回転型スイッチ及び電子機器
【課題】機械的ノイズを発生させることなくクリック感の有無を切り替えると共に、機械的摩耗を低減しつつ操作反力を付与する。
【解決手段】ダイアルカバー１０２は回転部材１０１と一体となって回転可能である。回転部材１０１の外縁部に、凸部１０１ａと凹部１０１ｂとが円周方向において一定の角度間隔で交互に設けられる。第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６は、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａが凸部１０１ａに正対するとき、第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａが凹部１０１ｂに正対するように、それぞれが配置されている。クリックモードでは第１の電磁石１０４のみ通電して磁界を発生させ、非クリックモードでは電磁石１０４、１０６の双方を通電して磁界を発生させる。
【解決手段】ダイアルカバー１０２は回転部材１０１と一体となって回転可能である。回転部材１０１の外縁部に、凸部１０１ａと凹部１０１ｂとが円周方向において一定の角度間隔で交互に設けられる。第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６は、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａが凸部１０１ａに正対するとき、第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａが凹部１０１ｂに正対するように、それぞれが配置されている。クリックモードでは第１の電磁石１０４のみ通電して磁界を発生させ、非クリックモードでは電磁石１０４、１０６の双方を通電して磁界を発生させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置等の電子機器に搭載される回転型スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置等の電子機器に搭載される回転型スイッチにおいては、操作感触を高めるため、クリック発生機構が設けられるものがあり、クリック部材による凹凸部によって操作感を発生させものがある。しかし、例えば、電子機器としての近年のデジタルカメラで、動画撮影機能が備わっている機種においては、撮影中に回転型スイッチを操作することによるクリック音がノイズとして記録されてしまうといった問題があった。そこで、これを解決するために、磁力による引き付け力を利用し、部材同士の機械的干渉音の無いクリック発生機構を実現したものがある。
【０００３】
例えば、下記特許文献１では、電磁石のような電界発生素子と、回転部の所定角ごとに透磁率の強弱を設けた回転部材（ダイアルベース）とを用い、双方の磁力によってクリック感を発生させる。それにより、部材同士の干渉音の無いクリック発生機構を実現している。以下にその概略を記す。
【０００４】
電磁石としてのコイルは、コイルの電極に通電することにより発生する磁界の２つの磁極のうち一方を、歯車形状の磁性体から成る回転部材の凸部に向けて置いている。
コイルの発する磁界により回転部材の凸部が引き付けられ、凸部はコイルの磁極面に面した状態で止まる。
【０００５】
コイルが通電された状態では、回転部材の凸部がコイルの磁界に引き付けられているため、回転操作に対する反力となって回転部材は磁界が凸部を引き付ける力よりも大きい外力が加わるまで回転しない。しかし、回転部材の凸部が引き付けられている力よりも大きい回転操作が加えられると、回転部材は回転し、回転部材の凸部は磁極面から離れ、磁極面には回転操作前に面していた回転部材の凸部から回転方向に所定角度の位置にある次の凸部が正対する。
【０００６】
このように、回転操作によって回転部材の凸部が次々と磁極面に面し、その度に電磁石の磁界により回転操作に対する反力が生じ、これがクリック感となる。
【０００７】
ところで、動画撮影中のクロップズームや動画再生中のフレーム送り等においては、むしろクリック感の無い、スムーズな操作感が望まれることが多い。上記の従来技術を用いてそれを実現するためには、電界発生素子に磁界の発生をさせないようにすればよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１７４８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１の技術を用いた回転型スイッチにおいて、クリック感の無いスムーズな回転操作を行なう場合、回転操作に対する反力は回転部材を保持するメカ機構に依存することになる。そのため反力の調整はメカ機構で行なうより他無く、反力の強さを調整するのが容易でない。
【００１０】
また、上記メカ機構の摩擦力のみによって回転操作に対する反力を発生させる構成とした場合、メカ部材が磨耗しやすく、耐久性が課題となる。
【００１１】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、機械的ノイズを発生させることなくクリック感の有無を切り替えると共に、機械的摩耗を低減しつつ操作反力を付与することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、回転操作部と、前記回転操作部と一体となって回転し、円周方向に凸部および凹部が一定の角度間隔で交互に設けられた回転部材と、回転する前記回転部材の前記凸部または前記凹部に対向するよう配置され、磁界を発生させる第１の磁界発生手段と、回転する前記回転部材の前記凸部または前記凹部に対向すると共に、前記第１の磁界発生手段が前記凸部に正対するとき前記凹部に正対するように配置され、磁界を発生させる第２の磁界発生手段とを有し、前記第２の磁界発生手段は、発生させる磁界の強さを切り替えることが可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、機械的ノイズを発生させることなくクリック感の有無を切り替えると共に、機械的摩耗を低減しつつ操作反力を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転型スイッチの要部の構成を示す模式図である。
【図２】回転型スイッチを制御するための制御機構のブロック図である。
【図３】回転部材が初期位置から時計方向に回転した位置において回転部材が受ける電磁力の強さを示す図である。
【図４】磁界制御の処理のフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る回転型スイッチの要部の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る回転型スイッチの要部の構成を示す模式図である。この回転型スイッチは、デジタルカメラ等の撮像装置をはじめとする電子機器に搭載され、主として、ユーザによる回転操作を検出し、それに応じた機器設定を行うためのものである。
【００１７】
回転型スイッチは、基板１０３と、ユーザインターフェースとなる回転操作部としての円筒形のダイアルカバー１０２とを備える。基板１０３には、回転部材１０１、第１の電磁石（第１の磁界発生手段）１０４、第２の電磁石１０６（第２の磁界発生手段）等が配設される。回転部材１０１は、その回転中心となる中心軸１０１ｃが基板１０３に取り付けられることにより基板１０３上で回転可能となっている。ダイアルカバー１０２は回転部材１０１と中心位置にて結合されていて、同心である中心軸１０１ｃを中心に回転部材１０１と一体となって回転可能である。ダイアルカバー１０２から回転部材１０１にかけてのダイアルに関する詳細な構成については図示や説明を省略するが、上記の特許文献１（特開２００５−１７４８０７号公報）で示されるものと同様である。
【００１８】
回転部材１０１は、磁性体の鉄円板の外周に凹凸部を刻んで平面視（中心軸１０１ｃの軸方向視）で歯車形状としたものである。具体的には、回転部材１０１の外縁部に、半径方向に放射状に延設される凸部１０１ａと、隣接する凸部１０１ａ間に形成される凹部１０１ｂとが、円周方向において一定の角度間隔で交互に設けられる。平面視において、凸部１０１ａは短冊型に延設され、凹部１０１ｂはＶ字型に切り欠かれている。
【００１９】
円周方向における凸部１０１ａの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線Ｌ１と、円周方向における凹部１０１ｂの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線Ｌ２とが成す鋭角の角度をθとする。凸部１０１ａは、回転部材１０１の径方向に突出形成されているので、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａまたは第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａまでのエアギャップが小さくなる。一方、凹部１０１ｂは、回転部材１０１の径方向に切り欠かれているので、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａまたは第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａまでのエアギャップが大きくなる。
