回転操作子
【課題】 ユーザの好みに応じた回転操作子の操作抵抗感を、簡単な操作によって得る。
【解決手段】 回転円板４が回転中心１２の回りに手動によって回転可能に設けられ、この回転円板４の回転に従って回動型ボリューム２２が回転し、データを生成する。回転円板４の回転方向に沿って回転円板４の回転中心１２から離れて内歯車４４が設けられ、内歯車４４に小歯車４６が噛み合っている。回転円板４が手動によって回転されたとき、その回転方向と反対の方向に内歯車４４を回転させるように小歯車４６をモータ４８が駆動する。モータ４８の発生するトルクをトルク設定部５４が設定する。
【解決手段】 回転円板４が回転中心１２の回りに手動によって回転可能に設けられ、この回転円板４の回転に従って回動型ボリューム２２が回転し、データを生成する。回転円板４の回転方向に沿って回転円板４の回転中心１２から離れて内歯車４４が設けられ、内歯車４４に小歯車４６が噛み合っている。回転円板４が手動によって回転されたとき、その回転方向と反対の方向に内歯車４４を回転させるように小歯車４６をモータ４８が駆動する。モータ４８の発生するトルクをトルク設定部５４が設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＴバーフェーダのように、操作部を操作することによってデータを発生する回転操作子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のような回転操作子には、特許文献１に開示されているようなものがある。この回転操作子では、２つのケース部材によって形成された空間内に、回転円板が回転自在に設けられている。この回転部材からケースの上方に棒状部材が突出し、この棒状部材の先端に把持部が棒状部材とＴ字状をなすように設けられている。この回転部材の回転に従って、一方のケース部材に設けたボリュームが回転し、データを発生する。一方のケース部材の内面に、柔らかい素材によって形成された摩擦抵抗部材が貼り付けられている。また、他方のケース部材の内部には、コイルスプリングが設けられ、このコイルスプリングが、回転円板を摩擦抵抗部材に押圧している。従って、回転円板を回転させたとき、回転円板が摩擦抵抗部材に接触して、ユーザは、操作抵抗を感じる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６９３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この回転操作子では、操作抵抗の大きさは、コイルスプリングが回転円板を摩擦抵抗部材に押圧する押圧力によって決定されており、ほぼ一定である。しかし、ユーザによっては、操作抵抗が大きいものを好む者もいれば、小さいものを好む者もいる。上記の回転操作子において、操作抵抗を調整しようとすると、コイルスプリングを定数の異なったものに交換したり、コイルスプリングの定数が変化するようにコイルスプリングを調整しなければならず、その調整が面倒であった。
【０００５】
本発明は、操作抵抗を容易に調整することができる回転操作子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】
【０００６】
本発明の一態様による回転操作子は、本体部を有し、この本体部は、回転軸の回りに手動によって回転可能である。この本体部の回転に従ってデータ生成手段が回転し、データを生成する。データ生成手段としては、例えば回転型ボリュームやロータリエンコーダを使用することができる。前記本体部の回転方向に沿って前記本体部に前記回転軸から離れて第１の歯車が設けられている。第１の歯車と噛み合っている第２歯車が設けられている。本体部が手動によって回転されたとき、その回転方向を回転検出手段が検出する。前記本体部が手動によって回転されたとき、回転検出手段の出力に基づいて前記回転方向と反対の方向に第１の歯車を回転させるように駆動手段が第２の歯車を駆動する。駆動手段としては、例えばモータを使用することができる。駆動手段が発生するトルクを設定手段が設定する。例えば駆動手段としてモータを使用した場合、モータの出力電流を設定することによってトルクを調整することができる。
【０００７】
このように構成された回転操作子では、ユーザが本体部を手動で操作したとき、駆動手段によって、その操作方向と反対方向に本体部が回転させられるので、ユーザは、操作抵抗感を感じる。しかも、駆動手段が発生するトルクは、トルク調整手段によって調整されるので、ユーザの好みに応じた操作抵抗感に容易に調整することができる。また、駆動手段は、回転中心から離れた位置で第１の歯車を第２の歯車を介して回転させているので、駆動手段が回転体の回転軸の位置で回転体を回転させる場合よりも小さいトルクを発生させることによって、同じ操作抵抗感をユーザに与えることができる。従って、駆動手段には、発生トルクの小さいものを使用することができる。
【０００８】
前記回転検出手段に前記データ生成手段を兼用させることもできる。この場合、回転検出手段としては、例えばロータリエンコーダを使用することができる。このように構成すると、データ生成手段と回転検出手段とを別個に設ける必要が無く、構成を簡略化することができる。
