。【０００６】
本開示は、安定した振動を発生することができる操作装置及び振動発生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】
【０００７】
本開示によれば、操作装置は、押圧操作される操作部材を有する可動部と、前記可動部に対して前記操作部材の操作面と交差する第１の方向の振動を付与する振動発生部と、第１の弾性支持部を介して前記可動部を振動可能に支持する固定部と、前記操作部材が押圧操作されたことを検出する検出部と、前記検出部の検出結果に応じて前記振動発生部を駆動する制御部と、を有する。前記振動発生部は、前記可動部に取り付けられた可動ヨークと、前記固定部に取り付けられ、前記可動ヨークに対して前記第１の方向に対向配置された固定ヨークと、前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの一方に取り付けられ、前記第１の方向の両端が異なる磁極となるように着磁された永久磁石と、前記可動ヨーク又は前記固定ヨークの他方に取り付けられ、通電により磁束を生じさせる励磁コイルと、を有する。前記励磁コイルに通電されていない初期状態で、前記永久磁石の磁気吸引力により、前記第１の方向で前記可動ヨークが前記固定ヨークに接近する向きに付勢されると共に、前記可動部と前記固定部との間で前記第１の弾性支持部が圧縮されており、前記励磁コイルへの通電により、前記可動ヨークと前記固定ヨークとの間に斥力が作用する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、安定した振動を発生することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態に係る操作装置の構成を示す斜視図である。
【図２】実施形態に係る操作装置の構成を示す上面図である。
【図３】実施形態に係る操作装置の構成を示す断面図である。
【図４】アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図５】図４から可動ヨーク及び永久磁石を除いた平面図である。
【図６】アクチュエータの構成を示す断面図である。
【図７】可動ヨーク及び永久磁石を外したときの図４及び図５中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。
【図８】第１のラバーの圧縮量と可動ヨークに作用する抗力との関係を示す図である。
【図９】制御装置の構成を示す図である。
【図１０】制御装置による処理の内容を示すフローチャートである。
【図１１】ラバーの変形例を示す断面図である。
【図１２】可動ヨークに作用する抗力の成分の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。
【００１１】
図１は、実施形態に係る操作装置の構成を示す斜視図であり、図２は、実施形態に係る操作装置の構成を示す上面図であり、図３は、実施形態に係る操作装置の構成を示す断面図である。図３は図２中のＩ−Ｉ線に沿った断面図に相当する。
【００１２】
図１〜図３に示すように、実施形態に係る操作装置１００は、固定ベース１１０、固定ベース１１０の縁上に固定されたベゼル１２０、及びベゼル１２０の内側の化粧パネル１４１を有する。化粧パネル１４１の固定ベース１１０側に静電センサ１４２が設けられており、化粧パネル１４１と静電センサ１４２とによりタッチパッド１４０が形成されている。タッチパッド１４０の固定ベース１１０側に可動ベース１３０が設けられている。可動ベース１３０は、平面視でタッチパッド１４０より広い平板部１３１、及び平板部１３１の縁から固定ベース１１０に向かって延びる壁部１３２を有する。固定ベース１１０は、平面視で平板部１３１より広い平板部１１１、平板部１１１の縁から壁部１３２の外側で上方に延びる壁部１１２、及び壁部１１２から外方に突出するフランジ部１１３を有する。ベゼル１２０の下端がフランジ部１１３に接触する。
【００１３】
平板部１１１上にアクチュエータ１６０が設けられている。アクチュエータ１６０は平板部１１１及び１３１に接触する。平面視で、アクチュエータ１６０は平板部１１１及び１３１の略中心に位置する。また、平板部１１１及び１３１間でアクチュエータ１６０の周囲に、平板部１１１及び１３１を互いに引き付け合う複数のプリテンションスプリング１５０が設けられている。タッチパッド１４０は操作部材の一例であり、可動ベース１３０及びタッチパッド１４０が可動部に含まれる。また、固定ベース１１０は固定部の一例であり、アクチュエータ１６０は振動発生部（振動発生装置）の一例である。
