操作感触付与型入力装置
【課題】より少ない電力で大きな回転抵抗を発生させることができ、合わせて自立的な回転力を発生させることができる操作感触付与型入力装置を提供する。
【解決手段】操作感触付与型入力装置１０は、回転式の操作部１２と、操作部１２の回転状態を検出するエンコーダ１８と、操作部１２とともに回転するアーマチュアロータ２２と、アーマチュアロータ２２を介して操作部１２に回転抵抗を付与する電磁ブレーキ２４と、回転軸１４を通じて操作部１２に自立回転力を付与する電動モータ３０とを備える。制御部２８は、回転抵抗を付与する場合は電磁ブレーキ２４を駆動して電力の消費を抑えるとともに、電動モータ３０を駆動して操作部１２を自立回転させることもできる。また、巻線２４ｂを電動モータ３０の外側に配置したので、全体を短胴化することができる。
【解決手段】操作感触付与型入力装置１０は、回転式の操作部１２と、操作部１２の回転状態を検出するエンコーダ１８と、操作部１２とともに回転するアーマチュアロータ２２と、アーマチュアロータ２２を介して操作部１２に回転抵抗を付与する電磁ブレーキ２４と、回転軸１４を通じて操作部１２に自立回転力を付与する電動モータ３０とを備える。制御部２８は、回転抵抗を付与する場合は電磁ブレーキ２４を駆動して電力の消費を抑えるとともに、電動モータ３０を駆動して操作部１２を自立回転させることもできる。また、巻線２４ｂを電動モータ３０の外側に配置したので、全体を短胴化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の電子機器や車載電装品等の入力デバイスとして利用することができ、その際、操作者に力学的な操作感触を付与することができる操作感触付与型入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の操作感触付与型入力装置に関して、操作部に操作感触を付与するアクチュエータとして回転モータを用いるものや（例えば、特許文献１参照。）、電磁ブレーキを用いるもの（例えば、特許文献２参照。）等が先行技術として知られている。
【０００３】
前者の先行技術は、回転モータの出力によって操作部を自立的に回転させることができるため、その回転力の方向を適宜切り替えることで、例えば操作者の回転操作と反対方向に回転抵抗を発生させることもできるし、回転操作と同じ方向に自立回転力を発生させることもできる。また、操作者が操作を止めた（操作部から手を離した）状態でも、自立回転力によって操作部を所望の回転位置（原点位置等）まで復帰させることもできる。
【０００４】
一方で後者の先行技術は、電磁ブレーキによる摩擦で回転抵抗を発生させることはできるものの、その動作はあくまで受動的であり、操作部を自立的に回転させることはできない。ただし電磁ブレーキは、摩擦を利用して大きな回転抵抗を発生させることができるため、回転モータに比べて電力の変換効率に優れるという利点がある。例えば、操作部の回転をある特定の位置で規制しようとする場合（いわゆる壁感触を付与する場合）、電磁ブレーキは回転モータに比較して電力の消費が少ないという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５１８４５号公報
【特許文献２】特開２００５−２８５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、操作部を自立的に回転させるためには、アクチュエータに回転モータを使用する必要がある。この場合、操作部に回転抵抗を発生させることもできるし、自立的に回転させることもできるが、より少ない電力で大きな回転抵抗を発生させる用途には向いていない。これに対し、電磁ブレーキを用いた場合はより少ない電力で大きな回転抵抗を発生することができるものの、操作部を自立的に回転させることはできなくなる。
【０００７】
そこで本発明は、より少ない電力で大きな回転抵抗を発生させることができ、合わせて自立的な回転力を発生させることができる操作感触付与型入力装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
解決手段１：本発明は、操作者により回転操作される操作部と、操作部の回転状態を検出して出力する回転状態検出手段と、操作部への回転操作に対する回転抵抗又は操作部を自立的に回転させる自立回転力の少なくとも一方を操作部に与えるアクチュエータと、回転状態検出手段からの出力に基づき算出した操作部の回転位置とその回転方向に基づきアクチュエータの作動状態を制御する制御手段とを備えた操作感触付与型入力装置である。
【０００９】
その上で本発明におけるアクチュエータは、操作部とともに回転するロータ部材を操作部とともに回転しない状態に固定されたステータ部材に圧着させて回転抵抗を発生させるブレーキ手段と、操作部を回転させて自立回転力を発生させるモータ手段とから構成されている。
【００１０】
上記のように本発明では、アクチュエータをブレーキ手段とモータ手段の２つの駆動源から構成することができる。このため、アクチュエータは操作部に回転抵抗を発生させる場合、ブレーキ手段又はモータ手段のいずれを用いてもよい（両方を用いてもよい）が、特に大きな回転抵抗を発生させる場合は主にブレーキ手段を活用することで、全体として消費電力を少なく抑えることができる。またモータ手段を活用すれば、所望の回転位置まで操作部を自立的に回転させることができる。
【００１１】
またアクチュエータは、ブレーキ手段だけで回転抵抗を発生させることもできるし、あるいは、モータ手段だけで回転抵抗を発生させることもできる。さらに、モータ手段とブレーキ手段とを協働させて（パラレルに）回転抵抗を発生させることもできるので、必要に応じてより強力な回転抵抗を発生することができる。
【００１２】
さらにアクチュエータは、ブレーキ手段により回転抵抗を発生させながら、同時にモータ手段によって自立回転力を発生させることもできる。この場合、操作者には自分の操作に対する適度な抵抗感触を付与しつつ、その間に操作部があたかも自立的に回転していくことがあるかのような感触を与えることができる。これにより、回転抵抗の発生を主にブレーキ手段で賄うことで消費電力を少なく抑えながら、自立回転力を発生可能なモータ手段を合わせて使用することで、より多様な操作感触の付与を実現することができる。
【００１３】
解決手段２：解決手段１の操作感触付与型入力装置において、モータ手段は、操作部の回転軸線上に出力軸を有した電動モータである。またブレーキ手段は、磁性材料から構成されて操作部の回転軸線の方向に移動可能に設置されたロータ部材と、通電時にロータ部材をステータ部材に吸着させる電磁コイルとを有した電磁ブレーキである。このとき電磁コイルが電動モータの外周で回転軸線の周りに形成されている態様が好ましい。
【００１４】
上記の態様であれば、モータ手段及びブレーキ手段をそれぞれ電動モータ及び電磁ブレーキとしたとき、電動モータの外側に電磁ブレーキの電磁コイルを形成することで、回転軸方向への小型化を図ることができる。
【００１５】
また、電磁コイルを電動モータの外側に形成している分、電磁コイルの巻径を大きくできるため、巻径が小さい構造（例えば回転軸の外側近傍で電磁コイルを形成した場合）に比較して大きな磁力を発生することができる。また巻径を大きくした場合、より少ない電力で充分な磁力を発生することができるので、省電力化を図りつつ、効率的に回転抵抗を発生することができる。さらに、巻径の拡大に合わせてステータ部材とロータ部材の外径を大きくすれば、それだけ大きな摩擦力を得ることができるため、より効率的に回転抵抗を発生することができる。また、巻径を大きくした分、かわりに巻数を減らしたとしても充分な磁力を発生することができるため、回転抵抗を犠牲にすることなく、電磁コイルの巻数減少による装置の小型化にも寄与することもできる。
【００１６】
解決手段３：解決手段２において、電磁ブレーキは、回転軸線の周りに複重をなして配置された内側筒状部と外側筒状部との間に形成される環状の空間内に電磁コイルを収容したコイルケースをさらに有していてもよい。また電動モータは、操作部の回転軸に取り付けられた電機子コイル及び電機子コイルの外周側にクリアランスをおいて配置された磁石を有していてもよい。この場合、磁石がコイルケースの内側筒状部の内周面に取り付けられている態様が好ましい。
【００１７】
上記の態様であれば、電磁ブレーキのコイルケース（特に内側筒状部）を電動モータの外側ケース（ケーシング）としても利用できるので、それだけ部品点数を削減し、また構造の簡素化を図ることができる。
【００１８】
解決手段４：解決手段１から３において、制御手段は、ブレーキ手段又はモータ手段のいずれか一方だけを作動させることとする。
【００１９】
上記のように、電磁ブレーキ及び電動モータを用いて回転抵抗又は自立回転力を発生させる場合、両方を同時に作動させることもできる（解決手段１）。その上で、ブレーキ手段（電磁ブレーキ）又はモータ手段（電動モータ）のいずれか一方だけを作動させることで、互いの磁界が干渉したり、一方で発生させた磁界が他方の動作に影響を及ぼしたりするのを防止することができる。
【００２０】
特に解決手段２，３のように電磁ブレーキの電磁コイルを電動モータの外側に形成している場合、構造的な近接によって相互の干渉や影響が生じやすくなるため、制御上で電磁ブレーキと電動モータとを使い分けておくことにより、予期しない相互の干渉や影響の発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の操作感触付与型入力装置の全体的な構成を示す概略図である。
【図２】回転部材と摩擦板との連結関係を示す平面図（図１中のＩＩ−ＩＩ断面を含む）である。
【図３】操作感触付与型入力装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】制御部（演算部）が実行する制御処理の手順例を示すフローチャートである。
【図５】演算処理において演算に用いることができるフォースカーブの第１例及び第２例を示した図である。
【図６】演算処理において演算に用いることができるフォースカーブの第３例及び第４例を示した図である。
【図７】第２実施形態の操作感触付与型入力装置の全体的な構成を示す概略図である。
【図８】第３実施形態の操作感触付与型入力装置の全体的な構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の操作感触付与型入力装置は、例えば、各種の電子機器（コンピュータ機器、オーディオ機器、ビデオ機器）をはじめ、カーナビゲーション装置等の車載電装品用の入力デバイス（ユーザインタフェース）として利用することができる。
【００２３】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態の操作感触付与型入力装置１０の全体的な構成を示す概略図である。図１中、操作感触付与型入力装置１０の機械的な構成は、その大部分が縦断面により示されている。また図１中、操作感触付与型入力装置１０の電気的な構成はブロック要素として示されている。
【００２４】
〔操作部〕
操作感触付与型入力装置１０は操作部１２を備えており、この操作部１２は、例えば回転式のつまみ形状（ダイヤル形状）をなしている。操作者は操作部１２をつまんだ状態で回転操作することができ、このとき操作部１２は図中に一点鎖線で示される回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００２５】
操作部１２は、例えば回転軸１４の一端に連結されている。この回転軸１４は上記の回転軸線ＣＬに沿って操作部１２から一方向（図１中の下方向）に延びており、回転軸１４は操作部１２とともに回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００２６】
なお回転軸１４には、その軸方向の途中に弾性部材１５が介挿して設けられている。このため回転軸１４は、弾性部材１５を挟んで軸方向に第１パーツ１４ａと第２パーツ１４ｂとに分割された構造を有している。なお、弾性部材１５と第１パーツ１４ａ、第２パーツ１４ｂとは、それぞれの接合部で強固に接合されている。また弾性部材１５には、例えば材料としてゴムを使用することができる。
【００２７】
〔回転状態の検出〕
回転軸１４（第１パーツ１４ａ）の外周には、被検出体であるコード板１６が取り付けられている。このコード板１６は回転軸１４を中心とした薄板の円盤形状をなしており、その周方向には一定ピッチで図示しないスリットが形成されている。またコード板１６の外周部には、回転方向の原点位置を基点として周方向に図示しないインデックス（遮光部）が形成されている。
【００２８】
回転軸１４の近傍位置には、検出部として例えば光学式のエンコーダ１８が設置されている。このエンコーダ１８は、例えば２条の検出光を用いて互いに異なる位置でコード板１６のスリットを透過させることができる。操作部１２が回転操作されると、これに伴って回転軸１４とともにコード板１６が回転し、エンコーダ１８から互いに位相差を持った回転角信号（Ａ相及びＢ相のエンコーダパルス）が出力される。なおエンコーダ１８は、アナログ式のエンコーダ（例えば磁気センサ型）でもよい。
【００２９】
また回転軸１４には、例えば第２パーツ１４ｂの軸方向でみた中央付近に回転部材２０が取り付けられている。回転部材２０は、例えば円盤形状の本体部２０ａを有しており、この本体部２０ａは回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を中心としてラジアル方向に拡がっている。本体部２０ａの中央位置には貫通孔２０ｂが形成されており、この貫通孔２０ｂは本体部２０ａを厚み方向に貫通して形成されている。そして回転部材２０は、貫通孔２０ｂの内部に回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を挿通させた状態で回転軸１４に固定されている。このため回転部材２０は、操作部１２が操作されると回転軸１４とともに回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００３０】
〔アーマチュアロータ（ロータ部材）〕
また回転軸１４には、回転軸線ＣＬに沿う方向でみて回転部材２０に隣接する位置にアーマチュアロータ２２が取り付けられている。このアーマチュアロータ２２もまた、例えば円盤形状の本体部２２ａを有するとともに、その中央位置には挿通孔２２ｂが形成されている。アーマチュアロータ２２の挿通孔２２ｂもまた本体部２２ａを厚み方向に貫通しているが、その内径は回転軸１４の外径よりもわずかに大きい。このためアーマチュアロータ２２は回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）に対して固定されておらず、回転軸１４や回転部材２０に対しては回転軸線ＣＬの回りに相対回転が可能な状態で支持されている。
【００３１】
またアーマチュアロータ２２は、挿通孔２２ｂ内に回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を挿通させた状態で、中心軸線ＣＬに沿う方向へ僅かに変位可能である。なお回転軸１４の外周面と挿通孔２２ｂの内周面との間には、例えば回転軸１４に沿ってスライド自在な軸受（図示していない）が設けられていてもよい。またアーマチュアロータ２２は、その全体が磁性材料（例えば鉄）で構成されている。
【００３２】
〔電磁ブレーキ（ブレーキ手段）〕
第１実施形態の操作感触付与型入力装置１０は、アクチュエータの構成要素として電磁ブレーキ２４を備えている。この電磁ブレーキ２４は、例えば中空の円柱形状をなすケース型コア２４ａ（ステータ部材）を有しており、このケース型コア２４ａの内部にフープ状の巻線２４ｂ（電磁コイル）を配置した構造である。ケース型コア２４ａの中央には例えば樹脂製の軸受２４ｃが設けられており、回転軸１４の他端部（図１でみて下端部）はこの軸受２４ｃを介してケース型コア２４ａに回転自在に支持されている。電磁ブレーキ２４は、巻線２４ｂに通電された状態でケース型コア２４ａに電磁力を発生させ、上記のアーマチュアロータ２２をスラスト方向に吸着することができる。