【００２０】
第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６のそれぞれに通電して励磁するための電源として、第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７が設けられている。第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７による通電により、第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６はそれぞれ磁界を発生させる。
【００２１】
第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６は、いずれも回転部材１０１の外周側において中心軸１０１ｃの方向に向けて配置されている。第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６はそれぞれ、通電されることにより生じる２つの磁極のうち一方の磁極面を回転部材１０１に向け、できる限り回転部材１０１に近い位置に配置されている。第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａ、第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａが、中心軸１０１ｃの方向を向いている磁極面である。凸部１０１ａは、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａまたは第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａまでのエアギャップが小さいので、第１の電磁石１０４または第２の電磁石１０６の磁気吸引力が強く作用する。しかし、凹部１０１ｂは、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａまたは第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａまでのエアギャップが大きいので、第１の電磁石１０４または第２の電磁石１０６の磁気吸引力がほとんど作用しない。
【００２２】
回転部材１０１の回転方向の位置によって、磁極面１０４ａ、１０６ａは、凸部１０１ａまたは凹部１０１ｂに対向することになる。後述する磁界制御（通電制御）によって、クリック感を得たり、クリック感をなくしたりするために、凸部１０１ａ、凹部１０１ｂと、第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６との相対的な位置関係については、次のように定めている。
【００２３】
まず、磁極面１０４ａに垂直で磁極面１０４ａの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線Ｌ１１と、磁極面１０６ａに垂直で磁極面１０６ａの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線Ｌ１２とが成す鋭角の角度をαとする。角度αは下記数式１で定義される。
［数１］
α＝θ×（２Ｎ−１）
ここで、Ｎは、「２Ｎ−１」が回転部材１０１の歯（凸部１０１ａ）の数を超えないような整数である（図１の例ではＮ＝１，２，３，４のいずれか）。本実施の形態では、一例として、角度α＝角度θとすると共にＮ＝１として構成し、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６とが角度θ（＝角度α）を成すように近接して隣接配置されている。
【００２４】
別の表現を用いれば、第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６は、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａが凸部１０１ａに正対するとき、第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａが凹部１０１ｂに正対するように、それぞれが配置されている。従って、この状態から回転部材１０１を角度θだけ回転させた場合、磁極面１０４ａが凹部１０１ｂに正対すると共に、磁極面１０６ａが凸部１０１ａに正対することになる。
【００２５】
第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７は、それぞれ第１の電磁石１０４の通電用、第２の電磁石１０６の通電用として独立しており、それぞれ通電制御することが可能である。従って、第１の電磁石１０４及び第２の電磁石１０６のいずれか一方のみを通電する、または両方を通電する、あるいは両方とも通電しないといった制御が可能である。
【００２６】
また、代表的な制御においては、電磁石１０４、１０６の双方が通電される場合に、それぞれで発生する磁界の強さが同等となるように、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６のそれぞれに流れる電流量は予め調整されている。ただし、第１の電磁石１０４の電流量は第１の直流電圧電源１０５により調整可能で、第２の電磁石１０６の電流量は第２の直流電圧電源１０７により調整可能である。
【００２７】
基板１０３にはまた、回転部材１０１の回転角度を検出するためのセンサ１１２が配設される。センサ１１２は、回転部材１０１に干渉しない範囲で、できるだけ回転部材１０１に近接して対向するよう配置される。センサ１１２は、強磁性体の接近を検出して信号を発する特性を持ち、回転部材１０１の回転に伴う凸部１０１ａの接近を検出し、センサ１１２の対向部を通過した凸部１０１ａの個数から、回転部材１０１の回転角を検出する。これにより、ユーザによる回転操作の回転角を検出することで操作位置を特定し、その値を各種の設定に用いる。センサ１１２は、ホール素子やフォトリフレクタ、メカニカルスイッチ等で構成されるが、回転部材１０１の回転角度を検出可能であれば構成は限定されない。
【００２８】
図２は、回転型スイッチを制御するための制御機構のブロック図である。ＣＰＵ（制御手段）３１に、上記のセンサ１１２、第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７のほか、ＲＯＭ３２、記憶部３３、入力部３４が接続される。ＣＰＵ３１は、本回転型スイッチ全体の制御を司る。ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３１が実行する制御プログラムや各種データを記憶する。記憶部３３は、不揮発メモリで構成され、各種入力情報、設定情報、バッファデータ等を記憶する。入力部３４は、ユーザから各種の指示の入力を受け付ける。第１の電磁石１０４及び第２の電磁石１０６の通電制御、すなわち電流量の制御はＣＰＵ３１によってなされる。
【００２９】
本実施の形態では、ダイアルカバー１０２の操作に対してクリック感を付与する「クリックモード」と、回転操作感覚をクリック感のない滑らかな感覚とする「非クリックモード」とが切り替えられる。クリックモードでは、電磁石１０４、１０６のうち第１の電磁石１０４のみ通電し、第２の電磁石１０６は通電しない。一方、非クリックモードでは、両方の電磁石１０４、１０６を均等に通電する。
【００３０】
クリックモードの動作について説明する。回転部材１０１の正回転方向は、図１の時計方向とする。
【００３１】
クリック感を発生させるためには、第１の電磁石１０４のみを通電し、第２の電磁石１０６は通電しないことで、第１の電磁石１０４にだけ磁界を発生させる。第１の電磁石１０４に通電すると磁界が発生し、その磁界により回転部材１０１の凸部１０１ａが磁極面１０４ａに引き付けられ、凸部１０１ａが磁極面１０４ａに面した状態で回転部材１０１が止まる。ある凸部１０１ａが磁極面１０４ａに正対する位置を回転部材１０１の「初期位置」とする。
【００３２】
第１の電磁石１０４の通電継続状態では、凸部１０１ａが第１の電磁石１０４の磁界に引き付けられているため、ダイアルカバー１０２の回転操作に対する反力が生じる。そのため、回転部材１０１は、上記磁界が凸部１０１ａを引き付ける力よりも大きい外力が加わるまでは回転しない。
【００３３】
ダイアルカバー１０２にユーザによる回転操作（例えば正回転）が加えられ、その操作力が、凸部１０１ａが引き付けられている力より上回れば、回転部材１０１は回転する。回転により、第１の電磁石１０４に引き付けられていた凸部１０１ａは磁極面１０４ａから離れ、やがて磁極面１０４ａには、回転操作前に面していた凸部１０１ａから角度θだけ回転方向後方に隣接する次の凸部１０１ａが正対するようになる。すると、上記と同様に、当該次の凸部１０１ａが磁極面１０４ａに引き付けられ、それが回転操作に対する反力を生じさせ、回転操作力が磁極面１０４ａによる引き付け力を上回るまで回転部材１０１は回転しない。
