(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルとヨークとを有する振動部がプランジャーに挿通され、前記ヨークと前記プランジャーとが磁気回路を構成する振動発生器と、方形波の駆動電流を前記コイルに供給する駆動電流発生回路とを備え、前記ヨ−クには前記プランジャ−の先端部に対向した位置に前記先端部に当接可能な凸部を形成すると共に、前記駆動電流によって前記先端部と前記凸部とを互いに吸引させ、前記先端部と前記凸部とが互いに離間する方向に前記振動部を付勢する付勢手段を設けて前記駆動電流と前記付勢手段とによって前記振動部を往復振動させ、前記駆動電流の波高値を一定にすると共に、前記方形波の周波数とデュティ比とを独立して変えられるようにし、デュティ比を大きくしたときに前記先端部と前記凸部とを当接させて前記振動部に衝撃を伴わせることを可能としたことを特徴とするゲーム機用操作装置。
【請求項２】
前記プランジャ−の先端部と前記ヨ−クの凸部とが互いに離間する方向への前記振動部の移動を規制するストッパ−を設け、前記振動部を前記ストッパ−に当接させて前記振動部に衝撃を伴わせることを可能としたことを特徴とする請求項１に記載のゲーム機用操作装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲ−ム機用操作装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のゲーム機用操作装置は、図１０に示すように、円筒型のＤＣモ−タ５１を用い、その回転軸５１ａにセグメント状あるいは半円板状の分銅等の偏重心回転体５２を取り付けて構成し、このＤＣモ−タ５１の電源端子５１ｂ、５１ｂに図示しない電源から直流電圧を加えて振動を発生するようにしていた。
【０００３】
即ち、ＤＣモ−タ５１は直流電圧の印加によって回転する際、回転軸５１ａに偏重心回転体５２が取り付けられているので、回転軸５１ａの回転にともなって偏重心回転体５２には遠心力が働いてＤＣモ−タ５１全体が首振り運動して振動が発生するようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この種の従来のゲーム機用操作装置では、振動周波数を高めようとしてＤＣモ−タの回転数を上げると、偏重心回転体５２に生ずる遠心力も大きくなって必然的に振動の振幅が大きくなり、振動の周波数と振幅とを独立して制御することができない。そのため、ゲ−ム機の操作において多彩な振動モ−ドによって臨場感を演出することができなかった。
そこで、本発明のゲーム機用操作装置は、振動の周波数と振幅とを独立して制御でき、また、単なる振動のみならず、衝撃を伴う振動等の多彩な振動モ−ドが可能なゲーム機用操作装置を実現するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明のゲーム機用操作装置は、コイルとヨークとを有する振動部がプランジャーに挿通され、前記ヨークと前記プランジャーとが磁気回路を構成する振動発生器と、方形波の駆動電流を前記コイルに供給する駆動電流発生回路とを備え、前記ヨ−クには前記プランジャ−の先端部に対向した位置に前記先端部に当接可能な凸部を形成すると共に、前記駆動電流によって前記先端部と前記凸部とを互いに吸引させ、前記先端部と前記凸部とが互いに離間する方向に前記振動部を付勢する付勢手段を設けて前記駆動電流と前記付勢手段とによって前記振動部を往復振動させ、前記駆動電流の波高値を一定にすると共に、前記方形波の周波数とデュティ比とを独立して変えられるようにし、デュティ比を大きくしたときに前記先端部と前記凸部とを当接させて前記振動部に衝撃を伴わせることを可能とした。
【０００６】
また、本発明のゲーム機用操作装置は、前記プランジャ−の先端部と前記ヨ−クの凸部とが互いに離間する方向への前記振動部の移動を規制するストッパ−を設け、前記振動部を前記ストッパ−に当接させて前記振動部に衝撃を伴わせることを可能とした。