【０００９】
少なくとも前記本体部の一方の面側に開口した凹所であって、前記回転体の回転方向に沿う縁を有する歯車収容部において、その縁に沿って、第１の歯車を形成することができる。この場合、第２の歯車は、前記歯車収容部内において、第１の歯車に噛み合う。
【００１０】
このように構成すると、第２の歯車が回転体に形成された歯車収容部内に配置されているので、回転操作子の厚さが薄くなり、回転操作子の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、ユーザの好みに応じた操作抵抗感を、簡単な操作によって得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態の回転操作子は、図１に示すように、回転部２を有している。回転部２は、本体部、例えば回転円板４を有している。回転円板４は、対向する正面及び背面を有し、回転円板４は、ケース部材６及び８とによって形成された空間内に収容されている。回転円板４の中心には、その厚さ方向に貫通した円孔１０が形成され、この円孔１０には、ケース部材６の内面に形成した円柱部１２が挿通されている。円柱部１２は、円孔１０とほぼ同一の直径を有し、ケース部材６の内面に垂直に形成されている。従って、回転円板４は、円柱部１２の中心を通る第１の回転軸の回りに回転自在である。回転円板４の上部は、ケース部材６、８によって形成された空間から突出しており、この突出部分には、回転円板４の半径方向に沿って外方に向かって回転操作部、例えば操作棒状部１４が形成されている。この操作棒状部１４の先端には、回転円板４の厚さ方向に沿いかつ操作棒状部１４に垂直に把持部１６が形成されている。
【００１３】
回転円板４の外周縁部には、回転規制用の係合部１８ａ、１８ｂが設けられている。回転規制用の係合部１８ａは、図１に示すように操作棒状部１４が、ケース部材６の上縁に対して垂直に位置する基準状態から、所定の方向、例えば時計方向に第１の角度、例えば３０度回転したときに、ケース部材６の内面に形成した回転規制用の係止部２０ａに接触して、それ以上回転円板４が時計方向に回転しないように構成されている。同様に、基準状態から、上記所定の方向と反対方向、例えば反時計方向に第２の角度、例えば３０度回転したときに、回転規制用の係合部１８ｂが、ケース部材６の内面に形成した回転規制用の係止部２０ｂに接触して、それ以上回転円板４が反時計方向に回転しないように構成されている。即ち、操作棒状部１４は、この実施形態では、時計方向及び反時計方向に３０度の規制角度ずつ回転可能に構成されている。
【００１４】
ケース部材６をその厚さ方向に貫通して形成した孔内に、回転円板４の背面側に位置するように、回動型データ生成手段、例えば回動型ボリューム２２が設けられている。回動型ボリューム２２は、第２の回転軸、例えば回動中心２４を有し、その回動中心２４より離れた位置にある突部２６が回動中心２４の回りに回動することによって、データを発生するものである。この回動中心２４が回転円板４の円孔１０の長さ方向に平行に位置し、かつ突部２６も回転円板４の円孔１０の長さ方向に平行に位置するように、回動型ボリューム２２が配置されている。
【００１５】
更に、回動型ボリューム２２は、図２に示すように、操作棒状部１４が時計方向に３０度回転した位置にあるとき、操作棒状部１４から回転円板４の中心に延長した第１の仮想線２８と、操作棒状部１４が反時計方向に３０度回転した位置にあるとき、操作棒状部１４から回転円板４の中心に延長した第２の仮想線３０とを二等分するように、回転中心から回転円板４の半径方向に沿って外方に伸びた（即ち、操作棒状部１４が基準位置にあるとき、回転円板４の中心からその半径方向に沿って外方に伸びた）第３の仮想線３２上に、回動型ボリューム２２の回動中心２４が位置している。さらに、回動型ボリューム２２の回動中心２４が第３の仮想線３２上にある状態において、回動型ボリューム２２の突部２６が回動して第１の仮想線２８と第２の仮想線３０との間に描く回動軌跡３４が、第１の仮想線２８及び第２の仮想線３０からはみ出さないように、即ち、第１の仮想線２８及び第２の仮想線３０で規制された範囲内に全て位置するように、配置されている。この実施形態では、図２に示すように、回動軌跡３４が１８０度の角度を持つように配置されている。この実施形態では、第３の仮想線３０上における回動型ボリューム２２の回動中心２４の位置を例えば図３に符号２４ａで示すように外側に移動させると、回動軌跡３４ａは１８０度よりも広い角度範囲を持つようにすることができる。但し、回動軌跡３４が全て第１及び第２の仮想線２８、３０で規制された範囲内に位置する必要がある。回動型ボリューム２２の回動中心２４の位置を符号２４ｂで示すように回転円板４の円孔１０に近づけると、回動軌跡３４の角度は符号３４ｂで示すように１８０度よりも狭い角度範囲を持つようになる。但し、第１の仮想線２８と第２の仮想線３０とがなす角度、この実施形態では６０度よりも狭い角度となるまで円孔１０側に近づけることは無意味である。
【００１６】