【００３４】
ここでユーザによる回転操作が終了すれば、回転部材１０１は凸部１０１ａが磁極面１０４ａに引き付けられ、磁極面１０４ａに正対した位置で静止する。回転操作がなおも継続する場合は、さらに次の凸部１０１ａが磁極面１０４ａに正対し、さらなる回転操作に対する反力を生じさせる。
【００３５】
このように、回転操作によって凸部１０１ａが次々と磁極面１０４ａに面し、その度に第１の電磁石１０４の磁界により回転操作に対する反力が生じ、これがクリック感となってユーザに伝わる。これにより、剛体同士の接触とそれによる干渉音（メカノイズ）の発生の無いクリック発生機構を実現できる。
【００３６】
クリック感の無いスムーズな回転操作を行いたい場合は、非クリックモードとし、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６の両方とも通電し、それぞれに磁界を発生させる。
【００３７】
図３は、回転部材１０１が初期位置から時計方向に回転角度Ｘだけ回転した回転位置において回転部材１０１が受ける電磁力の強さを示す図である。
【００３８】
この例では、説明の簡単化のために、回転部材１０１が第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６のそれぞれから受ける電磁力につき、それらの最大値を２［Ｆ］、最小値を０［Ｆ］としている。ここで言う最大値とは、凸部１０１ａが磁極面１０４ａあるいは磁極面１０６ａに対して最も広い範囲で向かい合っている（正対している）ときの値である。また、最小値とは、凹部１０１ｂが磁極面１０４ａあるいは磁極面１０６ａに対して最も広い範囲で向かい合っている（正対している）ときの値である。
【００３９】
図３において、曲線２０１は、回転部材１０１が第１の電磁石１０４から受ける電磁力の強さの波形であり、曲線２０２は、回転部材１０１が第２の電磁石１０６から受ける電磁力の強さの波形である。初期位置では回転角度Ｘは０度であり、凸部１０１ａが磁極面１０４ａと正対しているため、回転部材１０１が第１の電磁石１０４から受ける電磁力は最大、すなわち２［Ｆ］となる。また、初期位置では、凹部１０１ｂが磁極面１０６ａと正対しているため、回転部材１０１が第１の電磁石１０４から受ける電磁力は最小、すなわち０［Ｆ］となる。
【００４０】
初期位置から徐々に回転部材１０１が回転していくと、凸部１０１ａが磁極面１０４ａに対して面する面積が減少するため、曲線２０１で示すように回転部材１０１が第１の電磁石１０４から受ける電磁力も減少していく。しかしその一方、凸部１０１ａが磁極面１０６ａと面する面積が増加するため、曲線２０２で示すように回転部材１０１が第２の電磁石１０６から受ける電磁力は増加していく。
【００４１】
そして回転部材１０１が初期位置から角度θだけ回転したとき、凹部１０１ｂが磁極面１０４ａと正対するため、回転部材１０１が第１の電磁石１０４から受ける電磁力は最小の０［Ｆ］となる。一方、凸部１０１ａが磁極面１０６ａと正対するため、回転部材１０１が第２の電磁石１０６から受ける電磁力は最大の２［Ｆ］となる。
【００４２】
このように、いずれもサインカーブである曲線２０１、２０２にて、回転部材１０１が第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６から受ける電磁力を表すことができる。曲線２０３は、回転部材１０１が第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６とからそれぞれ受ける電磁力の和（曲線２０１、２０２の和）を表す波形である。
【００４３】
曲線２０３は、この例では直線となる。従って、回転角度Ｘによらず、回転部材１０１が第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６とから受ける電磁力の和は、常に２［Ｆ］で一定である。これは、曲線２０１、２０２が互いに逆位相の正弦波であることから、それらの和が一定となることによる。よって、回転部材１０１は、回転角度Ｘによらず、常に一定の電磁力を受けることとなり、ダイアルカバー１０２を回転操作した際のクリック感は発生しないこととなる。その一方、一定の電磁力により、操作に対する反力は得られる。
【００４４】
図１の例で説明すると、図１の初期位置から僅かに時計方向に回転部材１０１が回転すると、磁極面１０４ａに最も近い凸部１０１ａが磁極面１０４ａに引き戻されるように作用し、回転部材１０１が反時計方向に付勢される。それと同時に、当該凸部１０１ａに反時計方向において隣接する（次の）凸部１０１ａが磁極面１０４ａに引き付けられ、回転部材１０１が時計方向に付勢される。それらの付勢力の合計が常に一定となるため、クリック感は生じないのである。
【００４５】
ここで、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６とに流す電流量を調整するだけで、回転部材１０１にかかる電磁力（曲線２０３の値）の強弱を変えることが出来る。例えば、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６との電流量を均等にしつつ増減すれば、回転操作反力の強弱を容易に制御することができる。
【００４６】
特に、回転操作に対する反力を生じさせる上で、従来のように回転部材を押さえ付ける等して摩擦による反力を生み出すメカ機構を必要としないため、メカ機構の磨耗が減り、耐久性に優れる。
【００４７】
このような、クリックモード及び非クリックモードの動作は、ＣＰＵ３１による磁界制御によってなされる。図４は、磁界制御の処理のフローチャートである。本処理は、例えば、電子機器の電源投入により開始される。
【００４８】
まず、ＣＰＵ３１は、初期設定を行う（ステップＳ４０１）。回転部材１０１に関する初期設定の情報の一部として、クリックモードまたは非クリックモードのいずれかを設定する情報が予めＲＯＭ３２に格納されている。これら各種の設定情報は、前回の磁界制御の処理時に記憶されたものであってもよい。
【００４９】
初期設定の情報に従って、ＣＰＵ３１は、通電制御を行う。例えば、クリックモードとするような情報であれば、第１の電磁石１０４のみを通電し、第２の電磁石１０６は通電しないように制御する。この初期設定の情報は、別途の記憶装置に記憶させるようにして、ユーザが事後的に変更できるようにしてもよい。
【００５０】
次に、ステップＳ４０２では、ＣＰＵ３１は、クリック感の発生が必要であるか（クリックモードとする指示が受け付けられているか）否かを判別する。ここで、クリックモードまたは非クリックモードとするための指示は、任意のタイミングで入力部３４によってユーザから受け付けられ、その情報が記憶部３３に記憶されているものとする。初期設定のままである場合は、クリックモードとする指示が受け付けられている状態と同じとして扱う。
【００５１】
その判別の結果、クリック感の発生が必要な場合は、ＣＰＵ３１は、クリックモード処理ＳＡ（ステップＳ４０３〜Ｓ４０６）を実行する。一方、クリック感の発生が必要でない場合は、非クリックモード処理ＳＢ（ステップＳ４０７〜４１０）を実行する。
【００５２】
すなわち、クリックモード処理ＳＡにおいて、ステップＳ４０３で、ＣＰＵ３１は、片方の電磁石（ここでは第１の電磁石１０４）のみ通電して磁界を発生させると共に、他方の電磁石（ここでは第２の電磁石１０６）は通電しないよう制御する。次に、ステップＳ４０４では、ＣＰＵ３１は、回転方向に対する反力の大きさ（ここではクリック感の程度）を変更するか否かを判別する。ここで、回転方向に対する反力の変更に関する指示（変更指示と変更の程度）についても、任意のタイミングで入力部３４によってユーザから受け付けられ、その情報が記憶部３３に記憶されているものとする。後述するステップＳ４０８で用いる情報も同様とする。
【００５３】
その判別の結果、ＣＰＵ３１は、回転反力の大きさを変更しないと判別した場合は、電磁石１０４、１０６への通電状態を現状維持とする（ステップＳ４０５）。従って、ここでは第２の電磁石１０６は通電しないままとする。一方、ＣＰＵ３１は、回転反力の大きさを変更すると判別した場合は、現在通電されている方の電磁石（ここでは第１の電磁石１０４）の電流値を、記憶部３３に記憶されている情報に従って変更する（ステップＳ４０６）。この場合、第１の電磁石１０４の電流値の変更により磁界の強さを調節することとなり、電流量を増やせば反力（クリック感）が大きくなり、電流量を減らせば反力が小さくなる。
【００５４】
一方、非クリックモード制御ＳＢにおいて、ステップＳ４０７で、ＣＰＵ３１は、両方の電磁石（電磁石１０４、１０６）に通電してそれぞれ磁界を発生させる。次に、ＣＰＵ３１は、記憶部３３に記憶されている情報に基づき、回転反力の大きさ（回転操作の重さ）を変更するか否かを判別する（ステップＳ４０８）。
【００５５】
その判別の結果、ＣＰＵ３１は、回転反力の大きさを変更しないと判別した場合は、電磁石１０４、１０６への通電状態を現状維持とする（ステップＳ４０９）。従って、ここでは電磁石１０４、１０６の双方を通電したままとする。一方、ＣＰＵ３１は、回転反力の大きさを変更すると判別した場合は、両方の電磁石（電磁石１０４、１０６）の電流値をいずれも、記憶部３３に記憶されている情報に従って同じ量だけ変更する（ステップＳ４１０）。この場合、電磁石１０４、１０６の各電流値の変更により磁界の強さを共に調節することとなり、電流量を増やせば反力が大きくなり、電流量を減らせば反力が小さくなる。
