【手続補正書】
【提出日】平成29年4月19日(2017.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作表面を有する操作部と、
前記操作部と少なくとも１つの吸着用磁石を搭載し、凹部を一部に有する可動ユニットと、
少なくとも１つの磁性体および前記可動ユニットの前記凹部が遊嵌する凸状球面を有し、前記少なくとも１つの吸着用磁石と前記少なくとも１つの磁性体との磁気吸引力によって、前記可動ユニットの前記凹部と前記凸状球面とが点または線接触し、前記可動ユニットを前記凸状球面の球心を中心として自在に回転支持する固定ユニットと、
前記固定ユニットに対して前記操作部を前記球心を通るＸ軸を中心に回転させる第１の駆動部と、
前記固定ユニットに対して前記操作部を前記Ｘ軸を含む平面内で前記Ｘ軸に直交するＹ軸を中心に回転させる第２の駆動部と、
前記固定ユニットに対する前記操作部の前記Ｘ軸周りの第１の回転角度および前記Ｙ軸周りの第２の回転角度を検出する検出器と
を備え、前記凸状球面の前記球心が、前記Ｘ軸および前記Ｙ軸の原点に設けられたアクチュエータ、および
前記第１および前記第２の回転角度から第１および第２の回転角度信号を生成する検出回路部、
を備えた入出力操作装置。
【請求項２】
前記第１および第２の回転角度信号に基づき、第１および第２の目標回転角度信号を生成する制御演算処理部、および、
前記第１および第２の目標回転角度信号を受け取り、前記第１および第２の駆動部を駆動する信号を生成する駆動回路部
をさらに備えた請求項１に記載の入出力操作装置。
【請求項３】
前記制御演算処理部は、前記第１および第２の回転角度信号に基づき前記操作部の可動範囲領域に相当する２次元座標系における前記操作部の現位置座標を生成し、目標位置座標と前記現位置座標の差分を用いた位置フィードバック制御に基づく前記第１、第２の目標回転角度信号を生成する請求項２に記載の入出力操作装置。
【請求項４】
前記制御演算処理部は、前記２次元座標系において、前記目標位置座標を含み、目標となる識別座標エリアを設定し、前記操作部の前記現位置座標が前記識別座標エリアの範囲内部にある場合は、前記位置フィードバック制御の第１の利得を設定し、前記現位置座標が、前記識別座標エリアの範囲外にある場合は、第１の利得よりも大きい利得を設定する請求項３に記載の入出力操作装置。
【請求項５】
前記制御演算処理部は、
前記２次元座標系において、前記目標となる識別座標エリアを複数設定し、
前記操作部の前記現位置座標または、外部からの信号に応じて、前記複数の識別座標エリアから選ばれる１つの識別座標エリア内に前記目標位置座標を設定し、
前記操作部の前記現位置座標が前記識別座標エリアの範囲内部にある場合は、前記位置フィードバック制御の第１の利得を設定し、前記現位置座標が、前記識別座標エリアの範囲外にある場合は、第１の利得よりも大きい利得を設定する請求項４に記載の入出力操作装置。
【請求項６】
前記アクチュエータは、前記固定ユニットに対して前記可動ユニットを前記Ｘ軸と前記Ｙ軸に直交し前記操作部の中心軸であるＺ軸を中心に回転させる第３の駆動部をさらに含み、
前記凸状球面の前記球心が、前記Ｘ軸、前記Ｙ軸および前記Ｚ軸の原点に設けられている、請求項２から５のいずれかに記載の入出力操作装置。
【請求項７】
前記制御演算処理部は、所定の駆動波形パターンを有する駆動信号を生成し、
前記駆動回路部は、前記駆動信号を受け取り、前記第３の駆動部を駆動する信号を生成し、
前記第３の駆動部により前記可動ユニットは前記Ｚ軸周りの方向へ振動駆動する請求項６のいずれかに記載の入出力操作装置。
【請求項８】
前記所定の駆動波形パターンは、可聴領域の周波数成分を有する振動波形を含む請求項７に記載の入出力操作装置。
【請求項９】