この回動軌跡３４上を回動型ボリューム２２の突部２６が移動するとき、この突部２６が常に内部で接触するように、回転円板４には、その円孔１０側から半径方向に沿って外方側に向かって溝、例えば貫通溝３６が形成されている。貫通溝３６は、具体的には、操作棒状部１４を円孔１０まで延長した延長線上に位置するように設けられ、回転円板４の厚さ方向に貫通している。貫通溝３６は、操作棒状部１４が第１の角度位置と第２の角度位置との間で回転するのに連れて、円孔１０の回りに回動する。
【００１７】
図２に示すように、貫通溝３６が第２の角度位置に位置するとき、回動型ボリューム２２の突部２６は、最も反時計方向に回転して貫通溝３６に接触している。この状態で、操作棒状部１４を時計方向に第１の角度位置まで回転させると、その回転力Ｆは、回転円板４の接線方向に発生する。この回転力Ｆは、上記軌跡３４の接線方向の分力ｆ１と、回動中心２４方向の分力ｆ２とに分解することができ、軌跡３４の接線方向の分力ｆ１によって、突部２６が軌跡３４に沿って回動し、最終的には、第１の角度位置まで突部２６が回動する。これによって、操作棒状部１４は、６０度しか回転していないにも拘わらず、回動型ボリューム２２の突部２６は１８０度回動する。従って、回動型ボリューム２２を有効に利用することができる。
【００１８】
なお、操作棒状部１４の回転角度と回動型ボリューム２２の回動角度とは正比例していない。そこで、図５に示すように、回動型ボリューム２２の出力を補正手段、例えば補正回路３９に供給して、正比例するように補正が行われている。
【００１９】
補正回路３９での補正は、以下の原理によって行われる。図６に示すように、第３の仮想線３２から操作棒状部１４が第１の仮想線２８側に角度ｘ回転したことにより、回動型ボリューム２２が第３の仮想線３２から角度ｙ回動したとする。このとき、回動軌跡３４の半径をｒ、回動の中心をＡとし、操作棒状部１４の回転の中心である円柱部１２の中心をＢとすると、線分ＡＢは、第３の仮想線３２と第１の仮想線２８との角度が３０度であるので、３１／２ｒで表される。操作棒状部１４と回動軌跡３４との交点をＣ、この交点Ｃから第３の仮想線３２に降ろした垂線の第３の仮想線３２との交点をＤとすると、線分ＣＤ、ＡＤ、ＢＤは
ＣＤ＝ｒｓｉｎｙ、
ＡＤ＝ｒｃｏｓｙ
ＢＤ＝ＡＢ＋ＡＤ＝３１／２ｒ＋ｒｃｏｓｙ
で表される。従って、ｔａｎｘは
ｔａｎｘ＝ＣＤ／ＢＤ＝ｒｓｉｎｙ／（３１／２ｒ＋ｒｃｏｓｙ）
＝ｓｉｎｙ／（ｃｏｓｙ＋３１／２）
で表される。よって、ｘは、
ｘ＝ｔａｎ−１［ｓｉｎｙ／（ｃｏｓｙ＋３１／２）］
で表される。これによって、回動型ボリューム２２の回動角ｙから操作棒状部１４の回転角ｘを知ることができる。
【００２０】
この回動角ｙと回転角ｘとの関係を図７に実線で示す。これより、回動角ｙと回転角ｘとは正比例していないことが分かる。そこで、補正回路３９は、予め図７の実線で示す回動角ｙと回転角ｘとの関係をテーブルとして記憶しておき、回動角ｙが入力されると、回転角ｘを読み出し、これを３倍して、補正済みの回動型ボリューム２２の出力とする。これによって、図７に破線で示すように回転角ｘに正比例した出力が得られる。例えば回動角がｙ１であるとすると、これによって回転角ｘ１が判明し、これを３倍することによって回転角ｘ１に正比例したｙ２が得られる。なお、上記の説明は、第１の仮想線２８側に操作棒状部１４が回転する場合についてのものであるが、第２の仮想線３０側に操作棒状部１４が回転する場合も、同様にして補正することができる。
【００２１】
上記の例では、第１の仮想線２８及び第２の仮想線３０は、操作棒状部１４から円孔１０までの間に仮想し、それに基づいて回動型ボリューム２２を配置したが、図７に示すように、これらを所定角度だけ時計方向または反時計方向に回転させて第１の仮想線２８ａ、第２の仮想線３０ａ及び第３の仮想線３２ａを設定し、この第３の仮想線３２ａ上に回動型ボリューム２２の回動中心２４が上述した関係を維持して位置するように回動型ボリューム２２を配置することもできる。
【００２２】
図１に示すように、回転円板４における操作棒状部１４と反対側には、歯車収容部、例えば長孔４０が、回転円板１４の厚さ方向に貫通して形成されている。この長孔４０は、図８に示すように操作棒状部１４から円孔１０を通って伸びる第４の仮想線４２の両側にそれぞれ等角度θをなすように形成されている。この長孔４０の一方の側縁にその一方の端部から他方の端部まで、第１の歯車、例えば内歯車４４が形成されている。長孔４０内には、第４の仮想線４２上に位置するように、第２の歯車、例えば小歯車４６が配置され、内歯車４４と噛み合っている。
【００２３】
小歯車４６の中心は、図１に示すように、ケース部材６の外部に配置された駆動手段、例えばモータ４８の回転軸に結合されている。このモータ４８は、図９に示すように制御部５０によって制御される。この制御部５０での制御は、モータ４８の回転軸の回転に従って回転するようにモータ４８に設けたロータリエンコーダ５２のデータに基づいて行われる。即ち、ロータリエンコーダ５２によって、回転円板４の回転方向を検出すると、その操作棒状部１４の操作方向と反対方向に回転円板４を回転させるように行われる。これによって、ユーザは、操作抵抗を感じる。この操作抵抗は、モータ４８が発生するトルクによって異なったものとなる。このトルクは、制御部５０に接続され、ユーザが操作可能である設定手段、例えばトルク設定部５４によって調整される。例えば、モータ４８に供給する電流が多くなるように調整することによってトルクを大きくすることができ、モータ４８に供給する電流が小さくなるように調整することによってトルクを小さくできる。従って、ユーザがトルク設定部５４を操作することによって、ユーザの好みの操作抵抗感を得ることができる。