【００３３】
なお、回転軸１４の他端（第２パーツ１４ｂ）はケース型コア２４ａを貫通して回転部材２０やアーマチュアロータ２２と反対方向（図１でみて下方向）へ突出しており、この突出位置で回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）にはフランジ形状のストッパ２６が取り付けられている。このストッパ２６は、ケース型コア２４ａに対して回転軸１４がその軸方向（図１で上方向）へずれるのを防止している。
【００３４】
〔電動モータ（モータ手段）〕
また第１実施形態の操作感触付与型入力装置１０は、アクチュエータの構成要素として上記の電磁ブレーキ２４とは別に電動モータ３０を備えている。第１実施形態において、電動モータ３０は例えばＤＣモータである。電動モータ３０は、その出力軸が回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）と一体化されているか、もしくは回転軸１４と同軸に連結されている。
【００３５】
ここでは特に図示していないが、電磁ブレーキ２４及び電動モータ３０は、それぞれ別の装置本体や、操作感触付与型入力装置１０を収容する筐体に固定されている。このため操作部１２が回転操作されても、それによって電磁ブレーキ２４や電動モータ３０が連れ回りすることはない。
【００３６】
また操作感触付与型入力装置１０は制御部２８を備えており、この制御部２８にはエンコーダ１８や電磁ブレーキ２４、電動モータ３０が接続されている。なお、制御部２８を中心とした制御系の構成についてはさらに後述する。
【００３７】
〔自立回転力の付与〕
操作感触付与型入力装置１０は、アクチュエータを構成する電動モータ３０に通電することで、その駆動力により回転軸１４を回転させ、操作部１２に自立的な回転力（自立回転力）を付与することができる。
【００３８】
〔回転抵抗の付与〕
また操作感触付与型入力装置１０は、上記の電磁ブレーキ２４に通電することでアーマチュアロータ２２を引き付け、アーマチュアロータ２２を介して回転部材２０に摩擦抵抗を付与し、それによって操作部１２に回転抵抗を付与することができる。このため第１実施形態では、アーマチュアロータ２２と回転部材２０との間で相互に回転が伝達される構造を採用している。
【００３９】
すなわちアーマチュアロータ２２には、その表面（図１では上面）から突出する２つの連結突起２２ｃが設けられている。これら連結突起２２ｃは、いずれもアーマチュアロータ２２（本体部２２ａ）の表面から回転部材２０に向けて延びている。一方、回転部材２０には、２つの連結突起２２ｃにそれぞれ対応する位置に連結孔２０ｃが形成されている。これら連結孔２０ｃは本体部２０ａをその厚み方向に貫通して延びており、それぞれ内部に連結突起２２ｃが挿通されている。また各連結突起２２ｃは連結孔２０ｃ内に挿通された状態で、回転部材２０（本体部２０ａ）の表面（図１では上面）からある程度突出するだけの全長を有している。
【００４０】
図２は、回転部材２０とアーマチュアロータ２２との連結関係を示す平面図（図１中のＩＩ−ＩＩ断面を含む）である。図２に示されているように、２本の連結突起２２ｃは回転部材２０の各連結孔２０ｃ内に挿通された状態にあり、この状態で回転部材２０とアーマチュアロータ２２との相対回転は規制されている。このため、電磁ブレーキ２４によってアーマチュアロータ２２を引き付けると、アーマチュアロータ２２を介して回転部材２０に回転方向への摩擦抵抗が付与された状態となる。ただし、上記のように連結突起２２ｃは連結孔２０ｃ内で軸方向への移動は規制されていないため、回転軸１４全体に軸方向への力が及ぶことはない。
【００４１】
〔電動モータによる回転抵抗の付与〕
また第１実施形態では、電動モータ３０によって回転抵抗を付与することもできる。すなわち、操作者による操作部１２の回転操作の方向と反対方向に電動モータ３０を駆動することで、操作部１２に回転抵抗を付与することが可能である。ただしこの場合、電磁ブレーキ２４に比較して消費電力は多くなる。
【００４２】
上記の弾性部材１５は、操作部１２に回転抵抗が付与された状態で操作部１２が操作されると、その回転方向にねじり変形（弾性変形）を生じる。ただし弾性部材１５には、付与される回転抵抗が最大の状態で操作部１２が操作されたとしても、そのときのトルクに対して充分な剛性を有する材料を用いるため、そこで弾性部材１５が降伏したり、破断したりすることはない。したがって弾性部材１５は、通常の弾性範囲内で変形しつつ、操作部１２が受ける操作力を第１パーツ１４ａから第２パーツ１４ｂ及び回転部材２０に伝達することができる。
【００４３】
これにより、操作者がある程度の操作力を操作部１２に加えると、電磁ブレーキ２４に対してアーマチュアロータ２２をスリップさせながら操作部１２を引き続き回転させることができる。あるいは、電動モータ３０により回転抵抗を付与している状態であっても、操作者がある程度の操作力を操作部１２に加えると、その回転抵抗（操作方向と反対方向への自立回転力）に抗して電動モータ３０を逆回転させながら、引き続き操作部１２を回転させることができる。
【００４４】
一方で弾性部材１５は、上記のように弾性変形を生じた状態で操作者が操作部１２から手を離したり、操作力を緩めたりすると、それまでの変形状態から復帰することができる。この復帰に伴い、弾性部材１５は第１パーツ１４ａとともに操作部１２及びコード板１６をそれまでと逆方向へ僅かに回転させる。したがって、回転抵抗が付与された状態で操作部１２が操作力を受けなくなると、操作部１２の回転角度はそれまでの回転方向と逆方向へ僅かに変化する。
【００４５】
〔制御系の構成〕
図３は、操作感触付与型入力装置１０の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。制御部２８は、例えばプロセッサ（ＣＰＵ）を用いた演算部２８ａを有する他、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリデバイスを用いた記憶部２８ｂ、そして入力部２８ｃ及び出力部２８ｄを有したマイクロコンピュータとして構成されている。
【００４６】
上記のエンコーダ１８から出力される回転角信号は、それぞれ入力部２８ｃでＡ／Ｄ変換されて演算部２８ａに入力される。演算部２８ａは、この入力信号に基づいて回転軸１４（操作部１２）の回転角度及び回転方向を演算する。また演算部２８ａは、回転角度及び回転方向の演算結果に基づいて制御信号を出力し、電磁ブレーキ２４や電動モータ３０の作動状態を制御する。このとき電磁ブレーキ２４に対する制御信号は、出力部２８ｄを通じて電磁ブレーキ２４に供給される駆動電流又は駆動電圧に変換される。また電動モータ３０に対する制御信号は、そのときの回転方向（ＣＣＷ／ＣＷ）別に出力部２８ｄを通じて駆動電流又は駆動電圧に変換される。
【００４７】
〔外部システムとの接続〕
なお第１実施形態の操作感触付与型入力装置１０は、例えば外部システムとしての表示装置３２に接続して利用することができる。この場合、操作感触付与型入力装置１０は、その制御部２８から表示装置３２に対して、表示制御に関する外部出力信号を出力することができる。
【００４８】
例えば、表示装置３２が有する表示画面（図示していない）上に操作部１２の回転位置（座標上でみた回転角度）と連動させてポインタ等を表示させる場合、制御部２８はポインタの表示位置を指示するための回転角座標を外部出力信号として出力する。表示装置３２は、制御部２８から受け取った回転角座標に基づいて表示画面上にポインタを表示する。これにより表示装置３２は、操作部１２の回転角度の変化に連動してリアルタイムに表示画面上でポインタを移動させることができる。ただし、このような構成は特に必須ではなく、特に操作感触付与型入力装置１０が表示装置３２に接続されていなくてもよい。
【００４９】
〔制御処理〕
次に図４は、制御部２８（主に演算部２８ａ）が実行する制御処理の手順例を示すフローチャートである。なお制御処理の手順は、例えば記憶部２８ｂに制御プログラムとして記憶されている。以下、各手順に沿って説明する。
【００５０】
ステップＳ１０：先ず演算部２８ａは、初期設定処理を実行する。この処理では、例えばエンコーダ１８から入力された現時点での検出信号を記憶し、この状態を操作部１２の初期位置に設定する。また演算部２８ａは、記憶部２８ｂに予め記憶されている座標軸のデータを読み込み、この座標軸上で操作部１２の初期位置を初期の回転角座標に設定する。なお座標軸は、操作部１２の回転位置を回転角度（θ）で表したものである。
【００５１】
ステップＳ２０：次に演算部２８ａは、角度検出処理を実行する。この処理は、現在の操作部１２の回転角度（回転位置）を検出するためのものである。例えば、演算部２８ａはエンコーダ１８からの検出信号に基づき、先の初期設定処理で設定した初期位置から操作部１２がいずれの方向へどれだけの角度だけ回転したかを検出する。そして演算部２８ａは、検出した回転方向及び回転角度に基づき、上記の座標軸上でみた操作部１２の回転角度に対応する現在の回転角座標（θ）を演算する。
【００５２】
ステップＳ３０：次に演算部２８ａは、演算処理を実行する。この処理は、先の角度検出処理で演算した現在の回転角座標（θ）と予め用意されたフォースカーブとに基づき、アクチュエータ（電磁ブレーキ２４、電動モータ３０）により発生させる回転抵抗又は自立回転力の大きさ（自立回転力については方向も）を演算するためのものである。なおフォースカーブのプロファイルデータは、例えば予め記憶部２８ｂに記憶させておくことができる。なおフォースカーブについては、具体例を挙げてさらに後述する。
【００５３】
ステップＳ４０：続いて演算部２８ａは、アクチュエータ駆動処理を実行する。この処理は、先の演算処理での演算結果に基づいてアクチュエータ（電磁ブレーキ２４、電動モータ３０）を作動させることにより、操作部１２に回転抵抗を付与したり、自立回転力を付与したりするものである。これにより、実際に操作者が行う操作部１２の操作に対して操作感触を付与することができる。
【００５４】
ステップＳ５０：そして演算部２８ａは、信号出力処理を実行する。この処理は、上述した外部の表示装置３２に対して外部出力信号を出力するためのものである。具体的には、演算部２８ａは、現在の操作部１２の回転角度に対応する回転角座標（θ）を外部出力信号として表示装置３２に出力する。表示装置３２は、この外部出力信号に基づいて表示画面３２上におけるポインタ等の表示位置を制御することができる。なお、操作感触付与形入力装置１０を表示装置３２に接続していない場合、この信号出力処理（ステップＳ５０）を実行する必要はない。
【００５５】
電源投入後、演算部２８ａが上記の各処理（ステップＳ２０〜ステップＳ５０）を定常的に実行することにより、現在の操作部１２の回転角度に対応する回転角座標（θ）がリアルタイムで演算される。また演算部２８ａがそのときの回転角座標（θ）に基づいてアクチュエータ（電磁ブレーキ２４、電動モータ３０）を駆動することにより、回転角度の変化に応じて操作部１２に付与される回転抵抗や自立回転力（大きさと方向）も変化する。
【００５６】
〔フォースカーブの例〕
図５は、上記の演算処理（ステップＳ３０）において演算に用いることができるフォースカーブの第１例（図５中（Ａ））及び第２例（図５中（Ｂ））を示した図である。以下、それぞれについて説明する。
【００５７】
〔第１例：右回転時〕
図５中（Ａ）：第１例のフォースカーブは、例えば操作部１２が右方向（回転軸１４の上方からみて右方向）に回転する場合の制御に適用可能なプロファイルデータとして記憶部２８ｂに記憶されている。フォースカーブが破線で示されている部分は、そこでの回転抵抗を電磁ブレーキ２４により発生させることを表しており、フォースカーブが実線で示されている部分は、そこでの自立回転力を電動モータ３０により発生させることを表している。また縦軸の上側は左方向への回転抵抗（ＦＬ）の大きさを表し、縦軸の下側は右方向への自立回転力（ＦＲ）の大きさを表している。
【００５８】
〔区間Ａ：θ０≦θ≦θ２〕
先ず、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ０〜θ１までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０を駆動する。これにより、操作者が特に操作しなくても、操作部１２が自立的に右方向へ回転する。
【００５９】
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ１の右側へ移動すると、操作部１２に与えられる右方向への自立回転力は次第に減少していく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ２に達すると、操作部１２に与えられる自立回転力は０になる。このため特に操作者が操作部１２を操作しなければ、そこで操作部１２は回転を停止する。なお、この区間Ａにおいて操作者が操作部１２を操作した場合でも同様の動作となる。
【００６０】
〔区間Ｂ：θ２≦θ≦θｎ〕
次に、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θｎ（ただしθｎ＞θ２）までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブの破線部分と実線部分のそれぞれに基づき、左方向への回転抵抗（極大値Ｆａ）と右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを交互に駆動する。
【００６１】
具体的には、先ず回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θ３までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、電磁ブレーキ２４により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。これにより、操作者が操作部１２を回転させていくにつれて、次第に抵抗力が高まっていくような操作感触が付与されることになる。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ３に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除する。これにより、操作者に対してクリック感触を付与することができる。
【００６２】
さらに演算部２８ａはフォースカーブ（実線部分）に基づき、その瞬間から右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動を開始する。これにより、クリック感触を付与した直後にあたかも操作部１２の回転が急に加速された（軽くなった）かのような操作感触が付与されることになる。なお、このとき付与される自立回転力は、検出される操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上で右方向に移動するにつれて次第に減少していく。
【００６３】
この後も同様に、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ４〜θ５までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき電磁ブレーキ２４により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ５に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除し、回転角度（θ）が座標軸上でθ６に達するまでの間、フォースカーブ（実線部分）に基づいて右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動を開始する（座標軸上でθ６〜θ７，θ７〜θｎまでの間も同様。）。