【０００７】
【発明の実施の形態】
先ず、図１に従って本発明のゲーム機用操作装置の概略構成を説明する。本発明のゲーム機用操作装置は、振動発生器１とこの振動発生器１に駆動電流を供給する駆動電流発生回路２とを有している。駆動電流発生回路２は、低周波発振器３と、波形整形回路４と、鋸歯状波発生回路５と、デュ−ティ調整回路６と、駆動回路７等を有している。低周波発振器３は振動発生器１の振動周波数を決めるものでありその発振周波数はほぼ１５Ｈｚ乃至数十Ｈｚの範囲で連続的に変えられるようになっている。波形整形回路４は、低周波発振器３からの正弦波の発振信号をデュ−ティ比がほぼ５０％の方形波信号に整形して鋸歯状波発生回路５に入力する。この鋸歯状波発生回路５は、波形整形回路４からの方形波信号の立ち上がりで徐々に立ち上がる鋸歯状波を発生する。
【０００８】
デュ−ティ調整回路６は鋸歯状波発生回路５から入力された鋸歯状波に基づいて再び方形波の信号を発生するとともにそのデュ−ティ比が変えられるようになっている。即ち、デュ−ティ調整回路６は図示しない比較回路を有しており、この比較回路の一方の入力端に鋸歯状波発生回路５からの鋸歯状波が入力され、また、他方の入力端には基準電圧Ｖｒが入力されている。そして鋸歯状波と基準電圧Ｖｒとが比較されて鋸歯状波の電圧が基準電圧Ｖｒよりも高いときに比較回路の出力がハイレベルになり、鋸歯状波の電圧が基準電圧Ｖｒよりも低いときに比較回路の出力がロ−レベルになるようになっており、この比較回路の出力が方形波信号としてデューティ調整回路６から発生されるようになっている。従って、基準電圧Ｖｒのレベルを変えることによってデューティ調整回路６からの方形波信号のデュ−ティ比を任意に変えられるようになっている。
【０００９】
駆動回路７は、図２に示すように、振動発生器１のコイル８に駆動電流を供給するパワ−トランジスタ７ａを有している。そして、電源９とパワ−トランジスタ７ａのコレクタとの間に振動発生器１のコイル８が接続され、デュ−ティ調整回路６からの方形波信号がパワ−トランジスタ７ａのベ−スに入力される。パワ−トランジスタ７ａのエミッタはグランドに接地されている。すると、方形波信号のハイレベル（Ｈ）の期間でパワ−トランジスタ７ａがＯＮ（コレクタ、エミッタ間が導通）してコイル８に方形波の駆動電流が流れ、方形波信号のロ−レベル（Ｌ）の期間ではパワ−トランジスタ７ａがＯＦＦ（コレクタ、エミッタ間が非導通）してコイル８に駆動電流が流れなくなる。なお、電源９とコレクタとの間にはダイオ−ド７ｂとツェナ−ダイオード７ｃとを直列に接続して、パワ−トランジスタ７ａがＯＦＦになったときにコイル８に発生する大きな逆起電力によるパワ−トランジスタ７ａの破壊を防止している。
【００１０】
ここで、図３に従って振動発生器１の構成を説明する。合成樹脂からなるコ字状のケ−ス等の取付部材１０の一方の側壁１０ａには磁性材料からなる円柱形のプランジャ−１１が取り付けられている。このプランジャ−１１の先端部１１ａは円錐台状に突出形成されている。また、このプランジャ−１１には筒状のコイルボビン１２が摺動自在に挿通され、このコイルボビン１２上にコイル８が巻回されている。
そして、コイルボビン１２の一方の鍔部１２ａには、プランジャ−１１に摺動自在に挿通された磁性材料からなる円板形の第一のヨ−ク１３が固定されている。また、コイルボビン１２上に卷回されたコイル８を囲むように有底の円筒状の第二のヨ−ク１４が設けられ、この第二のヨ−ク１４の底壁１４ａがコイルボビン１２の他方の鍔部１２ｂに固定されている。そして、第一のヨ−ク１３が第二のヨ−ク１４の開口を塞ぐように相互に合わされて固定されている。
また、第二のヨ−ク１４の底壁１４ａの中央部分にはプランジャ−１１の先端部１１ａに対向してプランジャ−１１と同軸的に凸部１４ｂが形成されている。この凸部１４ｂはプランジャ−１１の先端部１１ａの円錐台状の形状に対応した円錐台状の凹部１４ｃを有している。この円錐台状の凹部１４ｃはプランジャ−１１の先端部１１ａにぴったり嵌合できるような形状になっている。