【００２４】
内歯車４４は、回転円板４の背面側にケース部材６側に突出するように設け、これに小歯車４６が噛み合うように構成することもできるが、この場合、回転操作子の厚さが増加する。しかし、長孔４０内に内歯車４４を設け、長孔４０内で小歯車４６が内歯車４４に噛み合っているので、回転操作子を薄型にすることができる。
【００２５】
例えば内歯車４４や小歯車４６を使用せずに、回転円板４の中心にモータの回転軸を結合して、回転円板４を回転させることも考えられる。この場合、回転円板４をモータで直接に回転させるため、回転円板４に付与されるトルクは、回転軸の半径とモータの力とによって決まる。一方、この実施形態のように、内歯車４４を回転円板４の中心から離れた位置に設け、内歯車４４に噛み合っている小歯車４６をモータ４８によって回転させる構成とすると、回転円板４に付与されるトルクは、回転円板４の中心からモータ４８の回転軸の中心までの距離とモータ４８が発生する力との積で決まる。従って、同じトルクを発生させることを考えた場合、回転円板４４を直接に回転させている場合と比較して、内歯車４４を回転円板４の中心から離れた位置に設けて小歯車４６を噛み合わせて、小歯車４６をモータ４８で回転させる構成の方が、モータが発生する力は小さくすみ、モータ４８を小型化することができる。
【００２６】
上記の実施形態では、把持部１６を設けてＴバー型の回転操作子としたが、把持部１６を除去して、ジョイスティック型の回転操作子とすることもできる。
【００２７】
また、例えば基準位置から第１の角度位置及び第２の角度位置に向かって予め定めた角度まで回転円板４が回転するごとに、操作抵抗感をユーザに感じさせるために発生していたトルクよりも大きなトルクを発生させて、回転操作子のクリック操作感をユーザが感じるようにすることもできる。
【００２８】
上記の実施形態では、貫通溝３６を形成したが、突部２６が挿入可能であって、かつ突部２６が接触した回転円板４の半径方向に伸びた凹所であればよく、回転円板４の厚さ方向に貫通している必要性はない。また、回動型ボリューム２２は、ケース部材６に貫通孔を設け、その孔内に収容したが、ケース部材６の内面側であって回転部材４の背面側に配置することもできる。また、回転円板４の厚さ方向に貫通した長孔４０を設けたが、これは貫通している必要はなく、例えば回転円板４の正面側において長孔４０が閉じられていてもよい。
【００２９】
上記の実施形態では、回動型ボリューム２２によってデータを生成したが、例えばロータリエンコーダ５２によってデータを生成することもできる。その場合、回動型ボリューム２２、貫通溝３６は不要である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の１実施形態の回転操作子の組み立て図である。
【図２】図１の回転操作子における操作棒状部の回転角度よりもボリュームの回転角度を大きくする原理説明図である。
【図３】図１の回転操作子におけるボリュームの設置位置の説明図である。
【図４】図１の回転操作子の変形例の説明図である。
【図５】図１の回転操作子における回動型ボリューム２２の出力補正用回路のブロック図である。
【図６】図５の補正の原理説明図である。
【図７】回動型ボリュームの回動角と操作棒状部の回転角との関係を示す図である。
【図８】図１の回転操作子における操作抵抗を生成する機械構成の説明図である。
【図９】図１の回転操作子における操作抵抗を生成するための構成のブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
４ 回転円板（本体部）
２２ 回動型ボリューム（データ生成手段）
４４ 内歯車（第１の歯車）
４６ 小歯車（第２の歯車）
４８ モータ（駆動手段）
５２ トルク設定部（設定手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばＴバーフェーダのように、操作部を操作することによってデータを発生する回転操作子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、上記のような回転操作子には、特許文献１に開示されているようなものがある。この回転操作子では、２つのケース部材によって形成された空間内に、回転円板が回転自在に設けられている。この回転部材からケースの上方に棒状部材が突出し、この棒状部材の先端に把持部が棒状部材とＴ字状をなすように設けられている。この回転部材の回転に従って、一方のケース部材に設けたボリュームが回転し、データを発生する。一方のケース部材の内面に、柔らかい素材によって形成された摩擦抵抗部材が貼り付けられている。また、他方のケース部材の内部には、コイルスプリングが設けられ、このコイルスプリングが、回転円板を摩擦抵抗部材に押圧している。