【００６４】
〔区間Ｃ：θｎ≦θ≦θｗ〕
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｎの右側へ移動すると、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、そこから最大値Ｆｍａｘに向けて回転抵抗を増大させるべく電磁ブレーキ２４を駆動する。これにより、操作者に対して次第に操作部１２の回転操作が重くなっていくかのような操作感触を付与することができる。
【００６５】
そして、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｗに達すると、そこで演算部２８ａは最大値Ｆｍａｘの回転抵抗を付与するべく電磁ブレーキ２４を最大電圧（電流）で駆動する。これにより操作者に対して、あたかも操作部１２の回転操作が規制されたかのような操作感触（壁に突き当たった感触）を付与することができる。
【００６６】
〔第２例：左回転時〕
次に、左回転時に適用できる第２例のフォースカーブについて説明する。
図５中（Ｂ）：第２例のフォースカーブは、例えば操作部１２が左方向（回転軸１４の上方からみて左方向）に回転する場合の制御に適用可能なプロファイルデータとして記憶部２８ｂに記憶されている。第２例においても同様に、フォースカーブが破線で示されている部分は、そこでの回転抵抗を電磁ブレーキ２４により発生させることを表しており、フォースカーブが実線で示されている部分は、そこでの自立回転力を電動モータ３０により発生させることを表している。
【００６７】
この場合、縦軸の上側は左方向への自立回転力（ＦＬ）の大きさを表し、縦軸の下側は右方向への回転抵抗（ＦＲ）の大きさを表している。また操作部１２の回転操作に伴い、回転角度（θ）は座標軸上で左方向へ移動するものとする。
【００６８】
〔区間Ａ：θ２≦θ≦θ０〕
先ず、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ０〜θ１（右から左への移動）までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０を駆動する。これにより、操作者が特に操作しなくても、操作部１２が自立的に左方向へ回転する。
【００６９】
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ１の左側へ移動すると、操作部１２に与えられる左方向への自立回転力は次第に減少していく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ２に達すると、操作部１２に与えられる自立回転力は０になる。このため特に操作者が操作部１２を操作しなければ、そこで操作部１２は回転を停止する。なお、この区間Ａにおいて操作者が操作部１２を操作した場合でも同様の動作となる。
【００７０】
〔区間Ｂ：θｎ≦θ≦θ２〕
次に、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θｎ（ただしθ２＞θｎ）までの間にある場合は以下となる。すなわち、演算部２８ａはフォースカーブの破線部分と実線部分のそれぞれに基づき、右方向への回転抵抗（極大値Ｆａ）と左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを交互に駆動する。
【００７１】
具体的には、先ず回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θ３までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、電磁ブレーキ２４により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。これにより、操作者が操作部１２を回転させていくにつれて、次第に抵抗力が高まっていくような操作感触が付与されることになる。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ３に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除する。これにより、操作者に対してクリック感触を付与することができる。
【００７２】
さらに演算部２８ａはフォースカーブ（実線部分）に基づき、その瞬間から左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動を開始する。これにより、クリック感触を付与した直後にあたかも操作部１２の回転が急に加速された（軽くなった）かのような操作感触が付与されることになる。ここでも同様に、付与される自立回転力は、検出される操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上で左方向に移動するにつれて次第に減少していく。
【００７３】
この後も同様に、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ４〜θ５までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき電磁ブレーキ２４により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ５に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除し、回転角度（θ）が座標軸上でθ６に達するまでの間、フォースカーブ（実線部分）に基づいて左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動を開始する（座標軸上でθ６〜θ７，θ７〜θｎまでの間も同様。）。
【００７４】
〔区間Ｃ：θｗ≦θ≦θｎ〕
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｎの左側へ移動すると、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、そこから最大値Ｆｍａｘに向けて回転抵抗を増大させるべく電磁ブレーキ２４を駆動する。これにより、操作者に対して次第に操作部１２の回転操作が重くなっていくかのような操作感触を付与することができる。
【００７５】
そして、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｗに達すると、そこで演算部２８ａは最大値Ｆｍａｘの回転抵抗を付与するべく電磁ブレーキ２４を最大電圧（電流）で駆動する。これにより操作者に対して、あたかも操作部１２の回転操作が規制された（壁に突き当たった）かのような操作感触（壁感触）を付与することができる。
【００７６】
〔第１例及び第２例のまとめ〕
上述した第１例及び第２例のフォースカーブを用いてアクチュエータ（電磁ブレーキ２４、電動モータ３０）の作動状態を制御した場合、右回転又は左回転のいずれについても、操作部１２に回転抵抗を付与する場合は電磁ブレーキ２４だけが駆動されることになる。このため、電動モータ３０の動力で回転抵抗を発生させる場合に比較して、より少ない電力で大きな回転抵抗を発生させることができる。特に操作部１２の回転を規制する場合（壁パターン）は大きな回転抵抗を必要とするが、電磁ブレーキ２４は電動モータ３０に比べて変換効率がよいため、それだけ消費電力を少なくすることができる。
【００７７】
一方で、アクチュエータとして電磁ブレーキ２４だけでなく、電動モータ３０も使用することにより、操作部１２を所望の回転位置（座標軸上のθ２）まで自立的に回転させることができるし、回転操作の途中で操作部１２の回転を加速するような自立回転力を付与することもできる。
【００７８】
〔フォースカーブの第３例〕
次に図６は、上記の演算処理（ステップＳ３０）において演算に用いることができるフォースカーブの第３例（図６中（Ａ））及び第４例（図６中（Ｂ））を示した図である。これら第３，第４例は、操作部１２の回転を大きく規制する場合（壁パターン時）にのみ電磁ブレーキ２４を駆動し、それ以外の場合は電磁ブレーキ２４を駆動せず、電動モータ３０だけを駆動するものである。以下、それぞれについて説明する。
【００７９】
〔第３例：右回転時〕
図６中（Ａ）：第３例のフォースカーブは、操作部１２が右方向に回転する場合の制御に適用可能なプロファイルデータである。
【００８０】
〔区間Ａ：θ０≦θ≦θ２〕
先ず、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ０〜θ１までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０を駆動する。これにより、操作者が特に操作しなくても、操作部１２が自立的に右方向へ回転する。
【００８１】
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ１の右側へ移動すると、操作部１２に与えられる右方向への自立回転力は次第に減少していく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ２に達すると、操作部１２に与えられる自立回転力は０になる。このため特に操作者が操作部１２を操作しなければ、そこで操作部１２は回転を停止する。なお、この区間Ａにおいて操作者が操作部１２を操作した場合でも同様の動作となる。
【００８２】
〔区間Ｂ：θ２≦θ≦θｎ〕
次に、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θｎ（ただしθｎ＞θ２）までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、左方向への回転抵抗（極大値Ｆａ）と右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の作動状態だけを制御する。
【００８３】
具体的には、先ず回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θ３までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（上側の登り区間）に基づき、電動モータ３０により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。これにより、操作者が操作部１２を回転させていくにつれて、次第に抵抗力が高まっていくような操作感触が付与されることになる。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ３に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除する。これにより、操作者に対してクリック感触を付与することができる。
【００８４】
さらに演算部２８ａはフォースカーブに基づき、その瞬間から右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動力を制御する。このとき電動モータ３０の回転方向は、それまでの左方向（ＣＣＷ）から右方向（ＣＷ）に反転することになる。これにより、クリック感触を付与した直後にあたかも操作部１２の回転が急に加速された（軽くなった）かのような操作感触が付与されることになる。また、このとき付与される自立回転力は、検出される操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上で右方向に移動するにつれて次第に減少していく。
【００８５】
この後も同様に、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ４〜θ５までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（次の登り区間）に基づき電動モータ３０により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ５に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除し、回転角度（θ）が座標軸上でθ６に達するまでの間、フォースカーブに基づいて右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動力を制御する（座標軸上でθ６〜θ７，θ７〜θｎまでの間も同様。）。
【００８６】
〔区間Ｃ：θｎ≦θ≦θｗ〕
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｎの右側へ移動すると、演算部２８ａは電動モータ３０の駆動を停止する。そして演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、そこから最大値Ｆｍａｘに向けて回転抵抗を増大させるべく、今度は電磁ブレーキ２４を駆動する。これにより、操作者に対して次第に操作部１２の回転操作が重くなっていくかのような操作感触を付与することができる。
【００８７】
そして、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｗに達すると、そこで演算部２８ａは最大値Ｆｍａｘの回転抵抗を付与するべく電磁ブレーキ２４を最大電圧（電流）で駆動する。これにより操作者に対して、あたかも操作部１２の回転操作が規制された（壁に突き当たった）かのような操作感触（壁感触）を付与することができる。
【００８８】
〔第４例：左回転時〕
図６中（Ｂ）：第４例のフォースカーブは、操作部１２が左方向（回転軸１４の上方からみて左方向）に回転する場合の制御に適用可能なプロファイルデータである。ここでも同様に、縦軸の上側は左方向への自立回転力（ＦＬ）の大きさを表し、縦軸の下側は右方向への回転抵抗（ＦＲ）の大きさを表している。また操作部１２の回転操作に伴い、回転角度（θ）は座標軸上で左方向へ移動するものとする。
【００８９】
〔区間Ａ：θ２≦θ≦θ０〕
先ず、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ０〜θ１（右から左への移動）までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０を駆動する。これにより、操作者が特に操作しなくても、操作部１２が自立的に左方向へ回転する。
【００９０】
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ１の左側へ移動すると、操作部１２に与えられる左方向への自立回転力は次第に減少していく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ２に達すると、操作部１２に与えられる自立回転力は０になる。このため特に操作者が操作部１２を操作しなければ、そこで操作部１２は回転を停止する。なお、この区間Ａにおいて操作者が操作部１２を操作した場合でも同様の動作となる。
【００９１】
〔区間Ｂ：θｎ≦θ≦θ２〕
次に、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θｎ（ただしθ２＞θｎ）までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、右方向への回転抵抗（極大値Ｆａ）と左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の作動状態だけを制御する。
【００９２】