前記検出器は、前記固定ユニットに対する前記操作部の前記Ｘ軸と前記Ｙ軸周りの回転角度を検出する第１の検出部と、
前記固定ユニットに対する前記操作部の前記Ｚ軸周りの回転角度を検出する第２の検出部と含む請求項１に記載の入出力操作装置。
【請求項１０】
前記可動ユニットは前記凹部に替えて凸状球面を有し、前記固定ユニットは前記凸状球面に替えて凹部を有する請求項１に記載の入出力操作装置。
【請求項１１】
前記可動ユニットの前記凹部は円錐状の表面を有する請求項１に記載の入出力操作装置。
【請求項１２】
前記可動ユニットは、前記凸状球面を固定するホルダーバーが挿入される開口部を有し、前記開口部と前記ホルダーバーとが接触することにより、前記可動ユニットの回転角度が制限される請求項１に記載の入出力操作装置。
【請求項１３】
前記固定ユニットに設けられ、前記可動ユニットが前記固定ユニットから脱落しないように前記可動ユニットの移動を制限する規制面を有する脱落防止部材をさらに備え、
前記規制面は、前記球心と一致した中心を有する凹状部分球面を有する請求項１に記載の入出力操作装置。
【請求項１４】
前記第１の駆動部は、前記可動ユニットにおいて、前記Ｚ軸に対して対称に配置された１対の第１の駆動磁石と、
前記１対の第１の駆動磁石に対向するよう前記固定ユニットにそれぞれ配置された１対の第１の磁気ヨークと、
前記１対の第１の磁気ヨークにそれぞれ巻回された１対の第１の駆動コイルとを含み、
前記第２の駆動部は、前記可動ユニットにおいて、前記Ｚ軸に対して対称に配置された１対の第２の駆動磁石と、
前記１対の第２の駆動磁石に対向するよう前記固定ユニットにそれぞれ配置された１対の第２の磁気ヨークと、
前記１対の第２の磁気ヨークにそれぞれ巻回された１対の第２の駆動コイルとを含み、
前記１対の第１の駆動磁石および前記１対の第１の駆動コイルは、前記凸状球面の前記球心を通る直線上に設けられ、
前記１対の第２の駆動磁石および前記１対の第２の駆動コイルは、前記凸状球面の前記球心を通り、前記直線と直交する他の直線上に設けられ、
各第１の駆動磁石、第１の駆動コイル、第２の駆動磁石および第２の駆動コイルの前記Ｚ軸方向における中心の位置は、前記凸状球面の前記球心の位置とほぼ一致している請求項６に記載の入出力操作装置。
【請求項１５】
前記第３の駆動部は、
前記１対の第１の磁気ヨークおよび前記１対の第２の磁気ヨークにそれぞれ巻回された第３の駆動コイルを含み、
前記１対の第１の駆動磁石および前記１対の第２の駆動磁石を第３の駆動磁石として用いる請求項１４に記載の入出力操作装置。
【請求項１６】
前記１対の第１の駆動磁石と前記１対の第２の駆動磁石のそれぞれを１対の磁気バックヨークで連結し、前記１対の磁気バックヨークは、前記可動ユニットの前記球心側に設けられる請求項１４に記載の入出力操作装置。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの磁性体は、前記１対の第１の磁気ヨークおよび前記１対の第２の磁気ヨークである請求項１５に記載の入出力操作装置。
【請求項１８】
前記少なくとも１つの吸着用磁石は、前記１対の第１の駆動磁石および前記１対の第２の駆動磁石である請求項１に記載の入出力操作装置。
【請求項１９】
前記可動ユニットが中立の位置にある状態において、前記１対の第１の駆動磁石および前記１対の第２の駆動磁石は、前記Ｚ軸に垂直である前記球心を通る水平面に対して下向きに、４５度以下の回転角度Ａをなすように配置されており、前記１対の第１の駆動磁石および前記１対の第２の駆動磁石に対向するように前記第１の駆動コイルと前記１対の第１の磁気ヨークおよび前記１対の第２の駆動コイルとに１対の第２の磁気ヨークを前記固定ユニットに回転して配置されている請求項１４に記載の入出力操作装置。
【請求項２０】
前記可動ユニットの重心は前記球心と一致している請求項１に記載の入出力操作装置。