従って、回転円板を回転させたとき、回転円板が摩擦抵抗部材に接触して、ユーザは、操作抵抗を感じる。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−６９３６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この回転操作子では、操作抵抗の大きさは、コイルスプリングが回転円板を摩擦抵抗部材に押圧する押圧力によって決定されており、ほぼ一定である。しかし、ユーザによっては、操作抵抗が大きいものを好む者もいれば、小さいものを好む者もいる。上記の回転操作子において、操作抵抗を調整しようとすると、コイルスプリングを定数の異なったものに交換したり、コイルスプリングの定数が変化するようにコイルスプリングを調整しなければならず、その調整が面倒であった。
【０００５】
本発明は、操作抵抗を容易に調整することができる回転操作子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】
【０００６】
本発明の一態様による回転操作子は、本体部を有し、この本体部は、回転軸の回りに手動によって回転可能である。この本体部の回転に従ってデータ生成手段が回転し、データを生成する。データ生成手段としては、例えば回転型ボリュームやロータリエンコーダを使用することができる。前記本体部の回転方向に沿って前記本体部に前記回転軸から離れて第１の歯車が設けられている。第１の歯車と噛み合っている第２歯車が設けられている。本体部が手動によって回転されたとき、その回転方向を回転検出手段が検出する。前記本体部が手動によって回転されたとき、回転検出手段の出力に基づいて前記回転方向と反対の方向に第１の歯車を回転させるように駆動手段が第２の歯車を駆動する。駆動手段としては、例えばモータを使用することができる。駆動手段が発生するトルクを設定手段が設定する。例えば駆動手段としてモータを使用した場合、モータの出力電流を設定することによってトルクを調整することができる。
【０００７】
このように構成された回転操作子では、ユーザが本体部を手動で操作したとき、駆動手段によって、その操作方向と反対方向に本体部が回転させられるので、ユーザは、操作抵抗感を感じる。しかも、駆動手段が発生するトルクは、トルク調整手段によって調整されるので、ユーザの好みに応じた操作抵抗感に容易に調整することができる。また、駆動手段は、回転中心から離れた位置で第１の歯車を第２の歯車を介して回転させているので、駆動手段が回転体の回転軸の位置で回転体を回転させる場合よりも小さいトルクを発生させることによって、同じ操作抵抗感をユーザに与えることができる。従って、駆動手段には、発生トルクの小さいものを使用することができる。
【０００８】
前記回転検出手段に前記データ生成手段を兼用させることもできる。この場合、回転検出手段としては、例えばロータリエンコーダを使用することができる。このように構成すると、データ生成手段と回転検出手段とを別個に設ける必要が無く、構成を簡略化することができる。
【０００９】
少なくとも前記本体部の一方の面側に開口した凹所であって、前記回転体の回転方向に沿う縁を有する歯車収容部において、その縁に沿って、第１の歯車を形成することができる。この場合、第２の歯車は、前記歯車収容部内において、第１の歯車に噛み合う。
【００１０】
このように構成すると、第２の歯車が回転体に形成された歯車収容部内に配置されているので、回転操作子の厚さが薄くなり、回転操作子の小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、ユーザの好みに応じた操作抵抗感を、簡単な操作によって得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態の回転操作子は、図１に示すように、回転部２を有している。回転部２は、本体部、例えば回転円板４を有している。回転円板４は、対向する正面及び背面を有し、回転円板４は、ケース部材６及び８とによって形成された空間内に収容されている。回転円板４の中心には、その厚さ方向に貫通した円孔１０が形成され、この円孔１０には、ケース部材６の内面に形成した円柱部１２が挿通されている。円柱部１２は、円孔１０とほぼ同一の直径を有し、ケース部材６の内面に垂直に形成されている。従って、回転円板４は、円柱部１２の中心を通る第１の回転軸の回りに回転自在である。回転円板４の上部は、ケース部材６、８によって形成された空間から突出しており、この突出部分には、回転円板４の半径方向に沿って外方に向かって回転操作部、例えば操作棒状部１４が形成されている。この操作棒状部１４の先端には、回転円板４の厚さ方向に沿いかつ操作棒状部１４に垂直に把持部１６が形成されている。
【００１３】