【００１４】
また、壁部１１２と壁部１３２との間に、壁部１１２及び１３２に接触するパネルガイド１９０が設けられている。例えばパネルガイド１９０は弾性を有し、固定ベース１１０の内側で可動ベース１３０を案内する。
【００１５】
また、固定ベース１１０の平板部１１１上に複数の反射型のフォトインタラプタ１７０が設けられている。フォトインタラプタ１７０は、その上方にある可動ベース１３０の平板部１３１に光を照射し、平板部１３１により反射された光を受光して、平板部１３１の光が照射された部分までの距離を検出することができる。例えば、フォトインタラプタ１７０は、平面視でタッチパッド１４０の四隅の内側に配置されている。フォトインタラプタ１７０は検出部の一例である。
【００１６】
更に、固定ベース１１０上に制御装置１８０が設けられている。制御装置１８０は、後述の処理により、タッチパッド１４０の操作に応じて、アクチュエータ１６０を駆動させてユーザへの触覚フィードバックを行う。制御装置１８０は、例えば半導体チップである。本実施形態では制御装置１８０が平板部１１１上に設けられているが、制御装置１８０が設けられる場所は限定されず、例えばタッチパッド１４０と可動ベース１３０との間等に設けられていてもよい。
【００１７】
次に、アクチュエータ１６０の構成について説明する。図４は、アクチュエータ１６０の構成を示す平面図であり、図５は、図４から可動ヨーク及び永久磁石を除いた平面図であり、図６は、アクチュエータ１６０の構成を示す断面図である。図６（ａ）は図４及び図５中のＩ−Ｉ線に沿った断面図に相当し、図６（ｂ）は図４及び図５中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図に相当する。
【００１８】
図４〜図６に示すように、アクチュエータ１６０は、固定ヨーク１０、可動ヨーク２０、励磁コイル３０、第１のラバー４０、第２のラバー５０及び永久磁石６０を有する。固定ヨーク１０は、平面形状が略矩形の板状の基部１１を有する。基部１１の長手方向をＸ方向、短手方向をＹ方向、厚さ方向をＺ方向とする。第１のラバー４０は第１の弾性支持部の一例であり、第２のラバー５０は第２の弾性支持部の一例である。Ｚ方向が第１の方向に相当し、Ｘ方向が第２の方向に相当する。
【００１９】
固定ヨーク１０は、更に、基部１１の中央から上方（Ｚ方向）に突立する中央突出部１２、及び基部１１の長手方向（Ｘ方向）の両端近傍から上方（Ｚ方向）に突立する側方突出部１３を有する。２つの側方突出部１３は、Ｘ方向において中央突出部１２を間に挟む位置に設けられている。励磁コイル３０は、２つの側方突出部１３の間で中央突出部１２に巻き付けられている。各側方突出部１３上に、２つの第１のラバー４０及び１つの第２のラバー５０が設けられている。Ｙ方向で、第２のラバー５０は２つの第１のラバー４０の間に位置する。中央突出部１２は第１の突出部の一例であり、側方突出部１３は第２の突出部の一例である。
【００２０】
可動ヨーク２０は板状であり、略矩形の平面形状を有する。可動ヨーク２０は、その長手方向（Ｘ方向）の端部にて第１のラバー４０及び第２のラバー５０に接触している。可動ヨーク２０の固定ヨーク１０側の面に永久磁石６０が取り付けられている。永久磁石６０は、Ｚ方向の両端が異なる磁極となるように着磁されている。例えば、永久磁石６０の可動ヨーク２０側の面がＳ極であり、固定ヨーク１０側の面がＮ極である。例えば、永久磁石６０は中央突出部１２に対向するように、平面視で可動ヨーク２０の略中央に取り付けられている。永久磁石６０は固定ヨーク１０及び可動ヨーク２０を磁化し、固定ヨーク１０及び可動ヨーク２０が磁気吸引力により互いにＺ方向で接近する向きに付勢される。
【００２１】
制御装置１８０は、ユーザへの触覚フィードバックを行う際に、可動ヨーク２０と固定ヨーク１０との間に斥力が作用する方向の電流が励磁コイル３０に流れるようにアクチュエータ１６０を駆動する。例えば、永久磁石６０の固定ヨーク１０側の面がＮ極であれば、制御装置１８０は、中央突出部１２の永久磁石６０側の面の磁極がＮ極となる方向の電流が励磁コイル３０に流れるようにアクチュエータ１６０を駆動する。従って、励磁コイル３０に電流が流れると、可動ヨーク２０と固定ヨーク１０との距離が初期状態の距離よりも大きくなり、電流が流れなくなると、可動ヨーク２０と固定ヨーク１０との距離が初期状態の距離に戻る。そして、通電のオン／オフが繰り返されることにより、固定ヨーク１０から見て可動ヨーク２０はＺ方向に往復運動する。つまり、励磁コイル３０への通電により、可動ヨーク２０はＺ方向に振動する。