具体的には、先ず回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θ３までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（下側の下り区間）に基づき、電動モータ３０により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。これにより、操作者が操作部１２を回転させていくにつれて、次第に抵抗力が高まっていくような操作感触が付与されることになる。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ３に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除する。これにより、操作者に対してクリック感触を付与することができる。
【００９３】
さらに演算部２８ａはフォースカーブに基づき、その瞬間から左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動力を制御する。このとき電動モータ３０の回転方向は、それまでの右方向（ＣＷ）から左方向（ＣＣＷ）に反転することになる。これにより、クリック感触を付与した直後にあたかも操作部１２の回転が急に加速された（軽くなった）かのような操作感触が付与されることになる。また、このとき付与される自立回転力は、検出される操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上で左方向に移動するにつれて次第に減少していく。
【００９４】
この後も同様に、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ４〜θ５までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（次の下り区間）に基づき電動モータ３０により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ５に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除し、回転角度（θ）が座標軸上でθ６に達するまでの間、フォースカーブに基づいて左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動力を制御する（座標軸上でθ６〜θ７，θ７〜θｎまでの間も同様。）。
【００９５】
〔区間Ｃ：θｗ≦θ≦θｎ〕
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｎの左側へ移動すると、演算部２８ａは電動モータ３０の駆動を停止する。そして演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、そこから最大値Ｆｍａｘに向けて回転抵抗を増大させるべく、今度は電磁ブレーキ２４を駆動する。これにより、操作者に対して次第に操作部１２の回転操作が重くなっていくかのような操作感触を付与することができる。
【００９６】
そして、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｗに達すると、そこで演算部２８ａは最大値Ｆｍａｘの回転抵抗を付与するべく電磁ブレーキ２４を最大電圧（電流）で駆動する。これにより操作者に対して、あたかも操作部１２の回転操作が規制された（壁に突き当たった）かのような操作感触（壁感触）を付与することができる。
【００９７】
〔第４例及び第５例のまとめ〕
上述した第４例及び第５例のフォースカーブを用いてアクチュエータ（電磁ブレーキ２４、電動モータ３０）の作動状態を制御した場合、右回転又は左回転のいずれについても、操作部１２の回転を大きく規制する場合（壁パターン）は電磁ブレーキ２４だけが駆動されることになる。このため、電動モータ３０の動力で回転抵抗を発生させる場合に比較して、より少ない電力で大きな回転抵抗を発生させることができる。
【００９８】
なお、上記の第１〜第４例では、最大値Ｆｍａｘの回転抵抗を電磁ブレーキ２４のみで発生させているが、電磁ブレーキ２４と合わせて電動モータ３０を駆動することにより、さらに強力な回転抵抗を付与することもできる。これにより、操作部１２の回転操作をより強固に規制することで、極めて明快な壁感触を付与することができる。
【００９９】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態の操作感触付与形入力装置１０について説明する。図７は、第２実施形態の操作感触付与型入力装置１０の全体的な構成を示す概略図である。第２実施形態では、上記の電磁ブレーキ２４を電動モータ３０の外側に配置することで、電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを回転軸１４の長手方向でみた同じ位置に配置した点が第１実施形態と大きく異なっている。その他の構成については第１実施形態と共通であり、ここでは共通の構成には図示とともに同じ符号を付し、重複した説明を省略するものとする。
【０１００】
〔電磁ブレーキの構成〕
第２実施形態では、電動モータ３０を回転軸１４の長手方向でみてアーマチュアロータ２２に近接した位置に配置するとともに、その外周位置に電磁ブレーキ２４の巻線２４ｂ（電磁コイル）を形成している。このため電磁ブレーキ２４は、電動モータ３０の外側を二重に取り囲む外側筒状部２４ｄ及び内側筒状部２４ｅを有しており、これら二重の筒状部２４ｄ，２４ｅをケーシングとして、その間に形成された環状の空間内に巻線２４ｂを収容した構造を有する。なお巻線２４ｂは、例えばボビン２４ｆに巻かれた状態で収容されている。
【０１０１】
また上記の内側筒状部２４ｅは、回転軸１４の長手方向でみた一端（図７では上端）に内フランジ部２４ｇを有しており、この内フランジ部２４ｇは、内側筒状部２４ｅの一端から回転軸１４の中心方向に向かって環状に拡がっている。内フランジ部２４ｇの表面（図７では上面）は電磁ブレーキ２４の作動時（巻線２４ｂへの通電時）にアーマチュアロータ２２に接触し、摩擦力を発生させる摩擦面となる。なお摩擦面は、外側筒状部２４ｄの端縁（図７では上端縁）やボビン２４ｆの外面（図７では上面）にも形成される（ステータ部材）。
【０１０２】
〔電動モータの配置〕
電動モータ３０は、内側筒状部２４ｅの内側に嵌め合わせるようにして配置されており、これにより電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とが相互に連結された状態となっている。また上記の内フランジ部２４ｇは、その裏面（図７で下面）にて電動モータ３０に接することにより、電動モータ３０と電磁ブレーキ２４とを回転軸１４の方向に関して相互に位置決めしている。なお、特に図示していないが、内フランジ部２４ｇを貫通するねじ等によって電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを相互に固定してもよい。
【０１０３】
第２実施形態の構造によれば、第１実施形態のように電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを回転軸線ＣＬ上で別々の位置に配置した構造と比較して、全体的に短縮化（短胴化）を図ることができる。このため、例えば図示しない装置本体への取り付けに際し、回転軸１４の長手方向（軸方向）にスペース的な余裕がない場合であっても対応することができる。また、全体として軸方向への小型化を図ることにより、装置本体の小型化にも寄与することができる。
【０１０４】
また第２実施形態の場合、電動モータ３０の外側で巻線２４ｂを形成しているため、それだけ巻線２４ｂの巻径を大きくすることができる。これにより、第１実施形態の構造と比較して大きな磁力を発生することができる。また、巻線２４ｂの巻径を大きくした場合、より少ない電力（駆動電流、駆動電圧）でも充分な磁力を発生させることができるので、省電力化を図りつつ、効率的に回転抵抗を発生することができる。さらに、巻径の拡大に合わせてアーマチュアロータ２２や筒状部２４ｄ，２４ｅ（ステータ部材）の外径を大きくすることにより、それだけ大きな摩擦力を得ることができる。
【０１０５】
また、巻線２４ｂの巻径を大きくした分、かわりに巻数を減らしたとしても充分な磁力を発生することができるため、電磁ブレーキ２４による回転抵抗を犠牲にすることなく、巻数の減少による全体の小型化にも寄与することもできる。
【０１０６】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態の操作感触付与形入力装置１０について説明する。図８は、第３実施形態の操作感触付与型入力装置１０の全体的な構成を示す概略図である。第３実施形態もまた、第２実施形態と同様に電磁ブレーキ２４を電動モータ３０の外側に配置することで、電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを回転軸１４の長手方向でみた同じ位置に配置した点が第１実施形態と大きく異なっている。その他の構成については第１実施形態と共通であり、ここでは共通の構成には図示とともに同じ符号を付し、重複した説明を省略するものとする。
【０１０７】
〔電動モータの構成〕
第３実施形態では、電動モータ３０の構造が第２実施形態と少し異なっている。すなわち電動モータ３０は、その内部構造体として永久磁石３０ａ及び電機子コイル３０ｂを有している。このうち電機子コイル３０ｂについては、第１，第２実施形態と同様に回転軸１４（電動モータ３０の出力軸）に取り付けられているが、永久磁石３０ａが電磁ブレーキ２４の内側筒状部２４ｅの内周面に取り付けられている。
【０１０８】
第３実施形態の構造によれば、電磁ブレーキ２４のコイルケースとなる内側筒状部２４ｅを電動モータ３０の外側ケース（ケーシング）としても利用することができる。このため、電動モータ３０を１つの駆動部品として用意する必要がなく、それだけ部品点数を削減し、さらに小型化を図ることができる。
【０１０９】
第３実施形態の場合、内側筒状部２４ｅの他端（図８では下端）開口に円盤部材３０ｃが取り付けられており、これにより内側筒状部２４ｅの内部（電動モータ３０の外側ケース内部）が閉塞されている。また、内フランジ部２４ｇの内側には円盤状の軸受２４ｃが配置されており、これと対向する円盤部材３０ｃにも同様に円盤状の軸受２４ｃが配置されている。そして、これら２つの軸受２４ｃにより回転軸１４（電動モータ３０の出力軸）が回転自在に支持されており、円盤部材３０ｃの外面（図８では下面）には第１実施形態と同様のストッパ２６が取り付けられている。
【０１１０】
また第３実施形態では、円盤部材３０ｃから突出（図８では下方に突出）した回転軸１４の部分にコード板１６が取り付けられており、これに合わせてエンコーダ１８が円盤部材３０ｃの外面（図８では下面）に取り付けられている。これにより、さらに装置全体の短縮化（短胴化）を図ることができる。
【０１１１】
なお第３実施形態では、回転軸線ＣＬの方向でみたコード板１６と回転部材２０との位置関係から、操作部１２と回転部材２０との間に弾性部材１５が設けられていない。この場合でも、例えば回転部材２０の本体部２０ａとアーマチュアロータ２２とを僅かに相対的に回転可能な構造とし、これらの間に弾性部材（例えば板ばね、樹脂ばね等）を介挿した状態で本体部２０ａとアーマチュアロータ２２とを相互に連結することで、弾性部材１５を用いることなく操作部１２の逆回転を検出することができる。
【０１１２】
〔第２，第３実施形態の制御例〕
第２，第３実施形態の操作感触付与型入力装置１０についても、第１実施形態と同様の制御例（図３〜図６）を適用することができる。特に上述したフォースカーブ（図５，図６）のように、回転抵抗の付与に関して一時に電磁ブレーキ２４又は電動モータ３０のいずれか一方だけを作動させ、両方を同時に作動させない制御手法であれば、電磁ブレーキ２４の発生させた磁界が電動モータ３０の発生させる磁界と干渉したり、逆に電動モータ３０の発生させた磁界が電磁ブレーキ２４の発生させる磁界と干渉したりすることがないし、一方から他方への磁界の影響が予期せず発生するのを確実に防止することができる。
【０１１３】
上述した各実施形態の操作感触付与型入力装置１０によれば、電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを合わせて備えることにより、より大きな回転抵抗を少ない電力で得ることができる上、自立的に操作部１２を回転させることができる。また、回転抵抗の付与と合わせて自立回転力を付与することができるため、単純にいずれか一方だけを付与する場合と比較して、より多様性に富んだ操作感触の付与パターンを実現することができる。
【０１１４】
なお、上記の制御例で挙げたフォースカーブは図示のものに限らず、その他のパターンを採用してもよい。
【０１１５】
また、回転状態の検出はコード板１６とエンコーダ１８との組み合わせだけでなく、例えば反射板とフォトスイッチとの組み合わせで実現してもよいし、上述したようにアナログ式の検出手段を用いてもよい。
【０１１６】
なお、上述した実施形態では、操作部が回転操作されるものを例示したが、例えば操作部としてスライド操作等の他の移動形態を有するものにも本発明を適用することが可能である。この場合、例えば往復移動式のアクチュエータ（リニアアクチュエータ等）を用いて操作部を自立的にスライド移動させるとともに、操作部の移動状態（座標）をエンコーダ等で検出し、その検出結果に基づきアクチュエータの作動状態を制御すればよい。
【０１１７】
また、上述した実施形態では、アクチュエータとして電気を動力源とした電動モータおよび電磁ブレーキを例示したが、例えば油圧や空圧等の他のエネルギーを動力源としたモータやブレーキを用いてもよい。
【０１１８】
その他、図示とともに示した各種部材の形状や配置はいずれも好ましい例であり、本発明の実施に際してこれらを適宜変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１１９】
１０ 操作感触付与型入力装置
１２ 操作部
１４ 回転軸
１６ コード板
１８ エンコーダ
２０ 回転部材
２２ アーマチュアロータ
２４ 電磁ブレーキ
２４ｂ 巻線（電磁コイル）
２８ 制御部
２８ａ 演算部
２８ｄ 出力部
３０ 電動モータ
３０ａ 永久磁石
３０ｂ 電機子コイル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種の電子機器や車載電装品等の入力デバイスとして利用することができ、その際、操作者に力学的な操作感触を付与することができる操作感触付与型入力装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の操作感触付与型入力装置に関して、操作部に操作感触を付与するアクチュエータとして回転モータを用いるものや（例えば、特許文献１参照。）、電磁ブレーキを用いるもの（例えば、特許文献２参照。）等が先行技術として知られている。
【０００３】
前者の先行技術は、回転モータの出力によって操作部を自立的に回転させることができるため、その回転力の方向を適宜切り替えることで、例えば操作者の回転操作と反対方向に回転抵抗を発生させることもできるし、回転操作と同じ方向に自立回転力を発生させることもできる。また、操作者が操作を止めた（操作部から手を離した）状態でも、自立回転力によって操作部を所望の回転位置（原点位置等）まで復帰させることもできる。
【０００４】
一方で後者の先行技術は、電磁ブレーキによる摩擦で回転抵抗を発生させることはできるものの、その動作はあくまで受動的であり、操作部を自立的に回転させることはできない。ただし電磁ブレーキは、摩擦を利用して大きな回転抵抗を発生させることができるため、回転モータに比べて電力の変換効率に優れるという利点がある。例えば、操作部の回転をある特定の位置で規制しようとする場合（いわゆる壁感触を付与する場合）、電磁ブレーキは回転モータに比較して電力の消費が少ないという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２５１８４５号公報