回転円板４の外周縁部には、回転規制用の係合部１８ａ、１８ｂが設けられている。回転規制用の係合部１８ａは、図１に示すように操作棒状部１４が、ケース部材６の上縁に対して垂直に位置する基準状態から、所定の方向、例えば時計方向に第１の角度、例えば３０度回転したときに、ケース部材６の内面に形成した回転規制用の係止部２０ａに接触して、それ以上回転円板４が時計方向に回転しないように構成されている。同様に、基準状態から、上記所定の方向と反対方向、例えば反時計方向に第２の角度、例えば３０度回転したときに、回転規制用の係合部１８ｂが、ケース部材６の内面に形成した回転規制用の係止部２０ｂに接触して、それ以上回転円板４が反時計方向に回転しないように構成されている。即ち、操作棒状部１４は、この実施形態では、時計方向及び反時計方向に３０度の規制角度ずつ回転可能に構成されている。
【００１４】
ケース部材６をその厚さ方向に貫通して形成した孔内に、回転円板４の背面側に位置するように、回動型データ生成手段、例えば回動型ボリューム２２が設けられている。回動型ボリューム２２は、第２の回転軸、例えば回動中心２４を有し、その回動中心２４より離れた位置にある突部２６が回動中心２４の回りに回動することによって、データを発生するものである。この回動中心２４が回転円板４の円孔１０の長さ方向に平行に位置し、かつ突部２６も回転円板４の円孔１０の長さ方向に平行に位置するように、回動型ボリューム２２が配置されている。
【００１５】
更に、回動型ボリューム２２は、図２に示すように、操作棒状部１４が時計方向に３０度回転した位置にあるとき、操作棒状部１４から回転円板４の中心に延長した第１の仮想線２８と、操作棒状部１４が反時計方向に３０度回転した位置にあるとき、操作棒状部１４から回転円板４の中心に延長した第２の仮想線３０とを二等分するように、回転中心から回転円板４の半径方向に沿って外方に伸びた（即ち、操作棒状部１４が基準位置にあるとき、回転円板４の中心からその半径方向に沿って外方に伸びた）第３の仮想線３２上に、回動型ボリューム２２の回動中心２４が位置している。さらに、回動型ボリューム２２の回動中心２４が第３の仮想線３２上にある状態において、回動型ボリューム２２の突部２６が回動して第１の仮想線２８と第２の仮想線３０との間に描く回動軌跡３４が、第１の仮想線２８及び第２の仮想線３０からはみ出さないように、即ち、第１の仮想線２８及び第２の仮想線３０で規制された範囲内に全て位置するように、配置されている。この実施形態では、図２に示すように、回動軌跡３４が１８０度の角度を持つように配置されている。この実施形態では、第３の仮想線３０上における回動型ボリューム２２の回動中心２４の位置を例えば図３に符号２４ａで示すように外側に移動させると、回動軌跡３４ａは１８０度よりも広い角度範囲を持つようにすることができる。但し、回動軌跡３４が全て第１及び第２の仮想線２８、３０で規制された範囲内に位置する必要がある。回動型ボリューム２２の回動中心２４の位置を符号２４ｂで示すように回転円板４の円孔１０に近づけると、回動軌跡３４の角度は符号３４ｂで示すように１８０度よりも狭い角度範囲を持つようになる。但し、第１の仮想線２８と第２の仮想線３０とがなす角度、この実施形態では６０度よりも狭い角度となるまで円孔１０側に近づけることは無意味である。
【００１６】
この回動軌跡３４上を回動型ボリューム２２の突部２６が移動するとき、この突部２６が常に内部で接触するように、回転円板４には、その円孔１０側から半径方向に沿って外方側に向かって溝、例えば貫通溝３６が形成されている。貫通溝３６は、具体的には、操作棒状部１４を円孔１０まで延長した延長線上に位置するように設けられ、回転円板４の厚さ方向に貫通している。貫通溝３６は、操作棒状部１４が第１の角度位置と第２の角度位置との間で回転するのに連れて、円孔１０の回りに回動する。
【００１７】
図２に示すように、貫通溝３６が第２の角度位置に位置するとき、回動型ボリューム２２の突部２６は、最も反時計方向に回転して貫通溝３６に接触している。この状態で、操作棒状部１４を時計方向に第１の角度位置まで回転させると、その回転力Ｆは、回転円板４の接線方向に発生する。この回転力Ｆは、上記軌跡３４の接線方向の分力ｆ１と、回動中心２４方向の分力ｆ２とに分解することができ、軌跡３４の接線方向の分力ｆ１によって、突部２６が軌跡３４に沿って回動し、最終的には、第１の角度位置まで突部２６が回動する。これによって、操作棒状部１４は、６０度しか回転していないにも拘わらず、回動型ボリューム２２の突部２６は１８０度回動する。従って、回動型ボリューム２２を有効に利用することができる。
【００１８】
なお、操作棒状部１４の回転角度と回動型ボリューム２２の回動角度とは正比例していない。そこで、図５に示すように、回動型ボリューム２２の出力を補正手段、例えば補正回路３９に供給して、正比例するように補正が行われている。
【００１９】
補正回路３９での補正は、以下の原理によって行われる。図６に示すように、第３の仮想線３２から操作棒状部１４が第１の仮想線２８側に角度ｘ回転したことにより、回動型ボリューム２２が第３の仮想線３２から角度ｙ回動したとする。このとき、回動軌跡３４の半径をｒ、回動の中心をＡとし、操作棒状部１４の回転の中心である円柱部１２の中心をＢとすると、線分ＡＢは、第３の仮想線３２と第１の仮想線２８との角度が３０度であるので、３１／２ｒで表される。操作棒状部１４と回動軌跡３４との交点をＣ、この交点Ｃから第３の仮想線３２に降ろした垂線の第３の仮想線３２との交点をＤとすると、線分ＣＤ、ＡＤ、ＢＤは