【００２２】
次に、第１のラバー４０及び第２のラバー５０について説明する。図７は、可動ヨーク２０及び永久磁石６０を外したときの図４及び図５中のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。図７に示すように、第１のラバー４０の自由高さ（Ｚ方向での自由長）Ｈ１は、第２のラバー５０の自由高さ（Ｚ方向での自由長）Ｈ２よりも高い。但し、上記のように、永久磁石６０及び中央突出部１２が互いに引き付け合っているため、図６（ｂ）に示すように、第１のラバー４０が可動ヨーク２０により圧縮される。例えば、第１のラバー４０は、励磁コイル３０に通電されていない初期状態で、第２のラバー５０の自由高さＨ２と同程度の高さを有する。このため、初期状態で、第１のラバー４０は可動ベース１３０と固定ベース１１０との間で圧縮されていて、可動ヨーク２０にＺ方向の抗力を付与している。その一方で、第２のラバー５０は圧縮されておらず、可動ヨーク２０にＺ方向の抗力を付与していない。
【００２３】
第１のラバー４０の自由高さＨ１は、永久磁石６０が磁気吸引力により可動ヨーク２０を固定ヨーク１０に接近する方向に付勢できる範囲内にあり、第１のラバー４０は側方突出部１３と可動ヨーク２０との間に挟持されている。すなわち、固定ヨーク１０と可動ヨーク２０との間に挟み込まれている。このため、意図的に分解しなければ、第１のラバー４０は固定ヨーク１０と可動ヨーク２０との間に保持される。一方、第２のラバー５０の下端は側方突出部１３の上面に固着されているが、上端は可動ヨーク２０の下面に接触しているだけで固着されておらず、可動ヨーク２０から離間可能である。なお、第１のラバー４０が側方突出部１３の上面若しくは可動ヨーク２０の下面又はこれらの両方に固着されていてもよい。
【００２４】
図８は、第１のラバー４０の圧縮量と可動ヨーク２０に作用する抗力との関係を示す図である。第１のラバー４０と第２のラバー５０との間には、上記のように、「Ｈ１−Ｈ２」の自由高さの差がある。このため、図８に示すように、圧縮量（ストローク）が「Ｈ１−Ｈ２」未満の範囲では、可動ヨーク２０に第１のラバー４０のみからの抗力が作用する。圧縮量が「Ｈ１−Ｈ２」であると、可動ヨーク２０は第１のラバー４０のみならず第２のラバー５０に接触する。但し、第２のラバー５０は変形せず、可動ヨーク２０に第２のラバー５０からの抗力は作用しない。本実施形態における初期状態がこの状態に相当する。圧縮量「Ｈ１−Ｈ２」超の範囲では、可動ヨーク２０に第１のラバー４０からの抗力に加えて第２のラバー５０からの抗力が作用する。
【００２５】
次に、制御装置１８０によるアクチュエータ１６０の駆動について説明する。制御装置１８０は、タッチパッド１４０の操作位置に加えられた荷重が触覚フィードバックを生じさせる基準値に達しているか判断し、その結果に応じてアクチュエータ１６０を駆動して触覚フィードバックを生じさせる。図９は、制御装置１８０の構成を示す図である。
【００２６】
制御装置１８０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１８１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１８２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１８３及び補助記憶部１８４を備える。ＣＰＵ１８１、ＲＯＭ１８２、ＲＡＭ１８３及び補助記憶部１８４は、いわゆるコンピュータを構成する。制御装置１８０の各部は、バス１８５を介して相互に接続されている。
【００２７】
ＣＰＵ１８１は、補助記憶部１８４に格納された各種プログラム（例えば、荷重判定プログラム）を実行する。
【００２８】
ＲＯＭ１８２は不揮発性の主記憶デバイスである。ＲＯＭ１８２は、補助記憶部１８４に格納された各種プログラムを、ＣＰＵ１８１が実行するために必要な各種プログラム、データ等を格納する。具体的には、ＲＯＭ１８２は、ＢＩＯＳ（Basic Input/Output System）やＥＦＩ（Extensible Firmware Interface）等のブートプログラムなどを格納する。