【特許文献２】特開２００５−２８５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のように、操作部を自立的に回転させるためには、アクチュエータに回転モータを使用する必要がある。この場合、操作部に回転抵抗を発生させることもできるし、自立的に回転させることもできるが、より少ない電力で大きな回転抵抗を発生させる用途には向いていない。これに対し、電磁ブレーキを用いた場合はより少ない電力で大きな回転抵抗を発生することができるものの、操作部を自立的に回転させることはできなくなる。
【０００７】
そこで本発明は、より少ない電力で大きな回転抵抗を発生させることができ、合わせて自立的な回転力を発生させることができる操作感触付与型入力装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
解決手段１：本発明は、操作者により回転操作される操作部と、操作部の回転状態を検出して出力する回転状態検出手段と、操作部への回転操作に対する回転抵抗又は操作部を自立的に回転させる自立回転力の少なくとも一方を操作部に与えるアクチュエータと、回転状態検出手段からの出力に基づき算出した操作部の回転位置とその回転方向に基づきアクチュエータの作動状態を制御する制御手段とを備えた操作感触付与型入力装置である。
【０００９】
その上で本発明におけるアクチュエータは、操作部とともに回転するロータ部材を操作部とともに回転しない状態に固定されたステータ部材に圧着させて回転抵抗を発生させるブレーキ手段と、操作部を回転させて自立回転力を発生させるモータ手段とから構成されている。
【００１０】
上記のように本発明では、アクチュエータをブレーキ手段とモータ手段の２つの駆動源から構成することができる。このため、アクチュエータは操作部に回転抵抗を発生させる場合、ブレーキ手段又はモータ手段のいずれを用いてもよい（両方を用いてもよい）が、特に大きな回転抵抗を発生させる場合は主にブレーキ手段を活用することで、全体として消費電力を少なく抑えることができる。またモータ手段を活用すれば、所望の回転位置まで操作部を自立的に回転させることができる。
【００１１】
またアクチュエータは、ブレーキ手段だけで回転抵抗を発生させることもできるし、あるいは、モータ手段だけで回転抵抗を発生させることもできる。さらに、モータ手段とブレーキ手段とを協働させて（パラレルに）回転抵抗を発生させることもできるので、必要に応じてより強力な回転抵抗を発生することができる。
【００１２】
さらにアクチュエータは、ブレーキ手段により回転抵抗を発生させながら、同時にモータ手段によって自立回転力を発生させることもできる。この場合、操作者には自分の操作に対する適度な抵抗感触を付与しつつ、その間に操作部があたかも自立的に回転していくことがあるかのような感触を与えることができる。これにより、回転抵抗の発生を主にブレーキ手段で賄うことで消費電力を少なく抑えながら、自立回転力を発生可能なモータ手段を合わせて使用することで、より多様な操作感触の付与を実現することができる。
【００１３】
解決手段２：解決手段１の操作感触付与型入力装置において、モータ手段は、操作部の回転軸線上に出力軸を有した電動モータである。またブレーキ手段は、磁性材料から構成されて操作部の回転軸線の方向に移動可能に設置されたロータ部材と、通電時にロータ部材をステータ部材に吸着させる電磁コイルとを有した電磁ブレーキである。このとき電磁コイルが電動モータの外周で回転軸線の周りに形成されている態様が好ましい。
【００１４】
上記の態様であれば、モータ手段及びブレーキ手段をそれぞれ電動モータ及び電磁ブレーキとしたとき、電動モータの外側に電磁ブレーキの電磁コイルを形成することで、回転軸方向への小型化を図ることができる。
【００１５】
また、電磁コイルを電動モータの外側に形成している分、電磁コイルの巻径を大きくできるため、巻径が小さい構造（例えば回転軸の外側近傍で電磁コイルを形成した場合）に比較して大きな磁力を発生することができる。また巻径を大きくした場合、より少ない電力で充分な磁力を発生することができるので、省電力化を図りつつ、効率的に回転抵抗を発生することができる。さらに、巻径の拡大に合わせてステータ部材とロータ部材の外径を大きくすれば、それだけ大きな摩擦力を得ることができるため、より効率的に回転抵抗を発生することができる。また、巻径を大きくした分、かわりに巻数を減らしたとしても充分な磁力を発生することができるため、回転抵抗を犠牲にすることなく、電磁コイルの巻数減少による装置の小型化にも寄与することもできる。
【００１６】
解決手段３：解決手段２において、電磁ブレーキは、回転軸線の周りに複重をなして配置された内側筒状部と外側筒状部との間に形成される環状の空間内に電磁コイルを収容したコイルケースをさらに有していてもよい。また電動モータは、操作部の回転軸に取り付けられた電機子コイル及び電機子コイルの外周側にクリアランスをおいて配置された磁石を有していてもよい。この場合、磁石がコイルケースの内側筒状部の内周面に取り付けられている態様が好ましい。
【００１７】
上記の態様であれば、電磁ブレーキのコイルケース（特に内側筒状部）を電動モータの外側ケース（ケーシング）としても利用できるので、それだけ部品点数を削減し、また構造の簡素化を図ることができる。
【００１８】
解決手段４：解決手段１から３において、制御手段は、ブレーキ手段又はモータ手段のいずれか一方だけを作動させることとする。
【００１９】
上記のように、電磁ブレーキ及び電動モータを用いて回転抵抗又は自立回転力を発生させる場合、両方を同時に作動させることもできる（解決手段１）。その上で、ブレーキ手段（電磁ブレーキ）又はモータ手段（電動モータ）のいずれか一方だけを作動させることで、互いの磁界が干渉したり、一方で発生させた磁界が他方の動作に影響を及ぼしたりするのを防止することができる。
【００２０】
特に解決手段２，３のように電磁ブレーキの電磁コイルを電動モータの外側に形成している場合、構造的な近接によって相互の干渉や影響が生じやすくなるため、制御上で電磁ブレーキと電動モータとを使い分けておくことにより、予期しない相互の干渉や影響の発生を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の操作感触付与型入力装置の全体的な構成を示す概略図である。
【図２】回転部材と摩擦板との連結関係を示す平面図（図１中のＩＩ−ＩＩ断面を含む）である。
【図３】操作感触付与型入力装置の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。
【図４】制御部（演算部）が実行する制御処理の手順例を示すフローチャートである。
【図５】演算処理において演算に用いることができるフォースカーブの第１例及び第２例を示した図である。
【図６】演算処理において演算に用いることができるフォースカーブの第３例及び第４例を示した図である。
【図７】第２実施形態の操作感触付与型入力装置の全体的な構成を示す概略図である。
【図８】第３実施形態の操作感触付与型入力装置の全体的な構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。本発明の操作感触付与型入力装置は、例えば、各種の電子機器（コンピュータ機器、オーディオ機器、ビデオ機器）をはじめ、カーナビゲーション装置等の車載電装品用の入力デバイス（ユーザインタフェース）として利用することができる。
【００２３】
〔第１実施形態〕
図１は、第１実施形態の操作感触付与型入力装置１０の全体的な構成を示す概略図である。図１中、操作感触付与型入力装置１０の機械的な構成は、その大部分が縦断面により示されている。また図１中、操作感触付与型入力装置１０の電気的な構成はブロック要素として示されている。
【００２４】
〔操作部〕
操作感触付与型入力装置１０は操作部１２を備えており、この操作部１２は、例えば回転式のつまみ形状（ダイヤル形状）をなしている。操作者は操作部１２をつまんだ状態で回転操作することができ、このとき操作部１２は図中に一点鎖線で示される回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００２５】
操作部１２は、例えば回転軸１４の一端に連結されている。この回転軸１４は上記の回転軸線ＣＬに沿って操作部１２から一方向（図１中の下方向）に延びており、回転軸１４は操作部１２とともに回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００２６】
なお回転軸１４には、その軸方向の途中に弾性部材１５が介挿して設けられている。このため回転軸１４は、弾性部材１５を挟んで軸方向に第１パーツ１４ａと第２パーツ１４ｂとに分割された構造を有している。なお、弾性部材１５と第１パーツ１４ａ、第２パーツ１４ｂとは、それぞれの接合部で強固に接合されている。また弾性部材１５には、例えば材料としてゴムを使用することができる。
【００２７】
〔回転状態の検出〕
回転軸１４（第１パーツ１４ａ）の外周には、被検出体であるコード板１６が取り付けられている。このコード板１６は回転軸１４を中心とした薄板の円盤形状をなしており、その周方向には一定ピッチで図示しないスリットが形成されている。またコード板１６の外周部には、回転方向の原点位置を基点として周方向に図示しないインデックス（遮光部）が形成されている。
【００２８】
回転軸１４の近傍位置には、検出部として例えば光学式のエンコーダ１８が設置されている。このエンコーダ１８は、例えば２条の検出光を用いて互いに異なる位置でコード板１６のスリットを透過させることができる。操作部１２が回転操作されると、これに伴って回転軸１４とともにコード板１６が回転し、エンコーダ１８から互いに位相差を持った回転角信号（Ａ相及びＢ相のエンコーダパルス）が出力される。なおエンコーダ１８は、アナログ式のエンコーダ（例えば磁気センサ型）でもよい。
【００２９】
また回転軸１４には、例えば第２パーツ１４ｂの軸方向でみた中央付近に回転部材２０が取り付けられている。回転部材２０は、例えば円盤形状の本体部２０ａを有しており、この本体部２０ａは回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を中心としてラジアル方向に拡がっている。本体部２０ａの中央位置には貫通孔２０ｂが形成されており、この貫通孔２０ｂは本体部２０ａを厚み方向に貫通して形成されている。そして回転部材２０は、貫通孔２０ｂの内部に回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を挿通させた状態で回転軸１４に固定されている。このため回転部材２０は、操作部１２が操作されると回転軸１４とともに回転軸線ＣＬの回りに回転する。
【００３０】
〔アーマチュアロータ（ロータ部材）〕
また回転軸１４には、回転軸線ＣＬに沿う方向でみて回転部材２０に隣接する位置にアーマチュアロータ２２が取り付けられている。このアーマチュアロータ２２もまた、例えば円盤形状の本体部２２ａを有するとともに、その中央位置には挿通孔２２ｂが形成されている。アーマチュアロータ２２の挿通孔２２ｂもまた本体部２２ａを厚み方向に貫通しているが、その内径は回転軸１４の外径よりもわずかに大きい。このためアーマチュアロータ２２は回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）に対して固定されておらず、回転軸１４や回転部材２０に対しては回転軸線ＣＬの回りに相対回転が可能な状態で支持されている。
【００３１】
またアーマチュアロータ２２は、挿通孔２２ｂ内に回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）を挿通させた状態で、中心軸線ＣＬに沿う方向へ僅かに変位可能である。なお回転軸１４の外周面と挿通孔２２ｂの内周面との間には、例えば回転軸１４に沿ってスライド自在な軸受（図示していない）が設けられていてもよい。またアーマチュアロータ２２は、その全体が磁性材料（例えば鉄）で構成されている。
【００３２】
〔電磁ブレーキ（ブレーキ手段）〕
第１実施形態の操作感触付与型入力装置１０は、アクチュエータの構成要素として電磁ブレーキ２４を備えている。この電磁ブレーキ２４は、例えば中空の円柱形状をなすケース型コア２４ａ（ステータ部材）を有しており、このケース型コア２４ａの内部にフープ状の巻線２４ｂ（電磁コイル）を配置した構造である。ケース型コア２４ａの中央には例えば樹脂製の軸受２４ｃが設けられており、回転軸１４の他端部（図１でみて下端部）はこの軸受２４ｃを介してケース型コア２４ａに回転自在に支持されている。電磁ブレーキ２４は、巻線２４ｂに通電された状態でケース型コア２４ａに電磁力を発生させ、上記のアーマチュアロータ２２をスラスト方向に吸着することができる。
【００３３】
なお、回転軸１４の他端（第２パーツ１４ｂ）はケース型コア２４ａを貫通して回転部材２０やアーマチュアロータ２２と反対方向（図１でみて下方向）へ突出しており、この突出位置で回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）にはフランジ形状のストッパ２６が取り付けられている。このストッパ２６は、ケース型コア２４ａに対して回転軸１４がその軸方向（図１で上方向）へずれるのを防止している。
【００３４】
〔電動モータ（モータ手段）〕
また第１実施形態の操作感触付与型入力装置１０は、アクチュエータの構成要素として上記の電磁ブレーキ２４とは別に電動モータ３０を備えている。第１実施形態において、電動モータ３０は例えばＤＣモータである。電動モータ３０は、その出力軸が回転軸１４（第２パーツ１４ｂ）と一体化されているか、もしくは回転軸１４と同軸に連結されている。
【００３５】
ここでは特に図示していないが、電磁ブレーキ２４及び電動モータ３０は、それぞれ別の装置本体や、操作感触付与型入力装置１０を収容する筐体に固定されている。このため操作部１２が回転操作されても、それによって電磁ブレーキ２４や電動モータ３０が連れ回りすることはない。
【００３６】
また操作感触付与型入力装置１０は制御部２８を備えており、この制御部２８にはエンコーダ１８や電磁ブレーキ２４、電動モータ３０が接続されている。なお、制御部２８を中心とした制御系の構成についてはさらに後述する。
【００３７】
〔自立回転力の付与〕
操作感触付与型入力装置１０は、アクチュエータを構成する電動モータ３０に通電することで、その駆動力により回転軸１４を回転させ、操作部１２に自立的な回転力（自立回転力）を付与することができる。
【００３８】
〔回転抵抗の付与〕
また操作感触付与型入力装置１０は、上記の電磁ブレーキ２４に通電することでアーマチュアロータ２２を引き付け、アーマチュアロータ２２を介して回転部材２０に摩擦抵抗を付与し、それによって操作部１２に回転抵抗を付与することができる。このため第１実施形態では、アーマチュアロータ２２と回転部材２０との間で相互に回転が伝達される構造を採用している。
【００３９】
すなわちアーマチュアロータ２２には、その表面（図１では上面）から突出する２つの連結突起２２ｃが設けられている。これら連結突起２２ｃは、いずれもアーマチュアロータ２２（本体部２２ａ）の表面から回転部材２０に向けて延びている。一方、回転部材２０には、２つの連結突起２２ｃにそれぞれ対応する位置に連結孔２０ｃが形成されている。これら連結孔２０ｃは本体部２０ａをその厚み方向に貫通して延びており、それぞれ内部に連結突起２２ｃが挿通されている。また各連結突起２２ｃは連結孔２０ｃ内に挿通された状態で、回転部材２０（本体部２０ａ）の表面（図１では上面）からある程度突出するだけの全長を有している。
【００４０】