【００５６】
ステップＳ４０５、Ｓ４０６、Ｓ４０９、Ｓ４１０の処理後は、ＣＰＵ３１は、処理をステップＳ４１１に進め、電源状態を把握し、電源がＯＮ状態であるか否かを判別する。そして、ＣＰＵ３１は、電源がＯＮ状態であれば、処理を前記ステップＳ４０２に戻す一方、電源がＯＦＦ状態であれば現在の設定を記憶部３３に記憶させたまま本磁界制御処理を終了させる。
【００５７】
本実施の形態によれば、円周方向に透磁率の強弱を設けた回転部材１０１に対して、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａが凸部１０１ａに正対するとき、第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａが凹部１０１ｂに正対するようにした。そして、クリックモードでは第１の電磁石１０４のみを励磁し、非クリックモードでは電磁石１０４、１０６の双方を励磁するようにした。このように、実質的に第２の電磁石１０６が発生させる磁界の強さを切り替えることで、クリック感の有無を切り替えられると共に、クリックモードではメカ機構によるノイズを発生させることなくクリック感を付与することができる。しかも、クリック感がない場合においても、摩擦等の機械的機構に依らずとも回転操作反力を確保することができる。よって、機械的ノイズを発生させることなくクリック感の有無を切り替えると共に、機械的摩耗を低減しつつ操作反力を付与することができる。
【００５８】
ところで、電磁石１０４、１０６は、それぞれ別個に、発生させる磁界の強さを任意に調節可能である。クリックモード処理ＳＡにおいて、第２の電磁石１０６に、全く通電しないのではなく、第１の電磁石１０４より小さい値の電流を流したとしても、クリック感を付与することは可能である。その場合、第２の電磁石１０６の電流量の変更の程度によって、クリック感の程度を任意に制御可能である。このように操作負荷を電気的に制御が可能であるので、操作感覚の調節が容易である。
【００５９】
なお、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６との制御の態様を、逆の関係としてもよい。
【００６０】
ところで、発生磁界が変更制御される磁界発生手段としては、電磁石に限られるものではない。例えば、第１の電磁石１０４及び第２の電磁石１０６の少なくとも一方は、永久磁石としての性質を持っていてもよい。永久磁石の性質を持てば、その性質を持たない電磁石に流す電流値より少ない電流値で発生磁界の制御可能となり、消費電力の削減を図ることができる。
【００６１】
また、一方の磁界発生手段（第１の電磁石１０４が相当する）を常に磁界を発生させるようにし、他方の磁界発生手段は磁界発生を切り替えられる構成としてもよい。その場合は、上記一方の磁界発生手段については、電磁石として構成せず永久磁石としてのみ構成し、一定の磁界が常に発生するようにしてもよい。
【００６２】
ところで、回転部材１０１の外縁部において、透磁率が高い部分と低い部分とは、肉部と欠肉部という形態によって設けたが、これに限るものではない。円盤部材の外縁部に透磁率が異なる素材を円周方向において交互に異ならせて配置する等によって実現してもよい。
【００６３】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る回転型スイッチの要部の構成を示す模式図である。
【００６４】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に対して、第３の電磁石１０８、第３の直流電圧電源１０９、第４の電磁石１１０及び第４の直流電圧電源１１１が追加された点が異なり、その他の構成は同様である。第３の電磁石１０８、第４の電磁石１１０の構成は、第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６と同様である。第３の直流電圧電源１０９、第４の直流電圧電源１１１の構成は、第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７と同様である。ＣＰＵ３１に制御される第３の直流電圧電源１０９、第４の直流電圧電源１１１による通電により、第３の電磁石１０８、第４の電磁石１１０がそれぞれ磁界を発生させる。
【００６５】
第３の電磁石１０８の磁極面１０８ａに垂直で磁極面１０８ａの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線をＬ２１とする。第４の電磁石１１０の磁極面１１０ａに垂直で磁極面１１０ａの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線をＬ２２とする。直線Ｌ２１と直線Ｌ２２とが成す鋭角は角度αであり、角度θと同じである。直線Ｌ２１、直線Ｌ２２は、それぞれ、直線Ｌ１１、Ｌ１２の延長線に一致する。すなわち、第１の電磁石１０４と第３の電磁石１０８とは、回転部材１０１の中心軸１０１ｃを挟んで点対称の位置に配置された対で成る。第２の電磁石１０６と第４の電磁石１１０とは、回転部材１０１の中心軸１０１ｃを挟んで点対称の位置に配置された対で成る。
【００６６】
かかる構成において、第３の直流電圧電源１０９、第４の直流電圧電源１１１は、それぞれ、第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７と全く同じように同じタイミングで制御がなされる。従って、ＣＰＵ３１は、図４の磁界制御の処理において、第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６に対するのと同様の通電制御を第３の電磁石１０８、第４の電磁石１１０に対して行う。
【００６７】
電磁的な作用は第１の実施の形態と同様となる。従って、クリックモード及び非クリックモードが実現可能である。第２の実施の形態においては、励磁された第１の電磁石１０４と第３の電磁石１０８とは、同じ電磁力で中心軸１０１ｃを挟んで両側から回転部材１０１を引き付けようとする。また、励磁された第２の電磁石１０６と第４の電磁石１１０とは、同じ電磁力で中心軸１０１ｃを挟んで両側から回転部材１０１を引き付けようとする。これらから、いずれのモードにおいても、引き付け力が半径方向に偏ることがなく、中心軸１０１ｃはその場に留まろうとする。その結果、第１の実施の形態のように片側から引き付けられる構成と比較すると、回転部材１０１の機械的摩擦が減少し、耐久性の向上が見込まれる。
【００６８】
よって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏すると共に、機械的摩耗の低減においてより大きい効果を奏する。
【００６９】
ところで、第１、第２の実施の形態において、回転部材１０１における凸部１０１ａ、凹部１０１ｂの数はそれぞれ８個であったが、これに限るものではない。
【００７０】
また、第２の実施の形態では、同じ通電制御が適用されるグループ内の電磁石は２つ（例えば、第１の電磁石１０４及び第３の電磁石１０８）であったが、同じグループ内の電磁石の数を３つ以上としてもよい。特に、回転部材１０１の中心軸１０１ｃ周りにおける機械的摩耗を低減する観点からは、同じグループ内において、回転部材１０１の中心軸１０１ｃを中心に円周方向に一定の角度間隔で、同じ通電制御が適用される複数の電磁石を配置すればよい。ただしそのように複数の電磁石を配置するためには、同じグループ内の電磁石の数は、回転部材１０１の歯（凸部１０１ａ）の数の約数とする必要がある。例えば、凸部１０１ａを１２個としたとき、同じグループ内の電磁石を３個とし、１２０°間隔の正三角形の配置とする。
【符号の説明】
【００７１】
３１ ＣＰＵ
１０１ 回転部材
１０１ａ 凸部
１０１ｂ 凹部
１０１ｃ 中心軸
１０２ ダイアルカバー
１０４ 第１の電磁石
１０６ 第２の電磁石
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置等の電子機器に搭載される回転型スイッチに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、撮像装置等の電子機器に搭載される回転型スイッチにおいては、操作感触を高めるため、クリック発生機構が設けられるものがあり、クリック部材による凹凸部によって操作感を発生させものがある。しかし、例えば、電子機器としての近年のデジタルカメラで、動画撮影機能が備わっている機種においては、撮影中に回転型スイッチを操作することによるクリック音がノイズとして記録されてしまうといった問題があった。そこで、これを解決するために、磁力による引き付け力を利用し、部材同士の機械的干渉音の無いクリック発生機構を実現したものがある。
【０００３】