【００２９】
ＲＡＭ１８３は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）やＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）等の揮発性の主記憶デバイスである。ＲＡＭ１８３は、補助記憶部１８４に格納された各種プログラムがＣＰＵ１８１によって実行される際に展開される作業領域として機能する。
【００３０】
補助記憶部１８４は、ＣＰＵ１８１により実行される各種プログラム及び各種プログラムがＣＰＵ１８１によって実行されることで生成される各種データを格納する補助記憶デバイスである。
【００３１】
制御装置１８０は、このようなハードウェア構成を備えており、次のような処理を行う。図１０は、制御装置１８０による処理の内容を示すフローチャートである。
【００３２】
先ず、制御装置１８０はタッチパッド１４０を検出する（ステップＳ１）。そして、タッチパッド１４０に指が接触したか否かを静電センサ１４２の出力に基づいて判断し（ステップＳ２）、指が接触していない場合には、フォトインタラプタ１７０のドリフトをキャンセルする（ステップＳ３）。
【００３３】
一方、タッチパッド１４０に指が接触したと判断した場合は、フォトインタラプタ１７０の各々から検出信号を取得する（ステップＳ４）。例えば、フォトインタラプタ１７０の出力信号がアナログ信号である場合、デジタル信号への変換後の信号を取得する。
【００３４】
次いで、フォトインタラプタ１７０の各検出信号から、平板部１３１のこれらによる検出位置でのＺ軸方向の変位量を計算する（ステップＳ５）。
【００３５】
その後、タッチパッド１４０の操作位置におけるＺ軸方向の変位量Ｚを算出する（ステップＳ６）。すなわち、４つのフォトインタラプタ１７０のうちの全部又は一部の検出信号から計算したＺ軸方向の変位量、並びにタッチパッド１４０により検出された操作位置のＸ座標及びＹ座標から、操作位置でのＺ軸方向の変位量Ｚを算出する。
【００３６】
また、加えられた荷重とＺ軸方向の変位量との関係を予め求め、これをＲＯＭ１８２に記憶させておき、これを読み出して、操作位置でのＺ軸方向の閾値（オン閾値）Ｚｔｈを算出する（ステップＳ７）。
【００３７】
そして、変位量Ｚがオン閾値Ｚｔｈ超であるか判断し（ステップＳ８）、オン閾値Ｚｔｈ超であれば、加えられた荷重が基準値超であるとして、アクチュエータ１６０を駆動して触覚フィードバックを実施する（ステップＳ９）。このとき、制御装置１８０は、固定ヨーク１０と可動ヨーク２０との間に斥力が作用する方向の電流が励磁コイル３０に流れるようにアクチュエータ１６０を駆動する。
【００３８】
制御装置１８０は、このような動作を行う。
【００３９】
このように構成された操作装置１００では、励磁コイル３０に通電されていない初期状態で、永久磁石６０の磁気吸引力により、Ｚ方向で可動ヨーク２０が固定ヨーク１０に接近する向きに付勢されると共に、可動ベース１３０と固定ベース１１０との間で第１のラバー４０が圧縮されている。このため、Ｚ方向における固定ヨーク１０に対する可動ヨーク２０の相対位置が安定する。
【００４０】
また、タッチパッド１４０がユーザに押圧操作されると、可動ヨーク２０に第１のラバー４０及び第２のラバー５０からの抗力が作用し、可動ヨーク２０の位置は変化しにくい。従って、アクチュエータ１６０に押圧操作に伴うがたつきが生じにくい。この点でも、Ｚ方向における固定ヨーク１０に対する可動ヨーク２０の相対位置が安定しやすい。
【００４１】
また、平面視で、可動ヨーク２０は中央突出部１２及び側方突出部１３と重なり合っている。つまり、Ｚ方向において、可動ヨーク２０は中央突出部１２及び側方突出部１３と重なり合っている。従って、可動ヨーク２０は、永久磁石６０の磁気吸引力により、Ｘ方向及びＹ方向において固定ヨーク１０の中心で長手方向を揃えて静止しようとする。このため、Ｘ方向及びＹ方向においても固定ヨーク１０に対する可動ヨーク２０の相対位置が安定する。
【００４２】