【００１１】
そして、第一のヨ−ク１３と取付部材１０の一方の側壁１０ａとの間にはプランジャ−１１に挿通された付勢手段である第一のコイルバネ１５が設けられ、さらに、取付部材１０の他方の側壁１０ｂと第二のヨ−ク１４の底壁１４ａとの間には付勢手段である第二のコイルバネ１６が設けられている。これら第一のコイルバネ１５、第二のコイルバネ１６によって第一のヨ−ク１３と第二のヨ−ク１４の底壁１４ａとが押圧されるように付勢され、この結果、プランジャ−１１の先端部１１ａと第二のヨ−ク１４の底壁１４ａにおける凸部１４ｂとが所定間隔（さらに、詳しくはプランジャ−１１の先端部１１ａと第二のヨ−ク１４に形成した凸部１４の円錐台状の凹部１４ｃとのプランジャ−１１の軸方向の間隔）Ｘだけ離間するように成っている。従ってプランジャ−１１、第一のヨ−ク１３、第二のヨ−ク１４で磁気回路を構成している。
このような構成を有した振動発生器１は、コイル８に方形波の駆動電流が流れるとプランジャ−１１の先端部１１ａと第二のヨ−ク１４の底壁１４ａに形成した凸部１４ｂとが互いに異なる磁極（Ｎ極およびＳ極）となって第一のコイルバネ１５の付勢力に抗して相互に吸引し、第一のヨ−ク１３、第二のヨ−ク１４、コイルボビン１２、コイル８が一体となって、プランジャ−１１上を取付部材１０の一方の側壁１０ａ側に摺動する。そして、コイル８に方形波の駆動電流が流れなくなると、第一のヨ−ク１３、第二のヨ−ク１４、コイルボビン１２、コイル８は一体となって、第一のコイルバネ１５の付勢力によってもとの位置に復帰し、その結果、往復振動が発生するようになっている。従って、第一および第二のヨ−ク１３、１４、コイルボビン１２及びコイル８は振動部１７を構成することになる。
【００１２】
そして、この振動発生器１は駆動電流発生回路２と共にケ−ス内（図示せず）に組み込まれ、例えば、カ−レ−スのゲ−ムの操作時に、操作中の車が障害物に衝突したとき、この振動発生器１で多彩な振動を発生させて、ケ−スにその振動を伝えることによって操作者に臨場感を伝えるようにするために使用される。
【００１３】
次に、本発明のゲーム機用操作装置における振動モ−ドについて図４乃至図９に従って説明する。先ず、図４、図５は衝撃の伴わない標準的な振動モ−ドについての説明図である。図４（ａ）、（ｂ）はそれぞれ振動の振幅が小さい場合の、コイル８に流れる方形波の駆動電流と振動部１７の振動状態とを示すものである。方形波の駆動電流は駆動回路７に入力される方形波信号に基づいて繰り返し周期がＴで（従って、繰り返し周波数は１／Ｔ）デュ−ティ比が（Ｔ１）／Ｔとなり、期間Ｔ１でコイル８に流れるようになっている。期間Ｔ１の間でコイル８に流れる方形波の駆動電流の波高値Ａはパワ−トランジスタ７に供給されている電源９の電圧とコイル８の抵抗によって決まる。そして、振動発生器１の振動部１７は慣性を有していることから、この期間Ｔ１の立ち上がり時刻ｔ０において取付部材１０の一方の側壁１０ａ側（図５の矢印方向）への移動を開始し、期間Ｔ１の立ち下がり時刻ｔ１でこの移動が終了する。そして、この期間Ｔ１での移動距離がＸ１となる（図４（ｂ）参照）。従って、プランジャ−１１の先端部１１ａと第二のヨ−ク１４に形成した凸部１４ｂとの間隔（さらに、詳しくはプランジャ−１１の先端部１１ａと第二のヨ−ク１４に形成した凸部１４の円錐台状の凹部１４ｃとのプランジャ−１１の軸方向の間隔）Ｇは、図５に示すように、Ｇ＝Ｘ−Ｘ１となって互いに当接することはない。そして、時刻ｔ１で方形波の駆動電流が流れなくなると振動部１７は第一のコイルバネ１５の付勢力によって元の位置に復帰しようとするが、慣性のために元の位置０を通り過ぎて−ｘ１まで移動し、その後何度か元の位置０を行き来して停止するようになるが、再び方形波の駆動電流が流れることによって振動部１７がＸ１だけ移動することにより、プランジャ−１１の軸方向の往復振動が継続するのである。従って、この場合の振幅はＸ１＋ｘ１となる。