図２は、回転部材２０とアーマチュアロータ２２との連結関係を示す平面図（図１中のＩＩ−ＩＩ断面を含む）である。図２に示されているように、２本の連結突起２２ｃは回転部材２０の各連結孔２０ｃ内に挿通された状態にあり、この状態で回転部材２０とアーマチュアロータ２２との相対回転は規制されている。このため、電磁ブレーキ２４によってアーマチュアロータ２２を引き付けると、アーマチュアロータ２２を介して回転部材２０に回転方向への摩擦抵抗が付与された状態となる。ただし、上記のように連結突起２２ｃは連結孔２０ｃ内で軸方向への移動は規制されていないため、回転軸１４全体に軸方向への力が及ぶことはない。
【００４１】
〔電動モータによる回転抵抗の付与〕
また第１実施形態では、電動モータ３０によって回転抵抗を付与することもできる。すなわち、操作者による操作部１２の回転操作の方向と反対方向に電動モータ３０を駆動することで、操作部１２に回転抵抗を付与することが可能である。ただしこの場合、電磁ブレーキ２４に比較して消費電力は多くなる。
【００４２】
上記の弾性部材１５は、操作部１２に回転抵抗が付与された状態で操作部１２が操作されると、その回転方向にねじり変形（弾性変形）を生じる。ただし弾性部材１５には、付与される回転抵抗が最大の状態で操作部１２が操作されたとしても、そのときのトルクに対して充分な剛性を有する材料を用いるため、そこで弾性部材１５が降伏したり、破断したりすることはない。したがって弾性部材１５は、通常の弾性範囲内で変形しつつ、操作部１２が受ける操作力を第１パーツ１４ａから第２パーツ１４ｂ及び回転部材２０に伝達することができる。
【００４３】
これにより、操作者がある程度の操作力を操作部１２に加えると、電磁ブレーキ２４に対してアーマチュアロータ２２をスリップさせながら操作部１２を引き続き回転させることができる。あるいは、電動モータ３０により回転抵抗を付与している状態であっても、操作者がある程度の操作力を操作部１２に加えると、その回転抵抗（操作方向と反対方向への自立回転力）に抗して電動モータ３０を逆回転させながら、引き続き操作部１２を回転させることができる。
【００４４】
一方で弾性部材１５は、上記のように弾性変形を生じた状態で操作者が操作部１２から手を離したり、操作力を緩めたりすると、それまでの変形状態から復帰することができる。この復帰に伴い、弾性部材１５は第１パーツ１４ａとともに操作部１２及びコード板１６をそれまでと逆方向へ僅かに回転させる。したがって、回転抵抗が付与された状態で操作部１２が操作力を受けなくなると、操作部１２の回転角度はそれまでの回転方向と逆方向へ僅かに変化する。
【００４５】
〔制御系の構成〕
図３は、操作感触付与型入力装置１０の制御系の構成を概略的に示すブロック図である。制御部２８は、例えばプロセッサ（ＣＰＵ）を用いた演算部２８ａを有する他、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリデバイスを用いた記憶部２８ｂ、そして入力部２８ｃ及び出力部２８ｄを有したマイクロコンピュータとして構成されている。
【００４６】
上記のエンコーダ１８から出力される回転角信号は、それぞれ入力部２８ｃでＡ／Ｄ変換されて演算部２８ａに入力される。演算部２８ａは、この入力信号に基づいて回転軸１４（操作部１２）の回転角度及び回転方向を演算する。また演算部２８ａは、回転角度及び回転方向の演算結果に基づいて制御信号を出力し、電磁ブレーキ２４や電動モータ３０の作動状態を制御する。このとき電磁ブレーキ２４に対する制御信号は、出力部２８ｄを通じて電磁ブレーキ２４に供給される駆動電流又は駆動電圧に変換される。また電動モータ３０に対する制御信号は、そのときの回転方向（ＣＣＷ／ＣＷ）別に出力部２８ｄを通じて駆動電流又は駆動電圧に変換される。
【００４７】
〔外部システムとの接続〕
なお第１実施形態の操作感触付与型入力装置１０は、例えば外部システムとしての表示装置３２に接続して利用することができる。この場合、操作感触付与型入力装置１０は、その制御部２８から表示装置３２に対して、表示制御に関する外部出力信号を出力することができる。
【００４８】
例えば、表示装置３２が有する表示画面（図示していない）上に操作部１２の回転位置（座標上でみた回転角度）と連動させてポインタ等を表示させる場合、制御部２８はポインタの表示位置を指示するための回転角座標を外部出力信号として出力する。表示装置３２は、制御部２８から受け取った回転角座標に基づいて表示画面上にポインタを表示する。これにより表示装置３２は、操作部１２の回転角度の変化に連動してリアルタイムに表示画面上でポインタを移動させることができる。ただし、このような構成は特に必須ではなく、特に操作感触付与型入力装置１０が表示装置３２に接続されていなくてもよい。
【００４９】
〔制御処理〕
次に図４は、制御部２８（主に演算部２８ａ）が実行する制御処理の手順例を示すフローチャートである。なお制御処理の手順は、例えば記憶部２８ｂに制御プログラムとして記憶されている。以下、各手順に沿って説明する。
【００５０】
ステップＳ１０：先ず演算部２８ａは、初期設定処理を実行する。この処理では、例えばエンコーダ１８から入力された現時点での検出信号を記憶し、この状態を操作部１２の初期位置に設定する。また演算部２８ａは、記憶部２８ｂに予め記憶されている座標軸のデータを読み込み、この座標軸上で操作部１２の初期位置を初期の回転角座標に設定する。なお座標軸は、操作部１２の回転位置を回転角度（θ）で表したものである。
【００５１】
ステップＳ２０：次に演算部２８ａは、角度検出処理を実行する。この処理は、現在の操作部１２の回転角度（回転位置）を検出するためのものである。例えば、演算部２８ａはエンコーダ１８からの検出信号に基づき、先の初期設定処理で設定した初期位置から操作部１２がいずれの方向へどれだけの角度だけ回転したかを検出する。そして演算部２８ａは、検出した回転方向及び回転角度に基づき、上記の座標軸上でみた操作部１２の回転角度に対応する現在の回転角座標（θ）を演算する。
【００５２】
ステップＳ３０：次に演算部２８ａは、演算処理を実行する。この処理は、先の角度検出処理で演算した現在の回転角座標（θ）と予め用意されたフォースカーブとに基づき、アクチュエータ（電磁ブレーキ２４、電動モータ３０）により発生させる回転抵抗又は自立回転力の大きさ（自立回転力については方向も）を演算するためのものである。なおフォースカーブのプロファイルデータは、例えば予め記憶部２８ｂに記憶させておくことができる。なおフォースカーブについては、具体例を挙げてさらに後述する。
【００５３】
ステップＳ４０：続いて演算部２８ａは、アクチュエータ駆動処理を実行する。この処理は、先の演算処理での演算結果に基づいてアクチュエータ（電磁ブレーキ２４、電動モータ３０）を作動させることにより、操作部１２に回転抵抗を付与したり、自立回転力を付与したりするものである。これにより、実際に操作者が行う操作部１２の操作に対して操作感触を付与することができる。
【００５４】
ステップＳ５０：そして演算部２８ａは、信号出力処理を実行する。この処理は、上述した外部の表示装置３２に対して外部出力信号を出力するためのものである。具体的には、演算部２８ａは、現在の操作部１２の回転角度に対応する回転角座標（θ）を外部出力信号として表示装置３２に出力する。表示装置３２は、この外部出力信号に基づいて表示画面３２上におけるポインタ等の表示位置を制御することができる。なお、操作感触付与形入力装置１０を表示装置３２に接続していない場合、この信号出力処理（ステップＳ５０）を実行する必要はない。
【００５５】
電源投入後、演算部２８ａが上記の各処理（ステップＳ２０〜ステップＳ５０）を定常的に実行することにより、現在の操作部１２の回転角度に対応する回転角座標（θ）がリアルタイムで演算される。また演算部２８ａがそのときの回転角座標（θ）に基づいてアクチュエータ（電磁ブレーキ２４、電動モータ３０）を駆動することにより、回転角度の変化に応じて操作部１２に付与される回転抵抗や自立回転力（大きさと方向）も変化する。
【００５６】
〔フォースカーブの例〕
図５は、上記の演算処理（ステップＳ３０）において演算に用いることができるフォースカーブの第１例（図５中（Ａ））及び第２例（図５中（Ｂ））を示した図である。以下、それぞれについて説明する。
【００５７】
〔第１例：右回転時〕
図５中（Ａ）：第１例のフォースカーブは、例えば操作部１２が右方向（回転軸１４の上方からみて右方向）に回転する場合の制御に適用可能なプロファイルデータとして記憶部２８ｂに記憶されている。フォースカーブが破線で示されている部分は、そこでの回転抵抗を電磁ブレーキ２４により発生させることを表しており、フォースカーブが実線で示されている部分は、そこでの自立回転力を電動モータ３０により発生させることを表している。また縦軸の上側は左方向への回転抵抗（ＦＬ）の大きさを表し、縦軸の下側は右方向への自立回転力（ＦＲ）の大きさを表している。
【００５８】
〔区間Ａ：θ０≦θ≦θ２〕
先ず、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ０〜θ１までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０を駆動する。これにより、操作者が特に操作しなくても、操作部１２が自立的に右方向へ回転する。
【００５９】
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ１の右側へ移動すると、操作部１２に与えられる右方向への自立回転力は次第に減少していく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ２に達すると、操作部１２に与えられる自立回転力は０になる。このため特に操作者が操作部１２を操作しなければ、そこで操作部１２は回転を停止する。なお、この区間Ａにおいて操作者が操作部１２を操作した場合でも同様の動作となる。
【００６０】
〔区間Ｂ：θ２≦θ≦θｎ〕
次に、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θｎ（ただしθｎ＞θ２）までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブの破線部分と実線部分のそれぞれに基づき、左方向への回転抵抗（極大値Ｆａ）と右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを交互に駆動する。
【００６１】
具体的には、先ず回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θ３までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、電磁ブレーキ２４により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。これにより、操作者が操作部１２を回転させていくにつれて、次第に抵抗力が高まっていくような操作感触が付与されることになる。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ３に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除する。これにより、操作者に対してクリック感触を付与することができる。
【００６２】
さらに演算部２８ａはフォースカーブ（実線部分）に基づき、その瞬間から右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動を開始する。これにより、クリック感触を付与した直後にあたかも操作部１２の回転が急に加速された（軽くなった）かのような操作感触が付与されることになる。なお、このとき付与される自立回転力は、検出される操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上で右方向に移動するにつれて次第に減少していく。
【００６３】
この後も同様に、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ４〜θ５までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき電磁ブレーキ２４により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ５に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除し、回転角度（θ）が座標軸上でθ６に達するまでの間、フォースカーブ（実線部分）に基づいて右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動を開始する（座標軸上でθ６〜θ７，θ７〜θｎまでの間も同様。）。
【００６４】
〔区間Ｃ：θｎ≦θ≦θｗ〕
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｎの右側へ移動すると、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、そこから最大値Ｆｍａｘに向けて回転抵抗を増大させるべく電磁ブレーキ２４を駆動する。これにより、操作者に対して次第に操作部１２の回転操作が重くなっていくかのような操作感触を付与することができる。
【００６５】
そして、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｗに達すると、そこで演算部２８ａは最大値Ｆｍａｘの回転抵抗を付与するべく電磁ブレーキ２４を最大電圧（電流）で駆動する。これにより操作者に対して、あたかも操作部１２の回転操作が規制されたかのような操作感触（壁に突き当たった感触）を付与することができる。
【００６６】
〔第２例：左回転時〕
次に、左回転時に適用できる第２例のフォースカーブについて説明する。
図５中（Ｂ）：第２例のフォースカーブは、例えば操作部１２が左方向（回転軸１４の上方からみて左方向）に回転する場合の制御に適用可能なプロファイルデータとして記憶部２８ｂに記憶されている。第２例においても同様に、フォースカーブが破線で示されている部分は、そこでの回転抵抗を電磁ブレーキ２４により発生させることを表しており、フォースカーブが実線で示されている部分は、そこでの自立回転力を電動モータ３０により発生させることを表している。
【００６７】
この場合、縦軸の上側は左方向への自立回転力（ＦＬ）の大きさを表し、縦軸の下側は右方向への回転抵抗（ＦＲ）の大きさを表している。また操作部１２の回転操作に伴い、回転角度（θ）は座標軸上で左方向へ移動するものとする。
【００６８】
〔区間Ａ：θ２≦θ≦θ０〕
先ず、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ０〜θ１（右から左への移動）までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０を駆動する。これにより、操作者が特に操作しなくても、操作部１２が自立的に左方向へ回転する。
【００６９】
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ１の左側へ移動すると、操作部１２に与えられる左方向への自立回転力は次第に減少していく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ２に達すると、操作部１２に与えられる自立回転力は０になる。このため特に操作者が操作部１２を操作しなければ、そこで操作部１２は回転を停止する。なお、この区間Ａにおいて操作者が操作部１２を操作した場合でも同様の動作となる。
【００７０】
〔区間Ｂ：θｎ≦θ≦θ２〕