このように、操作装置１００は、優れた自己位置決め性能を有し、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向において、固定ヨーク１０に対する可動ヨーク２０の相対位置が安定しやすい。つまり、固定ヨーク１０から見て可動ヨーク２０の姿勢が安定しやすい。従って、触覚フィードバックの際に、安定した振動を発生することができる。
【００４３】
その一方で、ユーザへの触覚フィードバックを行う際には、固定ヨーク１０と可動ヨーク２０との間に斥力が作用するようにアクチュエータ１６０が駆動される。従って、第１のラバー４０の圧縮量が「Ｈ１−Ｈ２」未満に変化する。第２のラバー５０は可動ヨーク２０に固着されず、可動ヨーク２０から離間可能であるため、第１のラバー４０の圧縮量が「Ｈ１−Ｈ２」未満となると、可動ヨーク２０には第２のラバー５０からの力が作用しなくなる。この結果、可動ヨーク２０の位置は変化しやすくなり、振動量を大きなものとすることができる。
【００４４】
このように、操作装置１００では、タッチパッド１４０が操作されると、その操作位置及び操作荷重に応じてアクチュエータ１６０がタッチパッド１４０の操作面に垂直の方向（第１の方向）に振動する。ユーザは、操作面に振動を感じることで、操作装置１００等に設けられる表示装置を視認せずとも、操作装置１００に対して行った操作がどのように反映されたかを認識することができる。例えば、操作装置１００が自動車の各種スイッチ用にセンターコンソールに設けられる場合、運転手は操作装置１００に視線を移さずとも自身が行った操作がどのように反映されたかをアクチュエータ１６０の振動から認識することができる。
【００４５】
なお、初期状態での第１のラバー４０の高さは、第２のラバー５０の自由高さＨ２に一致している必要はない。例えば、第２のラバー５０が圧縮されて、初期状態での第１のラバー４０及び第２のラバー５０の高さが第２のラバー５０の自由高さＨ２より低くてもよい。この場合、初期状態における押圧操作に対する抗力がより大きくなり、Ｚ方向における固定ヨーク１０に対する可動ヨーク２０の相対位置をより安定したものとすることができる。例えば、プリテンションスプリング１５０の弾性力を強くすることで、初期状態で第２のラバー５０を圧縮することができる。
【００４６】
また、初期状態において、可動ヨーク２０が第２のラバー５０に接触せず、可動ヨーク２０と第２のラバー５０との間に隙間が存在していてもよい。この場合、タッチパッド１４０が隙間の大きさ（所定の量）を超えて押圧操作されると、第２のラバー５０が圧縮される。この場合でも、初期状態においてＺ方向における固定ヨーク１０に対する可動ヨーク２０の相対位置が安定するという効果を得ることができる。更に、第２のラバー５０が設けられていなくてもよく、この場合でも、初期状態においてＺ方向における固定ヨーク１０に対する可動ヨーク２０の相対位置が安定するという効果を得ることができる。
【００４７】
初期状態での第１のラバー４０の圧縮量は、例えば、第１のラバー４０、第２のラバー５０及びプリテンションスプリング１５０の弾性力及び永久磁石６０の磁力等に依存するため、これらの選択により適切に調整することができる。
【００４８】
第１のラバー４０の上端及び下端がそれぞれ可動ヨーク２０、側方突出部１３に固着されていてもよい。また、第１のラバー４０の上端が可動ヨーク２０に固着され、下端が側方突出部１３に固着されずに、密着しているだけでもよい。また、第１のラバー４０の下端が側方突出部１３に固着され、上端が可動ヨーク２０に固着されずに、密着しているだけでもよい。第１のラバー４０の上端又は下端の一方を可動ヨーク２０又は側方突出部１３に固着し、他方を固着せずに密着させるだけとすることで、組立作業性を向上することができる。
【００４９】
また、第１のラバー４０及び第２のラバー５０が一体化されていてもよい。図１１は、ラバーの変形例を示す断面図である。図１１（ａ）に示すように、両端の第１の部分７１の高さが中央の第２の部分７２の高さより低いラバー７０が、２つの第１のラバー４０及び１つの第２のラバー５０の組み合わせに代えて用いられてもよい。
【００５０】
図１１（ｂ）に示すように、高さが３段階に変化するラバー８０が用いられてもよい。ラバー８０は両端の第１の部分８１、中央の第２の部分８２及びこれらの間の第３の部分８３を有する。そして、第１の部分８１が最も高く、第２の部分８２が最も低い。ラバー８０が用いられる場合は、例えば、初期状態において、第１の部分８１及び第３の部分８３が可動ヨーク２０により圧縮され、可動ヨーク２０と第２の部分８２との間に隙間が設けられる。第２の部分８２の上面は過剰な押圧に対する受け面として利用することができる。