【００１４】
振動部１７の振幅をさらに大きくする場合は、図４（ｃ）に示すように、方形波の駆動電流を流す期間をＴ２のように長くすることによって移動距離を図４（ｄ）に示すようにＸ１よりも大きなＸ２にすることができる。この場合も振動部１７の復帰時の移動距離ｘ２がｘ１よりも大きくなり全体の振幅はＸ２＋ｘ２となる。この期間Ｔ２は振動部１７の移動によってプランジャ−１１の先端部１１ａと第二のヨ−ク１４の凸部１４ｂとが当接しない範囲に設定される。そしてこの範囲でコイル８に流す方形波の駆動電流の期間を変えるには、駆動電流発生回路２のデュ−ティ調整回路６に供給する基準電圧Ｖｒのレベルを変えることによってデューティ調整回路６からの方形波信号のデューティ比が変わり、駆動回路７からの方形波の駆動電流のデューティ比を変えることができるので振動の振幅を種々変えることができる。また、駆動電流発生回路２の低周波発振器３の発振周波数を変えることによってデューティ調整回路６からの方形波信号の周波数が変わり、駆動回路７からの方形波の駆動電流の周波数を変えることができるので、振動の振幅とは独立して振動発生器１の振動周波数を種々変えることができる。
このように、方形波の駆動電流の繰り返し周波数とデュ−ティ比とを独立して変えることによって振動発生器１の振動周波数と振幅とを独立して制御できるので多彩な振動モ−ドを得ることができる。
【００１５】
次に、衝撃を伴う振動モ−ドについて図６、図７を用いて説明する。方形波の駆動電流は図６（ａ）に示すように、駆動回路７に入力される方形波信号に基づいて繰り返し周期がＴで（従って、繰り返し周波数は１／Ｔ）デュ−ティ比が（Ｔ３）／Ｔとなり、期間Ｔ３でコイル８に流れる。期間Ｔ３の間でコイル８に流れる方形波の駆動電流の波高値Ａはパワ−トランジスタ７に供給されている電源９の電圧とコイル８の抵抗によって決まる。そして、振動発生器１の振動部１７は慣性を有していることから、この期間Ｔ３の立ち上がり時刻ｔ０において図７の矢印方向に移動が開始し、時刻ｔ３１において、第二のヨ−ク１４の凸部１４ｂがプランジャ−１１の先端部１１ａに嵌合する状態で当接して移動が終了する（図７の状態）。従って、時刻ｔ３１における移動距離がＸとなる（図６（ｂ）参照）。この当接によって衝撃音が発生する。そして、方形波の駆動電流を流す期間Ｔ３は、第二のヨ−ク１４の凸部１４ｂがプランジャ−１１の先端部１１ａに当接する時刻ｔ３１以降まで継続するようにしている。
【００１６】
そして、方形波の駆動電流は、期間Ｔ３の立ち下がり時刻であるｔ３２まで引き続くが振動部１７の移動距離はＸのままで規制される。従ってプランジャ−１１の先端部１１ａは、振動部１７の振幅を規制する第一のストッパ−となっている。時刻ｔ３２で方形波の駆動電流が流れなくなると振動部１７は第一のコイルバネ１５の付勢力によって元の位置０に復帰しようとするが、慣性のために元の位置０を通り過ぎて−ｘ３まで移動して、その後何度か元の位置０を行き来して停止するようになるが、再び駆動電流Ａが流れることによって振動部１７がＸだけ移動ることにより、振動が継続するのである。従って、この場合の振幅は、図４、図５の場合よりもさらに大きくなってＸ＋ｘ３となる。
そして、この場合は、第二のヨ−ク１４の凸部１４ｂとプランジャ−１１の先端部１１ａとが互いに当接することによって衝撃が伴うので、図４、図５に示す振動モ−ドとは異なった振動モ−ドを発生させることができる。
【００１７】
図６、図７は振動部１７の１サイクルの振動で１回の衝撃を伴う振動モ−ドであるが、図８、図９に示す振動発生器２１を用いれば１サイクルの振動で２回の衝撃を伴わせることができる。この振動発生器２１は取付部材１０の他方の側壁１０ｂに、プランジャ−１１と同軸的に、第二のストッパ−となる凸部１０ｃを形成し、第二のコイルバネ１６を削除している。そして、コイル８に方形波の駆動電流を流さない状態では、図８に示すように、第一のコイルバネ１５によって付勢された振動部１７の第二のヨ−ク１４の底壁１４ａがこの凸部１０ｃに当接するようになっている。