次に、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θｎ（ただしθ２＞θｎ）までの間にある場合は以下となる。すなわち、演算部２８ａはフォースカーブの破線部分と実線部分のそれぞれに基づき、右方向への回転抵抗（極大値Ｆａ）と左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを交互に駆動する。
【００７１】
具体的には、先ず回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θ３までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、電磁ブレーキ２４により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。これにより、操作者が操作部１２を回転させていくにつれて、次第に抵抗力が高まっていくような操作感触が付与されることになる。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ３に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除する。これにより、操作者に対してクリック感触を付与することができる。
【００７２】
さらに演算部２８ａはフォースカーブ（実線部分）に基づき、その瞬間から左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動を開始する。これにより、クリック感触を付与した直後にあたかも操作部１２の回転が急に加速された（軽くなった）かのような操作感触が付与されることになる。ここでも同様に、付与される自立回転力は、検出される操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上で左方向に移動するにつれて次第に減少していく。
【００７３】
この後も同様に、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ４〜θ５までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき電磁ブレーキ２４により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ５に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除し、回転角度（θ）が座標軸上でθ６に達するまでの間、フォースカーブ（実線部分）に基づいて左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動を開始する（座標軸上でθ６〜θ７，θ７〜θｎまでの間も同様。）。
【００７４】
〔区間Ｃ：θｗ≦θ≦θｎ〕
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｎの左側へ移動すると、演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、そこから最大値Ｆｍａｘに向けて回転抵抗を増大させるべく電磁ブレーキ２４を駆動する。これにより、操作者に対して次第に操作部１２の回転操作が重くなっていくかのような操作感触を付与することができる。
【００７５】
そして、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｗに達すると、そこで演算部２８ａは最大値Ｆｍａｘの回転抵抗を付与するべく電磁ブレーキ２４を最大電圧（電流）で駆動する。これにより操作者に対して、あたかも操作部１２の回転操作が規制された（壁に突き当たった）かのような操作感触（壁感触）を付与することができる。
【００７６】
〔第１例及び第２例のまとめ〕
上述した第１例及び第２例のフォースカーブを用いてアクチュエータ（電磁ブレーキ２４、電動モータ３０）の作動状態を制御した場合、右回転又は左回転のいずれについても、操作部１２に回転抵抗を付与する場合は電磁ブレーキ２４だけが駆動されることになる。このため、電動モータ３０の動力で回転抵抗を発生させる場合に比較して、より少ない電力で大きな回転抵抗を発生させることができる。特に操作部１２の回転を規制する場合（壁パターン）は大きな回転抵抗を必要とするが、電磁ブレーキ２４は電動モータ３０に比べて変換効率がよいため、それだけ消費電力を少なくすることができる。
【００７７】
一方で、アクチュエータとして電磁ブレーキ２４だけでなく、電動モータ３０も使用することにより、操作部１２を所望の回転位置（座標軸上のθ２）まで自立的に回転させることができるし、回転操作の途中で操作部１２の回転を加速するような自立回転力を付与することもできる。
【００７８】
〔フォースカーブの第３例〕
次に図６は、上記の演算処理（ステップＳ３０）において演算に用いることができるフォースカーブの第３例（図６中（Ａ））及び第４例（図６中（Ｂ））を示した図である。これら第３，第４例は、操作部１２の回転を大きく規制する場合（壁パターン時）にのみ電磁ブレーキ２４を駆動し、それ以外の場合は電磁ブレーキ２４を駆動せず、電動モータ３０だけを駆動するものである。以下、それぞれについて説明する。
【００７９】
〔第３例：右回転時〕
図６中（Ａ）：第３例のフォースカーブは、操作部１２が右方向に回転する場合の制御に適用可能なプロファイルデータである。
【００８０】
〔区間Ａ：θ０≦θ≦θ２〕
先ず、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ０〜θ１までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０を駆動する。これにより、操作者が特に操作しなくても、操作部１２が自立的に右方向へ回転する。
【００８１】
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ１の右側へ移動すると、操作部１２に与えられる右方向への自立回転力は次第に減少していく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ２に達すると、操作部１２に与えられる自立回転力は０になる。このため特に操作者が操作部１２を操作しなければ、そこで操作部１２は回転を停止する。なお、この区間Ａにおいて操作者が操作部１２を操作した場合でも同様の動作となる。
【００８２】
〔区間Ｂ：θ２≦θ≦θｎ〕
次に、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θｎ（ただしθｎ＞θ２）までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、左方向への回転抵抗（極大値Ｆａ）と右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の作動状態だけを制御する。
【００８３】
具体的には、先ず回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θ３までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（上側の登り区間）に基づき、電動モータ３０により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。これにより、操作者が操作部１２を回転させていくにつれて、次第に抵抗力が高まっていくような操作感触が付与されることになる。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ３に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除する。これにより、操作者に対してクリック感触を付与することができる。
【００８４】
さらに演算部２８ａはフォースカーブに基づき、その瞬間から右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動力を制御する。このとき電動モータ３０の回転方向は、それまでの左方向（ＣＣＷ）から右方向（ＣＷ）に反転することになる。これにより、クリック感触を付与した直後にあたかも操作部１２の回転が急に加速された（軽くなった）かのような操作感触が付与されることになる。また、このとき付与される自立回転力は、検出される操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上で右方向に移動するにつれて次第に減少していく。
【００８５】
この後も同様に、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ４〜θ５までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（次の登り区間）に基づき電動モータ３０により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ５に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除し、回転角度（θ）が座標軸上でθ６に達するまでの間、フォースカーブに基づいて右方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動力を制御する（座標軸上でθ６〜θ７，θ７〜θｎまでの間も同様。）。
【００８６】
〔区間Ｃ：θｎ≦θ≦θｗ〕
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｎの右側へ移動すると、演算部２８ａは電動モータ３０の駆動を停止する。そして演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、そこから最大値Ｆｍａｘに向けて回転抵抗を増大させるべく、今度は電磁ブレーキ２４を駆動する。これにより、操作者に対して次第に操作部１２の回転操作が重くなっていくかのような操作感触を付与することができる。
【００８７】
そして、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｗに達すると、そこで演算部２８ａは最大値Ｆｍａｘの回転抵抗を付与するべく電磁ブレーキ２４を最大電圧（電流）で駆動する。これにより操作者に対して、あたかも操作部１２の回転操作が規制された（壁に突き当たった）かのような操作感触（壁感触）を付与することができる。
【００８８】
〔第４例：左回転時〕
図６中（Ｂ）：第４例のフォースカーブは、操作部１２が左方向（回転軸１４の上方からみて左方向）に回転する場合の制御に適用可能なプロファイルデータである。ここでも同様に、縦軸の上側は左方向への自立回転力（ＦＬ）の大きさを表し、縦軸の下側は右方向への回転抵抗（ＦＲ）の大きさを表している。また操作部１２の回転操作に伴い、回転角度（θ）は座標軸上で左方向へ移動するものとする。
【００８９】
〔区間Ａ：θ２≦θ≦θ０〕
先ず、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ０〜θ１（右から左への移動）までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０を駆動する。これにより、操作者が特に操作しなくても、操作部１２が自立的に左方向へ回転する。
【００９０】
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ１の左側へ移動すると、操作部１２に与えられる左方向への自立回転力は次第に減少していく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ２に達すると、操作部１２に与えられる自立回転力は０になる。このため特に操作者が操作部１２を操作しなければ、そこで操作部１２は回転を停止する。なお、この区間Ａにおいて操作者が操作部１２を操作した場合でも同様の動作となる。
【００９１】
〔区間Ｂ：θｎ≦θ≦θ２〕
次に、検出された操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θｎ（ただしθ２＞θｎ）までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブに基づき、右方向への回転抵抗（極大値Ｆａ）と左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の作動状態だけを制御する。
【００９２】
具体的には、先ず回転角度（θ）が座標軸上でθ２〜θ３までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（下側の下り区間）に基づき、電動モータ３０により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。これにより、操作者が操作部１２を回転させていくにつれて、次第に抵抗力が高まっていくような操作感触が付与されることになる。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ３に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除する。これにより、操作者に対してクリック感触を付与することができる。
【００９３】
さらに演算部２８ａはフォースカーブに基づき、その瞬間から左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動力を制御する。このとき電動モータ３０の回転方向は、それまでの右方向（ＣＷ）から左方向（ＣＣＷ）に反転することになる。これにより、クリック感触を付与した直後にあたかも操作部１２の回転が急に加速された（軽くなった）かのような操作感触が付与されることになる。また、このとき付与される自立回転力は、検出される操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上で左方向に移動するにつれて次第に減少していく。
【００９４】
この後も同様に、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθ４〜θ５までの間にある場合、演算部２８ａはフォースカーブ（次の下り区間）に基づき電動モータ３０により付与するべき回転抵抗の大きさを極大値Ｆａに向けて次第に増加させていく。そして回転角度（θ）が座標軸上でθ５に達すると、演算部２８ａはそこで一気に回転抵抗の付与を解除し、回転角度（θ）が座標軸上でθ６に達するまでの間、フォースカーブに基づいて左方向への自立回転力（極大値Ｆａ）を操作部１２に与えるべく電動モータ３０の駆動力を制御する（座標軸上でθ６〜θ７，θ７〜θｎまでの間も同様。）。
【００９５】
〔区間Ｃ：θｗ≦θ≦θｎ〕
操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｎの左側へ移動すると、演算部２８ａは電動モータ３０の駆動を停止する。そして演算部２８ａはフォースカーブ（破線部分）に基づき、そこから最大値Ｆｍａｘに向けて回転抵抗を増大させるべく、今度は電磁ブレーキ２４を駆動する。これにより、操作者に対して次第に操作部１２の回転操作が重くなっていくかのような操作感触を付与することができる。
【００９６】
そして、操作部１２の回転角度（θ）が座標軸上でθｗに達すると、そこで演算部２８ａは最大値Ｆｍａｘの回転抵抗を付与するべく電磁ブレーキ２４を最大電圧（電流）で駆動する。これにより操作者に対して、あたかも操作部１２の回転操作が規制された（壁に突き当たった）かのような操作感触（壁感触）を付与することができる。
【００９７】
〔第４例及び第５例のまとめ〕
上述した第４例及び第５例のフォースカーブを用いてアクチュエータ（電磁ブレーキ２４、電動モータ３０）の作動状態を制御した場合、右回転又は左回転のいずれについても、操作部１２の回転を大きく規制する場合（壁パターン）は電磁ブレーキ２４だけが駆動されることになる。このため、電動モータ３０の動力で回転抵抗を発生させる場合に比較して、より少ない電力で大きな回転抵抗を発生させることができる。