【００５１】
図１１（ｃ）に示すように、可動ヨーク２０との接触面積が連続的に変化するラバー９０が用いられてもよい。可動ヨーク２０との接触面積が不連続（段階的）に変化する場合、その変化点において、ユーザに段つき感を付与するおそれがある。これに対し、ラバー９０が用いられた場合には、段つき感の付与を抑制することができる。ラバー９０は両端の第１の部分９１、中央の第２の部分９２及びこれらの間の第３の部分９３を有する。そして、第１の部分９１が最も高く、第２の部分９２が最も低い。また、第３の部分９３の高さは第１の部分９１と第２の部分９２との間で連続的に変化している。ラバー９０が用いられる場合は、例えば、初期状態において、第１の部分９１及び第３の部分９３が可動ヨーク２０により圧縮され、可動ヨーク２０と第２の部分９２との間に隙間が設けられる。第２の部分９２の上面は過剰な押圧に対する受け面として利用することができる。
【００５２】
初期状態でのラバーの圧縮量は、例えば、プリテンションスプリング１５０の弾性率及び高さ、並びに永久磁石６０の磁力等に依存するため、これらの選択により適切に調整することができる。図１２は、可動ヨーク２０に作用する抗力の成分の例を示す図である。例えば、図１２に示すように、プリテンションスプリング１５０の弾性力Ｆ１と永久磁石６０の磁力Ｆ２との和により、第１のラバー４０の圧縮量を調整することができる。
【００５３】
なお、第１のラバー４０は、固定ベース１１０が可動ベース１３０を振動可能に支持し、かつ、初期状態で固定ベース１１０と可動ベース１３０との間で圧縮されるのであれば、アクチュエータ１６０の外部に設けられていてもよい。但し、操作装置の小型化のためには、可動ヨーク２０と固定ヨーク１０との間に挟持されていることが好ましい。
【００５４】
操作部材は、タッチパッド１４０のような操作パネル部材に限定されず、操作面を有する押ボタンであってもよい。
【００５５】
なお、フォトインタラプタ１７０に代えて静電センサ等の非接触の位置検出センサを用いてもよい。また、感圧センサを用いてタッチパッド１４０に加えられた圧力を検出してもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、永久磁石６０が可動ヨーク２０に取り付けられ、励磁コイル３０が固定ヨーク１０に取り付けられているが、永久磁石６０が固定ヨーク１０に取り付けられ、励磁コイル３０が可動ヨーク２０に取り付けられていてもよい。また、第２のラバー５０が側方突出部１３ではなく可動ヨーク２０に固着されていてもよい。
【００５７】
本開示の操作装置は、特に自動車のセンターコンソールに設けられる操作装置に好適である。センターコンソールは運転席及び助手席の間に設けられるため、センターコンソールに設けられる操作装置の平面形状は複雑なものになることがある。本開示の操作装置においては、振動の大きさが操作面内で安定しているため、操作部材の平面形状が複雑なものであっても、適切な触覚フィードバックを行うことができる。
【００５８】
以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５９】
本国際出願は、２０１８年８月２９日に出願した日本国特許出願第２０１８−１６０７５２号に基づく優先権を主張するものであり、当該出願の全内容を本国際出願に援用する。
【符号の説明】
【００６０】
１０  固定ヨーク
１１  基部
１２  中央突出部
１３  側方突出部
２０  可動ヨーク
３０  励磁コイル
４０  第１のラバー
５０  第２のラバー
６０  永久磁石
７０、８０、９０  ラバー
１００  操作装置
１１０  固定ベース
１２０  ベゼル
１３０  可動ベース
１４０  タッチパッド
１４１  化粧パネル
１４２  静電センサ
１５０  プリテンションスプリング
１６０  アクチュエータ
１７０  フォトインタラプタ
１８０  制御装置
【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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【国際調査報告】
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