ＣＤ＝ｒｓｉｎｙ、
ＡＤ＝ｒｃｏｓｙ
ＢＤ＝ＡＢ＋ＡＤ＝３１／２ｒ＋ｒｃｏｓｙ
で表される。従って、ｔａｎｘは
ｔａｎｘ＝ＣＤ／ＢＤ＝ｒｓｉｎｙ／（３１／２ｒ＋ｒｃｏｓｙ）
＝ｓｉｎｙ／（ｃｏｓｙ＋３１／２）
で表される。よって、ｘは、
ｘ＝ｔａｎ−１［ｓｉｎｙ／（ｃｏｓｙ＋３１／２）］
で表される。これによって、回動型ボリューム２２の回動角ｙから操作棒状部１４の回転角ｘを知ることができる。
【００２０】
この回動角ｙと回転角ｘとの関係を図７に実線で示す。これより、回動角ｙと回転角ｘとは正比例していないことが分かる。そこで、補正回路３９は、予め図７の実線で示す回動角ｙと回転角ｘとの関係をテーブルとして記憶しておき、回動角ｙが入力されると、回転角ｘを読み出し、これを３倍して、補正済みの回動型ボリューム２２の出力とする。これによって、図７に破線で示すように回転角ｘに正比例した出力が得られる。例えば回動角がｙ１であるとすると、これによって回転角ｘ１が判明し、これを３倍することによって回転角ｘ１に正比例したｙ２が得られる。なお、上記の説明は、第１の仮想線２８側に操作棒状部１４が回転する場合についてのものであるが、第２の仮想線３０側に操作棒状部１４が回転する場合も、同様にして補正することができる。
【００２１】
上記の例では、第１の仮想線２８及び第２の仮想線３０は、操作棒状部１４から円孔１０までの間に仮想し、それに基づいて回動型ボリューム２２を配置したが、図７に示すように、これらを所定角度だけ時計方向または反時計方向に回転させて第１の仮想線２８ａ、第２の仮想線３０ａ及び第３の仮想線３２ａを設定し、この第３の仮想線３２ａ上に回動型ボリューム２２の回動中心２４が上述した関係を維持して位置するように回動型ボリューム２２を配置することもできる。
【００２２】
図１に示すように、回転円板４における操作棒状部１４と反対側には、歯車収容部、例えば長孔４０が、回転円板１４の厚さ方向に貫通して形成されている。この長孔４０は、図８に示すように操作棒状部１４から円孔１０を通って伸びる第４の仮想線４２の両側にそれぞれ等角度θをなすように形成されている。この長孔４０の一方の側縁にその一方の端部から他方の端部まで、第１の歯車、例えば内歯車４４が形成されている。長孔４０内には、第４の仮想線４２上に位置するように、第２の歯車、例えば小歯車４６が配置され、内歯車４４と噛み合っている。
【００２３】
小歯車４６の中心は、図１に示すように、ケース部材６の外部に配置された駆動手段、例えばモータ４８の回転軸に結合されている。このモータ４８は、図９に示すように制御部５０によって制御される。この制御部５０での制御は、モータ４８の回転軸の回転に従って回転するようにモータ４８に設けたロータリエンコーダ５２のデータに基づいて行われる。即ち、ロータリエンコーダ５２によって、回転円板４の回転方向を検出すると、その操作棒状部１４の操作方向と反対方向に回転円板４を回転させるように行われる。これによって、ユーザは、操作抵抗を感じる。この操作抵抗は、モータ４８が発生するトルクによって異なったものとなる。このトルクは、制御部５０に接続され、ユーザが操作可能である設定手段、例えばトルク設定部５４によって調整される。例えば、モータ４８に供給する電流が多くなるように調整することによってトルクを大きくすることができ、モータ４８に供給する電流が小さくなるように調整することによってトルクを小さくできる。従って、ユーザがトルク設定部５４を操作することによって、ユーザの好みの操作抵抗感を得ることができる。
【００２４】
内歯車４４は、回転円板４の背面側にケース部材６側に突出するように設け、これに小歯車４６が噛み合うように構成することもできるが、この場合、回転操作子の厚さが増加する。しかし、長孔４０内に内歯車４４を設け、長孔４０内で小歯車４６が内歯車４４に噛み合っているので、回転操作子を薄型にすることができる。
【００２５】
例えば内歯車４４や小歯車４６を使用せずに、回転円板４の中心にモータの回転軸を結合して、回転円板４を回転させることも考えられる。この場合、回転円板４をモータで直接に回転させるため、回転円板４に付与されるトルクは、回転軸の半径とモータの力とによって決まる。一方、この実施形態のように、内歯車４４を回転円板４の中心から離れた位置に設け、内歯車４４に噛み合っている小歯車４６をモータ４８によって回転させる構成とすると、回転円板４に付与されるトルクは、回転円板４の中心からモータ４８の回転軸の中心までの距離とモータ４８が発生する力との積で決まる。従って、同じトルクを発生させることを考えた場合、回転円板４４を直接に回転させている場合と比較して、内歯車４４を回転円板４の中心から離れた位置に設けて小歯車４６を噛み合わせて、小歯車４６をモータ４８で回転させる構成の方が、モータが発生する力は小さくすみ、モータ４８を小型化することができる。
【００２６】
上記の実施形態では、把持部１６を設けてＴバー型の回転操作子としたが、把持部１６を除去して、ジョイスティック型の回転操作子とすることもできる。
【００２７】
また、例えば基準位置から第１の角度位置及び第２の角度位置に向かって予め定めた角度まで回転円板４が回転するごとに、操作抵抗感をユーザに感じさせるために発生していたトルクよりも大きなトルクを発生させて、回転操作子のクリック操作感をユーザが感じるようにすることもできる。