【００９８】
なお、上記の第１〜第４例では、最大値Ｆｍａｘの回転抵抗を電磁ブレーキ２４のみで発生させているが、電磁ブレーキ２４と合わせて電動モータ３０を駆動することにより、さらに強力な回転抵抗を付与することもできる。これにより、操作部１２の回転操作をより強固に規制することで、極めて明快な壁感触を付与することができる。
【００９９】
〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態の操作感触付与形入力装置１０について説明する。図７は、第２実施形態の操作感触付与型入力装置１０の全体的な構成を示す概略図である。第２実施形態では、上記の電磁ブレーキ２４を電動モータ３０の外側に配置することで、電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを回転軸１４の長手方向でみた同じ位置に配置した点が第１実施形態と大きく異なっている。その他の構成については第１実施形態と共通であり、ここでは共通の構成には図示とともに同じ符号を付し、重複した説明を省略するものとする。
【０１００】
〔電磁ブレーキの構成〕
第２実施形態では、電動モータ３０を回転軸１４の長手方向でみてアーマチュアロータ２２に近接した位置に配置するとともに、その外周位置に電磁ブレーキ２４の巻線２４ｂ（電磁コイル）を形成している。このため電磁ブレーキ２４は、電動モータ３０の外側を二重に取り囲む外側筒状部２４ｄ及び内側筒状部２４ｅを有しており、これら二重の筒状部２４ｄ，２４ｅをケーシングとして、その間に形成された環状の空間内に巻線２４ｂを収容した構造を有する。なお巻線２４ｂは、例えばボビン２４ｆに巻かれた状態で収容されている。
【０１０１】
また上記の内側筒状部２４ｅは、回転軸１４の長手方向でみた一端（図７では上端）に内フランジ部２４ｇを有しており、この内フランジ部２４ｇは、内側筒状部２４ｅの一端から回転軸１４の中心方向に向かって環状に拡がっている。内フランジ部２４ｇの表面（図７では上面）は電磁ブレーキ２４の作動時（巻線２４ｂへの通電時）にアーマチュアロータ２２に接触し、摩擦力を発生させる摩擦面となる。なお摩擦面は、外側筒状部２４ｄの端縁（図７では上端縁）やボビン２４ｆの外面（図７では上面）にも形成される（ステータ部材）。
【０１０２】
〔電動モータの配置〕
電動モータ３０は、内側筒状部２４ｅの内側に嵌め合わせるようにして配置されており、これにより電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とが相互に連結された状態となっている。また上記の内フランジ部２４ｇは、その裏面（図７で下面）にて電動モータ３０に接することにより、電動モータ３０と電磁ブレーキ２４とを回転軸１４の方向に関して相互に位置決めしている。なお、特に図示していないが、内フランジ部２４ｇを貫通するねじ等によって電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを相互に固定してもよい。
【０１０３】
第２実施形態の構造によれば、第１実施形態のように電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを回転軸線ＣＬ上で別々の位置に配置した構造と比較して、全体的に短縮化（短胴化）を図ることができる。このため、例えば図示しない装置本体への取り付けに際し、回転軸１４の長手方向（軸方向）にスペース的な余裕がない場合であっても対応することができる。また、全体として軸方向への小型化を図ることにより、装置本体の小型化にも寄与することができる。
【０１０４】
また第２実施形態の場合、電動モータ３０の外側で巻線２４ｂを形成しているため、それだけ巻線２４ｂの巻径を大きくすることができる。これにより、第１実施形態の構造と比較して大きな磁力を発生することができる。また、巻線２４ｂの巻径を大きくした場合、より少ない電力（駆動電流、駆動電圧）でも充分な磁力を発生させることができるので、省電力化を図りつつ、効率的に回転抵抗を発生することができる。さらに、巻径の拡大に合わせてアーマチュアロータ２２や筒状部２４ｄ，２４ｅ（ステータ部材）の外径を大きくすることにより、それだけ大きな摩擦力を得ることができる。
【０１０５】
また、巻線２４ｂの巻径を大きくした分、かわりに巻数を減らしたとしても充分な磁力を発生することができるため、電磁ブレーキ２４による回転抵抗を犠牲にすることなく、巻数の減少による全体の小型化にも寄与することもできる。
【０１０６】
〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態の操作感触付与形入力装置１０について説明する。図８は、第３実施形態の操作感触付与型入力装置１０の全体的な構成を示す概略図である。第３実施形態もまた、第２実施形態と同様に電磁ブレーキ２４を電動モータ３０の外側に配置することで、電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを回転軸１４の長手方向でみた同じ位置に配置した点が第１実施形態と大きく異なっている。その他の構成については第１実施形態と共通であり、ここでは共通の構成には図示とともに同じ符号を付し、重複した説明を省略するものとする。
【０１０７】
〔電動モータの構成〕
第３実施形態では、電動モータ３０の構造が第２実施形態と少し異なっている。すなわち電動モータ３０は、その内部構造体として永久磁石３０ａ及び電機子コイル３０ｂを有している。このうち電機子コイル３０ｂについては、第１，第２実施形態と同様に回転軸１４（電動モータ３０の出力軸）に取り付けられているが、永久磁石３０ａが電磁ブレーキ２４の内側筒状部２４ｅの内周面に取り付けられている。
【０１０８】
第３実施形態の構造によれば、電磁ブレーキ２４のコイルケースとなる内側筒状部２４ｅを電動モータ３０の外側ケース（ケーシング）としても利用することができる。このため、電動モータ３０を１つの駆動部品として用意する必要がなく、それだけ部品点数を削減し、さらに小型化を図ることができる。
【０１０９】
第３実施形態の場合、内側筒状部２４ｅの他端（図８では下端）開口に円盤部材３０ｃが取り付けられており、これにより内側筒状部２４ｅの内部（電動モータ３０の外側ケース内部）が閉塞されている。また、内フランジ部２４ｇの内側には円盤状の軸受２４ｃが配置されており、これと対向する円盤部材３０ｃにも同様に円盤状の軸受２４ｃが配置されている。そして、これら２つの軸受２４ｃにより回転軸１４（電動モータ３０の出力軸）が回転自在に支持されており、円盤部材３０ｃの外面（図８では下面）には第１実施形態と同様のストッパ２６が取り付けられている。
【０１１０】
また第３実施形態では、円盤部材３０ｃから突出（図８では下方に突出）した回転軸１４の部分にコード板１６が取り付けられており、これに合わせてエンコーダ１８が円盤部材３０ｃの外面（図８では下面）に取り付けられている。これにより、さらに装置全体の短縮化（短胴化）を図ることができる。
【０１１１】
なお第３実施形態では、回転軸線ＣＬの方向でみたコード板１６と回転部材２０との位置関係から、操作部１２と回転部材２０との間に弾性部材１５が設けられていない。この場合でも、例えば回転部材２０の本体部２０ａとアーマチュアロータ２２とを僅かに相対的に回転可能な構造とし、これらの間に弾性部材（例えば板ばね、樹脂ばね等）を介挿した状態で本体部２０ａとアーマチュアロータ２２とを相互に連結することで、弾性部材１５を用いることなく操作部１２の逆回転を検出することができる。
【０１１２】
〔第２，第３実施形態の制御例〕
第２，第３実施形態の操作感触付与型入力装置１０についても、第１実施形態と同様の制御例（図３〜図６）を適用することができる。特に上述したフォースカーブ（図５，図６）のように、回転抵抗の付与に関して一時に電磁ブレーキ２４又は電動モータ３０のいずれか一方だけを作動させ、両方を同時に作動させない制御手法であれば、電磁ブレーキ２４の発生させた磁界が電動モータ３０の発生させる磁界と干渉したり、逆に電動モータ３０の発生させた磁界が電磁ブレーキ２４の発生させる磁界と干渉したりすることがないし、一方から他方への磁界の影響が予期せず発生するのを確実に防止することができる。
【０１１３】
上述した各実施形態の操作感触付与型入力装置１０によれば、電磁ブレーキ２４と電動モータ３０とを合わせて備えることにより、より大きな回転抵抗を少ない電力で得ることができる上、自立的に操作部１２を回転させることができる。また、回転抵抗の付与と合わせて自立回転力を付与することができるため、単純にいずれか一方だけを付与する場合と比較して、より多様性に富んだ操作感触の付与パターンを実現することができる。
【０１１４】
なお、上記の制御例で挙げたフォースカーブは図示のものに限らず、その他のパターンを採用してもよい。
【０１１５】
また、回転状態の検出はコード板１６とエンコーダ１８との組み合わせだけでなく、例えば反射板とフォトスイッチとの組み合わせで実現してもよいし、上述したようにアナログ式の検出手段を用いてもよい。
【０１１６】
なお、上述した実施形態では、操作部が回転操作されるものを例示したが、例えば操作部としてスライド操作等の他の移動形態を有するものにも本発明を適用することが可能である。この場合、例えば往復移動式のアクチュエータ（リニアアクチュエータ等）を用いて操作部を自立的にスライド移動させるとともに、操作部の移動状態（座標）をエンコーダ等で検出し、その検出結果に基づきアクチュエータの作動状態を制御すればよい。
【０１１７】
また、上述した実施形態では、アクチュエータとして電気を動力源とした電動モータおよび電磁ブレーキを例示したが、例えば油圧や空圧等の他のエネルギーを動力源としたモータやブレーキを用いてもよい。
【０１１８】
その他、図示とともに示した各種部材の形状や配置はいずれも好ましい例であり、本発明の実施に際してこれらを適宜変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１１９】
１０ 操作感触付与型入力装置
１２ 操作部
１４ 回転軸
１６ コード板
１８ エンコーダ
２０ 回転部材
２２ アーマチュアロータ
２４ 電磁ブレーキ
２４ｂ 巻線（電磁コイル）
２８ 制御部
２８ａ 演算部
２８ｄ 出力部
３０ 電動モータ
３０ａ 永久磁石
３０ｂ 電機子コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作者により回転操作される操作部と、
前記操作部の回転状態を検出して出力する回転状態検出手段と、
前記操作部への回転操作に対する回転抵抗又は前記操作部を自立的に回転させる自立回転力の少なくとも一方を前記操作部に与えるアクチュエータと、
前記回転状態検出手段からの出力に基づき算出した前記操作部の回転位置とその回転方向に基づき前記アクチュエータの作動状態を制御する制御手段とを備えた操作感触付与型入力装置であって、
前記アクチュエータは、
前記操作部とともに回転するロータ部材を前記操作部とともに回転しない状態に固定されたステータ部材に圧着させて前記回転抵抗を発生させるブレーキ手段と、前記操作部を回転させて前記自立回転力を発生させるモータ手段とから構成されることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記モータ手段は、
前記操作部の回転軸線上に出力軸を有した電動モータであり、
前記ブレーキ手段は、
磁性材料から構成されて前記操作部の回転軸線の方向に移動可能に設置された前記ロータ部材及び通電時に前記ロータ部材を前記ステータ部材に吸着させる電磁コイルを有した電磁ブレーキであり、
前記電磁コイルが前記電動モータの外周で前記回転軸線の周りに形成されていることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項３】
請求項２に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記電磁ブレーキは、
前記回転軸線の周りに複重をなして配置された内側筒状部と外側筒状部との間に形成される環状の空間内に前記電磁コイルを収容したコイルケースをさらに有し、
前記電動モータは、
前記操作部の回転軸に取り付けられた電機子コイル及び前記電機子コイルの外周側にクリアランスをおいて配置された磁石を有しており、
前記磁石が前記コイルケースの前記内側筒状部の内周面に取り付けられていることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の操作感触付与型入力装置において、
前記制御手段は、
前記ブレーキ手段又は前記モータ手段のいずれか一方だけを作動させることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項１】
操作者により回転操作される操作部と、
前記操作部の回転状態を検出して出力する回転状態検出手段と、
前記操作部への回転操作に対する回転抵抗又は前記操作部を自立的に回転させる自立回転力の少なくとも一方を前記操作部に与えるアクチュエータと、
前記回転状態検出手段からの出力に基づき算出した前記操作部の回転位置とその回転方向に基づき前記アクチュエータの作動状態を制御する制御手段とを備えた操作感触付与型入力装置であって、
前記アクチュエータは、
前記操作部とともに回転するロータ部材を前記操作部とともに回転しない状態に固定されたステータ部材に圧着させて前記回転抵抗を発生させるブレーキ手段と、前記操作部を回転させて前記自立回転力を発生させるモータ手段とから構成されることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記モータ手段は、
前記操作部の回転軸線上に出力軸を有した電動モータであり、
前記ブレーキ手段は、
磁性材料から構成されて前記操作部の回転軸線の方向に移動可能に設置された前記ロータ部材及び通電時に前記ロータ部材を前記ステータ部材に吸着させる電磁コイルを有した電磁ブレーキであり、
前記電磁コイルが前記電動モータの外周で前記回転軸線の周りに形成されていることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項３】
請求項２に記載の操作感触付与型入力装置において、
前記電磁ブレーキは、
前記回転軸線の周りに複重をなして配置された内側筒状部と外側筒状部との間に形成される環状の空間内に前記電磁コイルを収容したコイルケースをさらに有し、
前記電動モータは、
前記操作部の回転軸に取り付けられた電機子コイル及び前記電機子コイルの外周側にクリアランスをおいて配置された磁石を有しており、
前記磁石が前記コイルケースの前記内側筒状部の内周面に取り付けられていることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の操作感触付与型入力装置において、
前記制御手段は、
前記ブレーキ手段又は前記モータ手段のいずれか一方だけを作動させることを特徴とする操作感触付与型入力装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２１１２７０（Ｐ２０１０−２１１２７０Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５３５０８（Ｐ２００９−５３５０８）
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月６日（２００９．３．６）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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