【００１８】
そこで、コイル８に方形波の駆動電流を流す場合、駆動電流の継続期間（Ｔ４とする）は、第二のヨ−ク１４の凸部１４ｂがプランジャ−１１の先端部１１ａに当接するに充分な移動距離が得られるように設定される。この結果、方形波の駆動電流によって第二のヨ−ク１４の凸部１４ｂとプランジャ−１１の先端部１１ａとが当接して、図９のように、取付部材１０の凸部１０ｃと第二のヨ−ク１４の底壁１４ａとが離間する。ここで、方形波の駆動電流が流れなくなると、振動部１７は第一のコイルバネ１５の付勢力によって戻され第二のヨ−ク１４の底壁１４ａが取付部材１０の凸部１０ｃに当接する。従って、方形波の駆動電流が流れて振動部１７が取付部材１０の一方の側壁１０ａ側に移動する場合と方形波の駆動電流が無くなって振動部１７が他方の側壁１０ｂ側に復帰する場合との２回衝撃を伴わせることができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明のゲーム機用操作装置は、駆動電流によってプランジャーの先端部とヨークの凸部とを互いに吸引させ、先端部と凸部とが互いに離間する方向に振動部を付勢する付勢手段を設けて駆動電流と付勢手段とによって振動部を往復振動させ、駆動電流の波高値を一定にすると共に、方形波の周波数とデュティ比とを独立して変えられるようにし、デュティ比を大きくしたときに先端部と凸部とを当接させて振動部に衝撃を伴わせたので、方形波の駆動電流を通電するだけで振動部を往復振動させることができるとともに、単なる振動のみならず衝撃を伴った振動によってより多彩な振動モ−ドを得ることもできる。
【００２０】
また、本発明のゲーム機用操作装置は、前記プランジャ−の先端部と前記ヨ−クの凸部とが互いに離間する方向への前記振動部の移動を規制するストッパ−を設け、前記振動部を前記ストッパ−に当接させて前記振動部に衝撃を伴わせたことで、振動の１サイクル中で二回の衝撃を伴わせることができ、より一層多彩な振動モ−ドが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のゲーム機用操作装置のブロック構成図である。
【図２】本発明のゲーム機用操作装置における駆動回路の説明図である。
【図３】本発明のゲーム機用操作装置における振動発生器の要部断面図である。
【図４】本発明のゲーム機用操作装置における駆動電流と振動モ−ドとの関係を説明するための説明図である。
【図５】本発明のゲーム機用操作装置における振動発生器の振動状態の説明図である。
【図６】本発明のゲーム機用操作装置における駆動電流と振動モ−ドとの関係を説明するための説明図である。
【図７】本発明のゲーム機用操作装置における振動発生器の振動状態の説明図である。
【図８】本発明のゲーム機用操作装置における他の振動発生器の振動状態の説明図である。
【図９】本発明のゲーム機用操作装置における他の振動発生器の振動状態の説明図である。
【図１０】従来のゲーム機用操作装置の斜視図である。
【符号の説明】
１、２１  振動発生器
２  駆動電流発生回路
３  低周波発振器
４  波形整形回路
５  鋸歯状波発生回路
６  デュ−ティ調整回路
７  駆動回路
７ａ  パワ−トランジスタ
７ｂ  ダイオ−ド
７ｃ  ツェナ−ダイオ−ド
８  コイル
９  電源
１０  取付部材
１０ａ、１０ｂ  側壁
１０ｃ  凸部（第二のストッパ−）
１１  プランジャ−
１１ａ  先端部（第一のストッパ−）
１２  ボビン
１２ａ、１２ｂ  鍔部
１３    第一のヨ−ク
１４    第二のヨ−ク
１４ａ  底壁
１４ｂ    凸部
１４ｃ    円錐台状の凹部
１５    第一のコイルバネ
１６    第二のコイルバネ
１７  振動部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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