例えば、下記特許文献１では、電磁石のような電界発生素子と、回転部の所定角ごとに透磁率の強弱を設けた回転部材（ダイアルベース）とを用い、双方の磁力によってクリック感を発生させる。それにより、部材同士の干渉音の無いクリック発生機構を実現している。以下にその概略を記す。
【０００４】
電磁石としてのコイルは、コイルの電極に通電することにより発生する磁界の２つの磁極のうち一方を、歯車形状の磁性体から成る回転部材の凸部に向けて置いている。
コイルの発する磁界により回転部材の凸部が引き付けられ、凸部はコイルの磁極面に面した状態で止まる。
【０００５】
コイルが通電された状態では、回転部材の凸部がコイルの磁界に引き付けられているため、回転操作に対する反力となって回転部材は磁界が凸部を引き付ける力よりも大きい外力が加わるまで回転しない。しかし、回転部材の凸部が引き付けられている力よりも大きい回転操作が加えられると、回転部材は回転し、回転部材の凸部は磁極面から離れ、磁極面には回転操作前に面していた回転部材の凸部から回転方向に所定角度の位置にある次の凸部が正対する。
【０００６】
このように、回転操作によって回転部材の凸部が次々と磁極面に面し、その度に電磁石の磁界により回転操作に対する反力が生じ、これがクリック感となる。
【０００７】
ところで、動画撮影中のクロップズームや動画再生中のフレーム送り等においては、むしろクリック感の無い、スムーズな操作感が望まれることが多い。上記の従来技術を用いてそれを実現するためには、電界発生素子に磁界の発生をさせないようにすればよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１７４８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１の技術を用いた回転型スイッチにおいて、クリック感の無いスムーズな回転操作を行なう場合、回転操作に対する反力は回転部材を保持するメカ機構に依存することになる。そのため反力の調整はメカ機構で行なうより他無く、反力の強さを調整するのが容易でない。
【００１０】
また、上記メカ機構の摩擦力のみによって回転操作に対する反力を発生させる構成とした場合、メカ部材が磨耗しやすく、耐久性が課題となる。
【００１１】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、機械的ノイズを発生させることなくクリック感の有無を切り替えると共に、機械的摩耗を低減しつつ操作反力を付与することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明は、回転操作部と、前記回転操作部と一体となって回転し、円周方向に凸部および凹部が一定の角度間隔で交互に設けられた回転部材と、回転する前記回転部材の前記凸部または前記凹部に対向するよう配置され、磁界を発生させる第１の磁界発生手段と、回転する前記回転部材の前記凸部または前記凹部に対向すると共に、前記第１の磁界発生手段が前記凸部に正対するとき前記凹部に正対するように配置され、磁界を発生させる第２の磁界発生手段とを有し、前記第２の磁界発生手段は、発生させる磁界の強さを切り替えることが可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、機械的ノイズを発生させることなくクリック感の有無を切り替えると共に、機械的摩耗を低減しつつ操作反力を付与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る回転型スイッチの要部の構成を示す模式図である。
【図２】回転型スイッチを制御するための制御機構のブロック図である。
【図３】回転部材が初期位置から時計方向に回転した位置において回転部材が受ける電磁力の強さを示す図である。
【図４】磁界制御の処理のフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る回転型スイッチの要部の構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る回転型スイッチの要部の構成を示す模式図である。この回転型スイッチは、デジタルカメラ等の撮像装置をはじめとする電子機器に搭載され、主として、ユーザによる回転操作を検出し、それに応じた機器設定を行うためのものである。
【００１７】
回転型スイッチは、基板１０３と、ユーザインターフェースとなる回転操作部としての円筒形のダイアルカバー１０２とを備える。基板１０３には、回転部材１０１、第１の電磁石（第１の磁界発生手段）１０４、第２の電磁石１０６（第２の磁界発生手段）等が配設される。回転部材１０１は、その回転中心となる中心軸１０１ｃが基板１０３に取り付けられることにより基板１０３上で回転可能となっている。ダイアルカバー１０２は回転部材１０１と中心位置にて結合されていて、同心である中心軸１０１ｃを中心に回転部材１０１と一体となって回転可能である。ダイアルカバー１０２から回転部材１０１にかけてのダイアルに関する詳細な構成については図示や説明を省略するが、上記の特許文献１（特開２００５−１７４８０７号公報）で示されるものと同様である。
【００１８】
回転部材１０１は、磁性体の鉄円板の外周に凹凸部を刻んで平面視（中心軸１０１ｃの軸方向視）で歯車形状としたものである。具体的には、回転部材１０１の外縁部に、半径方向に放射状に延設される凸部１０１ａと、隣接する凸部１０１ａ間に形成される凹部１０１ｂとが、円周方向において一定の角度間隔で交互に設けられる。平面視において、凸部１０１ａは短冊型に延設され、凹部１０１ｂはＶ字型に切り欠かれている。
【００１９】
円周方向における凸部１０１ａの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線Ｌ１と、円周方向における凹部１０１ｂの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線Ｌ２とが成す鋭角の角度をθとする。凸部１０１ａは、回転部材１０１の径方向に突出形成されているので、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａまたは第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａまでのエアギャップが小さくなる。一方、凹部１０１ｂは、回転部材１０１の径方向に切り欠かれているので、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａまたは第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａまでのエアギャップが大きくなる。
【００２０】
第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６のそれぞれに通電して励磁するための電源として、第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７が設けられている。第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７による通電により、第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６はそれぞれ磁界を発生させる。
【００２１】
第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６は、いずれも回転部材１０１の外周側において中心軸１０１ｃの方向に向けて配置されている。第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６はそれぞれ、通電されることにより生じる２つの磁極のうち一方の磁極面を回転部材１０１に向け、できる限り回転部材１０１に近い位置に配置されている。第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａ、第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａが、中心軸１０１ｃの方向を向いている磁極面である。凸部１０１ａは、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａまたは第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａまでのエアギャップが小さいので、第１の電磁石１０４または第２の電磁石１０６の磁気吸引力が強く作用する。しかし、凹部１０１ｂは、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａまたは第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａまでのエアギャップが大きいので、第１の電磁石１０４または第２の電磁石１０６の磁気吸引力がほとんど作用しない。
【００２２】
回転部材１０１の回転方向の位置によって、磁極面１０４ａ、１０６ａは、凸部１０１ａまたは凹部１０１ｂに対向することになる。後述する磁界制御（通電制御）によって、クリック感を得たり、クリック感をなくしたりするために、凸部１０１ａ、凹部１０１ｂと、第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６との相対的な位置関係については、次のように定めている。