【００２８】
上記の実施形態では、貫通溝３６を形成したが、突部２６が挿入可能であって、かつ突部２６が接触した回転円板４の半径方向に伸びた凹所であればよく、回転円板４の厚さ方向に貫通している必要性はない。また、回動型ボリューム２２は、ケース部材６に貫通孔を設け、その孔内に収容したが、ケース部材６の内面側であって回転部材４の背面側に配置することもできる。また、回転円板４の厚さ方向に貫通した長孔４０を設けたが、これは貫通している必要はなく、例えば回転円板４の正面側において長孔４０が閉じられていてもよい。
【００２９】
上記の実施形態では、回動型ボリューム２２によってデータを生成したが、例えばロータリエンコーダ５２によってデータを生成することもできる。その場合、回動型ボリューム２２、貫通溝３６は不要である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の１実施形態の回転操作子の組み立て図である。
【図２】図１の回転操作子における操作棒状部の回転角度よりもボリュームの回転角度を大きくする原理説明図である。
【図３】図１の回転操作子におけるボリュームの設置位置の説明図である。
【図４】図１の回転操作子の変形例の説明図である。
【図５】図１の回転操作子における回動型ボリューム２２の出力補正用回路のブロック図である。
【図６】図５の補正の原理説明図である。
【図７】回動型ボリュームの回動角と操作棒状部の回転角との関係を示す図である。
【図８】図１の回転操作子における操作抵抗を生成する機械構成の説明図である。
【図９】図１の回転操作子における操作抵抗を生成するための構成のブロック図である。
【符号の説明】
【００３１】
４ 回転円板（本体部）
２２ 回動型ボリューム（データ生成手段）
４４ 内歯車（第１の歯車）
４６ 小歯車（第２の歯車）
４８ モータ（駆動手段）
５２ トルク設定部（設定手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸の回りに手動によって回転可能に設けられた本体部と、
この本体部の回転に従って回転し、データを生成するデータ生成手段と、
前記本体部の回転方向に沿って前記本体部に前記回転軸から離れて設けられた第１の歯車と、
第１の歯車と噛み合う第２の歯車と、
前記本体部が手動によって回転されたとき、その回転方向を検出する回転検出手段と、
この回転検出手段の出力に基づいて前記回転方向と反対の方向に第１の歯車を回転させるように第２の歯車を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段が発生するトルクを設定する設定手段とを、
具備する回転操作子。
【請求項２】
請求項１記載の回転操作子において、前記回転検出手段が、前記データ生成手段を兼ねる回転操作子。
【請求項３】
請求項１記載の回転操作子において、少なくとも前記本体部の一方の面側に開口した凹所であって、前記回転体の回転方向に沿う縁を有する歯車収容部において、第１の歯車は、前記縁に沿って形成され、第２の歯車は、前記歯車収容部内において、第１の歯車に噛み合っている回転操作子。
【請求項１】
回転軸の回りに手動によって回転可能に設けられた本体部と、
この本体部の回転に従って回転し、データを生成するデータ生成手段と、
前記本体部の回転方向に沿って前記本体部に前記回転軸から離れて設けられた第１の歯車と、
第１の歯車と噛み合う第２の歯車と、
前記本体部が手動によって回転されたとき、その回転方向を検出する回転検出手段と、
この回転検出手段の出力に基づいて前記回転方向と反対の方向に第１の歯車を回転させるように第２の歯車を駆動する駆動手段と、
前記駆動手段が発生するトルクを設定する設定手段とを、
具備する回転操作子。
【請求項２】
請求項１記載の回転操作子において、前記回転検出手段が、前記データ生成手段を兼ねる回転操作子。
【請求項３】
請求項１記載の回転操作子において、少なくとも前記本体部の一方の面側に開口した凹所であって、前記回転体の回転方向に沿う縁を有する歯車収容部において、第１の歯車は、前記縁に沿って形成され、第２の歯車は、前記歯車収容部内において、第１の歯車に噛み合っている回転操作子。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−８０５０１（Ｐ２０１０−８０５０１Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４４１４２（Ｐ２００８−２４４１４２）
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（０００１１６０６８）ローランド株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２４日（２００８．９．２４）
【出願人】（０００１１６０６８）ローランド株式会社 (175)
【Ｆターム（参考）】
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