【００２３】
まず、磁極面１０４ａに垂直で磁極面１０４ａの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線Ｌ１１と、磁極面１０６ａに垂直で磁極面１０６ａの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線Ｌ１２とが成す鋭角の角度をαとする。角度αは下記数式１で定義される。
［数１］
α＝θ×（２Ｎ−１）
ここで、Ｎは、「２Ｎ−１」が回転部材１０１の歯（凸部１０１ａ）の数を超えないような整数である（図１の例ではＮ＝１，２，３，４のいずれか）。本実施の形態では、一例として、角度α＝角度θとすると共にＮ＝１として構成し、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６とが角度θ（＝角度α）を成すように近接して隣接配置されている。
【００２４】
別の表現を用いれば、第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６は、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａが凸部１０１ａに正対するとき、第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａが凹部１０１ｂに正対するように、それぞれが配置されている。従って、この状態から回転部材１０１を角度θだけ回転させた場合、磁極面１０４ａが凹部１０１ｂに正対すると共に、磁極面１０６ａが凸部１０１ａに正対することになる。
【００２５】
第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７は、それぞれ第１の電磁石１０４の通電用、第２の電磁石１０６の通電用として独立しており、それぞれ通電制御することが可能である。従って、第１の電磁石１０４及び第２の電磁石１０６のいずれか一方のみを通電する、または両方を通電する、あるいは両方とも通電しないといった制御が可能である。
【００２６】
また、代表的な制御においては、電磁石１０４、１０６の双方が通電される場合に、それぞれで発生する磁界の強さが同等となるように、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６のそれぞれに流れる電流量は予め調整されている。ただし、第１の電磁石１０４の電流量は第１の直流電圧電源１０５により調整可能で、第２の電磁石１０６の電流量は第２の直流電圧電源１０７により調整可能である。
【００２７】
基板１０３にはまた、回転部材１０１の回転角度を検出するためのセンサ１１２が配設される。センサ１１２は、回転部材１０１に干渉しない範囲で、できるだけ回転部材１０１に近接して対向するよう配置される。センサ１１２は、強磁性体の接近を検出して信号を発する特性を持ち、回転部材１０１の回転に伴う凸部１０１ａの接近を検出し、センサ１１２の対向部を通過した凸部１０１ａの個数から、回転部材１０１の回転角を検出する。これにより、ユーザによる回転操作の回転角を検出することで操作位置を特定し、その値を各種の設定に用いる。センサ１１２は、ホール素子やフォトリフレクタ、メカニカルスイッチ等で構成されるが、回転部材１０１の回転角度を検出可能であれば構成は限定されない。
【００２８】
図２は、回転型スイッチを制御するための制御機構のブロック図である。ＣＰＵ（制御手段）３１に、上記のセンサ１１２、第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７のほか、ＲＯＭ３２、記憶部３３、入力部３４が接続される。ＣＰＵ３１は、本回転型スイッチ全体の制御を司る。ＲＯＭ３２は、ＣＰＵ３１が実行する制御プログラムや各種データを記憶する。記憶部３３は、不揮発メモリで構成され、各種入力情報、設定情報、バッファデータ等を記憶する。入力部３４は、ユーザから各種の指示の入力を受け付ける。第１の電磁石１０４及び第２の電磁石１０６の通電制御、すなわち電流量の制御はＣＰＵ３１によってなされる。
【００２９】
本実施の形態では、ダイアルカバー１０２の操作に対してクリック感を付与する「クリックモード」と、回転操作感覚をクリック感のない滑らかな感覚とする「非クリックモード」とが切り替えられる。クリックモードでは、電磁石１０４、１０６のうち第１の電磁石１０４のみ通電し、第２の電磁石１０６は通電しない。一方、非クリックモードでは、両方の電磁石１０４、１０６を均等に通電する。
【００３０】
クリックモードの動作について説明する。回転部材１０１の正回転方向は、図１の時計方向とする。
【００３１】
クリック感を発生させるためには、第１の電磁石１０４のみを通電し、第２の電磁石１０６は通電しないことで、第１の電磁石１０４にだけ磁界を発生させる。第１の電磁石１０４に通電すると磁界が発生し、その磁界により回転部材１０１の凸部１０１ａが磁極面１０４ａに引き付けられ、凸部１０１ａが磁極面１０４ａに面した状態で回転部材１０１が止まる。ある凸部１０１ａが磁極面１０４ａに正対する位置を回転部材１０１の「初期位置」とする。
【００３２】
第１の電磁石１０４の通電継続状態では、凸部１０１ａが第１の電磁石１０４の磁界に引き付けられているため、ダイアルカバー１０２の回転操作に対する反力が生じる。そのため、回転部材１０１は、上記磁界が凸部１０１ａを引き付ける力よりも大きい外力が加わるまでは回転しない。
【００３３】
ダイアルカバー１０２にユーザによる回転操作（例えば正回転）が加えられ、その操作力が、凸部１０１ａが引き付けられている力より上回れば、回転部材１０１は回転する。回転により、第１の電磁石１０４に引き付けられていた凸部１０１ａは磁極面１０４ａから離れ、やがて磁極面１０４ａには、回転操作前に面していた凸部１０１ａから角度θだけ回転方向後方に隣接する次の凸部１０１ａが正対するようになる。すると、上記と同様に、当該次の凸部１０１ａが磁極面１０４ａに引き付けられ、それが回転操作に対する反力を生じさせ、回転操作力が磁極面１０４ａによる引き付け力を上回るまで回転部材１０１は回転しない。
【００３４】
ここでユーザによる回転操作が終了すれば、回転部材１０１は凸部１０１ａが磁極面１０４ａに引き付けられ、磁極面１０４ａに正対した位置で静止する。回転操作がなおも継続する場合は、さらに次の凸部１０１ａが磁極面１０４ａに正対し、さらなる回転操作に対する反力を生じさせる。
【００３５】
このように、回転操作によって凸部１０１ａが次々と磁極面１０４ａに面し、その度に第１の電磁石１０４の磁界により回転操作に対する反力が生じ、これがクリック感となってユーザに伝わる。これにより、剛体同士の接触とそれによる干渉音（メカノイズ）の発生の無いクリック発生機構を実現できる。
【００３６】
クリック感の無いスムーズな回転操作を行いたい場合は、非クリックモードとし、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６の両方とも通電し、それぞれに磁界を発生させる。
【００３７】
図３は、回転部材１０１が初期位置から時計方向に回転角度Ｘだけ回転した回転位置において回転部材１０１が受ける電磁力の強さを示す図である。
【００３８】
この例では、説明の簡単化のために、回転部材１０１が第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６のそれぞれから受ける電磁力につき、それらの最大値を２［Ｆ］、最小値を０［Ｆ］としている。ここで言う最大値とは、凸部１０１ａが磁極面１０４ａあるいは磁極面１０６ａに対して最も広い範囲で向かい合っている（正対している）ときの値である。また、最小値とは、凹部１０１ｂが磁極面１０４ａあるいは磁極面１０６ａに対して最も広い範囲で向かい合っている（正対している）ときの値である。
【００３９】
図３において、曲線２０１は、回転部材１０１が第１の電磁石１０４から受ける電磁力の強さの波形であり、曲線２０２は、回転部材１０１が第２の電磁石１０６から受ける電磁力の強さの波形である。初期位置では回転角度Ｘは０度であり、凸部１０１ａが磁極面１０４ａと正対しているため、回転部材１０１が第１の電磁石１０４から受ける電磁力は最大、すなわち２［Ｆ］となる。また、初期位置では、凹部１０１ｂが磁極面１０６ａと正対しているため、回転部材１０１が第１の電磁石１０４から受ける電磁力は最小、すなわち０［Ｆ］となる。
【００４０】
初期位置から徐々に回転部材１０１が回転していくと、凸部１０１ａが磁極面１０４ａに対して面する面積が減少するため、曲線２０１で示すように回転部材１０１が第１の電磁石１０４から受ける電磁力も減少していく。しかしその一方、凸部１０１ａが磁極面１０６ａと面する面積が増加するため、曲線２０２で示すように回転部材１０１が第２の電磁石１０６から受ける電磁力は増加していく。
【００４１】
そして回転部材１０１が初期位置から角度θだけ回転したとき、凹部１０１ｂが磁極面１０４ａと正対するため、回転部材１０１が第１の電磁石１０４から受ける電磁力は最小の０［Ｆ］となる。一方、凸部１０１ａが磁極面１０６ａと正対するため、回転部材１０１が第２の電磁石１０６から受ける電磁力は最大の２［Ｆ］となる。
【００４２】
このように、いずれもサインカーブである曲線２０１、２０２にて、回転部材１０１が第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６から受ける電磁力を表すことができる。曲線２０３は、回転部材１０１が第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６とからそれぞれ受ける電磁力の和（曲線２０１、２０２の和）を表す波形である。
【００４３】
曲線２０３は、この例では直線となる。従って、回転角度Ｘによらず、回転部材１０１が第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６とから受ける電磁力の和は、常に２［Ｆ］で一定である。これは、曲線２０１、２０２が互いに逆位相の正弦波であることから、それらの和が一定となることによる。よって、回転部材１０１は、回転角度Ｘによらず、常に一定の電磁力を受けることとなり、ダイアルカバー１０２を回転操作した際のクリック感は発生しないこととなる。その一方、一定の電磁力により、操作に対する反力は得られる。
【００４４】
図１の例で説明すると、図１の初期位置から僅かに時計方向に回転部材１０１が回転すると、磁極面１０４ａに最も近い凸部１０１ａが磁極面１０４ａに引き戻されるように作用し、回転部材１０１が反時計方向に付勢される。それと同時に、当該凸部１０１ａに反時計方向において隣接する（次の）凸部１０１ａが磁極面１０４ａに引き付けられ、回転部材１０１が時計方向に付勢される。それらの付勢力の合計が常に一定となるため、クリック感は生じないのである。
【００４５】
ここで、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６とに流す電流量を調整するだけで、回転部材１０１にかかる電磁力（曲線２０３の値）の強弱を変えることが出来る。例えば、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６との電流量を均等にしつつ増減すれば、回転操作反力の強弱を容易に制御することができる。
【００４６】
特に、回転操作に対する反力を生じさせる上で、従来のように回転部材を押さえ付ける等して摩擦による反力を生み出すメカ機構を必要としないため、メカ機構の磨耗が減り、耐久性に優れる。
【００４７】
このような、クリックモード及び非クリックモードの動作は、ＣＰＵ３１による磁界制御によってなされる。図４は、磁界制御の処理のフローチャートである。本処理は、例えば、電子機器の電源投入により開始される。
【００４８】
まず、ＣＰＵ３１は、初期設定を行う（ステップＳ４０１）。回転部材１０１に関する初期設定の情報の一部として、クリックモードまたは非クリックモードのいずれかを設定する情報が予めＲＯＭ３２に格納されている。これら各種の設定情報は、前回の磁界制御の処理時に記憶されたものであってもよい。
【００４９】
初期設定の情報に従って、ＣＰＵ３１は、通電制御を行う。例えば、クリックモードとするような情報であれば、第１の電磁石１０４のみを通電し、第２の電磁石１０６は通電しないように制御する。この初期設定の情報は、別途の記憶装置に記憶させるようにして、ユーザが事後的に変更できるようにしてもよい。
【００５０】
次に、ステップＳ４０２では、ＣＰＵ３１は、クリック感の発生が必要であるか（クリックモードとする指示が受け付けられているか）否かを判別する。ここで、クリックモードまたは非クリックモードとするための指示は、任意のタイミングで入力部３４によってユーザから受け付けられ、その情報が記憶部３３に記憶されているものとする。初期設定のままである場合は、クリックモードとする指示が受け付けられている状態と同じとして扱う。
【００５１】
その判別の結果、クリック感の発生が必要な場合は、ＣＰＵ３１は、クリックモード処理ＳＡ（ステップＳ４０３〜Ｓ４０６）を実行する。一方、クリック感の発生が必要でない場合は、非クリックモード処理ＳＢ（ステップＳ４０７〜４１０）を実行する。
【００５２】
すなわち、クリックモード処理ＳＡにおいて、ステップＳ４０３で、ＣＰＵ３１は、片方の電磁石（ここでは第１の電磁石１０４）のみ通電して磁界を発生させると共に、他方の電磁石（ここでは第２の電磁石１０６）は通電しないよう制御する。次に、ステップＳ４０４では、ＣＰＵ３１は、回転方向に対する反力の大きさ（ここではクリック感の程度）を変更するか否かを判別する。ここで、回転方向に対する反力の変更に関する指示（変更指示と変更の程度）についても、任意のタイミングで入力部３４によってユーザから受け付けられ、その情報が記憶部３３に記憶されているものとする。後述するステップＳ４０８で用いる情報も同様とする。
【００５３】
その判別の結果、ＣＰＵ３１は、回転反力の大きさを変更しないと判別した場合は、電磁石１０４、１０６への通電状態を現状維持とする（ステップＳ４０５）。従って、ここでは第２の電磁石１０６は通電しないままとする。一方、ＣＰＵ３１は、回転反力の大きさを変更すると判別した場合は、現在通電されている方の電磁石（ここでは第１の電磁石１０４）の電流値を、記憶部３３に記憶されている情報に従って変更する（ステップＳ４０６）。この場合、第１の電磁石１０４の電流値の変更により磁界の強さを調節することとなり、電流量を増やせば反力（クリック感）が大きくなり、電流量を減らせば反力が小さくなる。
【００５４】
一方、非クリックモード制御ＳＢにおいて、ステップＳ４０７で、ＣＰＵ３１は、両方の電磁石（電磁石１０４、１０６）に通電してそれぞれ磁界を発生させる。次に、ＣＰＵ３１は、記憶部３３に記憶されている情報に基づき、回転反力の大きさ（回転操作の重さ）を変更するか否かを判別する（ステップＳ４０８）。
【００５５】
その判別の結果、ＣＰＵ３１は、回転反力の大きさを変更しないと判別した場合は、電磁石１０４、１０６への通電状態を現状維持とする（ステップＳ４０９）。従って、ここでは電磁石１０４、１０６の双方を通電したままとする。一方、ＣＰＵ３１は、回転反力の大きさを変更すると判別した場合は、両方の電磁石（電磁石１０４、１０６）の電流値をいずれも、記憶部３３に記憶されている情報に従って同じ量だけ変更する（ステップＳ４１０）。この場合、電磁石１０４、１０６の各電流値の変更により磁界の強さを共に調節することとなり、電流量を増やせば反力が大きくなり、電流量を減らせば反力が小さくなる。
【００５６】
ステップＳ４０５、Ｓ４０６、Ｓ４０９、Ｓ４１０の処理後は、ＣＰＵ３１は、処理をステップＳ４１１に進め、電源状態を把握し、電源がＯＮ状態であるか否かを判別する。そして、ＣＰＵ３１は、電源がＯＮ状態であれば、処理を前記ステップＳ４０２に戻す一方、電源がＯＦＦ状態であれば現在の設定を記憶部３３に記憶させたまま本磁界制御処理を終了させる。
【００５７】
本実施の形態によれば、円周方向に透磁率の強弱を設けた回転部材１０１に対して、第１の電磁石１０４の磁極面１０４ａが凸部１０１ａに正対するとき、第２の電磁石１０６の磁極面１０６ａが凹部１０１ｂに正対するようにした。そして、クリックモードでは第１の電磁石１０４のみを励磁し、非クリックモードでは電磁石１０４、１０６の双方を励磁するようにした。このように、実質的に第２の電磁石１０６が発生させる磁界の強さを切り替えることで、クリック感の有無を切り替えられると共に、クリックモードではメカ機構によるノイズを発生させることなくクリック感を付与することができる。しかも、クリック感がない場合においても、摩擦等の機械的機構に依らずとも回転操作反力を確保することができる。よって、機械的ノイズを発生させることなくクリック感の有無を切り替えると共に、機械的摩耗を低減しつつ操作反力を付与することができる。
【００５８】
ところで、電磁石１０４、１０６は、それぞれ別個に、発生させる磁界の強さを任意に調節可能である。クリックモード処理ＳＡにおいて、第２の電磁石１０６に、全く通電しないのではなく、第１の電磁石１０４より小さい値の電流を流したとしても、クリック感を付与することは可能である。その場合、第２の電磁石１０６の電流量の変更の程度によって、クリック感の程度を任意に制御可能である。このように操作負荷を電気的に制御が可能であるので、操作感覚の調節が容易である。
【００５９】
なお、第１の電磁石１０４と第２の電磁石１０６との制御の態様を、逆の関係としてもよい。
【００６０】
ところで、発生磁界が変更制御される磁界発生手段としては、電磁石に限られるものではない。例えば、第１の電磁石１０４及び第２の電磁石１０６の少なくとも一方は、永久磁石としての性質を持っていてもよい。永久磁石の性質を持てば、その性質を持たない電磁石に流す電流値より少ない電流値で発生磁界の制御可能となり、消費電力の削減を図ることができる。
【００６１】
また、一方の磁界発生手段（第１の電磁石１０４が相当する）を常に磁界を発生させるようにし、他方の磁界発生手段は磁界発生を切り替えられる構成としてもよい。その場合は、上記一方の磁界発生手段については、電磁石として構成せず永久磁石としてのみ構成し、一定の磁界が常に発生するようにしてもよい。
【００６２】
ところで、回転部材１０１の外縁部において、透磁率が高い部分と低い部分とは、肉部と欠肉部という形態によって設けたが、これに限るものではない。円盤部材の外縁部に透磁率が異なる素材を円周方向において交互に異ならせて配置する等によって実現してもよい。
【００６３】
（第２の実施の形態）
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る回転型スイッチの要部の構成を示す模式図である。
【００６４】
第２の実施の形態では、第１の実施の形態に対して、第３の電磁石１０８、第３の直流電圧電源１０９、第４の電磁石１１０及び第４の直流電圧電源１１１が追加された点が異なり、その他の構成は同様である。第３の電磁石１０８、第４の電磁石１１０の構成は、第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６と同様である。第３の直流電圧電源１０９、第４の直流電圧電源１１１の構成は、第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７と同様である。ＣＰＵ３１に制御される第３の直流電圧電源１０９、第４の直流電圧電源１１１による通電により、第３の電磁石１０８、第４の電磁石１１０がそれぞれ磁界を発生させる。
【００６５】
第３の電磁石１０８の磁極面１０８ａに垂直で磁極面１０８ａの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線をＬ２１とする。第４の電磁石１１０の磁極面１１０ａに垂直で磁極面１１０ａの中心及び中心軸１０１ｃを通る直線をＬ２２とする。直線Ｌ２１と直線Ｌ２２とが成す鋭角は角度αであり、角度θと同じである。直線Ｌ２１、直線Ｌ２２は、それぞれ、直線Ｌ１１、Ｌ１２の延長線に一致する。すなわち、第１の電磁石１０４と第３の電磁石１０８とは、回転部材１０１の中心軸１０１ｃを挟んで点対称の位置に配置された対で成る。第２の電磁石１０６と第４の電磁石１１０とは、回転部材１０１の中心軸１０１ｃを挟んで点対称の位置に配置された対で成る。
【００６６】
かかる構成において、第３の直流電圧電源１０９、第４の直流電圧電源１１１は、それぞれ、第１の直流電圧電源１０５、第２の直流電圧電源１０７と全く同じように同じタイミングで制御がなされる。従って、ＣＰＵ３１は、図４の磁界制御の処理において、第１の電磁石１０４、第２の電磁石１０６に対するのと同様の通電制御を第３の電磁石１０８、第４の電磁石１１０に対して行う。
【００６７】
電磁的な作用は第１の実施の形態と同様となる。従って、クリックモード及び非クリックモードが実現可能である。第２の実施の形態においては、励磁された第１の電磁石１０４と第３の電磁石１０８とは、同じ電磁力で中心軸１０１ｃを挟んで両側から回転部材１０１を引き付けようとする。また、励磁された第２の電磁石１０６と第４の電磁石１１０とは、同じ電磁力で中心軸１０１ｃを挟んで両側から回転部材１０１を引き付けようとする。これらから、いずれのモードにおいても、引き付け力が半径方向に偏ることがなく、中心軸１０１ｃはその場に留まろうとする。その結果、第１の実施の形態のように片側から引き付けられる構成と比較すると、回転部材１０１の機械的摩擦が減少し、耐久性の向上が見込まれる。
【００６８】
よって、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏すると共に、機械的摩耗の低減においてより大きい効果を奏する。
【００６９】
ところで、第１、第２の実施の形態において、回転部材１０１における凸部１０１ａ、凹部１０１ｂの数はそれぞれ８個であったが、これに限るものではない。
【００７０】
また、第２の実施の形態では、同じ通電制御が適用されるグループ内の電磁石は２つ（例えば、第１の電磁石１０４及び第３の電磁石１０８）であったが、同じグループ内の電磁石の数を３つ以上としてもよい。特に、回転部材１０１の中心軸１０１ｃ周りにおける機械的摩耗を低減する観点からは、同じグループ内において、回転部材１０１の中心軸１０１ｃを中心に円周方向に一定の角度間隔で、同じ通電制御が適用される複数の電磁石を配置すればよい。ただしそのように複数の電磁石を配置するためには、同じグループ内の電磁石の数は、回転部材１０１の歯（凸部１０１ａ）の数の約数とする必要がある。例えば、凸部１０１ａを１２個としたとき、同じグループ内の電磁石を３個とし、１２０°間隔の正三角形の配置とする。
【符号の説明】
【００７１】
３１ ＣＰＵ
１０１ 回転部材
１０１ａ 凸部
１０１ｂ 凹部
１０１ｃ 中心軸
１０２ ダイアルカバー
１０４ 第１の電磁石
１０６ 第２の電磁石
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転操作部と、
前記回転操作部と一体となって回転し、円周方向に凸部および凹部が一定の角度間隔で交互に設けられた回転部材と、
回転する前記回転部材の前記凸部または前記凹部に対向するよう配置され、磁界を発生させる第１の磁界発生手段と、
回転する前記回転部材の前記凸部または前記凹部に対向すると共に、前記第１の磁界発生手段が前記凸部に正対するとき前記凹部に正対するように配置され、磁界を発生させる第２の磁界発生手段とを有し、
前記第２の磁界発生手段は、発生させる磁界の強さを切り替えることが可能であることを特徴とする回転型スイッチ。
【請求項２】
前記第２の磁界発生手段は電磁石でなり、通電する電流量を調節することで発生させる磁界の強さを調節することが可能であることを特徴とする請求項１記載の回転型スイッチ。
【請求項３】
前記第１の磁界発生手段は電磁石でなり、前記第２の磁界発生手段とは独立して、通電する電流量を調節することで、発生させる磁界の強さを調節することが可能であることを特徴とする請求項２記載の回転型スイッチ。
【請求項４】
前記第１の磁界発生手段及び前記第２の磁界発生手段は、それぞれ、前記回転部材の回転中心を中心に円周方向に一定の角度間隔で複数が配置されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転型スイッチ。
【請求項５】
前記第１の磁界発生手段及び前記第２の磁界発生手段の少なくとも一方は、永久磁石としての性質を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転型スイッチ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の回転型スイッチを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１】
回転操作部と、
前記回転操作部と一体となって回転し、円周方向に凸部および凹部が一定の角度間隔で交互に設けられた回転部材と、
回転する前記回転部材の前記凸部または前記凹部に対向するよう配置され、磁界を発生させる第１の磁界発生手段と、
回転する前記回転部材の前記凸部または前記凹部に対向すると共に、前記第１の磁界発生手段が前記凸部に正対するとき前記凹部に正対するように配置され、磁界を発生させる第２の磁界発生手段とを有し、
前記第２の磁界発生手段は、発生させる磁界の強さを切り替えることが可能であることを特徴とする回転型スイッチ。
【請求項２】
前記第２の磁界発生手段は電磁石でなり、通電する電流量を調節することで発生させる磁界の強さを調節することが可能であることを特徴とする請求項１記載の回転型スイッチ。
【請求項３】
前記第１の磁界発生手段は電磁石でなり、前記第２の磁界発生手段とは独立して、通電する電流量を調節することで、発生させる磁界の強さを調節することが可能であることを特徴とする請求項２記載の回転型スイッチ。
【請求項４】
前記第１の磁界発生手段及び前記第２の磁界発生手段は、それぞれ、前記回転部材の回転中心を中心に円周方向に一定の角度間隔で複数が配置されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回転型スイッチ。
【請求項５】
前記第１の磁界発生手段及び前記第２の磁界発生手段の少なくとも一方は、永久磁石としての性質を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の回転型スイッチ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の回転型スイッチを備えることを特徴とする電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１９５１５０（Ｐ２０１２−１９５１５０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５８０４７（Ｐ２０１１−５８０４７）
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１６日（２０１１．３．１６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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